CN101070818A - 空气温差发电系统 - Google Patents

Abstract

一种空气温差发电系统，包括中空的柱形风塔、涡轮机、发电机、在风塔下部沿周向布置多个喷热孔或电阻丝；在风塔下部设有与喷热孔隔开布置的多个进气口，每个进气口向塔外伸出一个进气管，一个或多个涡轮机置于进气管中，可高效利用热能，有空气的地区都可选址建设空气发电站，装机容量可根据需要进行选择，其空气运动强大稳定容易控制，占地面积少、投资少、发电成本低。

Description

空气温差发电系统

技术领域：

本发明涉及一种空气温差发电系统，更确切地说，涉及一种利用热力形成的冷热空气之间的温差和对流进行空气发电的空气温差发电系统。

背景技术：

目前，进行大规模发电所用的方法主要有火力发电、水力发电和核电，其缺点是成本高、效率低，对环境污染严重。而进行小规模发电所用的方法主要有太阳能发电、自然风力发电、潮汐发电和地热发电，其所存在的问题是其发电量小且不稳定，无法满足对发电量日益增长的需要。

北京市《太阳能》编辑部出版的《太阳能》杂志1983年第2期第12页(作者：温俊洲)报道了一种由菲利浦·卡尔逊博士设计的太阳能气流发电塔。其原理是用泵将海水沿管路抽上塔顶，通过喷雾装置使水呈雾状喷出，水雾在干燥的热空气中迅速蒸发，使周围的空气冷却湿润，从而其密度增加。冷却后的塔顶空气沿着圆形塔腔下沉，形成持续向下的气流。由于塔身很高，圆筒形塔腔对气流有导流作用，加快了气流的速度。在塔的下部，塔腔被一个巨大的气流罩隔成环形通道，其截面迅速变小，流经此处的气流的速度进一步增大，从而产生强风。在环形通道中，沿周围方向均匀地布置有10台涡轮发电机组，其在高气流的推动下旋转发电。该气流发电塔的高度为2400米，顶部直径为274米，最大输出功率为250万千瓦。运行时所需空气流量多达3,964,321立方米/秒，所需喷雾水量为28.3立方米/秒。

这种气流发电塔的缺点在于其只能在水和阳光充足的地区建造，而且抽取大量的水需消耗大量的电力，使发电成本增高，并且使用海水时，其所含盐份的处理也是一大难题。

中国天津市《科学与生活》编辑部编辑，天津科学技术出版社出版的《科学与生活》杂志1987年7月15日第4期第51页(作者：魏敏捷)报道了一种由严隽森博士设计制造的龙卷风机模型(利用自然风)。其原理是这种塔形建筑的四周全是由条板间隔成方格的小窗，朝风的小窗开着，背风的小窗关着。风吹进塔后开始旋转，形成小龙卷风。小龙卷下面即塔底装有一个缧旋风动叶轮，龙卷将下方的空气吸入塔中时，便转动风动叶轮，使发电机转动发电。这样的龙卷风机比装有同样大小风动叶轮的风车功率要高10倍。而另一位科学家提出太阳能龙卷风发电站的设想，其原理相当简单；铺设一个大面积的完全透明圆形塑料薄膜顶棚，塑料棚由四周向中心逐渐升高，连接着中心的烟筒状高塔，被阳光晒热到20～50℃的塑料棚与地面间的空气流向筒状高塔，再沿高塔上升，带动塔中的风动叶轮。即使外界无风，高塔内的气流速度也能达到每秒60米，即龙卷风速。这种电站的功率可达到70万至100万千瓦。

这两种龙卷风发电塔的缺点在于其只能在自然风和阳光充足的地区建造，而且受地形和气候的影响，时有时无，时大时小，很不稳定，严重影响正常发电，且不易控制。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种空气温差发电系统，其无需大量的水并可在有空气的地区都可选址建设空气温差发电站，并可高效地利用高低温热能使其发电成本大大降低，其空气运动强大稳定容易控制，装机容量可根据需要进行选择。

