Ветроэнергетическая установка

 

Изобретение позволяет увеличить удельную мощность ветроэнергетической установки за счет уменьшения ее массы и габаритов. В режиме зарядки часть мощности ветродвигателя 1 с помощью мультипликатора 2 отбирается на привод компрессора 3. Компрессор сжимает атмосферный воздух и подает его в холодильник 5, где теплота сжатия воздуха отбирается охлаждаемой средой, которая подается из бака 8 и на капли веется в сосуде 9. Охлажденный воздух подается на вход ожижителя 11, где он сжижается, а затем накапливается в резервуаре 6, снабженном тепловой изоляцией 14. В режиме разрядки жидкий воздух питательным насосом 13 подается в теплообменник 12, где он испаряется и нагревается за счет теплообмена с окружающей средой . Нагретый воздух поступает на подогреватель 7, где он дополнительно нагревается за счет теплообмена с жидкостью, которая поступает из сосуда. Перегретый воздух поступает на вход газовой турбины 4, где, расширяясь, выполняет работу и выбрасывается в атмосферу. Вал турбины с помощью электромагнитной муфты 17 соединен с ротором электрогенератора 10, что позволяет передавать дополнительную мощность электрогенератору . Обмотки электрогенератора выполнены из высокотемпературного сверхпроводящего материала и охлаждаются жидким воздухом, который поступает по трубопроводу 16 в криогенную емкость 15. 1 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 03 D 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И306 РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4737654/06 (22) 15.09.89 (46) 07.02.92. Бюл. № 5 (71) Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссоединения

Украины с Россией (72) Ю. А. Арышев, В. 1О. Воровский, В. В, Каширников, А. С. Кушнир и А. И. Андреев (53) . 621.548 (088.8) (56) Заявка ФРГ № 3440579, кл. F 03 D 9/02, 1986; (54) ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение позволяет увеличить удельную мощность ветроэнергетической установки за счет уменьшения ее массы и габаритов. В режиме зарядки часть мощности ветродвигателя 1 с помощью мультипликатора 2 отбирается на привод компрессора 3. Компрессор сжимает атмосферный воздух и подает его в холодильник 5, где теплота сжатия воздуха отбирается охлаждаемой средой, которая подается из бака 8

SU„„1736824 д 1

2 и накапливается в сосуде 9. Охлажденный воздух подается на вход ожижителя 11, где он сжижается, а затем накапливается в резервуаре 6, снабженном тепловой изоляцией 14. В режиме разрядки жидкий воздух питательным насосом 13 подается в теплообменник 12, где он испаряется и нагревается за счет теплообмена с.окружающей средой. Нагретый воздух поступает на подогреватель 7, где он дополнительно нагревается за счет теплообмена с жидкостью, которая поступает из сосуда. Перегретый воздух поступает на вход газовой турбины 4, где, расширяясь, выполняет работу и выбрасывается в атмосферу. Вал турбины с помощью электромагнитной муфты 17 соединен с ротором электрогенератора 10, что позволяет передавать дополнительную мощность электЮ рогенератору. Обмотки электрогенератора выполнены из высокотемпературного сверхпроводящего материала и охлажда ются жидким воздухом, который поступает по трубопроводу 16 в криогенную емкость 15.

1 ил.

1710824

3

Изобретение относится к ветроэнергетике, касается ветроэнергетических установок и может быть использова но при создании небольших передвижных ветроустановок, а также в системах производства и аккумулирования энергии для сглаживания пиковых нагрузок.

Известна ветроустановка, содержащая ветродвигатель, связанный с ним мультипликатор, соедИненный с последним компрессор и подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного, контура турбину, а также установленный в воздушном контуре между компрессором и турбиной аккумулирующий резервуар, расположенный в грунте ниже водоносного слоя и свя. занный с водоносным слоем обратным трубопроводом. Недостатком этой установки является низкое значение удельной мощности, связанное с большой массой и габаритами установки (в частности, аккумулирующего резервуара), а также с тем, что значительная часть энергии ветродвигателя в режиме зарядки теряется в системе охлаждения компрессора в виде теплоты сжатия воздуха. Кроме этого, электрогенератор установки имеет низкий коэффициент полезного действия ввиду наличия джоулевых потерь в его обмотках.

Наиболее близкой к предлагаемой являстся ветроэчергетическая установка, содержащая ветродвигатель, связанный с йим мультипликатором, соеди пенный с последним компрессор, подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного контура турбину, последовательно установленные в воздушном контуре между компрессором и турбиной холодильни к, аккумулирующий резервуар и подогреватель, бак с охлажденной жидкостью, выход которого подключен к холодильнику, а вход — к подогревателю, и сосуд с нагретой жидкостью, выход которого vîäêëþ÷åí к подогревателю, а вход к холодильнику, и электрогенератор, соединенный с турбиной.

