CN105157262B - 一种利用风力直接致热的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用风力直接致热的装置，该装置的叶片(1)位于所述的致热桶内部，致热桶桶壁上设有竖直的阻流挡板(2)，其特征在于，所述的阻流挡板(2)上设有竖直的直板(3)，所述的直板(3)与阻流挡板(2)固定连接，形成阻流挡板组合，叶片(1)旋转经过该直板(3)时，流道形成先缩小再扩大的流动工况。与现有技术相比，本发明直板与阻流挡板形成类似小孔阻尼结构，流道形成先缩小再扩大的流动工况，对液体形成碰撞、挤压和摩擦，加上叶片的搅拌，比仅依靠搅拌原理致热的搅拌桶制热效率大大提高，且结构简单，成本低，适应转速变化范围大，启动快速。

Description

一种利用风力直接致热的装置

技术领域

本发明涉及一种利用非燃烧热的供热装置，尤其是涉及一种利用风力直接致热的装置。

背景技术

在工业生产和日常生活中有大量的状况需要使用低品位热能，如生活用热水、取暖、沼气池增温加热、养殖业上取温以及加热石油以便与输送等。目前这些领域内均采用电、燃气或煤等高品位热能资源，这不仅造成了极大的污染同时也是极大的浪费。

利用风能致热就是将风能转换成机械能，然后机械能直接转化成热能。这种方式比风力发电风能利用率高出约80％，这是所有风能利用形式中转换效率最高的一种风能利用形式。此外，风力致热对风质的要求低，对风况变化的适应性强，系统结构简单，蓄能问题也便于解决(热量存储较电方便的多)，能较好地适应用热需求的周期性变动。

目前风力直接致热方式有如下四种：

(1)液压式：风力机输出轴驱动液压泵旋转。将液体工质(通常为油料)加压，使机械能产生液压作用，和阻尼孔配合进行致热。然而若使用该方式对水进行加热，则需安装换热器。

(2)压缩空气：风力机带动空气压缩机。该方式成本低、安全、简单、效率高、适应压力范围广。缺点是压力有脉动，只适合对空气进行加热，若使用该方式对水进行加热，也需安装换热器。

(3)固体摩擦致热：风力机输出轴驱动摩擦片，利用摩擦生成热能。结构简单，但有磨损。

(4)搅拌液体致热：风力机驱动搅拌器转子，转子叶片搅拌液体容器中的载热介质。价格便宜，体积小，功率系数大。此种方法效率最高。可以直接对水和其它液体加热。

申请公布号为CN 104266396 A的中国专利公开了一种用于搅拌式风力致热装置的搅拌盘，由圆盘和圆柱体组成，圆盘上面从外沿至内设置沿圆周排列的圆柱体，用于形成流场中的微小涡流，增强搅拌致热，该搅拌盘用于搅拌桶不仅能使流体循环流动，而且能使流体湍流扩散，使能量转换充分，达到增强搅拌致热的目的。然而该搅拌盘的缺点在于致热效率不高,无法形成剧烈的摩擦、碰撞和挤压。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种致热效率高的利用风力直接致热的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用风力直接致热的装置，包括搅拌致热桶和叶片，所述的叶片位于所述的搅拌致热桶内部，致热桶桶壁上设有竖直的阻流挡板，其特征在于，所述的阻流挡板上设有竖直的直板，所述的直板与阻流挡板固定连接，形成阻流挡板组合，叶片旋转经过该直板时，流道形成先缩小再扩大的流动工况。

所述的直板与阻流挡板垂直连接。

所述的直板高度与阻流挡板轴向长度相同。

所述的阻流挡板包含多个，在桶壁周向上均匀排布，搅拌致热桶横截面上，阻流挡板向搅拌致热桶中心延伸。

所述的直板宽度a满足下式：

式中，b为阻流挡板径向长度，d为搅拌致热桶内径。

所述的阻流挡板的径向长度b满足下式：

0≤d-(l+2b)≤20mm

式中，d为搅拌致热桶内径，l为叶片直径。

所述的阻流挡板(2)和直板(3)形成的挡流板组合的个数大于2。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)直板与阻流挡板形成类似小孔阻尼结构，叶片旋转经过直板时，流道形成先缩小再扩大的流动工况，对液体形成碰撞、挤压和摩擦，加上叶片的搅拌，比仅依靠搅拌原理致热的搅拌桶制热效率大大提高；