根据本发明的第一方面，本发明的空气温差发电系统包括：

风塔，其为中空的柱形，用于形成低压空间；

涡轮机；

位于所述风塔外部并与所述涡轮机同轴相连的发电机；

在所述风塔下部或进气管沿周向设有一个或多个喷热孔或电阻丝；在所述风塔或进气管外面设置一个或多个与所述喷热孔相对应的喷射机，用于通过所述喷热孔或电阻丝向所述风塔或进气管内部喷射火焰或热量；在所述风塔下部设有一个或多个与所述喷热孔隔开布置的进气口；从所述的每个进气口向所述的风塔外伸出一个或多个进气管，用于使冷空气流高速通过所述进气管时与进气管的内壁发生高速摩擦产生热能，使所述进气管内的冷空气流吸收热能成为热空气流流入风塔内部快速旋转上升，使所述风塔内形成低压空间；在所述的一个或多个进气管设有阀门或闸门，用于调节所述冷空气流高速通过所述进气管与进气管内壁发生高速摩擦时的温度和流速，并调节所述风塔内外冷热空气的温差和对流速度；所述的每个进气管包括一个或多个分叉的进气管，用于使冷空气流入进气管时加快流速或快速旋转；所述涡轮机一个或多个置于所述的一个或多个进气管内。

根据本发明的第二方面，本发明的空气温差发电系统包括：

风塔，其为中空的柱形，用于形成低压空间；

涡轮机；

位于所述风塔外部并与所述涡轮机同轴相连的发电机；在所述风塔下部或进气管沿周向设有一个或多个喷热孔或电阻丝；在所述风塔或进气管外面设置一个或多个与所述喷热孔相对应的喷射机，用于通过所述喷热孔或电阻丝向所述风塔或进气管内部喷射火焰或热量；在所述风塔下部设有一个或多个与所述喷热孔隔开布置的进气口；从所述的每个进气口向所述风塔外伸出一个或多个进气管，用于使冷空气流高速通过进气管时与进气管的内壁发生高速摩擦产生热能，使进气管内的冷空气流吸收热能成为热空气流流入所述风塔内部快速旋转上升，使所述风塔内部形成低压空间；在所述的一个或多个进气管设有阀门或闸门，用于调节所述冷空气流高速通过所述进气管与进气管内壁发生高速摩擦时的温度和流速，并调节所述风塔内外冷热空气的温差和对流速度；所述的每个进气管包括一个缧旋漏斗状进气管，用于使冷空气流入缧旋漏斗状进气管时快速旋转下沉；所述涡轮机一个或多个设置于所述的一个或多个进气管内；在所述的进气管沿周向设置一个或多个中空管道，在所述的中空管道的上方和下方设置有与所述的进气管相连通的风洞管道。

根据本发明的第三方面，本发明的空气温差发电系统包括：

风塔，其为中空的柱形，用于形成低压空间；

涡轮机；

位于所述风塔外部并与所述涡轮机同轴相连的发电机；

在所述风塔下部或进气管沿周向设有一个或多个喷热孔或电阻丝；在所述风塔或进气管外面设置一个或多个与所述喷热孔相对应的喷射机，用于通过所述喷热孔或电阻丝向所述风塔或进气管内部喷射火焰或热量；在所述风塔下部设有一个或多个与所述喷热孔隔开布置的进气口；从所述的每个进气口向所述风塔外伸出一个或多个进气管，用于使冷空气流高速通过进气管时与进气管的内壁发生高速摩擦产生热能，使进气管内的冷空气流吸收热能成为热空气流流入所述风塔内部快速旋转上升，使所述风塔内部形成低压空间；在所述的一个或多个进气管设有阀门或闸门，用于调节所述冷空气流高速通过所述进气管与进气管内壁发生高速摩擦时的温度和流速，并调节所述风塔内外冷热空气的温差和对流速度；在所述的每个进气管内包括一个或多个进气管；所述涡轮机一个或多个置于所述的一个或多个进气管内；在所述的每个进气管外设有相连通的预备进气管和闸门。

附图概述：

下面参照附图说明详细介绍本发明的优选实施例。

图1、图2、图7为本发明的空气温差发电系统的第一优选实施例的纵向剖面图。

图3、图4、图5、图6、图8、图9为本发明的空气温差发电系统的第一优选实施例的俯视图。

图10：为本发明的空气温差发电系统的第二优选实施例的纵向剖面图。

图11、图12为本发明的空气温差发电系统的第二优选实施例的俯视图。

图13、图15为本发明的空气温差发电系统的第三优选实施例的纵向剖面图。

图14、图16为本发明的空气温差发电系统的第三优选实施例的俯视图。

本发明的最佳实施方式：

本发明的空气温差发电系统根据两种物体相互摩擦能够产生热能的自然规律，实现空气温差发电的目的，即利用燃料或其它热能为启动能源喷入上述的风塔下部内，使风塔及其连通的进气管(风洞)内外的空气形成冷、热空气的温差和气压差及对流，从而利用冷空气在高速通过所述的进气管时推动进气管内的涡轮机转动带动发电机发电后，高速流经进气管与进气管的内壁发生高速摩擦产生热能，使冷空气吸收热能成为热空气后流入风塔内，当进气管内的冷空气成为热空气流入风塔使风塔内外的温差逐渐增高时，可逐渐减少启动燃料或其它热能，直至风塔内外的冷、热空气的温差和气压差及其对流运动速度达到所需动力值时，停止或少量使用燃料或其它热能。

