ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2282747

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ АККУМУЛИРОВАННОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКЕ И ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА С АККУМУЛИРОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ АККУМУЛИРОВАННОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКЕ И ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА С АККУМУЛИРОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ

Имя изобретателя: Гусак Станислав Иванович (UA); Ганзелинский Сергей Николаевич (UA); Дементиенко Александр Викторович 
Имя патентообладателя: Гусак Станислав Иванович (UA); Ганзелинский Сергей Николаевич (UA); Дементиенко Александр Викторович
Адрес для переписки: 49005, г. Днепропетровск, ул. Симферопольская, 19, кв.64, С.И. Гусаку
Дата начала действия патента: 2004.11.16 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к способам передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровых энергоустановках и к ветровым энергоустановкам с аккумулированием энергии. Технический результат заключается в увеличении поверхности теплопередачи между нагретой водой в резервуаре и ветровым потоком, что позволяет повысить температуру ветрового потока и тем самым повысить скорость его прохождения по вытяжной трубе к ветроколесу. В предпочтительном варианте выполнения ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии, в которой осуществлен способ передачи аккумулированной тепловой энергии, содержит ветроколесо с вертикальной осью в верху вытяжной трубы, вокруг которой и винтообразно вдоль нее расположены направляющие конфузорные каналы, которые сужены в направлении к вытяжной трубе, а в нижней части вытяжной трубы расположен спиралеподобно вокруг вертикальной оси вытяжной трубы, по крайней мере, один воздушный канал, в котором расположен, по крайней мере, один распылитель нагретой воды из резервуара, в котором вода нагревается за счет избыточной энергии энергоустановки и/или дополнительно за счет солнечного излучения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение касается отрасли электроэнергетики, в частности способа передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровых энергоустановках и самих ветровых энергоустановок с аккумулированием энергии, которые предназначены для превращения механической энергии ветра в электрическую и тепловую энергию с накоплением этой энергии во время снижения ее использования.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату являются:

- Способ передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке, раскрытый в авт. св. СССР 1671955, опубл. 1991.08.23, МПК 5 F 03 D 9/00, заключающийся в том, что нагревают воду в первом резервуаре и выполняют последующую передачу тепловой энергии этой нагретой воды ветровому потоку, который в дальнейшем вращает ветроколесо в вытяжной трубе. По этому способу нагретую воду из первого резервуара пропускают через первый трубчатый нагреватель, тепло которого передают ветровому потоку в нижней части первой вытяжной трубы. Таким же образом по этому способу выполняют передачу тепловой энергии от нагретой воды из второго резервуару через второй трубчатый нагреватель ветровому потоку в нижней части второй вытяжной трубы. Нагрев воды в первом и втором резервуарах выполняют за счет избыточной ветровой энергии установки.

- Ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии по авт. св. СССР 1671955, опубл. 1991.08.23, МПК 5 F 03 D 9/00, которая содержит расположенное вверху, в вытяжной трубе, по крайней мере одно ветроколесо, которое кинематически соединено с преобразователем энергии, источник нагрева воды в первом резервуаре, в котором аккумулируется тепловая энергия. Эта установка содержит первый трубчатый нагреватель ветрового потока, который расположен в нижней части, в виде колена, первой вытяжной трубы, которое погружено в воду первого резервуара. Эта установка также содержит второй резервуар, второе ветроколесо вверху второй вытяжной трубы, в нижней части которой, в виде колена, расположен второй трубчатый нагреватель ветрового потока и которое погружено в воду второго резервуара. Источником нагрева воды в первом и втором резервуарах является компрессор, который превращает избыточную ветровую энергию в тепловую.

Основным недостатком данного способа передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке и ветровой энергоустановки с аккумулированием энергии, в которой осуществлен этот способ, является малая поверхность теплопередачи между нагретой водой и ветровым потоком, что обусловлено использованием для этого промежуточного теплоносителя в виде первого и второго трубчатых нагревателей ветрового потока соответственно в первой и второй вытяжных трубах. А это также обусловливает низкую температуру ветрового потока в нижней части вытяжных труб, и как следствие этого, низкую скорость его и соответственно низкую его кинетическую энергию при прохождении к ветроколесам соответственно в первой и второй вытяжных трубах.

