Ветроэнергетическая установка Советский патент 1987 года по МПК F03D1/04 

15

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается установок, использующих, кинематическую энергию воздушного потока и его предварительный подогрев для выработки электроэнергии, привода двигателя , транспортного средства или другого исполнительного механизма.

Целью изобретения является повышение мош,ности путем использования теплосодержания внешнего потока воздуха.

На фиг. 1 изображена ветроэнергетичес- кая установка, содержаш,ая термоэлектрический тепловой насос; на фиг. 2 - термоэлектрические элементы, расположенные в кольцевом канале корпуса; на фиг. 3 - установка, содержашая комнрессионный тепловой насос; на фиг. 4 - конструктивная схема установки, установленной на корабле; на фиг. 5 - вид А на фиг. 4.

Ветроэнергетическая установка содержит трубчатый корпус 1, установленную в нем воздушную турбину 2, кинематически 20 связанный с ней электрогенератор 3 и. рас- положенный перед турбиной 2 воздухоподогреватель. Корпус 1 снабжен выполненным в его стенке кольцевым каналом 4 и имеет с обеих сторон пористые покрытия 5, соединенные между собой при помоши капилляров, а воздухоподогреватель выполнен в виде теплового насоса с теплопередающим контуром, размешенным в канале 4. Тепловой насос выполнен термоэлектрическим, электрически связан с электрогенератором 3 и имеет теплопередаюший контур в виде термоэлектрических элементов 6, холодные спаи 7 которых контактируют с наружной стенкой 8 канала 4 корпуса 1, а горячие спаи 9 - с внутренней стенкой 10. Тепловой насос может быть также выполнен компрессионным, иметь компрессор 11, кинематически связанный с воздушной турбиной 2, и теплопередаюший контур в виде испарителя 12 и конденсатора 13, контактируюших соответственно с наружной и внутренней стенками 8 и 10 канала 4 корпуса 1. Капилляры, соединяющие пористые покрытия 5 между собой, могут быть расположены как на лобовой части 14 корпуса 1, так и в кольцевом канале 4 корпуса 1 между термо25

30

35

40

ной 2 корпус 1 имеет Тюристое покрытие 23 для сбора конденсата воды из воздушного потока, сработавшего на турбине 2. Покрытие 23 соединено при помощи капилляров с покрытием 5, что предотвращает высыхание последнего и его перегрев.

При использовании ветроэнергетической установки в качестве привода двигателя корабля ее электрогенератор 3 соединен с электродвигателем 24, а последний через редуктор 25 - с гребны.м винтом 26. Мачта 15 содержит две ветроэнергетические установки, расположенные на ней с возможностью поворота и поднятые над палубными надстройками 27.

При работе установка, поворачиваясь в подшипнике 16, устанавливается навстречу ветру. Воздушный поток, проходя внутри трубчатого корпуса 1, подогревается перед турбиной 2 и лопатками 21 направляющего аппарата, при этом увеличивается кинетическая энергия потока, поступающего на турбину 2, и соответственно мощность электрогенератора 3. Подогрев воздуха перед турбиной 2 осуществляется за счет отбора тепловым насосом тепла от воздуха, обтекающего корпус 1 снаружи, и передачи этого тепла воздущному потоку, проходящему внутри корпуса 1. При использовании термоэлектрического теплового насоса холодные спаи 7 его термоэлектрических элементов 6 отбирают в теплопередающий контур тепло от внешнего потока воздуха и дополнительно вызывают конденсацию из внешнего потока воды, собираемый пористым покрытием 5, контактируюшим с наружной стенкой 8.

Собираемая вода передается за счет сил поверхностного натяжения по капиллярам пористому покрытию 5, контактирующему с внутренней стенкой 10. Горячие спаи 9 элементов 6 нагревают стенку 10 и воду, вызывая испарение последней внутрь корпуса 1.

При использовании компрессионного теплового насоса отвод тепла от внешнего потока воздуха происходит через испаритель 12, контактирующий с наружной стенкой.8; а передача тепла к воздущному потоку внутэлектрическими элементами 6. Для разме- 5 Р корпуса 1 - через конденсатор 13, контактирующий с внутренней стенкой 10. Предварительный подогрев воздуха перед турбиной 2 увеличивает как мощность электрогенератора 3, так и начальный пусковой момент страгивания турбины 2, что позволяет работать установке при незначительных скоростях ветра, чем повышается годовая выработка электроэнергии.

50

шения установки в зоне сильного ветра она смонтирована на опорной мачте 15, а для ориентации на ветер установка оперта на подшипник 16 и снабжена флюгерными плоскостями 17. Возможна ориентация установки на вет-(ф с помощью привода 18, для управления работой которого предусмотрен датчик 19 скорости ветра. Электрогенератор 3 закрыт обтекателем 20, а перед тур- биной 2 установлены лопатки 21 направляющего аппарата, что увеличивает эффективность турбины 2. Также возможна установка в корпусе 1 за турбиной 2 лопаток 22, выпускного воздущного тракта. За турбиФормула изобретения

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая трубчатый корпус, установленную в нем воздушную турбину, кинематически

5

0

5

0

0

ной 2 корпус 1 имеет Тюристое покрытие 23 для сбора конденсата воды из воздушного потока, сработавшего на турбине 2. Покрытие 23 соединено при помощи капилляров с покрытием 5, что предотвращает высыхание последнего и его перегрев.