众所周知，气体总是从高压空间流向低压空间，从低压空间流向真空空间。而当气体从高压空间流向低压空间或从低压空间流向真空空间时，其气压差越大，气体流动的速度也越快，使得气体流动的动力也就越大。此外，在气体流量相同的情况下，其所穿过管道的气流通道的截面积越小，气体的流速越快。

目前的火力发电系统正是利用以上所述2的原理进行发电的。以12.5万千瓦的汽轮发电机组的工作原理为例：它是利用燃料将水在高压锅炉里变成高温高压的蒸汽，通过与高压锅炉连通的两根内径为0.5米粗的金属管道将蒸汽引出，将动能为600米～700米/秒，蒸汽流量为400吨/时的蒸汽连续冲击汽轮机，使其快速旋转并带动12.5万千瓦的发电机连续发电的。

本发明的空气温差发电系统的原理与其相似。图1、图2、图7为本发明的空气温差发电系统的一个优选实施例的纵向剖面图，图3、图4、图5、图6、图8、图9为本发明的空气温差发电系统所述优选实施例的俯视图。从图中可以看出，本发明的空气温差发电系统包括：风塔1或12，其为中空的圆柱形，用于形成低压空间，该风塔的底部内径等于或大于其顶部内径，在风塔1或12的下部设有6至12个贯穿风塔壁的喷热孔4，在风塔外面设置6至12个与每个喷热孔4相对应的喷射机或电阻丝(未示出)或在风塔底部内设置电阻丝24，用于通过喷热孔4向风塔1或12内部喷射火焰或热能，在风塔1或12下部还设有6至12个与喷热孔4隔开布置的进气口3，从每个进气口3向外部伸出一个进气管15，在进气管15中设置一个或分叉设置多个进气管15，在每个进气管15内设置一个涡轮机7，每个涡轮机7与位于进气管15外的发电机13同轴相连，每个进气管15与每个进气管8相连，在每个进气管15内设有闸门6。

本发明的空气温差发电系统的运行原理介绍如下：

利用设置在风塔外的燃料库或燃料管道的气体或液体燃料，如氢气、天然气、煤气、液化气、燃油类以及其它燃料或因地制宜地利用地热气、地热水、水蒸气、工业排放的废热气、废热水(余热)，利用电能或太阳能获得的热空气、热水以及其它可利用的高低温热能为能源注入设置在风塔外的热气灌、热水灌或热水池内，用泵将燃料或热气、热水通过管道输送至喷射机(未出示)或通过输电线路将电能输送至风塔设置的电阻丝，用喷射机或电阻丝将火焰或热气、热水或电能通过喷热孔4或电阻丝将热能注入风塔内，使其放出的热量将风塔1或12内部较下部的空气加热，使加热后的空气从风塔1或12下部向上部流动形成热风，并且使得风塔1或12内部的气压降低从而在风塔内部形成低压空间，同时使风塔1或12内部与外部的空气之间形成一定的温差和气压差及对流运动，从而使气压较高的风塔1或12外部未加热的空气通过进气管8和进气管15流向风塔1或12内部，在进气管8和进气管15内形成冷风，风塔1或12内的热风从其顶部的出气口被排出流入大气中(热能随同空气流全部流入大气中，没有消失、也没有减少，全部的热能还仍然存在于大气中)。而风塔1或12外部的冷空气高速通过进气管8和进气管15流入风塔1或12内部时快速旋转上升，当冷风在进气管8和进气管15内形成高速气流，推动位于进气管15内的涡轮机7以一定的速度旋转，带动与之同轴相连的发电机13连续发电后，冷风在高速通过进气管15时与进气管15的内壁发生高速摩擦从而使内壁的温度增高产生大量的热量，使流经进气管15内的冷风吸收热量被加热成热风，并从相连通的进气口3处流入风塔1或12内部快速旋转上升，使风塔1或12内部形成低压空间。当热风流入风塔1或12内部后，使风塔1或12内部的热空气的温度增高并使风塔1或12的内外冷热空气的温差和气压差及对流增大，因此，为使风塔1或12内外的冷热空气的温差和气压差及对流运动速度保持所需动力值和稳定，需要减少或停止向风塔1或12内部喷入的燃料或其它热能。若冷空气在高速流经进气管15与进气管15内壁发生高速摩擦产生大量热量使冷空气被加热后的温度增高或降低达不到所需温度值时，可打开或关闭一个或多个进气管15的阀门或闸门(未示出)配合喷射机或电阻丝调节进气管15内的温度及气流的流速和风塔1或12内外冷热空气的温差和气压差及对流速度。