Вторым недостатком данного способа и энергоустановки по нему является низкая кинетическая энергия ветрового потока соответственно в первой и второй вытяжных трубах за счет низкой его массы.

В основу изобретения положена задача создания эффективного способа передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке и ветровой энергоустановки с аккумулированием энергии, в которой осуществлен этот способ, путем увеличения поверхности теплопередачи между нагретой водой и ветровым потоком, который позволит повысить температуру ветрового потока в нижней части вытяжной трубы и тем самым повысить скорость прохождения его по вытяжной трубе к ветроколесу. Кроме того, это позволит обеспечить повышение кинетической энергии ветрового потока за счет повышения его массы.

Поставленная задача решается тем, что по способу передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке, заключающемся в том, что нагревают воду в резервуаре и выполняют последующую передачу тепловой энергии этой нагретой воды ветровому потоку, который в дальнейшем вращает ветроколесо в вытяжной трубе. При этом передачу тепловой энергии ветровому потоку осуществляют распыливанием в нем нагретой в резервуаре воды. Кроме того, распыливание нагретой воды в ветровом потоке выполняют в направлении его движения. Причем нагрев воды и распыливание ее в ветровом потоке воздушного канала осуществляют по крайней мере с использованием двух резервуаров. Нагрев воды в резервуаре выполняют за счет энергии, которая производит установка. Также нагрев воды в резервуаре выполняют за счет солнечного излучения.

Поставленная задача также решается тем, что в ветровой энергоустановке с аккумулированием энергии, которая содержит расположенное вверху, в вытяжной трубе, по крайней мере одно ветроколесо, которое кинематически соединено с преобразователем энергии, источник нагрева воды в резервуаре, в котором аккумулируют тепловую энергию. Энергоустановка содержит по крайней мере один воздушный канал с входным и выходным отверстиями ветрового потока, при этом в воздушном канале расположен по крайней мере один распылитель нагретой воды из резервуара, а выходное отверстие воздушного канала соединено с вытяжной трубой. При этом каждый распылитель нагретой воды расположен в воздушном канале для распыливания ее в направлении движения ветрового потока. Выходное отверстие каждого воздушного канала имеет выходную регулируемую заслонку для возможности перекрытия этого выходного отверстия.

Входное отверстие каждого воздушного канала имеет входную регулируемую заслонку для возможности перекрытия этого входного отверстия. А каждый воздушный канал выполнен суженным в направлении к вытяжной трубе. При этом каждый воздушный канал расположен ниже нижнего сечения вытяжной трубы. Каждый воздушный канал выполнен под углом вверх в направлении к вытяжной трубе. Каждый воздушный канал вблизи вытяжной трубы выполнен по поднимающейся спирали. Кроме того, каждый воздушный канал расположен спиралеподобно вокруг вытяжной трубы. Также энергоустановка содержит по высоте вытяжной трубы по крайней мере один ярус направляющих конфузорных каналов, которые расположены спиралеподобно в плане вокруг и винтообразно вдоль вытяжной трубы и выполнены суженными в направлении к вытяжной трубе, с соответствующими входными и выходными отверстиями, причем входные отверстия расположены в широком сечении направляющих конфузорных каналов, а выходные выполнены в узком их сечении в вытяжной трубе, при этом каждый направляющий конфузорный канал и каждый воздушный канал имеет закрутку спирали в одном направлении. При этом закрутка спирали каждого направляющего конфузорного канала и каждого воздушного канала направлена в одном направлении и с закруткой спирали каждого воздушного канала вблизи вытяжной трубы. Также энергоустановка содержит по крайней мере второй резервуар для нагрева воды в нем.

