Аэродинамическая гелиостанция Советский патент 1989 года по МПК F03G7/02 F24J2/42 

1

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к аэродинамическим гелиостанциям.

Целью изобретения является упрощение конструкции гелиостанции и повышение ее КПД путем стабилизации воздушной тяги.

На чертеже показана конструктивная схема аэродинамической гелиостанции.

Аэродинамическая гелиостанция содержит тяговую бащню 1 с турбогенератором 2, водяной солнечный коллектор, выполненный в виде поглощающих излучение кольцевых перфорированных мембран 3, установленных под пленочньш оптически прозрачным сводом 4 аксиально башне 1, изогнутых перфорированных стенок 5, скрепляющих мембраны 3 в радиальных направлениях, и системы кольцевых радиальных и вертикальных трубопроводов 6, закрепленных на мембранах 3 и стенках 5, тепловой аккумулятор 7 вьтолненный в виде связанных гидравлически с системой трубопроводов 6 и между собой верхнего бака 8 и ниже расположенных героновых сосудов 9 и 10, снабженных трособлочным механизмом 11 с электролебедкой 12, и ориентируемые на Солнце концентраторы 13 солнечной энергии для одновременного нагрева воды и воздуха. Гелиостанция также снабжена аэростатом 14. закрепленной на нем воздушной камерой 15, имеющей внутренние перфорированные перегородки 16 и выходные дросселирующие клапаны 17 и герметично подключенной к выходу тя- твой бащни 1, и автоматическим флюгерным воздухозаборником 18,имеющим жалюзи 19, установленные по периметру свода 4, расположенного у основа- ния бащни 1 и пневматически с ней связанного, а тяговая бащня 1 вьтол- нена в виде проволочно-троссового каркаса 20 и снаружи закрепленного на нем пленочного материала 21. 5 Кроме того, турбогенератор 2 имеет поворотный сопловой аппарат 22. Свод 4 выполнен двухслойным и внутренний из них покрыт составом с от- ражакщими свойствами. Турбогенера- 0 тор 2 установлен на опорах 23. Стенки 5 изогнуты в сторону воздействия на воздушный поток кориолисовой силы. Бак 8 имеет расширительный элемент 24 и соединен с сосудами 9 и 5 1П через вентили 25 и 26 и гибкие шланги 27 и 28. Между сосудами 9 и 10 имеется воздуховод 29 и они через вентили 30 и 31 и гибкие щланги 32 и 33 соединены с системой трубопро 3Q водов 6.

Жалюзи 19 установлены поворотно относительно вертикальной оси, имеют ход +90° и разбиты на группы,гаар- 35 нирно связанные тягами 34. Поворот групп жалюзи-19 осуществляется при

1Д

помощи сельсин-привода 35, сельсин- датчика 36, муфты 37 и флюгера 38.

Аэростат 14 крепится к опорам 23 через штанги 39 и гибкие связи 40. Вокруг свода 4 смонтированы рельсовые пути 41, по которым перемещается наклонная ферма 42 с концентраторами 13 в виде изогнутых зеркал. Фермы 42 с колесными платформами 43 связаны в сцепку длиной до полупериметра свода 4 и имеют привод 44 с часовым механизмом.

Аэродинамическая гелиостанция работает следующим образом.

Система трубопроводов 6, бак 8 и сосуд 9, находящийся в верхнем положении, заполняются рабочей жидкостью например водой. Под .действием солнечных лучей жидкость и воздух под сводом 4 нагреваются. При наличии ветра флюгеры 38 устанавливаются против его направления и для этого положения сельсин-датчики 36 выдают сигналы на сельсин-приводы 35,которые устанавливают группы жалюзи 19 по направлению ветра. При этом половина всех жалюзи 19 цо круговому периметру свода 4 открыта, а другая половина закрыта, так как жалюзи 19 могут поворачиваться от полностью открытого положения на угол ± 90. При необходимости можно подавать команду на открытие или закрытие любой группы жалюзи 19, разъединяя при этом флюгер 38 от сельсин-датчика 36 муфтой 37.