只要根据需要适当设定风塔1或12的高度和直径以及进气管8和进气管15的直径，并适当控制喷射机喷入风塔1或12内部热量的多或少，就能控制进气管8和进气管15内气流的速度，从而控制涡轮机7和发电机13的发电量。

本发明的这一实施例的空气温差发电系统还可以包括：设置于进气管15中并位于涡轮机7的靠近进气口3一侧的活动闸门6。在本发明的第一实施例中，如：图1和图2、图7所示，活动闸门6设置于进气管15中，并位于涡轮机7远离进气管8的一侧，当需要对涡轮机7或发电机13进行维修时，可将该活动闸门6关上，以保证工作人员的安全并且不影响其它涡轮机7和发电机13的正常运行。

本发明的这一实施例的空气温差发电系统还可以包括：与各个进气管8和进气管15对应连通的安全管10，其第一端与进气管8相连，第二端朝向正上方或斜上方，在安全管10的第二端的端口处设置过滤器11，用于滤除空气中的异物，以保证通过涡轮机7的气流的洁净。在安全管10的第一端与进气管8相对的一侧，可以设有开孔9，用于排出因下雨而注入安全管10内的雨水，也可以在安全管10的第二端的端口上方设置遮雨盖，即可以防雨水又可以保护端口处过滤器的安全。

如图1或图2、图7所示，进气管8从进气管15与安全管10相连的一端至进气管15中靠近涡轮机7处，为扩张喷嘴式进气管结构，即其气流通道的截面积随远离安全管10而逐渐缩小，当然也可以是直管式进气管15的结构。从风塔1或12的进气口3至安全管10的出气口沿其长度均为一个或多个直管式结构。涡轮机7置于进气管15中并靠近与进气管8的连接处。本发明的空气温差发电系统的进气管可根据实际需要设置于地平面上，也可以设置于地平面以下或部分设置于地平面以下。

按如此结构设置的本发明空气温差发电系统，可根据所需发电量的大小和投入资金的多少按不同规模建造。下面介绍的是实施本发明第一个具体实施例子。

风塔1或12为中空圆筒状体结构，高为600米，底部内径为60米，面积为2826平方米，顶部内径为20-60米，风塔1的底部内层壁厚可为1米，其顶部壁厚可为0.3米。外层的底部壁厚可为0.6-1米，顶部壁厚可为0.3米并与内层顶部壁连接一体，内外层的间距为5-10米。设置外层可使内外层的塔壁之间形成空间，可起到保温、降低噪音和稳固风塔的作用。在风塔底部地平面以下沿周向等距离设置20个直向或斜向门状进气口3，其每个高为2米，宽为2米，进气口3的顶部低于地平面2米。与每个进气口3对应向风塔外延伸设置一个或多个进气管15或分叉设置一个或多个进气管15，在每一个或多个进气管内设置一台涡轮机7，每个涡轮机7与位于进气管15外的发电机13同轴相连，进气管15的结构可以是圆形状，也可以是方形或其它形状，大小以及长度、数量可根据需要设计，与进气管15连通的安全管10的内径为8-12米，壁厚为0.3-0.5米，位于地平面之下的部分深度为8-10米，地面以上的高度为10-20米。

