Способ формирования закрученных потоков

 

Использование: ветроэнергетика для формирования закрученных потоков. Сущность изобретения: способ формирования закрученных потокоз реализуется в устройстве, содержащем кожух, щели , криволинейные направляющие, область слияния 1 ил.

ця> 3Я <и> (12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕН ГУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам.1 (21) 5034624/29 (22) 27.03.92 (46) 15.11.93 Бкж На 41-42 (75) Серебряков РА; Борисов.ЭВ. (73) Индивидуальное частное предприятие Анисимовой "АЛС" (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАКРУЧЕН2

НИХ ПОТОКОВ (57) Использование; ветроэнергетика для формирования закрученных потоков. Сущность изобретения:.способ формирования закрученных потоков реализуется в устройстве, содержащем кожух щели,.криволинейные направляющие, область слияния.

1 ил.

М

4Р

СР

ЬЭ

МР

2002981

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для формирования закрученных потоков газообразных и жидких сред с целью преобразования энергии ве1ра в другие виды энергии.

Известен способ, заключающийся в формировании нескольких струй сплошной среды во встречно-радиальных направлениях с их последующим слиянием путем их направления по траекториям, описываемым соотношениями где г1, Е и р — радиальная, продольная и азимутальная координаты произвольной точки траектории l-й частицы струи сплошной среды;

R< и R — расстояния вдоль встречно-радиальных направлений до точки их пересечения от точки начала закручивания частиц сплошной среды и от точки конца закручивания частиц сплошной среды соответственно;

С вЂ” постоянная величина;

vp u ч - компоненты составляющих скоростей движения частиц сплошной среды, сформированного потока на.радиусе R;

po — азимутальная координата частиц сплошной среды в момент начала ее;закручивания.

Наиболее близким к предлагаемому.является способ, заключающийся в формировании нескольких струй сплошной среды во встречно-радиальных направлениях с их последующим слиянием.

Недостатком способа является относительно большие энергетические потери при формировании закрученных потоков, обусловленные неоптимальностью траектории движения частиц по материальным направляющим и неучетом конечной вязкости сплошных сред. Поэтому для таких сред как воздух и вода реализация способа в реальных устройствах приводит к большим потерям энергии и соответственно низкому КПД устройств. К тому же результату приводит и отсутствие рекомендаций по оптимальному слиянию струй и о длине пути движения по траекториям.

Требуемый технический результат заключается в уменьшении энергетических потерь на формирование и поддержание закрученных потоков.

Требуемый технический результат достигается тем, что в способе, заключающемся в формировании струй сплошной среды в радиальном направлении с последующим их слиянием в области слияния путем направления частиц этих струй по заданным траекториям, радиальную координату произвольной точки траектории 1-й частицы изменяют прямо пропорционально ее ази10 мутальной координате, азимутальную координату изменяют по закону кривой второго порядка, формирование струй сплошной среды производят у основания области слияния на расстоянии от продольной оси, равной ее высоте, а слияние струй производят путем равномерного распределения концов. струй по боковым границам области слияния.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем. что радиальную координату произвольной точки траектории

1 и частицы изменяют по линейной зависимости от азимутальной координаты, а аэимутальную координату изменяют по закону

25 у = k(x -2х), где k — коэффициент, пропорци2 анальный скорости движения сплошной среды у основания области слияния. Значение коэффициента k зависит от большого числа факторов, подбирается эксперимен30 тально и в частном случае k = 1.

На чертеже представлена конструкция устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит полый сужающий35 ся кожух 1 высотой Н, в нижнем основании с радиусом R< которого выполнены щели 2, к которым прикреплены криволинейные направляющие 3, концы которых направлены по образующей цилиндра радиуса R(R < Rp), 40 равного радиусу верхнего сечения кожуха 1.

Концы направляющих 3 равномерно распределены по границам области 4 слияния, имеющей форму цилиндра, При этом криволинейные направляющие 3 имеют форму, повторяющую в проекции на основание области 3 слияния спираль Архимеда, а в проекции в перпендикулярной ему плоскости— кривую второго порядка..

Операции способа реализуются следующим образом.

Cl

Газ, жидкость или многокомпонентная смесь (далее рабочая среда) под воздействием избыточного давления поступает череэ щели 2 в криволинейные направляющие

3, в начале которых формируются радиальные струи рабочей среды. Частицы этих струй, двигаясь далее по криволинейным направляющим 3, приобретают скорости и направления движения в соответствии с

2002981 приведенными выше соотношениями, и сливаясь, образуют смерчеобразный поток.

Благодаря тому, что слияние струй производят при равномерном распределении их концов по границам области слияния, то, 5 как показали экспериментальные исследования, обеспечиваются оптимальные условия взаимодействия струй при образовании закрученного потока, Это приводит к уменьшению потерь энергии и ее увеличению в 10 закрученном потоке.

Кроме того, при движении струй по траекториям, имеющим.в проекции форму спирали Архимеда, а изменение по высоте в направлении развития закрученного потока 15 также в соответствии с результатами экспериментальных исследований, обеспечиваются наилучшие условия для передачи энергии сплошной среды в закрученный поток. При этом, чем выше внешнее давление 20 пропорционально ее аэимутальной координате, азимутальную координату изменяют

25 по закону кривой второго порядка, формирование струй сплошной среды производят у основания области слияния на расстоянии от продольной оси, равном ее высоте, а слияние струй производят путем 0 равномерного распределения концов струй по боковым границам области слияния.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКОВ, заключающийся в формировании струй сплошной среды в радиальном направлении с последующим их слиянием в области слияния путем направления частиц этих струй по заданным траекториям, отличающийся тем, что радиальиую координату произвольной точки траектории 1-й частицы изменяют прямо (скорость движения внешней среды). тем круче движение струй вдоль продольной составляющей. При движении струй а направляющих, обеспечивающих их свертку в закрученный поток. с одной стороны, происходит формирование условий для наилучшей отдачи энергии сплошной среды в энергию закрученного потока, но, с другой стороны, происходят потери энергии сплошной среды в направляющих. Экспериментально установлено, что при начале формирования струй на расстояниях от оси, равных высоте области слияния, обеспечивается оптимальная длительность движения струй по направляющим, при которых обеспечивается максимальная отдача энергии сплошной среды в энергию закрученного потока, (56) Патент США N . 400/596, кл, F 23

D 13/12, 1977.