RU2282747C2 - Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy - Google Patents
Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282747C2 RU2282747C2 RU2004133476/06A RU2004133476A RU2282747C2 RU 2282747 C2 RU2282747 C2 RU 2282747C2 RU 2004133476/06 A RU2004133476/06 A RU 2004133476/06A RU 2004133476 A RU2004133476 A RU 2004133476A RU 2282747 C2 RU2282747 C2 RU 2282747C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power plant
- air channel
- water
- plant according
- wind
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to the electric power industry, in particular to a method for transferring accumulated thermal energy in wind power plants and wind power plants themselves with energy storage, which are designed to convert mechanical wind energy into electrical and thermal energy with the accumulation of this energy while reducing its use.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату являются:Closest to the claimed solution on the technical nature and the achieved technical result are:
- 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.- A method for transmitting accumulated thermal energy in a wind power plant, disclosed in ed. St. USSR 1671955, publ. 1991.08.23, IPC 5 F 03
- 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.- Wind power plant with energy storage according to ed. St. USSR 1671955, publ. 1991.08.23, IPC 5 F 03
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.The main disadvantage of this method of transferring accumulated thermal energy in a wind power plant and a wind power plant with energy storage in which this method is implemented is the small heat transfer surface between the heated water and the wind flow, which is caused by the use of an intermediate heat carrier in the form of the first and second tubular wind heaters flow, respectively, in the first and second exhaust pipes. And this also causes a low temperature of the wind flow in the lower part of the exhaust pipes, and as a result of this, its low speed and, accordingly, its kinetic energy when passing to the wind wheels in the first and second exhaust pipes, respectively.
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.The second disadvantage of this method and the power plant for it is the low kinetic energy of the wind flow in the first and second exhaust pipes, respectively, due to its low mass.
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.The basis of the invention is the creation of an effective method of transferring accumulated thermal energy in a wind power plant and a wind power plant with energy storage in which this method is implemented by increasing the heat transfer surface between heated water and the wind flow, which will increase the temperature of the wind flow in the lower part of the exhaust pipe and thereby increase the speed of its passage through the exhaust pipe to the wind wheel. In addition, this will provide an increase in the kinetic energy of the wind flow by increasing its mass.
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.The problem is solved in that by the method of transferring accumulated thermal energy in a wind power plant, which consists in heating the water in the tank and performing the subsequent transfer of thermal energy of this heated water to the wind stream, which subsequently rotates the wind wheel in the exhaust pipe. In this case, the transfer of thermal energy to the wind flow is carried out by spraying water heated in the tank in it. In addition, the spraying of heated water in the wind stream is performed in the direction of its movement. Moreover, heating the water and spraying it in the wind flow of the air channel is carried out using at least two tanks. The water in the tank is heated by the energy that the installation produces. Also, the heating of the water in the tank is performed by solar radiation.
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.The problem is also solved by the fact that in a wind power plant with energy storage, which contains located at the top in the exhaust pipe, at least one wind wheel, which is kinematically connected to the energy converter, is a source of water heating in the tank in which thermal energy is accumulated. The power plant contains at least one air channel with inlet and outlet openings of the wind stream, at least one heated water sprayer from the reservoir is located in the air channel, and the outlet of the air channel is connected to the exhaust pipe. In addition, each heated water atomizer is located in the air channel for atomizing it in the direction of movement of the wind flow. The outlet of each air channel has an adjustable outlet flap for the possibility of overlapping this outlet.
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.The inlet of each air channel has an adjustable inlet damper to allow this inlet to overlap. And each air channel is made narrowed towards the exhaust pipe. Moreover, each air channel is located below the lower section of the exhaust pipe. Each air channel is made at an angle upward towards the chimney. Each air channel near the exhaust pipe is made in a rising spiral. In addition, each air duct is helical around a chimney. Also, the power plant contains at least one tier of guide confuser channels, which are arranged spiral-like in plan around and screw-shaped along the chimney and made narrowed towards the chimney, with corresponding inlet and outlet openings, the inlet openings being wide in cross section guiding confuser channels, and the weekend is made in their narrow section in the exhaust pipe, while each guiding confuser channel and each air channel has a closed duck weft in one direction. In this case, the spiral twist of each guide confuser channel and each air channel is directed in the same direction and with the spiral twist of each air channel near the exhaust pipe. The power plant also contains at least a second tank for heating water in it.