当喷入风塔内部空间下部的火焰或其它热能放出的热量持续不间断的达到61,388千卡/秒时，可将风塔内的空气持续加热，使风塔内外的冷热空气的温差达到7℃，高出风塔外空气7℃的热空气在600米高的风塔内的上升速度达到10米/秒，时速36公里/时，相当于5级劲风，塔内热空气的上升流量为28260米3/秒(空气的热膨胀不计)。同时从风塔外流经进气管8和进气管15流入风塔1内补充的冷空气流量也为28260米³/秒，其在安全管10第一端口处的气流速度为36公里/时，相当于5级风。当如此风速的冷空气流通过进气管的扩张喷嘴式进气管8结构时(每个进气管8的入口处的气流通道的截面积为20米²，共20个进气管8和20个安全管10，每个安全管10的内径为8米)，流经进气管8入口处的冷空气流速是风塔1内热空气上升速度的7.065倍，可达70.65米/秒。又由于进气管8结构的内径逐渐缩小，因此，空气流在越来越窄的通道内的流速越来越快，当流经进气管8的小口径或直管式进气管15的出气口处时(每个小口径的气流通道的截面积为2米²，共20个)，产生“狭管效应”其流速是风塔1内部热空气上升速度的70.65倍，为706.5米/秒，从而在1秒长的时间内使重量为36.54吨/秒，流量为28,260米³/秒的冷空气高速通过20个进气管8的小口径端处并喷入进气管15内，冲击进气管内的涡轮机7，使位于进气管15内的涡轮机7高速旋转，可驱动20台60万千瓦的涡轮发电机组连续运行发电。冷空气流推动进气管15内的涡轮机7带动发电机13发电后，高速流经进气管15的后部时与进气管15的内壁高速摩擦产生大量的热能，使进气管15内的冷空气流吸收热能被加热成为热空气流，并从相连通的进气口3处流入风塔内部快速旋转上升，使风塔1内部形成低压空间，当热空气流入风塔1的内部后，使风塔1内部的气温增高并使风塔1内外的冷热空气的温差和气压差以及对流运动速度增大，为保持进气管15内的涡轮机7正常稳定运转，风塔1内外的冷热空气的温差和气压差及对流运动速度必须保持稳定，因此，随着风塔1内部的气温逐渐增高，喷入风塔1内部的燃料或其它热能，需要逐渐减少直至风塔1内外的冷热空气保持所需温差和对流速度为止后可停止或少量使用燃料或其它热能，停止或少量使用能源后，风塔1内外的冷热空气的温差和气压差以及对流运动仍然在稳定的运行，因为风塔有一定的高度和容积，每秒从风塔顶部被排出的热空气只有风塔1内热空气总量的60分之一，而且每秒从进气管15内流入风塔1内补充的热空气流量也是风塔内热空气总量的60分之一，被排出的和流入风塔内的热空气流量刚好相抵，风塔1内部始终保持着稳定的低压空间，因风塔1内部的热空气总量始终要比每秒从进气管15内流入风塔1内补充的热空气流量要多60倍，即风塔1内外的冷热空气的温差和气压差以及对流运动速度的快与慢是风塔内部的热空气总量的多与少在起作用，即风塔1内热空气的气温始终保持着高于风塔1外部冷空气的气温7℃的温差，因此，风塔1内外冷热空气的温差和气压差及其对流可保持长期稳定，每秒流经进气管15内的冷空气流就可高速冲击涡轮机7旋转带动发电机13长期稳定发电并输出电力。如果风塔1内部气温降低或增高，可按需要适当打开或关闭设置在进气管15处的阀门或闸门或适量增加或减少燃料进行调节，直到风塔1内部的气温达到所需气温，并使风塔1内外冷热空气的温差和气压差以及循环对流运动保持长期稳定不变为止。

(注：当喷入风塔1下部内的燃料在风塔内部燃烧放出热能或其它热能加热风塔内的空气后，风塔1、进气管15内外的冷热空气必然产生温差和气压差，在大气压和形成抽力的风塔共同作用下，风塔1与进气管15内的冷热空气必然产生对流运动。然而，当高速流经进气管15内推动涡轮机7带动发电机13发出大量的电能后，风塔内的热量却没有消失和减少，因全部的热能还存在于风塔上升的热空气中和被排出风塔外存在于大气中，并没有被转换为进气管内的冷空气流流入风塔1内部补充时所产生的动力。因此，并未消失或减少的风塔内全部热空气中的热量，加上进气管内高速运动的冷空气流推动涡轮发电机输出的大量电能(可转换为大量的热量)后的全部热量(以秒计算)，则大大的超出每秒喷入风塔内的全部热量，用热力学定律不能对上述冷热空气的运动形式作出合理的解释。

