Тепловихревой колодец-электростанция


 


Владельцы патента RU 2535295:

Рапопорт Зуся Гесселевич (RU)

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения воды путем конденсации ее паров из атмосферного воздуха при сохранении функции установки как электростанции в полной мере. Тепловихревой колодец-электростанция содержит камеру поступления атмосферного воздуха, соединенную с вертикальной трубой поясом, имеющим выходные тангенциальные каналы. Корпус камеры поступления воздуха накрыт крышками, а внизу снабжен конденсатором паров и емкостью для сбора конденсата с козырьком для сбора дождевой воды. Вертикальная труба снабжена верхней торцевой крышкой с прорезями, на которой снизу установлен конус, направляющий внутренний холодный слой воздушного потока вниз. На пути поступления атмосферного воздуха в вертикальную трубу могут быть установлены электронагреватели. Изобретение при простоте и технологичности конструкции обеспечит, помимо производства электрической энергии, получение воды из атмосферного воздуха без внешних энергетических источников. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к энергетическому оборудованию, предназначенному для добычи воды из атмосферного воздуха путем конденсации.

Одним из эффективных методов разделения жидкой фазы и газа является использование эффекта вихревой трубы, при котором воздушный поток, введенный тангенциально в трубу, разделяется на слой с повышенной температурой вблизи стенки трубы и слой с пониженной температурой ближе к оси трубы.

Принцип вихревой трубы нашел применение и для использования потока газа по внутренней стенке трубы и как энергетический источник для получения электрической энергии.

На этом принципе создан ряд конструкций, в том числе и «Тепловихревая электростанция» по патенту RU 2070660.

В этой конструкции нагретый солнечной энергией воздух попадает во внутреннюю полость вертикальной трубы и создает поток, который захватывает лопасти, закрепленные на вертикальном валу, приводя в действие электрогенератор. Через отверстие в верхней части трубы воздух удаляется в атмосферу. Такая схема движения воздушного потока в теории вихревых труб именуется как «прямоточная».

Целью настоящего изобретения является модернизация заявленной по упомянутому патенту проверенной эксплуатацией конструкции с целью направить воздушный поток из верхней зоны трубы не на выброс, а вниз, по осевой зоне трубы. В этом случае часть потока с повышенной температурой уйдет через верхнее отверстие в атмосферу, а часть воздушного потока с пониженной температурой направится вниз. Такая схема вихревой трубы именуется «противоточной».

Внизу, проходя через конденсаторную решетку, водяные пары сконденсируются и попадут в сборную емкость, а осушенный воздух уйдет в атмосферу.

Конструктивно предложенная настоящим изобретением модернизация заключается в следующем:

- В верхней зоне трубы установлен обратный конус, служащий для направления части воздушного потока вниз;

- в нижней зоне трубы установлена конденсаторная решетка;

- в основании всей установки расположена емкость для сбора воды.

Все элементы конструкции, заявленные в патенте RU 2070660, как и функция установки, как электростанции, сохраняется.

На Фиг.1 приведена конструкция установки с элементами модернизации.

Конструкция установки.

Основным элементом конструкции является вертикальная труба 1, установленная на камере поступления атмосферного воздуха, выполненной из вертикальных перегородок, накрытых наклонными крышками 2. Основанием для всей установки является емкость для сбора воды 3 с боковыми окнами для выхода воздуха, поступающего во внутреннюю полость после осушки.

В центре камеры поступления воздуха установлен конденсатор 4, выполненный из металлических труб и перемычек. Он предназначен для конденсации паров воды из проходящего охлажденного воздуха. Для изоляции конденсатора от входящего воздуха снаружи он покрыт теплоизоляционным слоем 5.

Камера поступления атмосферного воздуха соединена с вертикальной трубой 1 поясом, имеющим выходные наклонные каналы 6, обеспечивающие движение воздуха по внутренней поверхности трубы тангенциально с наклоном вверх.

Верхняя торцевая крышка 7 имеет радиальные прорези для выхода части воздуха вихревого потока.

Над верхней торцевой крышкой на небольшом расстоянии установлена плоская крыша 8, которая вместе с крышкой 7 создает зазор, обеспечивающий пониженное атмосферное давление при прохождении в этом зазоре воздушного потока (ветра).

Снизу на крышке 7 крепится конус 9, служащий для направления вихревого потока, достигшего крышки, вниз.