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.The upper surface of each tank is made transparent to solar radiation. Moreover, this upper surface of each tank is made transparent in the form of solar radiation concentrators. At least one solar radiation receiver is located above the water level in each tank, which is connected to transfer heat to a corresponding radiator, which is located in the water. In addition, the air channel is located above the corresponding reservoir. And the upper surface of the air channel is made transparent to solar radiation. Moreover, this upper surface of each air channel is made transparent in the form of concentrators of solar radiation. And on the surface of the water in each tank is a heat-shielding coating. Also above the water level, in each air channel, there is at least one solar radiation receiver, which is connected to transfer heat to a corresponding radiator, which is located in the water of the corresponding reservoir. The solar radiation receiver in each air channel is made combined with the corresponding spray of heated water.
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.The implementation, in accordance with the method of transferring thermal energy heated in a water tank, to the wind flow by spraying heated water therein, it is possible to significantly increase the heat transfer surface, which is performed directly from the heated water to the wind flow without an intermediate heat transfer medium. At the same time, the smaller the droplets of water that are sprayed, the larger the heat transfer surface will be. And this, in turn, will increase the temperature of the wind flow in the lower part of the exhaust pipe and will further increase the speed of its passage through the exhaust pipe to the wind wheel. In addition, it also allows you to increase the mass of the wind stream by saturating it with atomized heated water and thereby increase its kinetic energy. All this provides an increase in the efficiency of a wind power plant that uses this method of heat transfer.
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.Spraying heated water in the wind stream is performed in the direction of its movement, which allows to provide optimal conditions for picking up droplets of sprayed heated water by the wind stream without reducing its speed.
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.The implementation of heating water and spraying it in the wind flow of the air channel using at least two tanks allows for sequential or simultaneous heating of water when the power plant generates excess energy in various tanks, and sequential intake of heated water from various tanks for spraying it in the air channel , while reducing the generation of necessary energy by the power plant to maintain a given temperature of the wind flow in the air channel.
Выполнение нагрева воды в резервуаре за счет энергии, которая производит установка, позволяет направить на нагрев воды избыточную энергию, которая производит ветровая энергоустановка.Performing heating of water in the tank due to the energy that the installation produces allows you to direct the excess energy that the wind power plant produces to heat the water.
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.Performing heating of the water in the tank due to solar radiation allows for additional heating of the water without using the energy produced by the wind power plant. And this increases the efficiency of the power plant.
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.The implementation of a wind power installation with at least one air channel with the location in each of them at least one spray of heated water from the tank can significantly increase the heat transfer surface. This is done directly from the heated water to the wind flow, while the heat transfer surface increases both with a decrease in the size of the droplets of heated water that are sprayed, and with an increase in the number of air channels and an increase in the number of nozzles in each of them. All this allows you to increase the temperature of the wind flow in the lower part of the chimney, as a result of which there is an increase in the speed of its passage through the chimney. At the same time, the mass of the wind flow due to its saturation with atomized heated water increases, which helps to increase its kinetic energy to increase the efficiency of the power plant.
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.The location of each heated water atomizer in the air channel to spray it in the direction of movement of the wind stream also provides optimal conditions for picking up droplets of atomized heated water by the wind flow without reducing its speed.
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.The implementation of the outlet of each air channel with an adjustable outlet damper allows you to control the amount of wind flow that enters the exhaust pipe with a complete overlap of this outlet if there is no need to increase the speed of the wind flow.