Верхняя поверхность каждого резервуара выполнена прозрачной для солнечного излучения. Причем эта верхняя поверхность каждого резервуара выполнена прозрачной в виде концентраторов солнечного излучения. Над уровнем воды в каждом резервуаре расположен по крайней мере один приемник солнечного излучения, который соединен для передачи тепла с соответствующим радиатором, который расположен в воде. Кроме того, воздушный канал расположен над соответствующим резервуаром. А верхняя поверхность воздушного канала выполнена прозрачной для солнечного излучения. Причем эта верхняя поверхность каждого воздушного канала выполнена прозрачной в виде концентраторов солнечного излучения. А на поверхности воды в каждом резервуаре расположено теплозащитное покрытие. Также над уровнем воды, в каждом воздушном канале, расположен по крайней мере один приемник солнечного излучения, который соединен для передачи тепла с соответствующим радиатором, который расположен в воде соответствующего резервуара. Приемник солнечного излучения в каждом воздушном канале выполнен совмещенным с соответствующим распылителем нагретой воды.

Осуществление, в соответствии со способом передачи тепловой энергии, нагретой в резервуаре воды, ветровому потоку путем распыливания в нем нагретой воды позволяет значительно увеличить поверхность теплопередачи, что выполняется непосредственно от нагретой воды к ветровому потоку без промежуточного теплоносителя. При этом, чем меньше будут капельки воды, которые распыливаются, тем больше будет поверхность теплопередачи. А это, в свою очередь, позволит повысить температуру ветрового потока в нижней части вытяжной трубы и еще больше позволит повысить скорость его прохождения по вытяжной трубе к ветроколесу. Кроме того, это позволяет также повысить массу ветрового потока путем насыщения его распыленной нагретой водой и тем самым повысить его кинетическую энергию. Все это обеспечивает повышение эффективности работы ветровой энергоустановки, в которой используется этот способ передачи тепла.

Распыливание нагретой воды в ветровом потоке выполняют в направлении его движения, что позволяет обеспечить оптимальные условия подхватывания капелек распыленной нагретой воды ветровым потоком без уменьшения его скорости.

Осуществление нагрева воды и распыливание ее в ветровом потоке воздушного канала по крайней мере с использованием двух резервуаров позволяет выполнить последовательный или одновременный как нагрев воды при выработке энергоустановкой избыточной энергии в различных резервуарах, так и последовательный забор нагретой воды из различных резервуаров для распыливания ее в воздушном канале, при уменьшении выработки энергоустановкой необходимой энергии для поддержания заданной температуры ветрового потока в воздушном канале.

Выполнение нагрева воды в резервуаре за счет энергии, которая производит установка, позволяет направить на нагрев воды избыточную энергию, которая производит ветровая энергоустановка.

Выполнение нагрева воды в резервуаре за счет солнечного излучения позволяет обеспечить дополнительный нагрев воды без использования энергии, которую производит ветровая энергоустановка. А это повышает экономичность работы энергоустановки.

Выполнение ветровой энергоустановки по крайней мере с одним воздушным каналом с расположением в каждом из них по крайней мере одного распылителя нагретой воды из резервуара позволяет значительно увеличить поверхность теплопередачи. Это выполняется непосредственно от нагретой воды к ветровому потоку, при этом поверхность теплопередачи увеличивается как при уменьшении размера капелек нагретой воды, которые распыливают, так и при увеличении количества воздушных каналов и увеличении количества распылителей в каждом из них. Все это позволяет повысить температуру ветрового потока в нижней части вытяжной трубы, следствием чего есть повышение скорости его прохождения по вытяжной трубе. При этом масса ветрового потока за счет его насыщения распыленной нагретой водой увеличивается, что содействует повышению его кинетической энергии для повышения эффективности работы энергоустановки.

Расположение каждого распылителя нагретой воды в воздушном канале для распыливания ее в направлении движения ветрового потока обеспечивает также оптимальные условия подхватывания капелек распыленной нагретой воды ветровым потоком без уменьшения его скорости.