В конусе закреплены подшипниковые узлы 10, в которых устанавливается вертикальный вал 11. Снизу, на валу крепится горизонтальная штанга с лопастями 12, контактирующими с вихревым потоком воздуха, а сверху вал через муфтовое соединение приводит в движение электрогенераторный агрегат 13.

На боковой стенке нижней емкости 3 предусмотрен козырек 14 для сбора дождевой воды.

В конструкции установки, принятой в настоящем изобретении в качестве прототипа, в зоне поступления атмосферного воздуха предусмотрена система трубопроводов для подачи дополнительной тепловой энергии от находящихся вблизи технологических источников (отходящий газ, горячая вода) с целью повышения температуры входящего воздушного потока.

В настоящей патентуемой конструкции, помимо сказанного выше, предлагается для дополнительного подогрева входящего воздуха использовать электронагревательные устройства с питанием за счет мощности своей генераторной установки. Это целесообразно для повышения производительности установки при получении воды в пасмурные дни и ночное время. Электронагреватели на Фиг.1 не показаны.

Работа установки.

В основе работы установки лежит эффект вихревого движения воздушного потока в трубе, когда поток воздуха, введенный тангенциально, перемещается вдоль трубы по спирали.

В соответствии с конструкцией установки, запатентованной по патенту RU 2070660 и принятой нами в качестве прототипа, она предназначена для получения электроэнергии и именуется тепловихревой электростанцией. Настоящее изобретение, за счет введения дополнительных элементов, при сохранении функции электростанции, обеспечивает получение воды, путем ее конденсации из атмосферного воздуха.

В обоих случаях в качестве основного источника энергии для создания вихревого потока воздуха в трубе используется солнечная энергия. Поэтому максимальный эффект предлагаемая конструкция может обеспечить в зонах с жарким климатом.

Рабочий процесс начинается с нагрева наклонных крышек 2 солнечной энергией. Атмосферный воздух, находящийся под ними, нагревается и поднимается вверх по внутренней поверхности трубы. Проходя через каналы 6 воздушный поток превращается в вихревой (движение по спирали). Этим воздушным потоком захватываются лопасти 12 и через вал 11 передают энергию генераторной установке. Так достигается функция электростанции.

Вихревой эффект газового потока в трубе характеризуется расслоением на внешний, с повышенной температурой вблизи трубы, и внутренний, с пониженной температурой, ближе к оси трубы. Этот эффект и используется в установке для охлаждения газов.

В нашем случае слой газового потока с повышенной температурой направляется к торцевой крышке 7 и выбрасывается наружу, а слой с пониженной температурой направляется на конус 9 и далее движется вниз.

Проходя через конденсатор, пары воды оседают на его стенках в виде капель воды, которые стекают в емкость 3, а осушенный воздух уходит через окна в стенке емкости.

Образование вихревого потока происходит за счет пониженного атмосферного давления, создаваемого между крышками 7 и 8, и дополнительного подогрева воздуха на входе (описано выше). С целью сбора дождевой воды предусмотрен козырек 13 на емкости 3.

Для периодической очистки внутренних полостей установки наклонные поверхности входной полости 2 предусмотрены откидными, а в верхней плите емкости 2 предусмотрены люки со съемными крышками.

Производительность установки определяется ее геометрическими размерами, климатическими условиями эксплуатации, а также наличием и возможностями дополнительных энергетических источников для усиления подогрева входящего воздуха.

Техническая эффективность изобретения.

Изобретение обеспечивает получение электрической энергии и воды из атмосферного воздуха в полевых условиях без внешних энергетических источников, за счет использования солнечной энергии.

Предлагаемая конструкция проста в изготовлении и не требует дорогостоящих комплектующих и материалов.

Установка не требует наличия постоянного обслуживающего персонала.

1. Тепловихревой колодец-электростанция, предназначенный для конденсации водяных паров из атмосферного воздуха, включающий в себя камеру поступления атмосферного воздуха, соединенную с вертикальной трубой поясом, имеющим выходные тангенциальные каналы, отличающийся тем, что корпус поступления воздуха накрыт крышками, а внизу снабжен конденсатором паров и емкостью для сбора конденсата с козырьком для сбора дождевой воды, при этом вертикальная труба снабжена верхней торцевой крышкой с прорезями, на которой снизу установлен конус, направляющий внутренний холодный слой воздушного потока вниз.