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.The implementation of the inlet of each air channel with an adjustable inlet damper allows you to control the amount of external air that enters each air channel with a complete overlap of this inlet, both when there is no need to increase the speed of the wind flow and to prevent a decrease in air temperature in it.
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.The implementation of each air channel narrowed in the direction of the chimney both in plan and in height, allows you to increase the speed of the wind flow in each air channel due to its different cross-section: larger in the inlet and smaller in the outlet. This thereby increases the efficiency of the power plant.
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.The location of each air channel below the lower section of the chimney makes it possible to use the difference in atmospheric pressure and temperature between the upper and lower parts of the chimney while using its entire height, which increases the speed of the wind flow in it.
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.The execution of each air channel at an angle upward towards the chimney also allows you to increase the speed of the wind flow both in it and in the chimney, which also increases the capture of droplets of sprayed heated water.
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.The execution of each air channel near the chimney in a rising spiral is aimed at a smooth transition of the wind flow from the air channel into the chimney, which helps to reduce the resistance to the wind flow in this place. And also provides the formation in the chimney of the vortex working ring of the wind flow, which is also aimed at increasing its speed and, accordingly, kinetic energy.
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.The location of each air channel is spiral-like around the chimney also aims to form a wind stream in the chimney of the vortex working ring to increase its speed and kinetic energy accordingly.
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.An energy installation with tiers of guiding confuser channels, the spiral twisting of which of each air channel has one direction, is also aimed at forming a wind stream in the chimney of the vortex working ring to increase its speed and kinetic energy accordingly.
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.The direction of the spiral swirl of each guide confuser channel and each air channel in one direction and with the spiral twist of each air channel near the exhaust pipe also allows the formation of a vortex working ring of the wind flow in the exhaust pipe to increase its speed and kinetic energy accordingly.
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.The implementation of an energy installation with a second and a large number of reservoirs for heating water makes it possible to provide both sequential or simultaneous heating of water in various reservoirs when the power plant generates excess energy. It also provides further sequential intake of heated water from various reservoirs for spraying it in one or more air channels while reducing the generation of necessary energy by the power plant, which ensures the maintenance of the set temperature and the corresponding speed of the wind flow in the air channel. In one of the options is the simultaneous intake of heated water from various tanks.
Выполнение верхней поверхности каждого резервуара прозрачной для солнечного излучения обеспечивает дополнительный нагрев воды.Making the upper surface of each tank transparent to solar radiation provides additional heating of the water.
Выполнение верхней поверхности каждого резервуара прозрачной в виде концентраторов солнечного излучения позволяет обеспечить повышение дополнительного нагрева воды в резервуаре.The implementation of the upper surface of each tank transparent in the form of concentrators of solar radiation allows to increase the additional heating of water in the tank.
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.The location above the water level in each tank at least one receiver of solar radiation, which is connected to transfer heat to a corresponding radiator, which is located in the water, can also provide an increase in the temperature of the water in the tank due to solar radiation.
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.The location of the corresponding air channel above the corresponding reservoir ensures the implementation of the air channel, in which the wind flow contacts for the most part with the surface of the water in this tank, thereby further supporting both its temperature and the saturation of the heated water vapor, which increases the speed and weight of the wind flow to increase its kinetic energy.
Выполнение верхней поверхности воздушного канала прозрачной для солнечного излучения содействует дополнительному нагреву ветрового потока в воздушном канале и воды в резервуаре.The implementation of the upper surface of the air channel transparent to solar radiation contributes to the additional heating of the wind flow in the air channel and water in the tank.
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.Making the upper surface of each air channel transparent in the form of solar radiation concentrators also helps to increase the heating of the wind flow in the air channel and the water in the tank.
Расположение на поверхности воды в каждом резервуаре теплозащитного покрытия содействует сохранению температуры нагретой воды в резервуаре.The location on the surface of the water in each reservoir of the heat-shielding coating helps to maintain the temperature of the heated water in the reservoir.