Выполнение выходного отверстия каждого воздушного канала с выходной регулируемой заслонкой позволяет обеспечить регулирование количества ветрового потока, который попадает в вытяжную трубу с полным перекрытием этого выходного отверстия при отсутствии необходимости в повышении скорости ветрового потока.

Выполнение входного отверстия каждого воздушного канала с входной регулируемой заслонкой позволяет обеспечить регулирование количества внешнего воздуха, который попадает в каждый воздушный канал с полным перекрытием этого входного отверстия как при отсутствии необходимости в повышении скорости ветрового потока, так и для предотвращения снижения температуры воздуха в нем.

Выполнение каждого воздушного канала суженным в направлении к вытяжной трубе как в плане, так и по высоте, позволяет повысить скорость ветрового потока в каждом воздушном канале за счет различного его сечения: большего в входном отверстии и меньшего в выходном отверстии. Это тем самым повышает эффективность работы энергоустановки.

Расположение каждого воздушного канала ниже нижнего сечения вытяжной трубы позволяет обеспечить использование разницы атмосферного давления и температуры между верхней и нижней частями вытяжной трубы с использованием при этом всей ее высоты, что повышает скорость ветрового потока в ней.

Выполнение каждого воздушного канала под углом вверх в направлении к вытяжной трубе позволяет также повысить скорость ветрового потока как в нем, так и в вытяжной трубе, что также обеспечивает повышение захвата им капелек распыливаемой нагретой воды.

Выполнение каждого воздушного канала вблизи вытяжной трубы по поднимающейся спирали направлено на плавный переход ветрового потока из воздушного канала в вытяжную трубу, что способствует снижению сопротивления ветровому потоку в этом месте. А также обеспечивает формирование в вытяжной трубе вихревого рабочего кольца ветрового потока, что также направлено на повышение его скорости и соответственно кинетической энергии.

Расположение каждого воздушного канала спиралеподобно вокруг вытяжной трубы также направлено на формирование в вытяжной трубе вихревого рабочего кольца ветрового потока для соответствующего повышения его скорости и кинетической энергии.

Выполнение энергоустановки с ярусами направляющих конфузорных каналов, закрутка по спирали которых и каждого воздушного канала имеет одно направление также направленное на формирование в вытяжной трубе вихревого рабочего кольца ветрового потока для соответствующего повышения его скорости и кинетической энергии.

Направление закрутки по спирали каждого направляющего конфузорного канала и каждого воздушного канала в одном направлении и с закруткой по спирали каждого воздушного канала вблизи вытяжной трубы позволяет также формирование в вытяжной трубе вихревого рабочего кольца ветрового потока для соответствующего повышения его скорости и кинетической энергии.

Выполнение энергоустановки со вторым и большим количеством резервуаров для нагрева воды позволяет обеспечить как последовательный или одновременный нагрев воды в различных резервуарах при выработке энергоустановкой избыточной энергии. А также обеспечивает в дальнейшем последовательный забор нагретой воды из различных резервуаров для распыливания ее в одном или большем числе воздушных каналов при уменьшении выработки энергоустановкой необходимой энергии, что обеспечивает поддержку заданной температуры и соответствующую скорость ветрового потока в воздушном канале. В одном из вариантов выполняется одновременный забор нагретой воды из различных резервуаров.

Выполнение верхней поверхности каждого резервуара прозрачной для солнечного излучения обеспечивает дополнительный нагрев воды.

Выполнение верхней поверхности каждого резервуара прозрачной в виде концентраторов солнечного излучения позволяет обеспечить повышение дополнительного нагрева воды в резервуаре.

Расположение над уровнем воды в каждом резервуаре по крайней мере одного приемника солнечного излучения, который соединен для передачи тепла с соответствующим радиатором, который расположен в воде, позволяет обеспечить также повышение температуры воды в резервуаре за счет солнечного излучения.