2. Колодец электростанция по п.1, отличающийся тем, что с целью использования электрической энергии, полученной от своего генератора для повышения эффективности установки при получении воды, на пути поступления атмосферного воздуха в вертикальную трубу установлены электронагреватели.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектрических станциях высокой мощности. Ветроэлектростанция, включающая модуль, содержит смонтированную в подшипниковых опорах, верхней и нижней, вертикальную ось с лопастями, платформу, смонтированную на опорах, на платформе закреплена нижняя подшипниковая опора вертикальной оси, установлен прикрывающий часть лопастей от воздействия ветра дуговой экран с по меньшей мере одним опорным колесом, сообщенным трансмиссией с двигателем, осесимметричную поверхность, взаимодействующую с колесом.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок и аэродинамическую трубу.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель карусельного типа с вертикальной осью вращения содержит вертикальный вал.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую энергию, а также для выработки электроэнергии.

Изобретение относится к ветряным двигателям. .

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на зданиях, имеющих достаточную высоту.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэнергетическим установкам с направляющими устройствами, преобразующими энергию воздушного потока, и может быть использовано для получения как механической, так и электрической энергии.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для генерирования электрической энергии путем воздействия воздушных потоков на лопасти рабочего колеса, расположенного на одном валу с электрогенератором.

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра, а именно в использовании энергии всего ветрового потока, поступающего на лопатки турбины из направляющего аппарата, для создания механической энергии. Достигается технический результат тем, что направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха. На раме горизонтально установлен ротор с возможностью вращения на валу ротора. Ротор имеет три или более элементов радиальных лопаток, закрепленных на валу ротора при помощи средства крепления. Элементы радиальных лопаток расположены на равных расстояниях друг от друга. Каждый элемент радиальных лопаток содержит опорные кронштейны и ветровую лопасть, закрепленную на внешнем концевом участке опорных кронштейнов. Ветровая лопасть имеет такую форму, чтобы захватывать поток воздуха, направленный на нее, что вызывает перемещение лопасти и возникновение вращающей силы на валу ротора. В результате чего ротор вращается относительно своей продольной оси. Элементы радиальных лопаток жестко соединены между собой на своих внешних концевых участках при помощи растяжек с регулировкой натяжения. Средство направления потока воздуха предназначено для ускорения и направления потока воздуха в рабочий воздушный канал, чтобы воздействовать на ветровые лопасти, расположенные в рабочем воздушном канале. В результате чего ветровые лопасти смещаются под действием аэродинамического сопротивления. Изобретение направлено на уменьшение веса ветросиловой турбины и обеспечение способности работать при низких скоростях ветра. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройствам, преобразующим кинетическую энергию ветрового потока в механическую энергию, и может быть использовано для получения электрической энергии, потенциальной энергии сжатого воздуха, потенциальной энергии жидкости. Устройство содержит раструб и расположенный в нем ротор. Ротор выполнен в виде вала с закрепленными на нем лопастями с частичным выступом их из нижней части раструба. Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии эксплуатации. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано как ветро(гидро)генератор, не имеющий лопастей. Изобретение основано на новом принципе построения энергетической установки на базе аэродинамического элемента (1) в виде крыла. Аэродинамический элемент (1) имеет симметричный профиль с эжекционными щелями (2) на его выпуклых поверхностях. Внутри аэродинамического элемента (1) сформирован канал с входом (3) на его торцевой поверхности, соединенный с эжекционными щелями (2). Канал выполнен с возможностью подачи проходящего по нему потока воздуха на турбину, соединенную с одним или несколькими электрогенераторами. Техническим результатом изобретения является уменьшение отрицательного влияния на окружающую среду со стороны энергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к турбинам на текучей среде и, в частности, к турбинам на текучей среде, имеющим вертикальную ось. Турбина (100) представляет собой имеющую вертикальную ось ветровую турбину, предназначенную для получения электроэнергии из энергии ветра. Система (100) имеет лопаточный узел (140). Узел (140) имеет лопатки (142, 144, 146, 148), выполненные с возможностью вращения вокруг оси (Y). Система (100) имеет концентратор (120), выполненный с возможностью размещения с наветренной стороны и перед возвратной стороной узла (140). Концентратор (120) может образовывать выпуклую поверхность, обращенную к ветру. Система (100) имеет регулируемый концентратор (110), выполненный с возможностью позиционирования с наветренной стороны по отношению к толкательной стороне узла (140). Концентратор (110) выполнен с возможностью перевода между первой позицией и второй позицией, причем концентратор (110) способен отклонять больше ветра к турбине (100) в первой позиции, чем во второй позиции. Изобретение направлено на увеличение КПД. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к ветродвигателям, а именно к ветродвигателям роторного типа с вертикальным валом вращения. Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока, содержащий опорную ферму, состоящую как минимум, из трех опор, к которым прикреплены соответственно верхняя и нижняя опорные площадки с отверстиями в центре. К опорным площадкам соосно с отверстиями прикреплены корпуса верхнего и нижнего подшипников. Вокруг опорной фермы установлены радиально вертикальные направители воздушного потока. Вокруг верхней и нижней опорных площадок установлены конусные направители воздушного потока. Вертикальные направители и конусные направители воздушного потока жестко скреплены с опорной фермой и между собой, образуя кольцевой концентратор воздушного потока. Опорная ферма внутри разделена дополнительными площадками с отверстиями в центре и установленными на них подшипниковыми корпусами с подшипниками на секции, количество которых равно количеству установленных в опорной ферме роторов, каждый из которых имеет свой вал. На одном конце вала имеется посадочное место под подшипник и хвостовик. На другом конце вала имеется только хвостовик. Роторы по секциям концами валов, имеющих посадочное место и хвостовик, установлены в подшипники, находящиеся в подшипниковых корпусах, установленных на опорных площадках. Концы валов роторов, расположенных в смежных секциях фермы, имеющимися хвостовиками, расположенными друг напротив друга, соединены между собой шарнирной связью. Хвостовик на конце вала ротора, установленного в верхней секции, соединен шарнирной связью с хвостовиком валика, который посадочным местом закреплен в верхнем подшипнике, находящемся на верхней опорной площадке в подшипниковом корпусе. Хвостовик, находящийся на конце вала ротора, установленного в нижней секции фермы, соединен шарнирной связью с валом потребителя механической энергии. Изобретение направлено на увеличение мощности и повышение работоспособности роторного ветродвигателя и, как следствие, на увеличение срока службы без поломок. 3 ил.