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.The location above the water level in each air channel of at least one solar radiation receiver, which is connected to transfer heat, with a corresponding radiator, which is located in the water of the corresponding reservoir, allows you to increase the additional heating of the water.
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.The implementation of the receiver of solar radiation in each air channel combined with the corresponding spray of heated water provides additional heating of the water when spraying and reducing the resistance of the wind flow by the receiver and spray.
Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.The above confirms the presence of causal relationships between the totality of the essential features of the claimed invention and the achieved technical result.
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.This set of essential features allows, in comparison with the prototype, the method of transferring accumulated thermal energy in a wind power plant and a wind power plant with energy storage in which this method is implemented, to provide an increase in the heat transfer surface between the heated water and the wind flow to increase its temperature in the lower part of the exhaust pipe and the speed of its passage in the chimney to the wind wheel. In addition, this allows you to provide an additional increase in the kinetic energy of the wind flow by increasing its mass.
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.According to the authors, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of “novelty” and “inventive step”, because the set of essential features that characterize the method of transferring accumulated thermal energy in a wind power plant and a wind power plant with energy storage is new and does not follow explicitly from prior art.
Заявленное изобретение объясняется чертежом, на котором одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения и где на 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.The claimed invention is explained by the drawing, in which the same elements have the same numeric designations and where in Fig.1 is a depicted wind power plant with energy storage, which is carried out according to the claimed method of transmitting stored thermal energy, a General view, a vertical section with a scan of air channels with tanks; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 is a section along BB in figure 1.
Способ передачи аккумулированной тепловой энергии в ветровой энергоустановке осуществляется следующим образом.The method of transferring accumulated thermal energy in a wind power plant is as follows.
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.In the case of excess energy production by a wind power plant, while reducing the need for it for users, this energy is directed to heating water in a heat-insulated tank in which this excess energy is accumulated in the form of thermal energy. Subsequently, with an increase in the demand for this energy for users or with a decrease in the external wind flow, heated water from the reservoir is sprayed in the wind flow in the direction of its movement in the installation and which subsequently rotates the wind wheel at the top of the exhaust pipe, which, in turn, rotates the electric generator for power generation.
Во втором варианте этого способа выполняется дополнительный нагрев воды в резервуаре за счет использования солнечного излучения через прозрачную теплоизолированную верхнюю поверхность этого резервуара.In the second variant of this method, additional heating of the water in the tank is performed by using solar radiation through the transparent heat-insulated upper surface of this tank.
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.In one embodiment of this method, water is heated sequentially or simultaneously in two or more tanks, and heated water is sprayed sequentially in two or more tanks to maintain a given temperature of the wind flow in the lower part of the chimney due to the fact that when spraying from one the tank water is cooled in it and when the temperature reaches below the set, more heated water is sprayed from the second tank with the subsequent repetition, if necessary, of this process a.
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.Also in other embodiments of this method, the spraying of heated water is performed both in the air ducts that are located around the lower part of the exhaust pipe, and in the lower part of the exhaust pipe itself, or in the lower tiers of the guiding confuser channels, which are located around and along the height of the exhaust pipe, or in these combinations.
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.A preferred embodiment of the inventive wind power plant with energy storage, which is carried out according to the method of transmitting the stored heat energy in accordance with FIGS. 1-2 contains a chimney 1, in the upper part of which there is at least one wind wheel 2 with a vertical axis 3 and which is kinematically connected to an energy converter in the form of an electric generator (not shown), along the height of the exhaust pipe 1 there are tiers 4.1-4.N of guide confusor channels (NCC) 5.1-5.N, each of which is located in the plan like a round and helical along the exhaust pipe 1 and is made narrowed towards the exhaust pipe 1. Moreover, in the wide cross section, in accordance with figure 3, in the NCC 5.1-5.N are the corresponding inlets 6.1-6. N, and in their narrow section - the corresponding outlet openings 7.1-7.N. Around the lower part of the exhaust pipe 1,
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.In one embodiment, the
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).In the second embodiment of the power installation, with the
В одном из вариантов ветроколесо 2 выполнено, например, с наклоненной к вертикали осью.In one embodiment, the wind wheel 2 is made, for example, with an axis inclined to the vertical.