От прямого нагрева воздуха солнечным излучением и ко нвективного теплообмена с коллектором под сводом 4 повьаиается полное давление и температура воздуха начинает подниматься по башне 1 в зону пониженного давления и начинает вращать турбогене- ратор 2. При движении воздуха, от периферии к центру под действием корио лисовой силы (из-за вращения земли) он отклоняется вправо (если гелиостанция находится в северном полушарии). В самой башне 1 воздух закручивается против часовой стрелки тем больше, чем больше его вертикальная скорость. После турбогенератора 2 воздух продолжает подъем по башне 1 и наполняет камеру 15. Аэро- 14 поддерживается,на заданной высоте за счет заполнения легким газом. Незначительное избыточное давление в камере 15 поддерживается об7П 3

ратными клапанами 17, через KotopHe воздух выходит в атмосферу, спада-- вая дополнительнуэт подъемную силу за счет реакции истечения.

Дополнительный нагрев воздуха и коллектора производится концентраторами 13, установленными на подвижной ферме 42, которая при восходе солн0 ца находится на западе в течение дня с определенной скоростью, зависящей от долготы дня, перемещается на восток по северной стороне свода 4 при помощи приводов 44.

5

В ночное время фермы 42 с концентраторами 13 переводятся на западную сторону свода 4. После захода солнца необходи -гьгй подогрев воздуха осу0 ществляется за счет сосудов 10,тепловая энергия в которых (горячая вода) накапливается в течение светового дня.

Сосуды 9 и 10 и бак 8 работают следующим образом.

Нагретая вода скапливается в баке 8, По достижении заданной рабочей температур111 часть этой воды перепускается через вентиль 26 в нижний сосуд 10, воздух, вытесненный из него водой, поступает через воздухопровод 29 в верхний сосуд 9, из которого вода вытесняется через шланг 32

35 и вентиль 30 в трубопроводы 6 коллектора и из них снова попадает в бак 8, нагреваясь от солнечного излучения.

В течение светового дня верхний

сосуд 9 освобождается от воды, а нижний наполняется горячей водой. После захода солнца открывается вентиль 31 и .тепловая энергия сосуда 10 отдается коллектору, а от него за счет

усиленного конвективного теплообмена через перфорированные мембраны 30 и стенки 5 рабочему телу - воздуху . После охлаждения воды в нижнем сосуде 10 он перед восходом солнца

50 поднимается при помощи трособлочно- го механизма 11 и электролебедки 12. В дневное время процесс накопления тепловой энергии повторяется аналогично.

55

30

Мощность гелиостанции зависит, в основном, от площади свода 4, высоты башни 1 и площади центраторов 13.

Формула изобретения

1. Аэродинамическая гелиостянция, содержащая тяговую башню с турбо-

генератором, водяной солнечный коллектор с тепловым аккумулятором и ориентируемые на солнце концентраторы солнечной энергии для одновременного нагрева воздуха и воды, о т - личающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения КПД путем стабилизации воздушной тяги, гелиостанция снабжена аэростатом, закрепленной на нем воз- душной камерой, имеющей внутренние перфорированные перегородки и выходные дросселирующие клапаны и герметично подключенной к выходу тяговой бащни, пленочным оптически прозрач- ным сводом и автоматическим флюгерным воздухозаборником, имеющим жалюзи, установленные по периметру свода расположенного у основания башни и

пневматически с ней связанного, а тяговая башня выполнена в виде про- волочно-тросового каркаса и снаружи закрепленного на нем пленочного материала, коллектор - в виде поглощающих излучение кольцевых перфорированных мембран, установленных под сводом аксиально башне, изогнутых перфорированной стенок С1 репляи)щих цилиндры в радиальных направлениях, и системы кольцевых радиальных и вертикальных трубопроводов, закрепленных на мембранах и стенках, а акуму- лятор вьтолнен в виде связанных гидравлически с системой трубопроводов и между собой верхнего .бака и нижерасположенных героновых сосудов, снабженных трособлочным механизмом с электролебедкой,

2, Гелиостанция по п., отличающаяся тем, что турбогенератор имеет поворотный сопловой аппарат t

Изобретение позволяет упростить конструкцию гелиостанЦии и повысить ее КПД путем стабилизации воздушной тяги. Тяговая башня 1 выполнена в виде проволочно-тросового каркаса 20 и закрепленного на нем снаружи пленочного материала 21. Пленочный оптически прозрачный свод 4 расположен у основания башни и пневматически с ней связан. Жалюзи 19 автоматического флюгерного воздухозаборника 18 установлены по периметру свода 4. Закрепленная на азростате 14 воздушная камера 15 имеет внутренние перфорированные перегородки 16 и выход-.