Расположение соответствующего воздушного канала над соответствующим резервуаром обеспечивает выполнение воздушного канала, в котором ветровой поток контактирует в большей своей части с поверхностью воды в этом резервуаре, что тем самым дополнительно поддерживает как его температуру, так и насыщенность парами нагретой воды, что увеличивает скорость и массу ветрового потока для повышения его кинетической энергии.

Выполнение верхней поверхности воздушного канала прозрачной для солнечного излучения содействует дополнительному нагреву ветрового потока в воздушном канале и воды в резервуаре.

Выполнение верхней поверхности каждого воздушного канала прозрачной в виде концентраторов солнечного излучения также содействует повышению нагрева ветрового потока в воздушном канале и воды в резервуаре.

Расположение на поверхности воды в каждом резервуаре теплозащитного покрытия содействует сохранению температуры нагретой воды в резервуаре.

Расположение над уровнем воды в каждом воздушном канале по крайней мере одного приемника солнечного излучения, который соединен для передачи тепла, с соответствующим радиатором, который расположен в воде соответствующего резервуара, позволяет повысить дополнительный нагрев воды.

Выполнение приемника солнечного излучения в каждом воздушном канале совмещенным с соответствующим распылителем нагретой воды обеспечивает дополнительный нагрев воды при ее распыливании и уменьшении сопротивления ветрового потока приемником и распылителем.

Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.

Данная совокупность существенных признаков позволяет по сравнению с прототипом по способу передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке и ветровой энергоустановке с аккумулированием энергии, в которой осуществлен этот способ, обеспечить увеличение поверхности теплопередачи между нагретой водой и ветровым потоком для повышения его температуры в нижней части вытяжной трубы и скорости его прохождения в вытяжной трубе к ветроколесу. Кроме того, это позволяет обеспечить дополнительное повышение кинетической энергии ветрового потока за счет повышения его массы.

По мнению авторов, заявляемое техническое решение отвечает критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень», потому что совокупность существенных признаков, которые характеризуют способ передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке и ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии, является новой и не вытекает явным образом из известного уровня техники.

Заявленное изобретение объясняется чертежом, на котором одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения и где

ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии

Фиг.1 - изображенная ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии, которая осуществлена по заявляемому способу передачи аккумулированной тепловой энергии, общий вид, вертикальный разрез с разверткой воздушных каналов с резервуарами.

Фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1.

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ АККУМУЛИРОВАННОЙ ЭНЕРГИИ В ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКЕ
ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

В случае избыточной выработки энергии ветровой энергоустановкой, при снижении потребности в ней для пользователей, эта энергия направляется на нагрев воды в теплоизолированном резервуаре, в котором эта избыточная энергия аккумулируется в виде тепловой энергии. В дальнейшем, при увеличении потребности в этой энергии для пользователей или при снижении внешнего ветрового потока нагретая вода из резервуара распыливается в ветровом потоке в направлении его движения в установке и который в дальнейшем вращает ветроколесо вверху вытяжной трубы, которое, в свою очередь, вращает электрогенератор для выработки электроэнергии.

Во втором варианте этого способа выполняется дополнительный нагрев воды в резервуаре за счет использования солнечного излучения через прозрачную теплоизолированную верхнюю поверхность этого резервуара.

В одном из вариантов этого способа нагрев воды выполняется последовательно или одновременно в двух или больше резервуарах, а распыливание нагретой воды выполняется последовательно в двух или больше резервуарах для поддержки заданной температуры ветрового потока в нижней части вытяжной трубы из-за того, что при распыливании из одного резервуара вода в нем охлаждается и при достижении температуры ниже заданной выполняется распыливание более нагретой воды из второго резервуара с повторением в дальнейшем, при необходимости, этого процесса.

Также в других вариантах осуществления этого способа распыливание нагретой воды выполняется как в воздушных каналах, которые расположены вокруг нижней части вытяжной трубы, так и в нижней части самой вытяжной трубы, или в нижних ярусах направляющих конфузорных каналов, которые расположены вокруг и по высоте вытяжной трубы, или в этих комбинациях.