Также в одном из вариантов воздушные каналы могут быть радиально расположенными.Also in one embodiment, the air channels may be radially spaced.
Ветровая энергоустановка с аккумулированием энергии работает следующим образом.A wind power plant with energy storage operates as follows.
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.In the initial position, the
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.Although shown and described as being the best for the practice of the present invention, those skilled in the art will understand that various changes and modifications can be made and elements can be replaced with equivalent ones without departing from the scope of the present invention.
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.The compliance of the claimed technical solution with the criterion of the invention "industrial applicability" is confirmed by the indicated examples of the method for transferring accumulated thermal energy in a wind power plant and the wind power plant itself with energy storage.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20040705812A UA76279C2 (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Method for transfer of accumulated heat power in wind power unit and wind power unit with energy accumulation |
| UA20040705812 | 2004-07-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004133476A RU2004133476A (en) | 2006-04-27 |
| RU2282747C2 true RU2282747C2 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=36655415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004133476/06A RU2282747C2 (en) | 2004-07-15 | 2004-11-16 | Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282747C2 (en) |
| UA (1) | UA76279C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008123838A1 (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-16 | Stanislav Ivanovich Gusak | Method for operating a wind-driven powerplant and a wind-driven powerplant |
-
2004
- 2004-07-15 UA UA20040705812A patent/UA76279C2/en unknown
- 2004-11-16 RU RU2004133476/06A patent/RU2282747C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008123838A1 (en) * | 2007-04-10 | 2008-10-16 | Stanislav Ivanovich Gusak | Method for operating a wind-driven powerplant and a wind-driven powerplant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA76279C2 (en) | 2006-07-17 |
| RU2004133476A (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7086823B2 (en) | Atmospheric vortex engine | |
| US7918650B2 (en) | System for pressurizing fluid | |
| AU2007280978B2 (en) | Ducted atmospheric vortex engine | |
| US10378519B1 (en) | Method for generating electrical power using a solar chimney having an inflatable fresnel lens | |
| US11009002B2 (en) | Power tower | |
| WO2008113124A2 (en) | Thermal air engine | |
| RU2415297C1 (en) | Aerodynamic plant | |
| CN107976087A (en) | Adverse current no-arbitrary pricing double-curve cooling column | |
| RU2282747C2 (en) | Method of transmission of accumulated thermal energy in wind power plant and wind power plant with accumulation of energy | |
| RU2199703C2 (en) | Power complex | |
| WO2016008179A1 (en) | Self-made wind power generation system | |
| RU92484U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
| RU2377473C2 (en) | Solar aero-pressure thermal power station | |
| CN1540161A (en) | Man-made tornado-atosphere power generation system | |
| KR100938538B1 (en) | Solar Vortex Chimney Power Plant boosted by Solar Chimney | |
| WO2009059959A2 (en) | Apparatus and method for generating energy | |
| RU2373430C2 (en) | Solar thermal power station using vortex chambers | |
| AU2017101410A4 (en) | Recuperation of waste heat to co-generate electricity in solar-wind farms | |
| CN218760227U (en) | Device for generating artificial wind power by utilizing meteorological energy | |
| CN103437963B (en) | A kind of solar energy wind-power generation tower curved surface sleeve pipe | |
| RU183122U1 (en) | Station for generating electric energy on any type of heat using convection | |
| RU2168061C2 (en) | Power plant | |
| RU2339842C1 (en) | Method of wind-driven system operation and wind-driven system | |
| Williams | Solar Driven Wind Turbines–an alternative configuration for the solar chimney of modest height and high efficiency | |
| US9970418B2 (en) | Solar energy conversion system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091117 |