CN104879276A - 一种空气能风洞发电装置 - Google Patents

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Abstract

利用风洞前推后牵的强流作用，通过设置前置梯形横式风洞管道2和后置L形排流风洞管道4，将静止空气加速增压，产生高速气流8与高速排流9，合力牵引驱动主涡轮机4形成大扭矩匀速发电，其获得发电能量是耗电的15:1以上。本发明发电装置由电动鼓风机、前置梯形横式风洞管道、主涡轮机、后置排流风洞管道、增速波箱和发电机组成。

Description

一种空气能风洞发电装置
技术领域
本发明涉及一种清洁可再生能源发电，具体是利用空气能风洞发电。
背景技术
目前中国火电占近70%，如何高效利用清洁可再生能源发电是一项重要课题。
发明内容
本发明提供一种高效利用清洁可再生能源静止空气能发电，本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种空气能风洞发电装置，其特征在于：利用电动鼓风机1机械吸收大量天然静止空气7形成高速气流8，通过两组前置梯形横式风洞管道2加速，从两个相反方向将高速气流7推动主涡轮机3旋转，高速气流8在驱动主涡轮机轮叶32旋转做功之后，排流通过后置L形排流风洞管道4排出，排流在通过后置L形排流风洞管道4过程中，由于受后置L形排流风洞管道4内设置多组涡轮叶片机组42和出风口43设置抽风机44的抽风牵引作用形成高速排流9，与前置梯形横式风洞管道2进风的高速气流8形成前推后牵合力，驱使主涡轮机轮叶32产生大扭矩转动，并通过传动轴35、增速波箱5驱动发电机6发电，本发电装置由电动鼓风机1、前置梯形横式风洞管道2、主涡轮机3、后置L形排流风洞管道4、增速波箱5和发电机6组成：
所述电动鼓风机1由两组组成，分别连两组接前置梯形横式风洞管道2；
所述前置梯形横式风洞管道2，金属管道21结构，前端连接电动鼓风机1，后端连接主涡轮机3，设置左右两组，从两个方向提供高速气流8驱动主涡轮机3；
所述主涡轮机3由金属外壳31、主涡轮机轮叶32、均衡陀轮33、辅助电动机34和传动轴35组成；
所述后置L形排流风洞管道4，L形管道外壳41由金属构成，前端横置连接主涡轮机外壳31，垂直顶端设置高速排流9出风口43，所述后置L形排流风洞管道4内置多组后置涡轮机组42，所述出风口43设置抽风机44；
所述增速波箱5承接主涡轮机传动轴35的机械动力，通过1:5以上的齿比，驱动发电机6发电。
作为上述技术方案的进一步改进，所述主涡轮机3的均衡陀轮33与辅助电动机34分别设置在主涡轮机4外部，与主涡轮机4的传动轴35同轴心联动，用以均衡、调速保持主涡轮机3在设定速度内匀速旋转。
作为上述技术方案的进一步改进，所述后置L形排流风洞管道4内置的多组后置涡轮机组42、出风口43设置抽风机44加速保持高速排流9的排量和速度。
作为上述技术方案的进一步改进，通过调控电动鼓风机1、辅助电动机34和抽风机44，将主涡轮机3设定保持在一定的转速内匀速旋转。
 本发明的有益效果是：
利用风洞前推后牵产生强流作用，通过设置前置梯形横式风洞管道2和后置L形排流风洞管道4，将静止空气加速增压，产生高速气流8与高速排流9，合力牵引驱动主涡轮机4形成大扭矩匀速发电，其获得发电能量是耗电的15:1以上。
附图说明
下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明发电装置整体示意图。
 图2是主涡轮机侧视图。
图3是主涡轮机、后置L排流风洞管道与发电机的结构连接示意图。
具体实施方式
参照图1、图2和图3，一种空气能风洞发电装置，其特征在于：利用电动鼓风机1机械吸收大量天然静止空气7形成高速气流8，通过两组前置梯形横式风洞管道2加速，从两个相反方向将高速气流7推动主涡轮机3旋转，高速气流8在驱动主涡轮机轮叶32旋转做功之后，排流通过后置L形排流风洞管道4排出，排流在通过后置L形排流风洞管道4过程中，由于受后置L形排流风洞管道4内设置多组涡轮叶片机组42和出风口43设置电动抽风机44的抽风牵引作用形成高速排流9，与前置梯形横式风洞管道2进风的高速气流8形成前推后牵合力，驱使主涡轮机轮叶32产生大扭矩转动，并通过传动轴35、增速波箱5驱动发电机6发电，本发电装置由电动鼓风机1、前置梯形横式风洞管道2、主涡轮机3、后置L形排流风洞管道4、增速波箱5和发电机6组成：
所述电动鼓风机1由两组组成，分别连两组接前置梯形横式风洞管道2；
所述前置梯形横式风洞管道2，金属管道21结构，前端连接电动鼓风机1，后端连接主涡轮机3，设置左右两组，从两个方向提供高速气流8驱动主涡轮机3；
所述主涡轮机3由金属外壳31、主涡轮机轮叶32、均衡陀轮33、辅助电动机34和传动轴35组成；
所述后置L形排流风洞管道4，L形管道外壳41由金属构成，前端横置连接主涡轮机外壳31，垂直顶端设置高速排流9出风口43，所述后置L形排流风洞管道4内置多组后置涡轮机组42，所述出风口43设置抽风机44；
所述增速波箱5承接主涡轮机传动轴35的机械动力，通过1:5以上的齿比，驱动发电机6发电。
进一步作为优选的实施方式，所述主涡轮机3的均衡陀轮33与辅助电动机34分别设置在主涡轮机4外部，与主涡轮机4的传动轴35同轴心联动，用以均衡、调速保持主涡轮机3在设定速度内匀速旋转。
进一步作为优选的实施方式，所述后置L形排流风洞管道4内置的多组后置涡轮机组42、出风口43设置抽风机44加速保持高速排流9的排量和速度。
进一步作为优选的实施方式，通过调控电动鼓风机1、辅助电动机34和抽风机44，将主涡轮机3设定保持在一定的转速内匀速旋转。
    下面以一个发电实施方式对本发明作进一步详细的说明。
    实施例一，建造2X1,000kW空气能风洞发电机组：
    两组电动鼓风机分别为额度功率13kW，一台辅助电动机额度功率13kW、一台抽风机额度功率7.5kW，合计46.5kW。
    主涡轮机轮叶直径1.8M、重量600kg，设定转速300rpm。
    根据转动惯量公式：J=（m*r）/2=(kg*r*r)/2=(kg.m2)， m-重量，r-半径，600*0.9*0.9/2=
243kg.m2。
    根据转矩公式：T=J*V/R=N.m，V-线速度 v-3.14.直径.转速/60=3.14*D*n/60(m/s)，r-转动半径，则主涡轮机传动轴扭矩T1=243(3.14*1.8*300/60)/0.9=7,630N.m。
增速波箱的齿比为1:5，发电机单机额度功率1,000kW,额度转速1,500 rpm，驱动扭矩为9,550*1,000/1,500=6,366Nm。
鼓风机、辅助电动机和抽风机实际功耗约为40kW，考虑机械传动损耗，主涡轮机传动轴扭矩完全可满足发电机驱动满负荷发电所需扭矩，获得发电能量与耗电两者比例为1,000:40，即达到25:1。
两个发电机组可全天候发电，年发电时间可超过8,000小时，即年发电量达到2X1,000kW X8,000=1,600万kWh（度）。
实施例二，建造2X3,000kW空气能风洞发电机组：
两组电动鼓风机分别为额度功率60kW，一台辅助电动机额度功率60kW、一台抽风机额度功率30kW，合计210kW。
主涡轮机轮叶直径1.8M、重量600kg，设定转速500rpm。
根据转动惯量公式：J=600*0.9*0.9/2=243kg.m2。
根据转矩公式：主涡轮机传动轴扭矩T=243(3.14*1.8*500/60)/0.9=12,717N.m。
增速波箱的齿比为10:1，发电机单机额度功率3,000kW,额度转速3,000 rpm，驱动扭矩为9,550*3,000/3,000=9,550Nm。
 鼓风机、辅助电动机和抽风机实际功耗约为200kW，考虑机械传动损耗，主涡轮机传动轴扭矩完全可满足发电机驱动满负荷发电所需扭矩，获得发电能量与耗电两者比例为3,000:200即达到15:1。
两个发电机组可全天候发电，年发电时间可超过8,000小时,即年发电量达到2X3,000kW X8,000=4,800万kWh（度）。