Предпочтительный вариант заявляемой ветровой энергоустановки с аккумулированием энергии, который осуществлен по способу передачи аккумулированной тепловой энергии в соответствии с фиг.1-2 содержит вытяжную трубу 1, в верхней части которой расположено по крайней мере одно ветроколесо 2 с вертикальной осью 3 и которое кинематически соединено с преобразователем энергии в виде электрогенератора (не показано), по высоте вытяжной трубы 1 расположены ярусы 4.1-4.N направляющих конфузорных каналов (НКК) 5.1-5.N, каждый из которых расположен в плане спиралеподобно вокруг и винтообразно вдоль вытяжной трубы 1 и выполнен суженным в направлении к вытяжной трубе 1. При этом в широком сечении, в соответствии с фиг.3, в НКК 5.1-5.N расположены соответствующие входные отверстия 6.1-6. N, а в узком их сечении - соответствующие выходные отверстия 7.1-7.N. Вокруг нижней части вытяжной трубы 1 спиралеподобно расположены воздушные каналы 8, 9 с соответствующими резервуарами 10, 11 для нагретой воды. Воздушные каналы 8, 9 выполнены с соответствующими входными 12, 13 и выходными 14, 15 отверстиями, а вблизи вытяжной трубы 1 воздушные каналы 8, 9 выполнены по поднимающейся спирали 16. При этом в этой части нижняя поверхность воздушных каналов 8, 9 плавно соприкасается с уровнем воды в соответствующем резервуаре 10, 11. В резервуарах 10, 11 расположены в воде соответствующие источники нагрева воды в виде теплоэлектрических нагревателей 17.1-17.N и 18.1-18.N, а в воздушных каналах 8, 9 - соответствующие распылители 19.1-19.N и 20.1-20.N, которые расположены для распыливания нагретой воды в направлении движения ветрового потока. Воздушные каналы 8, 9 выполнены в плане суженными в направлении к вытяжной трубе 1, а вблизи нее выполнены суженными и по высоте. Входные отверстия 12, 13 имеют соответствующие регулируемые заслонки 21, 22, а выходные отверстия 14, 15 расположены в узком сечении воздушных каналов 8, 9 в вытяжной трубе 1 и имеют соответствующие регулируемые заслонки 23, 24, которые выполнены для возможности соответствующего перекрытия этих входных 12, 13 и выходных 14, 15 отверстий. При этом закрутка по спирали каждого воздушного канала 8, 9 направлена в одном направлении с закруткой поднимающейся спирали 16 части этих воздушных каналов 8, 9 вблизи вытяжной трубы 1 и в одном направлении также с закруткой НКК 5.1-5.N. Стены резервуаров 10, 11 и воздушных каналов 8, 9 выполнены теплоизолированными, а верхняя поверхность 25 воздушных каналов 8, 9 выполнена теплоизолированной и прозрачной для солнечного излучения в виде концентраторов (не показано) солнечного излучения.

В одном из вариантов воздушные каналы 8, 9 и резервуары 10, 11 расположены отдельно один от другого, при этом воздушные каналы 8, 9 могут быть выполнены под углом вверх и суженными в плане и по высоте в направлении к вытяжной трубе 1 для повышения скорости ветрового потока в них. Причем количество резервуаров может быть больше, чем количество воздушных каналов для обеспечения последовательного отбора нагретой воды для каждого воздушного канала от первого резервуара, а после снижения температуры воды в нем от второго резервуара с большей температурой нагретой воды. В этом варианте верхняя поверхность каждого резервуара выполнена теплоизолированной и прозрачной для солнечного излучения. Эта прозрачная поверхность может быть выполнена в виде концентраторов солнечного излучения, в качестве которых может использоваться ряд оптических линз. А над уровнем воды в резервуарах расположен по крайней мере один приемник солнечного излучения, который соединен для передачи тепла с соответствующим радиатором, который расположен в воде соответствующего резервуара. Приемник солнечного излучения выполнен из материала с высокой теплопроводностью, например алюминия с зачерненой поверхностью. При этом приемник солнечного излучения может быть выполнен совмещенным с соответствующим распылителем нагретой воды. В этом варианте каждый воздушный канал выполнен с емкостью для накопления конденсата.

