Дефлекторный модуль

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в качестве устройства для концентрации энергии ветра. Устройство представляет собой конструкцию, состоящую из первого и второго полых обтекателей, установленных торцами на некотором расстоянии между собой, соединенных силовыми перемычками, образуя кольцевую активную зону по диаметру, над которой расположен на некотором расстоянии кольцевой пояс. Вся конструкция подвижно установлена на верхнем конце вытяжной трубы, причем киль, ориентирующий по потоку, установлен на втором обтекателе. Устройство не содержит вращающихся в потоке воздуха (ветра) лопастных, поворотно-лопастных или крыльчатых элементов, воспринимающих энергию ветра. Технический результат заключается в увеличении долговечности конструкции, снижении расходов на эксплуатацию и производство, расширяется рабочий диапазон ветров, в котором может быть достигнут высокий коэффициент использования энергии ветра, как в сторону низких скоростей, так и в сторону высоких скоростей. 2 ил.

Изобретение относится к ветрогидроэнергетическим установкам, использующим разницу давлений на пограничном участке среды с разной скоростью потоков.

Известна ветроэнергетическая система французского инженера Андро с пневмопередачей низкого давления (книга Я.И.Шефтер. "Использование энергии ветра", М. , Энергомашиздат, 1983, c. 177). В этом агрегате используются вращающиеся в потоке полые лопасти, по которым воздух откачивается через пневмобашню и турбогенератор.

Недостатком этой системы является: 1. Низкий коэффициент использования энергии потока.

2. Низкая надежность и долговечность.

3. Технологическая сложность и большие затраты на сооружение и эксплуатацию. Отсутствие экономической целесообразности серийного производства.

Наиболее близким аналогом является "ветроагрегат" по а.с. N 1409771, F 03 D 1/04, 1988, в котором используется крыловидный профиль для получения разности давления на верхней и нижней плоскостях за счет разности скоростей потока. Профиль крыла жестко связан с размерами ветроколеса и соответственно с диаметром канала. При увеличении габаритов устройства следует увеличивать и размеры ветроколеса. В результате чего он вырождается в обычный крыльчатый ветроагрегат со всеми его недостатками: 1. Ограниченный сверху и снизу диапазон ветров, в котором возможен достаточный коэффициент использования энергии ветра.

2. Низкая экологичность и надежность из-за возможности попадания летящих предметов в зону канала и ветроколеса.

Целью изобретения является увеличение надежности и долговечности эксплуатации, расширение диапазона рабочих скоростей ветра и функциональных возможностей при высокой экологичности конструкции.

На фиг.1 представлен основной принципиальный конструктив.

На фиг.2 - вид со стороны потока.

Ветроагрегат состоит из первого 1 и второго 2 обтекателей, торцы которых соединены между собой силовыми перемычками 3, вытяжной трубы 4, верхний конец которой имеет подвижные соединения 5 с кольцевым поясом 6, в нижней зоне которого установлено второе подвижное соединение 7, ориентирующий киль 8, пилоны 9.

Устройство работает следующим образом.

Конструкция должна быть ориентирована по потоку с помощью киля. Поток, обтекая первый обтекатель 1, входит в рабочую зону внутри кольцевого пояса 6 и, ускоряясь, проходит кольцевой промежуток между обтекателями 1 и 2. Относительный коэффициент ускорения потока на этом участке может быть представлен следующим соотношением: где: Q - суммарный относительный коэффициент ускорения; R_к - радиус конфузора 6 входной; r_к - радиус конфузора 6 выходной; R_r - радиус торца первого обтекателя 1.

Оптимальное соотношение конструктивных элементов устройства может быть сосчитано при конкретной разработке рабочих чертежей.

При движении потока на участке рабочей зоны создается низкое давление. Соответственно из полых обтекателей 1 и 2, а также из вытяжной трубы вытекают воздух или вода через кольцевой промежуток между торцами обтекателей. Чем выше скорость потока в рабочей зоне, тем более низкое давление создается в обтекателях 1 и 2 и в вытяжной трубе 4, верхний конец которой имеет отверстия, выходящие внутрь обтекателей.

Конструктив атероагрегата является также концентратором энергии набегающего потока, как и известные раструбные конфузоры.

Разница состоит в том, что известные раструбные концентраторы-конфузоры накапливают энергию потока в виде высокого давления в зоне раструба, на выходе которого, как правило, установлен турбогенератор.

В заявленном же устройстве энергия потока передается в виде низкого давления внутри вытяжной трубы, которая может быть приведена к турбогенератору для получения электроэнергии.

Энергетический потенциал ветроагрегата площадью входного диаметра кольцевого пояса 6 определяется по формуле: где: E_д - энергополучение от устройства;
P - плотность среды в потоке;
V - скорость потока;
F - площадь по диаметру кольца 6.

Обтекатели 1 и 2 улучшают аэродинамику всего устройства в целом, в результате чего потребуются менее громоздкие опорные сооружения.

В целом конструкция более технологична и долговечна, чем известные кральчатые, раструбные и роторные ветроагрегаты.

Устройство может быть установлено на крышах, например, производственных зданий и корпусов с целью вентиляции или одновременно и обогрева помещений, если используется турбогенератор. При этом турбина будет работать при самых низких скоростях ветра, например, при V = 1-2 м/с и будет исправно функционировать при штормовых ветрах, если использовать при этом аккумулирующие энергоприемники известного типа.

Поскольку конструкция устройства практически исключает возможность попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, например, птиц, то соответственно увеличивается экологичность и снижаются затраты на эксплуатацию устройства.

Устройство может быть использовано в морских и океанских течениях для производства электроэнергии автономно, а также в составе системы океано-термической энергоконверсии, для перекачки горячей и холодной воды в теплообменниках.

Формула изобретения

Ветроагрегат, ориентированный по потоку с помощью ориентирующего киля, отличающийся тем, что дополнительно содержит вытяжную трубу, верхний конец которой имеет подвижные соединения с конфузорным кольцевым поясом, в нижней зоне которого установлено второе подвижное соединение, а сам ветроагрегат состоит из первого и второго полых обтекателей, торцы которых соединены между собой силовыми перемычками, образуя кольцевой промежуток между обтекателями, через который вытекает воздух, причем верхний конец вытяжной трубы имеет отверстия, выходящие внутрь обтекателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2