Недостатком данной установки является низкое значение удельной мощности, связанное с большими размерами аккумулирующего резервуара и с низким КП3, электрогенератора ввиду наличия джоулевых потерь в его обмотках.

Цель изобретения — повышение удельной мощности установки за счет уменьшения ее массы и габаритов.

На чертеже представлена принципиальная схема установки.

Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, связанный с ним мультипликатор 2, соединенный с последним компрессор 3, подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного контура турбину, последовательно установленные в воздушном контуре между компрессором 3 и турбиной 4 холодильник 5, аккумулирующий резервуар 6 и подогреватель 7, бак 8

4 с охлажденной жидкостью, выход которого подключен к холодильнику 5, а вход — к подогревателю 7, сосуд 9 с нагретой, жидкостью, выход которого подключен к подогревателю 7, а вход — к холодильнику 5, и электрогенератор 10. соединенный с турбиной 4. Воздушный контур снабжен ожижителем 11 воздуха, размещенным между холодильником и аккумулирующим резервуаром 6, теплообменником 12 для нагрева

10 сжиженного воздуха от внешней среды, расположенным между резервуаром 6 и подогревателем 7, и насосом 13, размещенным в резервуаре 6. Последний снабжен тепловой изоляцией 14, а электрогенератор 10 — криогенной емкостью 15 и обмотками, выполненными из высокотемпературного сверхпроводящего материала и размещенными.в емкости 15. Насос 13 подключен к емкости 15 при помощи криогенного трубопровода 16, 20 а электрогенератор 10 связан с мультипликатором 2 и компрессором 3 при помощи электромагнитных муфт 17.

Установка работает следующим образом.

В режиме зарядки часть мощности ветродвигателя 1 с помощью мультипликатора 2 отбирается на привод компрессора 3. При этом компрессор 3 сжимает атмосферный воздух и подает его в холодильник 5, где теплота сжатия воздуха отбирается охлаждающей средой, которая подается по трубопроводу из бака 8 и накапливается в сосуЗ0 де 9. Охлажденный воздух подается на вход ожижителя 11, где он сжижается, после этого жидкий воздух накапливается в,резервуаре 6. С помощью насоса 13 незначительная часть жидкого воздуха по криогенному

35 трубопроводу 16 подается в криогенную емкость 1р электрогенератора 10 для.охлаждения сверхпроводящих обмоток. В режиме разрядки жидкий воздух подается в теплообменник 12, в котором он испаряется и нагревается до температуры близкой к темпе40 ратуре окружающей среды путем обдува теплообменника 12 теплым воздухом или омывания его водой из естественного источника.

На греты и воздух, из теплообменни ка 12 подается в подогревател ь .7, где он на гревается за счет теплообмена с жидкостью, которая поступает в подогреватель 7 из сосуда 9. Перегретый воздух поступает на вход газовой турбины 4, где он, расширяясь, выполняет работу и выбрасывается в атмосферу. Вал турбины 4 с помощью электромагнитной муфты 17 соединен с ротором электрогенератора 10, что позволяет передавать дополнительную мощность, развиваемую турбиной 4, электрогенератору 10. При этом электрогенератор 10 также охлаждается жидким воздухом, который поступает по криогенному трубопроводу 16. При полном безветрии мультипликатор 2 отсоединяется от электрогенератора 10 с помощью элект1710824

5 ромагнитной муфты 17, а электрогенератор н приводится в действие газовой турбиной 4. с

Формула изобретения

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, связанный с ним мультипликатор, соединенный с последним компрессор, подключенную к нему с образованием разомкнутого воздушного контура

- турбину, последовательно установленные в воздушном контуре между компрессором и турбиной холодильник, аккумулирующий резервуар и подогреватель, бак с охлажденной жидкостью, выход которого подключен к холодильнику, а вход — к подогревателю, и сосуд с нагретой жидкостью, выход которого подключен к подогревателю, а вход к холодильнику, и электрогенератор, соеди6 енный с турбиной, отличающаяся тем, что, целью повышения удельной мощности пу тем уменьшения массы и габаритов, воздушный контур снабжен ожижителем воздуха, размещенным между холодильником и аккумули рующи м резервуаром, теплообменником для нагрева сжиженного воздуха от внешней среды, расположенным между резервуаром и подогревателем и насосом, размещенным в резервуаре, последний снабжен

1О тепловой изоляцией, а электрогенератор— криогенной емкостью и обмотками, выполненными из высокотемпературного сверхпроводящего материала и размещенными в емкости, причем насос подключен к емкости при помощи криогенного трубопровода, а электрогенератор связан с мультипликатором и компрессором при;помощи электромагнитных муфт.

Составитель П. Баклушнн

Редактор Н. Яцола Техред А; Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Заказ 324 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г: Ужгород, ул. Гагарина, 101