Claims (4)

1.一种空气能风洞发电装置，其特征在于：利用电动鼓风机（1）机械吸收大量天然静止空气（7）形成高速气流（8），通过两组前置梯形横式风洞管道（2）加速，从两个相反方向将高速气流（7）推动主涡轮机（3）旋转，高速气流（8）在驱动主涡轮机轮叶（32）旋转做功之后，排流通过后置L形排流风洞管道（4）排出，排流在通过后置L形排流风洞管道（4）过程中，由于受后置L形排流风洞管道（4）内设置多组涡轮叶片机组（42）和出风口（43）设置抽风机（44）的抽风牵引作用形成高速排流（9），与前置梯形横式风洞管道（2）进风的高速气流（8）形成前推后牵合力，驱使主涡轮机轮叶（32）产生大扭矩转动，并通过传动轴（35）、增速波箱（5）驱动发电机（6）发电，本发电装置由电动鼓风机（1）、前置梯形横式风洞管道（2）、主涡轮机（3）、后置L形排流风洞管道（4）、增速波箱（5）和发电机（6）组成：
所述电动鼓风机（1）由两组组成，分别连两组接前置梯形横式风洞管道（2）；
所述前置梯形横式风洞管道（2），金属管道（21）结构，前端连接电动鼓风机（1），后端连接主涡轮机3，设置左右两组，从两个方向提供高速气流8驱动主涡轮机（3）；
所述主涡轮机（3）由金属外壳（31）、主涡轮机轮叶（32）、均衡陀轮（33）、辅助电动机（34）和传动轴（35）组成；
所述后置L形排流风洞管道（4），L形管道外壳（41）由金属构成，前端横置连接主涡轮机外壳（31），垂直顶端设置高速排流出风口（43），所述后置L形排流风洞管道（4）内置多组后置涡轮机组（42），所述出风口（43）设置抽风机（44）；
所述增速波箱（5）承接主涡轮机传动轴（35）的机械动力，通过1:5以上的齿比，驱动发电机（6）发电。
2.根据权利要求1所述的一种空气能风洞发电装置，其特征在于：所述主涡轮机（3）的均衡陀轮（33）与辅助电动机（34）分别设置在主涡轮机（4）外部，用以均衡、调速保持主涡轮机（3）在设定速度内匀速旋转。
3.根据权利要求1所述的一种空气能风洞发电装置，其特征在于：所述后置L形排流风洞管道（4）内置的多组后置涡轮机组（42）、出风口（43）设置抽风机（44）加速保持高速排流（9）的排量和速度。
4.根据权利要求1所述的一种空气能风洞发电装置，其特征在于：通过调控电动鼓风机（1）、辅助电动机（34）和抽风机（44），将主涡轮机（3）设定保持在一定的转速内匀速旋转。
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