Ветротеплоэнергетическая установка

Номер патента: 5592

Опубликовано: 30.12.2003

Авторы: Жлобич Анатолий Викторович, Санкович Евгений Савельевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Жлобич Анатолий Викторович Санкович Евгений Савельевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Ветротеплоэнергетическая установка, содержащая вертикальную башню обтекаемой формы, ветродвигатель с лопастями, отличающаяся тем, что содержит двигатель внутреннего сгорания и электрогенераторы, ветродвигатель имеет вертикальный вал, вертикальная башня размещена в верхней точке рельефа местности и установлена нижней частью на опорах, а вертикальный вал ветродвигателя, двигатель внутреннего сгорания и электрогенераторы размещены в здании по центру вертикальной башни, причем выпускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания сообщен с газовым эжектором, установленным в проеме перекрытия здания вертикально. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что опоры вертикальной башни выполнены плоскими и расположены тангенциально относительно стенок башни. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вертикальная башня выполнена из легких материалов с высокой степенью черноты поверхности, снабжена спиральными ребрами снаружи и соединена траверсами со стенками здания.(56)2139225 1, 1999.1471709 1, 1986. 1703856 1, 1992.2139444 1, 1999.2073111 1, 1997.2134817 1, 1999.3300049 1, 1983. Изобретение относится к области энергетики, а конкретно, к силовым установкам комбинированного типа с использованием энергии ветра и двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Известна энергетическая установка с ДВС и ветряным двигателем 1, предназначенная для установки на судах с целью дополнительной выработки механической или электрической энергии, накапливаемой в аккумуляторе. Известна также автономная ветродизельэлектрическая установка 2 с применением машин трехфазного тока при наличии систем регулирования и синхронизации. В свою очередь, для горной местности предложена собственно ветроэлектростанция 3,в которой используется концентратор воздушного потока с горизонтальным размещением ветродвигателя. Вместе с тем судовая ветроэнергетическая установка, согласно патенту 4,содержит вертикальный концентратор в виде вытяжной башни с ветродвигателем внутри нее, в верхней части. Разработка по патенту 4 принята прототипом как ближайшая для предполагаемого изобретения. Общим недостатком этих и других известных нам разработок служит тот факт, что ветряной двигатель и ДВС не используются как газовые машины, работающие совместно. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является максимальное использование кинетической энергии местного ветра, дующего на открытой поверхности пересеченной (холмистой) местности, а также энергии уходящих газовых потоков ДВС, снижение шумности и токсичности от работы ДВС. Задача достигается тем, что ветротеплоэнергетическая установка, содержащая вертикальную башню обтекаемой формы, ветродвигатель с лопастями, включает двигатель внутреннего сгорания и электрогенераторы, причем ветродвигатель имеет вертикальный вал, вертикальная башня размещена в верхней точке рельефа местности и установлена нижней частью на опорах, а вертикальный вал ветродвигателя, двигатель внутреннего сгорания и электрогенераторы размещены в здании по центру вертикальной башни, причем выпускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания сообщен с газовым эжектором, установленным в проеме перекрытия вертикально. Опоры вертикальной башни выполнены плоскими и расположены тангенциально относительно стенок башни, а сама башня выполнена из легких материалов с высокой степенью черноты поверхности, снабжена спиральными ребрами и соединена траверсами со стенками здания. Кроме того, по меньшей мере, две горизонтальные лопасти ветродвигателя удлинены и выходят за пределы башни. Существенное отличие предлагаемой разработки состоит в том, что в башне - концентраторе ветра используются, наряду с кинетической энергией ветра, тепловая и кинетическая энергия отработавших газов ДВС и его системы охлаждения. Благодаря закрутке потоков опорами башни и эффекту эжекции происходит перераспределение газовых потоков по сечению башни перед лопастями ветряного двигателя, а такое выравнивание улучшает обдув лопастей при одностороннем ветре, смене направлений и частых порывах. Выходная, диффузорная, часть башни позволяет увеличить напор объединенного потока газовой смеси, а внешний контур башни, притормаживая горизонтальный ветер, придает ему вер 2 5592 1 тикальное движение, т.е. вместе со спиральными ребрами выполняет роль направляющего аппарата. Аналогом этому служит патент 5. Существенно также, что образующиеся над башней искусственные термики порождают на периферии нисходящее движение воздуха,создавая при этом в тороиде, по оси термика, восходящий поток со скоростью приблизительно в 2,2 раза большей скорости подъема самого термика 6. В предлагаемом изобретении подъемному движению воздушных масс способствует также конвективный подогрев на стенках башни, имеющих в солнечную погоду повышенную температуру вследствие высокой степени черноты поверхности. На возможность использования для ветроэнергетики этого фактора указывает установка, описанная в 7. На фиг. 1 показан общий вид ветротеплоэнергетической установки на фиг. 2 - вид сверху. Ветротеплоэнергетическая установка размещена в верхней точке возвышенности и представляет собой вертикальную башню 1 