下面对本发明的第二实施例进行介绍。为简单起见，仅对第二实施例中与第一实施例不同的部分进行介绍，与第一实施例相同的部分不再赘述。

图10示出了本发明的空气温差发电系统的优选第二实施例的纵向剖面图。图11、图1 2示出了本发明的人造龙卷风空气温差发电系统的第二实施例的俯视图。从图10、图11、图12可以看出，本发明第二实施例不同之处仅在于，在进气管15远离风塔1或12的前端上方设置有涡轮机7和同轴相连的发电机13，在进气管15的上方设置有缧旋漏斗状管道19和空气过滤器11，在缧旋漏斗状管道19下方，进气管15的侧面外设置有1个或多个密封式圆形状中空的空气管道16，每个空气管道16的上端设有一个弧形风洞管道17，下端设有一个弧形状风洞管道18，风洞管道18与进气管15的下端连通，其连通处的进气口为顺时针方向或逆时针方向，风洞管道17则与进气管15的上端连通，其连通处的出气口则为逆时针方向或顺时针方向。

缧旋漏斗状管道19的上端内径为20米，壁厚为0.5米，其顶部上方可设置遮雨盖，下端内径6米，高4米，缧旋漏斗状管道19内的缧旋槽上端深0.3米，宽0.5米，下端深0.5～1米，宽为0.5米，壁厚2米，顶部设置有空气过滤器11直径为20米，也可以在其顶部与遮雨盖之间设置空气过滤器，用于清除空气中的杂物。进气管15地面上的部分的直径为6米，壁厚1～2米，地面之下的部分直径大小可根据需要设定。密封式空气管道16的内径为4～6米，壁厚1米，高6～8米，风洞管道17和18的内径为1米，壁厚0.5～0.7米，空气管道16与进气管15相连通并与上方的缧旋漏斗状管道19相连通。如此结构的目的是通过过滤器11的气流向下流入缧旋漏斗状管道19时，在其缧旋槽的作用下，使下沉的气流旋转而下至缧旋槽下端时越转越快形成龙卷风，在龙卷风的作用下，使进气管15内地面部分以下的空气也高速旋转，在龙卷风离心力的作用下，一部分气流顺着弧形状风洞管道18的顺时针或逆时针方向进气口高速流入空气管道16内部高速旋转，在其离心力的作用下，从空气管道16上端的弧形状风洞管道17的出气口流出，高速冲击设置在进气管15上端的涡轮机7高速旋转从而带动其下方同轴相连的发电机13发电，作功后的气流则随同其它气流下沉，一部分流经进气管15流入风塔内部，一部分气流在上方快速旋转气流产生的离心力的作用下又从进气管15的下端流入侧面的空气管道16内部后高速旋转，又在其离心力的作用下从空气管道16内部的上端流出流入进气管15内高速冲击涡轮机7高速旋转带动同轴相连的发电机13发电，如此循环不止，至始至终总有一部分气流在龙卷风的作用下，在进气管15内部的上、下端的进、出气口处重叠并不断的高速旋转运动，推动涡轮机7高速旋转带动同轴相连的发电机13连续发电。

下面对本发明的第三实施例进行介绍。为简单起见，仅对第三实施例中与第一、第二实施例不同的部分进行介绍，与第一、第二实施例相同的部分不再赘述。

图1、图2、图13、图15示出了本发明的空气温差发电系统的第三优选实施例的纵向剖面图。图14、图16示出了本发明的空气温差发电系统的第三实施例的俯视图。从图13、图14、图15、图16可以看出，本发明第三实施例的空气温差发电系统与第一、第二实施例不同之处仅在于，在进气管15中设置有一个或多个进气管15和进气管8，一个或多个进气管15中设置一个或多个涡轮机7，每个涡轮机7与发电机13同轴相连，每个进气管15与位于进气管15外的预备进气管20相连通，每个预备进气管20内设有闸门21。如此结构的目的是，当喷入风塔1或12内部的燃料或其它热能加热塔内的空气，使风塔、进气管内外冷热空气形成温差和气压差及对流，使热空气在风塔内上升并从其顶部出气口排出流入塔外的大气中，同时使冷空气流入进气管内部。当冷空气流经第一个进气管8高速流入第一个进气管15时冲击第一个涡轮机7旋转带动同轴相连的发电机13发电后，继续高速流经风塔方向的多个进气管8和进气管15，连续冲击多个设置于进气管15内的涡轮机7旋转带动多个发电机13发电。从图15、图16可以看出与第一、第二实施例不相同之处还在于进气管15和8为直管结构。当冷空气流高速流经一个或多个进气管8流入一个或多个进气管15内，冲击一个或多个进气管15内的一个或多个涡轮机7带动一个或多个发电机13发电，以及流入风塔1或12内部补充时冷空气的流速、流量与第一、第二实施例流经进气管8的小口经端处和流入进气管15及风塔1或12内部补充时的流速、流量相同。

