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介绍台阶式安装水机的“总—分—总”结构

2017-07-03 10:00:20 中国能源网   作者: 李道东  

笔者前面文章说了,水机安装的结构与密度对本模式来说是一个优化问题,这需要体现出高效与恰到好处这两个特征出来。笔者前面有专文介绍过轴流式方案,下面,我将自己研究心得也给大家介绍一下。当然,最完美的方案需要经过长时间的实践后,通过不断比较不断优化才能达到的。《一条水道能解决全世界的用电需求吗》一文,虽然以问句的形式为题,但不是虚妄之谈,读罢本文后,大家更会有一个比较明确的答案。

第一种:轴流式水机,顺流而成

《能源用不完模式中的分枝发明》之二十八是笔者设计的一种叶轮密度紧密适度的样式(参阅前面总结文章),这种结构样式的一个显著特点,就是水流从四周而入(也可根据需要选择左右、前后两侧面或者四面环流涌入),水轮机结构能简就简,不必复杂,只带必要配件即可。进入方向是上方,出水方向是下方,各部件大小质量都根据需要和当时条件按最高规格配制。主轴所在位置应该是一个洞穴,内装配套发电机组设备和电流输入设备,这个洞穴且能与外面相通。工作技术人员是可以随时进入到这里,通过科学设备观察和监督该水轮机的运行情况。如下左图。下图右侧图指的是相邻两台水机之间应该有一小段间距,每台水机的配置和工程结构都基本一样,都有洞穴和通道与外部相通。但是也有不同。因为串联水机模式随着深度的增加,水头不断增大,不同深度位置水机的结构也应有所不同。另外,轴流式水机还分转桨式与定桨式,笔者目前认为,转桨轴流式水机还是比较好的选择。

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第二种:充分利用一条水道的价值——每个台阶并联N台(横向)+台阶式串联X台(纵向),水道按“总——分(台阶)——总”样式

台阶式,我很早时候就讲到过。台阶式安装水机的优点很多:

第一, 台阶垂直高度。台阶式可以有一个适当的台阶垂直高度。这个高度用来增加水重力的强大程度。起初的几百米完全可以闲置,不安装任何东西。

第二, 每个台阶可以并联多台水机。单个台阶可以并联数台水机(同时通过分水管接入),比如10台-20台水机吧(相当于半个三峡电站),这些并联水机可以组合成各种几何图案,就像前面所说的管扎结构图案,如直线、圆形、菱形、正方形、长方形……下图所示就是管扎结构,图片有圆形结构,菱形结构等。

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第三, 蜗壳很短或没有蜗壳。我们这个模式可以不用蜗壳或可以蜗壳很短就行。一台水机就用那蜗壳粗细的进水量就可以了。如下图就是一个蜗壳。主要考虑到本模式排水量巨大,希望工程专家们把这个因素一定要分析清楚。

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第四, 水道形态的总-分-总结构。这里需要注意的一点是,台阶上几个分水管道的容积与垂直总管道的容积应该是对等的、大体相当的。从水道形态上来讲,就是总-分-总结构,也就是化整为零,又化零为整。这样可以安装比较理想的尽可能多的水机,下图所示,一个台阶并联的数量当然也太多了,仅供工程专家开拓思维之用。事实上这可以根据需要确定适当的数量就行,因为数量太多并非是一件好事,这就意味着一条水道的水量非常大,并且对工程管道都是一个严峻的考验,因此选择适当的数量是必须的。这种台阶式分布结构的好处确实很多,在分析具体问题的时候就能体现出来。

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第五, 水头规律充分利用。可以按水头大小规律来安装水机,尽量做到物尽其用。下图是一个台阶图案,其实是一个总水道,每个台阶分管接入,分管容量之和与总水道容积相当。总水道都埋藏在台阶内部,各水机由分管连接,组成一个多边形图案,非常美观。

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第六, 立体结构。这种既重视纵向结构,又重视横向发展的立体结构,可以为其它相对紧张的环节解压。比如,因为立体结构不只是重视纵向结构,也重视横向结构,那么,在保证总数量不变的前提下,可以稍微减一下深度,比如原来挖7000米才能完成预定任务,现在可以改成挖5000米了,是不是轻松了很多呢?