Во втором из вариантов выполнения энергоустановки при расположении воздушных каналов 8, 9 ниже нижнего сечения вытяжной трубы 1 и соответственно ниже уровня грунта соответствующие их входные отверстия 12, 13 соединены с воздухозаборниками в виде соответствующих наклонных или вертикальных каналов (не показано).

В одном из вариантов ветроколесо 2 выполнено, например, с наклоненной к вертикали осью.

Также в одном из вариантов воздушные каналы могут быть радиально расположенными.

Ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии работает следующим образом.

В исходном положении входные 12, 13 и выходные 14, 15 отверстия воздушных каналов 8, 9 закрыты соответствующими заслонками 21, 22 и 23, 24 и энергоустановка работает в обычном рабочем режиме, в котором за счет ветрового потока (на чертеже отмечено стрелками), который проходит через НКК 5.1-5.N в пространство вытяжной трубы 1, где создается вихревой рабочий поток в виде поднимающегося кольца с вращением ветроколеса 2, которое вращает электрогенератор. В случае избыточной выработки энергии ветровой энергоустановкой, при снижении потребности в энергии для пользователей, эта энергия подается на теплоэлектрические нагреватели 17.1-17.N для последовательного или одновременного нагрева воды в резервуарах 10, 11 для аккумулирования энергии в них. Дополнительно вода в резервуарах нагревается через прозрачную верхнюю поверхность 25 от солнечного излучения, которое усиливается концентраторами на этой поверхности 25. При увеличении потребности для пользователей в энергии или при снижении внешнего ветрового потока входные 12, 13 и выходные 14, 15 отверстия воздушных каналов 8, 9 открываются, и нагретая вода из резервуаров 10, 11 подается насосами (не показано) к распылителям 19.1-19.N и 20.1-20.N в соответствующих воздушных каналах 8, 9 для распыливания ее в направлении движения ветрового потока от входных 12, 13 к выходным 14, 15 отверстий. При этом за счет высокой теплоемкости и большой поверхности мельчайших капелек распыливаемой нагретой воды аккумулированная в ней энергия передается ветровому потоку путем его быстрого нагрева, с увеличением при этом его массы за счет насыщения его капельками воды. Нагретый в воздушных каналах 8, 9 ветровой поток способствует повышению разницы температур вверху и внизу вытяжной трубы 1, что вызывает повышение его скорости. А это, вместе с повышением его массы, повышает его кинетическую энергию. А за счет сужения воздушных каналов 8, 9 она еще больше повышается и при входе ветрового потока по спирали соответствующего воздушного канала в вытяжную трубу 1 создается вихревое рабочее кольцо, которое поднимается по вытяжной трубе 1 для повышения скорости вращения ветрового колеса 2 и соответственно электрогенератора для поддержки его рабочего режима.

Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной отрасли техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации, и элементы можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний настоящего изобретения.

Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения «промышленная применимость» подтверждается указанными примерами выполнения способа передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке и самой ветровой энергоустановки с аккумулированием энергии.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке, заключающийся в том, что нагревают воду в резервуаре и выполняют последующую передачу тепловой энергии этой нагретой воды ветровому потоку, который в дальнейшем вращает ветроколесо в вытяжной трубе, отличающийся тем, что передачу тепловой энергии ветровому потоку осуществляют распыливанием в нем нагретой в резервуаре воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что распыливание нагретой воды в ветровом потоке выполняют в направлении его движения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев воды и распыливание ее в ветровом потоке воздушного канала осуществляют, по крайней мере, с использованием двух резервуаров.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев воды в резервуаре выполняют за счет энергии, которая производит установка.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев воды в резервуаре выполняют за счет солнечного излучения.

6. Ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии, которая содержит расположенное вверху в вытяжной трубе, по крайней мере, одно ветроколесо, которое кинематически соединено с преобразователем энергии, источник нагрева воды в резервуаре, в котором аккумулируют тепловую энергию, отличающаяся тем, что содержит, по крайней мере, один воздушный канал с входным и выходным отверстиями ветрового потока, при этом в воздушном канале расположен, по крайней мере, один распылитель нагретой воды из резервуара, а выходное отверстие воздушного канала соединено с вытяжной трубой.

7. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что каждый распылитель нагретой воды расположен в воздушном канале для распыливания ее в направлении движения ветрового потока.

8. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что выходное отверстие каждого воздушного канала имеет выходную регулируемую заслонку для возможности перекрытия этого выходного отверстия.

9. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что входное отверстие каждого воздушного канала имеет входную регулируемую заслонку для возможности перекрытия этого входного отверстия.

10. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что каждый воздушный канал выполнен суженным в направлении к вытяжной трубе.

11. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что каждый воздушный канал расположен ниже нижнего сечения вытяжной трубы.

12. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что каждый воздушный канал выполнен под углом вверх в направлении к вытяжной трубе.

13. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что каждый воздушный канал вблизи вытяжной трубы выполнен по поднимающейся спирали.

14. Энергоустановка по п.13, отличающаяся тем, что каждый воздушный канал расположен спиралеподобно вокруг вытяжной трубы.

15. Энергоустановка по п.14, отличающаяся тем, что содержит по высоте вытяжной трубы, по крайней мере, один ярус направляющих конфузорных каналов, которые расположены спиралеподобно в плане вокруг и винтообразно вдоль вытяжной трубы и выполнены суженными в направлении к вытяжной трубе с соответствующими входными и выходными отверстиями, причем входные отверстия расположены в широком сечении направляющих конфузорных каналов, а выходные выполнены в узком их сечении и вытяжной трубе, при этом каждый направляющий конфузорный канал и каждый воздушный канал имеют закрутку спирали в одном направлении.

16. Энергоустановка по п.15, отличающаяся тем, что закрутка спирали каждого направляющего конфузорного канала и каждого воздушного канала направлена в одном направлении и с закруткой спирали каждого воздушного канала вблизи вытяжной трубы.

17. Энергоустановка по п.6, отличающаяся тем, что содержит, по крайней мере, второй резервуар для нагрева воды в нем.

18. Энергоустановка по п.17, отличающаяся тем, что верхняя поверхность каждого резервуара выполнена прозрачной для солнечного излучения.

19. Энергоустановка по п.18, отличающаяся тем, что верхняя поверхность каждого резервуара выполнена прозрачной в виде концентраторов солнечного излучения.

20. Энергоустановка по п.17, отличающаяся тем, что над уровнем воды в каждом резервуаре расположен, по крайней мере, один приемник солнечного излучения, который соединен для передачи тепла с соответствующим радиатором, который расположен в воде.

21. Энергоустановка по п.17, отличающаяся тем, что воздушный канал расположен над соответствующим резервуаром.

22. Энергоустановка по п.21, отличающаяся тем, что верхняя поверхность воздушного канала выполнена прозрачной для солнечного излучения.

23. Энергоустановка по п.22, отличающаяся тем, что верхняя поверхность каждого воздушного канала выполнена прозрачной в виде концентраторов солнечного излучения.

24. Энергоустановка по п.21, отличающаяся тем, что на поверхности воды в каждом резервуаре расположено теплозащитное покрытие.

25. Энергоустановка по любому из пп.21-24, отличающаяся тем, что над уровнем воды в каждом воздушном канале расположен, по крайней мере, один приемник солнечного излучения, который соединен для передачи тепла с соответствующим радиатором, который расположен в воде соответствующего резервуара.

26. Энергоустановка по п.25, отличающаяся тем, что приемник солнечного излучения в каждом воздушном канале выполнен совмещенным с соответствующим распылителем нагретой воды.

Версия для печати
Дата публикации 17.01.2007гг


вверх