只要根据需要适当设定风塔1或12的高度和直径以及进气管8和15的直径，并适当控制风塔内外冷热空气的温差和气压差，就能控制一个或多个进气管8和一个或多个进气管15内气流的速度，从而控制一个或多个涡轮机7和同轴相连的发电机13连续的发电量。

在本发明的这一实施例的空气温差发电系统还可以包括：设置于每个进气管8和15中并位于涡轮机7的靠近进气口3一侧的活动闸门6。当需要对涡轮机7或发电机13进行检修时，可将该活动闸门关上，同时开启预备进气管20两侧的闸门21以保证工作人员的安全并且不影响其它涡轮机7和发电机13的正常运行。

以上以实施例的方式对本发明的空气温差发电系统进行了介绍，但本发明并不限于实施例中所介绍的方式，例如本发明的人造龙卷风空气温差发电系统的风塔的高度和直径并不局限于上述数据，风塔的高度可根据实际需要设计为800米、1000米、1200米或其以上等，也可设计为500米、300米、100米或其以下等，只要对其直径或厚度以及进气管的设计进行相应的改变即可，不过风塔越高大，塔内外冷热空气的气压差就越大，风塔越矮小，塔内外冷热空气的气压差就越小。

风塔内外冷热空气的温差也不局限于7℃，该值可根据所需发电量的大小及热源情况进行设定，不过温差值越大，进气管内气流的速度越快，则涡轮发电机发出的电量越多，反之，涡轮发电机发出的电量越少。

实施例第一、第二、第三所述的进气管内和风塔中的气流通道也可以采用图10的形式。如在进气管8、15和风塔1或12中都可使用缧旋槽19或其它形式，旋转的方向可以是逆时针方向，也可以是顺时针方向，可以是风塔内，也可以是进气管内，只要其作用在于使空气旋转和控制通过其中的气流速度以及使空气流与风塔和进气管内壁高速摩擦产生热能加热空气流的方案均落入本发明的保护范围之内。

根据本发明的空气温差发电系统所采用的喷射机和喷热孔、电阻丝的数量也可以是一个或多个，喷热孔、电阻丝可以是在风塔内也可以是在进气管内，在此种情况下，可将喷射机喷出的热量通过从喷射机通向各个喷热孔的喷热管或通过电阻丝放出热量喷入风塔内，只要其作用在于控制通过其中的气流与进气管内壁发生高速摩擦产生热量使冷气流吸收热量成为热气流的方案均落入本发明的保护范围之内。

本发明人造龙卷风空气温差发电系统中所述之各个实施方案可以相互转换设置使用，只要涉及到本发明中所述的以及类似之方案，均落入本发明的保护范围之内。

由于本发明的空气温差发电系统利用了两种物体即冷空气流与进气管内壁相互摩擦产生热量使进气管和流经进气管内的冷气流成为热气流，从而省去了启动燃料或其它热能，并使流经进气管内的风力强大稳定并可控制，适宜于各种容量的空气温差发电系统。此外，本发明的空气温差发电系统与现有技术相比；无污染并节省大量的能源，利用空气发电不会枯竭，任何时候都能正常稳定发电，凡是有空气的地区都可选址建站发电，投资少、周期短、占地面积少，从而使发电成本大大降低，与现有技术相比在装机容量相同的情况下，可大大减少发电站的工程规模，使其适用的地域范围更为广泛。

Claims (3)