конфузорно-диффузорного типа с размещенными в ней лопастями ветродвигателя 2 на вертикальном валу 3. Башня 1 установлена на опорах 4 в виде плоских стенок, которые размещены с разворотом по отношению к оси башни. Вал 3 ветродвигателя установлен на опорном и упорном подшипниках, закрепленных в двухэтажном здании 5, оборудованном по центру башни. Нижний этаж здания 5 служит моторным отделением, в котором размещены ДВС, например, двухрядный дизель 6 с электрогенератором переменного тока 7, радиаторы 8 с вентилятором 9 системы охлаждения дизеля, жалюзи 10 на входе воздуха и шахта 11 на выходе, направленные вверх выпускные трубопроводы 12 от обоих блоков дизеля. На втором этаже здания 5 установлен электрогенератор 13, получающий вращение от вала 3 через механизм передач 14 и муфту 15, а также аккумулятор 16, который в зависимости от вида тока может быть электрический или тепловой. В перекрытии этажей(фиг. 2) выполнены проемы 17, сообщающие шахту 11 с двумя эжекторами 18, установленными вертикально, в секции которых выведены концы выпускных трубопроводов 12,снабженные активными соплами 19. Башня 1 каркасной конструкции, а тем более, если она изготовлена в виде воздухонесомой оболочки, укреплена с помощью траверс 20, соединяющих диффузорную часть башни с корпусом здания 5. Снаружи башня 1 снабжена спиральными ребрами 21. Ветротеплоэнергетическая установка работает следующим образом. При сильном ветре на склоне холма воздушный поток направляется в башню 1 через ее нижнюю конфузорную часть, движется далее вертикально в диффузоре и поступает на лопасти ветродвигателя 2, которые вращают вал 3. При этом воздушный поток, получая начальную закрутку в проемах между опорами 4, омывает снаружи здание 5 и выравнивается по сечению башни. В случае, если дизель 6 остановлен - вентилятор 9 отключен, а жалюзи 10 закрыты. Воздушный поток снаружи корпуса башни 1 притормаживается, обтекает его и получает вертикальное движение с закруткой с помощью спиральных ребер 21. Таким образом,внешний воздушный поток движется направленно к удлиненным лопастям 2 ветродвигателя. Вертикальному движению ветра способствуют нагрев и плавучесть воздуха на поверхности башни 1 при солнечной погоде с образованием термиков над всей установкой. При среднем ветре работает дизель 6, который вращает электрогенератор 7, передающий электрическую энергию в сеть. Жалюзи 10 открыты, вентилятор 9 действует автоматически и с помощью муфты может быть отключен. Поток охлаждающего воздуха через радиаторы 8 движется в шахту 11, откуда подсасывается эжекторами 18 за счет энергии отработавших газов дизеля 6, поступающих из правого и левого трубопроводов 12 через сопла 19. Объединенный поток смеси газов и воздуха на выходе из эжекторов 18 обладает избытком тепловой и кинетической энергии, за счет которой создает вторичную эжекцию и тем самым усиливает общее движение воздуха в башне 1 перед ветродвигателем 2. При этом происходит осреднение порывов ветра (турбулентности), снижается концентрация вредных отработавших газов дизеля. 3 5592 1 В случае слабого ветра или при полном штиле ветродвигатель 2 не действует, а дизель 6 работает по нагрузочной характеристике, преимущественно развивая номинальную мощность. На рабочих режимах действует система регулирования охлаждения за счет жалюзи 10, муфты привода вентилятора 9, эжекторов 18. В принципе, вентилятор 9 может отсутствовать, и двигатель будет работать с повышенным противодавлением в активных соплах 19 эжекторов, а следовательно, с повышенной энергией уходящей газовоздушной смеси. Важно, что работа эжекторов сопровождается саморегулированием в зависимости от частоты вращения и нагрузки дизеля. Предлагаемая ветротеплоэнергетическая установка, будучи комбинированной, работает в любое время года, обеспечивает энергосбережение за счет экономии жидкого или газообразного топлива в ДВС и удовлетворяет экологическим требованиям, снижая шумность работы ДВС и концентрацию вредных компонентов в отработавших газах. Собственно ветродвигатель, наряду с использованием кинетической энергии потоков ветра, частично утилизирует тепловую энергию, отводимую при работе ДВС, а также в связи с нагревом от солнца поверхностей установки. Количественно поток воздуха возрастает как за счет всасывающего действия ДВС, так и двухступенчатой эжекции на выпуске. Благодаря указанным факторам предлагаемая установка обладает повышенной эффективностью. Источники информации 1. Знаменский Е.В., Иванов Д.Ю. Энергетическая установка. А.с. СССР 1703856, А 1,МПК 03 9/00,02 5/00, опубл. 07.01.92. 2. Автономная ветродизельэлектрическая установка. Патент РФ 2139444, МПК 603 9/00,опубл. 10.10.99. 3. Тарикулиев И.Я. Горная ветроэлектростанция. А.с. РФ 1471709, МПК 503 1/04,опубл. 07.02.92. 4. Козычев Б.С. Судовая ветроэнергетическая установка. Патент Российской Федерации 2139225, МПК 6 В 63 Н 9/00,03 3/04, опубл. 27.03.97. 5. Энергетическое устройство для зданий, подвергаемых воздействию солнца и ветра. Патент США 4589820, МПК 403 3/04. 6. Скорер Р. Аэрогидродинамика окружающей среды. - М. Мир, 1980. - С. 331. 7. Карцев В.П., Хазановский П.М. Тысячелетия энергетики. - М. Знание, 1984. - С. 188. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.

МПК / Метки

МПК: F03D 3/00

Метки: ветротеплоэнергетическая, установка

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-5592-vetroteploenergeticheskaya-ustanovka.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Ветротеплоэнергетическая установка</a>

Похожие патенты