(2)结构简单，容易实现，成本低；

(3)适应转速变化范围大；

(4)无需额外的启动设备，启动容易。

附图说明

图1为本发明搅拌致热桶的俯视示意图；

图2为本发明搅拌致热桶的主视示意图；

图3为本发明搅拌致热桶阻流挡板处流道示意图；

附图标号：1为叶片，2为阻流挡板，3为直板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1～2所示，一种利用风力直接致热的装置，致热装置的叶片1位于致热桶内部，桶壁上设有4个竖直的、在桶壁周向上均匀排布的阻流挡板2，在搅拌致热桶横截面上，阻流挡板2向搅拌致热桶中心延伸，即放射状排布。阻流挡板2上设有竖直的直板3，直板3与阻流挡板2垂直连接，形成阻流挡板组合，直板3高度与阻流挡板2轴向长度相同。如图3所示，叶片1旋转经过该直板3时，直板3与阻流挡板2形成小孔阻尼结构，流道形成先缩小再扩大的流动工况，对液体形成碰撞、挤压和摩擦，加上叶片1的搅拌，比仅依靠搅拌原理致热的搅拌桶制热效率有较大提高。

直板3宽度a满足下式：

式中，b为阻流挡板2径向宽度，d为搅拌致热桶内径，即在直径为d的圆筒内，a最小为等于零，最大为弦高为b时的弦长。

阻流挡板2的径向宽度b满足下式：

0≤d-(l+2b)≤20mm

式中，d为搅拌致热桶内径，l为叶片1直径。即叶片1外侧与阻流挡板2的间距不超过10mm，使挤压效果更明显。

根据数值模拟和试验结果表明，以水为介质时，设置阻流挡板2和直板3形成的阻流挡板组合后，与未设置直板3的搅拌桶相比，搅拌桶内介质温升速率至少提高了10％。

实施例2

所述的阻流挡板2和直板3形成的阻流挡板组合的个数为3，其余与实施例1相同。

实施例3

所述的阻流挡板2和直板3形成的阻流挡板组合的个数为8，其余与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种利用风力直接致热的装置，包括搅拌致热桶和叶片(1)，所述的叶片(1)位于所述的搅拌致热桶内部，搅拌致热桶桶壁上设有竖直的阻流挡板(2)，其特征在于，所述的阻流挡板(2)上设有竖直的直板(3)，所述的直板(3)与阻流挡板(2)固定连接，形成阻流挡板组合，叶片(1)旋转经过该直板(3)时，流道形成先缩小再扩大的流动工况。

2.根据权利要求1所述的一种利用风力直接致热的装置，其特征在于，所述的直板(3)与阻流挡板(2)垂直连接。

3.根据权利要求1所述的一种利用风力直接致热的装置，其特征在于，所述的直板(3)高度与阻流挡板(2)轴向长度相同。

4.根据权利要求1所述的一种利用风力直接致热的装置，其特征在于，所述的阻流挡板(2)包含多个，在桶壁周向上均匀排布，搅拌致热桶横截面上，阻流挡板(2)向搅拌致热桶中心延伸。

5.根据权利要求4所述的一种利用风力直接致热的装置，其特征在于，所述的直板(3)宽度a满足下式：

$0<a\&le;2\sqrt{db-b^2}$

式中，b为阻流挡板(2)径向长度，d为搅拌致热桶内径。

6.根据权利要求4或5所述的一种利用风力直接致热的装置，其特征在于，所述的阻流挡板(2)的径向长度b满足下式：

0≤d-(l+2b)≤20mm

式中，d为搅拌致热桶内径，l为叶片(1)直径。

7.根据权利要求1所述的一种利用风力直接致热的装置，其特征在于，所述的阻流挡板(2)和直板(3)形成的挡流板组合的个数大于2。