1、一种空气温差发电系统，包括：

风塔(1)或(12)，其为中空的柱形，用于形成低压空间；

涡轮机(7)；

位于所述风塔(1)或(12)外部并与所述涡轮机(7)同轴相连的发电机(13)；

在所述风塔(1)或(12)下部+或进气管(15)沿周向设有一个或多个喷热孔(4)或电阻丝(未示出)；在风塔(1)或(12)或进气管(15)外面设置一个或多个与所述喷热孔(4)相对应的喷射机(未示出)，用于通过所述喷热孔(4)或电阻丝向所述风塔(1)或(12)或进气管(15)内部喷射火焰或热量；在所述风塔(1)或(12)下部设有一个或多个与所述喷热孔(4)隔开布置的进气口(3)；从所述的每个进气口(3)向所述风塔(1)或(12)外伸出一个或多个进气管(15)，用于使冷空气流高速通过所述进气管(15)时与进气管(15)的内壁发生高速摩擦产生热能，使所述进气管(15)内的冷空气流吸收热能成为热空气流流入所述风塔(1)或(12)内部快速旋转上升，使所述风塔(1)或(12)内部形成低压空间；在所述的一个或多个进气管(15)设有阀门或闸门(未示出)，用于调节所述冷空气流高速通过所述进气管(15)与进气管(15)内壁发生高速摩擦时的温度和流速，并调节所述风塔(1)或(12)内外冷热空气的温差和对流速度；所述的每个进气管(15)包括一个或多个分叉的进气管(15)和(8)，用于使冷空气流入所述进气管(15)时加快流速或快速旋转；所述涡轮机一个或多个置于所述的一个或多个进气管(15)内。

2、一种空气温差发电系统，包括：

风塔(1)或(12)，其为中空的柱形，用于形成低压空间；

涡轮机(7)；

位于所述风塔(1)或(12)外部并与所述涡轮机(7)同轴相连的发电机(13)；在所述风塔(1)或(12)下部或进气管(15)沿周向设有一个或多个喷热孔(4)或电阻丝(未示出)；在所述风塔(1)或(12)或进气管(15)外面设置一个或多个与所述喷热孔(4)相对应的喷射机(未示出)，用于通过所述喷热孔(4)或电阻丝向所述风塔(1)或(12)或进气管(15)内部喷射火焰或热量；在所述风塔(1)或(12)下部设有一个或多个与所述喷热孔隔开布置的进气口(3)；从所述的每个进气口(3)向所述风塔(1)或(12)外伸出一个或多个进气管(15)，用于使冷空气流高速通过所述的进气管(15)时与进气管(15)的内壁发生高速摩擦产生热能，使所述的进气管(15)内的冷空气流吸收热能成为热空气流流入所述风塔(1)或(12)内部快速旋转上升，使所述风塔(1)或(12)内部形成低压空间；在所述的一个或多个进气管(15)设有阀门或闸门(未示出)，用于调节所述冷空气流高速通过所述进气管(15)与进气管(15)内壁发生高速摩擦时的温度和流速，并调节所述风塔(1)或(12)内外冷热空气的温差和对流速度；所述的每个进气管(15)内包括一个缧旋漏斗状进气管，用于使冷空气流入缧旋漏斗状进气管时快速旋转下沉；所述涡轮机(7)一个或多个设置于所述的一个或多个进气管(15)内；在所述的进气管(15)沿周向设置有一个或多个中空管道(16)，在所述的中空管道(16)的上方和下方设置有与所述的进气管(15)相连通的风洞管道(17)和(18)。

3、一种空气温差发电系统，包括：

风塔(1)或(12)，其为中空的柱形，用于形成低压空间；

涡轮机(7)；

位于所述风塔(1)或(12)外部并与所述涡轮机(7)同轴相连的发电机(13)；

在所述风塔(1)或(12)下部或进气管(15)沿周向设有一个或多个喷热孔(4)或电阻丝(未示出)；在所述风塔(1)或(12)或进气管(15)外面设置一个或多个与所述喷热孔(4)相对应的喷射机(未示出)，用于通过所述喷热孔(4)或电阻丝向所述风塔(1)或(12)或进气管(15)内部喷射火焰或热量；在所述风塔(1)或(12)下部设有一个或多个与所述喷热孔(4)隔开布置的进气口(3)；从所述的每个进气口(3)向所述风塔(1)或(12)外伸出一个或多个进气管(15)，用于使冷空气流高速通过进气管(15)时与进气管(15)的内壁发生高速摩擦产生热能，使所述进气管(15)内的冷空气流吸收热能成为热空气流流入所述风塔(1)或(12)内部快速旋转上升，使所述风塔(1)或(12)内部形成低压空间；在所述的一个或多个进气管(15)设有阀门或闸门(未示出)，用于调节所述冷空气流高速通过所述进气管(15)与进气管(15)内壁发生高速摩擦时的温度和流速，并调节所述风塔(1)或(12)内外冷热空气的温差和对流速度；在所述的每个进气管(15)内包括一个或多个进气管(8)和(15)；所述涡轮机(7)一个或多个置于所述的一个或多个进气管(15)内；在所述的每个进气管(8)和(15)外设有相连通的预备进气管(20)和闸门(21)。

Images