第七, 能源技术也要提高啊。还有一点,在单台水机功率技术上还做不到的情况下,比如说500万千瓦,那么,我们可以用这种横向结构并联5台100万千瓦的来实现,对不对?如果并联10台呢,那就变成1000万千瓦的了。而单台1000万千瓦的水机恐怕要很多很多年后还难实现呢。关于这方面的研究,大家可以参阅笔者前面的总结文章《能源用不完模式的分枝发明》之二十七、二十八。

第三种:如果我们对每条水道的形态结构感兴趣,可以设计很多造型图案,比如下面这种方案就是其一。这个方案供给工程专家开拓思路之用。当然,这个设计方案的主旨,就是为了把一条水道更好地延长,把一条水道的水量用得恰到好处,体现的也是物尽其用的道理。水道延长可以有很多种方法,这是其中一种方法。

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新的能源革命,主要是原动力革命!除了节能,更重要的是开源

中国工程院副院长杜祥琬曾经在全球顶尖级科学家大会给世界算了一笔账,他说:“美国人口是世界人口的5%,消耗了世界总能耗的25%,中国人口是美国的4.3倍,中国人均能耗(如果)达到美国的人均能耗水平,也就是25%×4.3,全世界的能源给中国都不够。”【1】杜祥琬院长这笔账意在告诉世界,我们中国必须要走节能环保、绿色发展的道路,是基于人口问题这一根本国情。杜先生这一回答,还是基于化石能源与可再生能源都有限的前提和背景下讲的。

笔者认为,新的能源革命,除了能源技术提高外,主要还是原动力的革命!是驱动源革命。除了节能,更为重要的,是开源。在能源问题上,人类面临着共同的可持续发展的问题。斯米尔曾对《华尔街日报》记者说过,要想增加能源总量,同时减少碳排放,这个难题没有什么捷径,没有什么一劳永逸的全球解决方案。【2】很多专家也认为,目前我们所使用的可再生能源形式,像风能、太阳能、生物质能、水能,都不具有成为单一主导能源的潜质。海夫纳先生在《能源大转型》一书中,也特别强调了这一点“没有任何一种解决办法或如人们所说的多种办法能够解决这些能源问题,根本没有什么良方。”【3】他强调了天然气将成为漫长过渡时期的桥梁燃料。

笔者认为,人造骨新能源模式正是斯米尔教授所说的“根本没有什么全球性解决方案”的解决方案,也正是海夫纳先生所说的“根本没有什么良方”的良方。

能源环保模式给世界揭示了一个真理:让无效能变成有效能,或者说让无序能变成有序能,就是在制造驱动源,就是在制造世界愈来愈有序的原动力(请参阅《世界愈来愈有序的能量从哪里来》一文),在本模式里,驱动源就是人造骨高度能。人造骨是能动、主动的,水是被动的。我相信前面文章已经讲得非常清楚了,这个问题是理论层面的一个大问题。当然,在人类追求高效清洁能源的道路上,原动力和能源技术都很重要,但其重要性根本不在同一个层面上,这是需要注意的地方。历史上的工业革命,既有驱动源的革命,也有能源技术的革命,驱动源革命的有效期比较长,比如人类历史上以生物能作为驱动源的历史就非常漫长。能源技术的作用相对就小得多,其有效期相对也较短,有时会非常短。这个需要大家好好理解。新的能源革命,主要是原动力的革命,驱动源的革命。把这个原动机原理理解好了,制造好了,新的能源革命就真正到来了!!

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注释:

【1】中国或在2030年使煤炭退出主导能源行列,2010、9、14,搜狐绿色。链接:http://www.china5e.com/news/news-128469-1.html

【2】环球网评论,斯米尔:中国可模仿但永远达不到美国水平,2014、4、11。链接:http://opinion.huanqiu.com/dialogue/2014-04/4968618.html

【3】《能源大转型》,气体能源时代,美国与中国的相遇,2013、8、1,中信出版社。




责任编辑: 李颖

标签: 新能源 台阶式 安装水机 “总—分—总”结构 轴流式方案

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