Изобретение относится к области вихревых энергетических установок. Вихревая газо-ветроэнергетическая установка содержит корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, одноступенчатую осевую турбину, электрогенератор, входной направляющий аппарат с воздушными каналами, осесимметричный канал в основании входного направляющего аппарата. Воздушные каналы разделены вертикальными перегородками и выполнены в виде гиперболоидов вращения. Турбина соединена общим валом с ротором электрогенератора. Осесимметричный канал соединен с выхлопным газоходом газотурбинной установки и снабжен завихривающими направляющими. В верхней части корпуса расположен кожух обтекателя с размещенным в нем электрогенератором. В кольцевом газовоздушном зазоре между корпусом и кожухом обтекателя установлены лопатки осевого направляющего аппарата и одноступенчатая осевая турбина. Вытяжное устройство выполнено в виде трубы Вентури, установленной через подшипник на корпусе установки и снабженной направляющим устройством воздушного потока. Изобретение позволяет вырабатывать электроэнергию с использованием кинетической энергии потоков отходящих газов и набегающего ветрового потока. 2 ил.

Изобретение относится к способу генерации электроэнергии, использующему природную энергию, на основе накопления и хранения энергии и соответствующей системе генерации электроэнергии. Система сначала генерирует электроэнергию, используя природную энергию, такую как энергия ветра или солнечная энергия, и затем сжимает воздух или непосредственно сжимает воздух, а затем генерирует электроэнергию в электрическую энергосистему, используя сжатый воздух в качестве энергетического ресурса. Использующая объединенную энергию электростанция генерирует электроэнергию для приведения в действие устройства сжатия воздуха, а сжатый воздух затем используют в качестве аккумулирующей энергию среды и хранят сжатый воздух в устройстве для хранения воздуха. Затем сжатый воздух рассматривают как основной или вспомогательный источник энергии для другой электростанции, так что может быть реализована функция стабилизации регулирования пиковой нагрузки. Изобретение направлено на повышение производительности электростанции. 3 н. и 19 з.п. ф-лы,9 ил.
Наверх