Вихревая газо-ветроэнергетическая установка

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 области вихревых энергетических установок, а более конкретно касается создания вихревых энергетических установок, осуществляющих преобразование энергии восходящего потока совместно с энергией набегающих воздушных потоков.

Известна вихревая ветроустановка, в которой набегающий поток воздуха закручивается и ускоряется с помощью профилированных входных каналов, образованных спиралеобразными направляющими перегородками (Авторское свидетельство СССР N 1657723, МПК F03D 3/04, опубл. 23.06.1991). При этом кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в энергию вихря, которая преобразуется ветроколесом в механическую, а затем в электрическую энергию. Для повышения эффективности ветроустановки воздушный поток с помощью криволинейных направляющих преобразуется в вихреобразные закрученные потоки (Патент РФ N 2002981, МПК F15D 1/00).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является (Патент RU №2093702 С1, МПК F03D 3/04, опубл. 20.01.1997) вихревая ветроустановка, содержащая вытяжное устройство, корпус, направляющий аппарат, выполненный в виде коаксиально установленных в корпусе полых элементов в форме усеченных гиперболоидов вращения, с разделяющими вертикальными перегородками, изогнутыми по спирали, и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения с жесткими профилированными лопастями и установленное над вытяжным цилиндрическим каналом, образованным внутренними торцами вертикальных профилированных перегородок, в основании нижнего направляющего аппарата выполнен вертикальный осесимметричный канал, в котором установлена турбина - преобразователь энергии с электрогенератором. Вертикальный осесимметричный канал используется для эжекции в корпус дополнительного потока воздуха. В основании нижнего направляющего аппарата также выполнены осесимметричные отверстия для использования восходящих тепловых потоков.

Для увеличения энергетической эффективности ветроустановки вытяжное устройство снабжено аэродинамическим ускорителем. Ветроустановка выполнена модульной конструкции с увеличением проходного сечения и расходов воздушных потоков через каждый последующий модуль по высоте установки.

Устройство вихревой ветроустановки снабжено системой автоматического управления, регулирующей сечение входных каналов направляющих аппаратов.

Недостатком описанной вихревой ветроустановки, принятой за прототип изобретения, является то, что она предназначена только для преобразования энергии набегающего воздушного потока.

Задачей вихревой газо-ветроэнергетической установки является выработка электроэнергии с использованием кинетической энергии потоков отходящих газов и, как следствие, эффективное использование набегающего ветрового потока. А также увеличение электрической мощности за счет эжекционного повышения расхода газо-воздушного потока, даже в случаях нулевой скорости ветра, увеличение расхода газовоздушной смеси и электрической мощности за счет применения аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, самоустанавливающейся по направлению ветрового потока.

Поставленная задача решается за счет того, что вихревая газо-ветроэнергетическая установка, содержащая корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, турбину, электрогенератор, входной направляющий аппарат с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками и выполненными в виде гиперболоидов вращения, осесимметричный канал в основании входного направляющего аппарата с воздушными каналами, турбина соединена общим валом с ротором электрогенератора, согласно изобретению осесимметричный канал снабжен завихривающими направляющими, в верхней части корпуса расположен обтекатель с размещенным в нем электрогенератором и заключенным в кожух, в кольцевом газовоздушном зазоре между корпусом и кожухом обтекателя установлены лопатки осевого направляющего аппарата и одноступенчатая осевая турбина, вытяжное устройство выполнено в виде аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, установленной через подшипник на корпусе установки и снабженной направляющим устройством воздушного потока.

На фиг.1 изображена схема вихревой газо-ветроэнергетической установки. Здесь:

1 - выходной канал с завихривающими направляющими,

2 - входной направляющий аппарат с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками, выполненными в виде гиперболоидов вращения и изогнутыми по спирали;

3 - корпус гиперболической формы;

4 - кожух обтекателя,

5 - электрогенератор;

6 - лопатки осевого направляющего аппарата;

7 - одноступенчатая осевая турбина;

8 - подшипник;

9 - труба Вентури;

10 - направляющее устройство.

На фиг.2 изображен поперечный разрез по А-А входного направляющего аппарата с воздушными каналами. Здесь 11 - вертикальные перегородки, выполненные в виде гиперболоидов вращения и изогнутые по спирали.

Вихревая газо-ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Поток газов (например, отработавший в газотурбинной установке газоперекачивающего агрегата) с температурой до 450°C выходит через выходной канал 1 с завихривающими направляющими и поступает в нижнюю осевую часть корпуса 3 гиперболической формы. Поток газов вследствие их высокой температуры имеет значительно меньшую плотность, чем атмосферный воздух, за счет чего в нижней осевой части корпуса вследствие самотяги возникает разрежение. Величина разрежения дополнительно возрастает за счет тороидального эффекта, вызываемого закруткой воздушного потока, входящего в корпус 3, во входном направляющем аппарате 2 с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками, выполненными в виде гиперболоидов вращения и изогнутыми по спирали. Тороидально закрученная по высоте корпуса 3 газо-воздушная смесь входит в лопатки осевого направляющего аппарата 6 через кольцевой зазор, образованный корпусом 3 и кожухом обтекателя 4, и поступает в одноступенчатую осевую турбину 7, совершая полезную работу и приводя во вращение через общий вал ротор электрогенератора 5. Направляющее устройство 10 обеспечивает поворот с помощью подшипника 8 аэродинамического ускорителя потока - трубы Вентури 9 относительно неподвижного корпуса 3 и устанавливает ее по ходу набегающего воздушного потока. Ускоряясь в трубе Вентури, воздушный поток создает разрежение в ее узком сечении, за счет чего увеличивается полезная работа осевой одноступенчатой турбины 7 и выработка электроэнергии в электрогенераторе 5. В узком сечении трубы Вентури 9 происходит смешение воздушного потока, входящего через ее входное торцевое сечение, и газо-воздушного потока, поступающего в узкое сечение трубы Вентури 9 из верхней части корпуса 3. Объединенный газовоздушный поток через выходной торец трубы Вентури 9 выводится в атмосферу.

Применение вихревых газо-ветроэнергетических установок позволяет:

- эффективно использовать набегающий ветровой поток для выработки электроэнергии;

- увеличить электрическую мощность установки за счет эжекционного повышения расхода газо-воздушного потока, даже в случаях нулевой скорости ветра;

- увеличить расход газовоздушной смеси и электрическую мощность установки за счет применения аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, самоустанавливающейся по направлению ветрового потока.

Вихревая газо-ветроэнергетическая установка, содержащая корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, турбину, электрогенератор, направляющий аппарат с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками и выполненными в виде гиперболоидов вращения, осесимметричный канал в основании направляющего аппарата с воздушными каналами, турбина соединена общим валом с ротором электрогенератора, отличающаяся тем, что осесимметричный канал снабжен завихривающими направляющими, в верхней части корпуса расположен обтекатель с размещенным в нем электрогенератором и заключенным в кожух, в кольцевом газовоздушном зазоре между корпусом и кожухом обтекателя установлены лопатки осевого направляющего аппарата и одноступенчатая осевая турбина, вытяжное устройство выполнено в виде аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, установленной через подшипник на корпусе установки и снабженной направляющим устройством воздушного потока.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха.

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии.

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.

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 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