При использовании ветроэнергетической установки в качестве привода двигателя корабля ее электрогенератор 3 соединен с электродвигателем 24, а последний через редуктор 25 - с гребны.м винтом 26. Мачта 15 содержит две ветроэнергетические установки, расположенные на ней с возможностью поворота и поднятые над палубными надстройками 27.

При работе установка, поворачиваясь в подшипнике 16, устанавливается навстречу ветру. Воздушный поток, проходя внутри трубчатого корпуса 1, подогревается перед турбиной 2 и лопатками 21 направляющего аппарата, при этом увеличивается . кинетическая энергия потока, поступающего на турбину 2, и соответственно мощность электрогенератора 3. Подогрев воздуха перед турбиной 2 осуществляется за счет отбора тепловым насосом тепла от воздуха, обтекающего корпус 1 снаружи, и передачи этого тепла воздущному потоку, проходящему внутри корпуса 1. При использовании термоэлектрического теплового насоса холодные спаи 7 его термоэлектрических элементов 6 отбирают в теплопередающий контур тепло от внешнего потока воздуха и дополнительно вызывают конденсацию из внешнего потока воды, собираемый пористым покрытием 5, контактируюшим с наружной стенкой 8.

Собираемая вода передается за счет сил поверхностного натяжения по капиллярам пористому покрытию 5, контактирующему с внутренней стенкой 10. Горячие спаи 9 элементов 6 нагревают стенку 10 и воду, вызывая испарение последней внутрь корпуса 1.

При использовании компрессионного теплового насоса отвод тепла от внешнего потока воздуха происходит через испаритель 12, контактирующий с наружной стенкой.8; а передача тепла к воздущному потоку внут5 Р корпуса 1 - через конденсатор 13, контактирующий с внутренней стенкой 10. Предварительный подогрев воздуха перед турбиной 2 увеличивает как мощность электрогенератора 3, так и начальный пусковой момент страгивания турбины 2, что позволяет работать установке при незначительных скоростях ветра, чем повышается годовая выработка электроэнергии.

Формула изобретения

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая трубчатый корпус, установленную в нем воздушную турбину, кинематически

связанный с ней электрогенератор и расположенный перед турбиной воздухоподогреватель, отличающаяся тем, что, с целью повышения мощности использования теплосодержания внешнего потока воздуха, корпус снабжен выполненным в его стенке кольцевым каналом и имеет с обеих сторон пористые покрытия, соединенные между собой при помощи капилляров, а воздухоподогреватель выполнен в виде теплового насоса с теплопередающим контуром, разме- щенным в канале корпуса.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что тепловой насос выполнен термоэлектрическим, электрически связан с электрогенератором и имеет теплопередающий контур в виде термоэлектрических элементов, холодные спаи которых контактируют с наружной стенкой канала, а горячие - с внутренней.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что тепловой насос выполнен компрессионным и имеет компрессор, кинематически связанный с воздушной турбиной, и тепло- передающий контур в виде испарителя и конденсатора, контактирующих соответствен.- но с наружной и внутренней стенками канала корпуса.

W, 5-57 5,8,9, 10, 20, 3,21,21, 2 7 f ,

C UlJJДvpШШшшDuuuшпu

J9

Фиг.1

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается установок, использующих кинетическую энергию воздушного потока и его предварительный подогрев для выработки электроэнергии, привода двигателя транспортного средства или другого исполнительного механизма. Целью изобретения является повышение мош,ности путем использования теплосодержания внешнего потока воздуха. Установка содержит трубчатый корпус с воздухозаборником. В корпусе размещена воздушная турбина. С ней кинематически связан электрогенератор и расположенный перед турбиной воздухоподогреватель. Он выполнен в виде термоэлектрического теплового насоса, холодные спаи которого контактируют с наружной стенкой канала, а горячие - с внутренней. Первые отбирают тепло от внешнего потока воздуха и дополнительно вызывают конденсацию из внешнего потока воды. Вторые нагревают стенку и воду и вызывают испа- рение последней внутрь корпуса. При использовании компрессионного теплового насоса отвод тепла от внешнего потока воздуха происходит через испаритель, контактирующий с наружной стенкой. Передача тепла к воздушному потоку внутри корпуса происходит через конденсатор, кон-с тактирующий с внутренней стенкой. В стенке корпуса выполнен кольцевой канал, Корпус имеет пористые покрытия, соединенные между собой при помощи капилляров. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.. сл ГчЭ 00 сл оо сл

9 Ю 5 ФlAг.Z

23 Л.-/, f / /

Y-X-AZ.

26

Фиг. ft