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CN103925150B - 一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机 - Google Patents

一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机 Download PDF

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CN103925150B CN201410195950.4A CN201410195950A CN103925150B CN 103925150 B CN103925150 B CN 103925150B CN 201410195950 A CN201410195950 A CN 201410195950A CN 103925150 B CN103925150 B CN 103925150B
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何玉荣
郑艳
唐天琪
杜巍
谢松柏
魏芳睿
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Hua Zhong State Power Group Co ltd
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Abstract

一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，它涉及基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，本发明要解决现有的风力发电机在风力小、风速低的地区无法正常发电，设备结构复杂、制造成本高和对生态环境造成破坏的问题。本发明所述的一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，包括三个部分：风力收集单元、风力加速单元和附加单元。风力收集单元由沿流道呈渐缩状的内壁面、外壁面和它们之间的隔板组成；风力加速单元则由风力过渡管、文丘里管和扩压管组成；附加单元包括发电单元、外部支架、单向门挡风装置和风速测量装置。本发明可应用于微风发电领域。

Description

一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机
技术领域
本发明涉及一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，属于微风发电领域。
背景技术
随着科学技术的发展和人类生活水平的不断提高，不可再生资源被人们进行了大量开采和破坏，面临枯竭之势，由此引发了能源危机。为了实现能源的可持续发展，我国一方面必须“开源”，即开发风能、光伏、潮汐、生物质及水能等清洁能源，另一方面还要“节流”，即调整能源结构，大力实施节能减排。风能作为一种绿色清洁可再生的能源，其重要性日趋显著，将风能用来发电，将在很大程度上实现节能减排的目标。
目前的风力发电机大都只能适宜在风源充足、风力集中的地方使用，如果应用在风力小、风速低的地区就无法正常发电，给风力自然资源的充分利用带来较大的局限性。而且由于目前的风力发电站通常由几十台涡轮机和数百个桨叶组成，不仅设备的制造、运输和安装的成本高昂，而且工程复杂。此外，立在地面上的较高的风轮塔会杀死鸟类，一定程度上对生态环境造成破坏。
发明内容
本发明是为了解决现有的风力发电机在风力小、风速低的地区无法正常发电，设备结构复杂、制造成本高和对生态环境造成破坏的问题，而提出一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机。
一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，包括三个部分：风力收集单元、风力加速单元和附加单元。
风力收集单元由沿流道呈渐缩状的内壁面、外壁面和它们之间的隔板组成；
内壁面、外壁面的上端面均为大小完全相同且位置完全重合的正多边形，内壁面与外壁面之间有m个完全相同的隔板支撑，并将流道分为m个小流道。
风力加速单元则由风力过渡管、文丘里管和扩压管组成；
风力过渡管由直角弯管和水平弯管组成，各处直径相等；
风力过渡管后面依次连接截面积渐缩的文丘里管和扩压管，利用常态下相同流量的流体通过不同截面时，流速与截面积成反比的流体性质，文丘里管末端处的风速由于截面积变小而成倍增加；扩压管内截面积增大，其风速低于文丘里管末端处的风速，从而在文丘里管内形成负压效应，有利于风在管道内的加速流动。
附加单元包括发电单元、外部支架、单向门挡风装置和风速测量装置；
发电单元，即涡轮机发电装置安装在文丘里管的喉口部，经过文丘里管加速后的风驱动涡轮机，通过稳压电路发电。
单向门挡风装置，即单向门竖直安装在两个隔板中间，当空气流入风力收集装置底端时，会有一部分空气从侧面流出，流出的这部分空气会吹动单向门关闭，从而阻止空气流出。
本发明的工作原理：风经由风力收集单元上部的入风口进入，经过风力收集单元沿流道进入风力加速单元，再经由文丘里管加速，在文丘里管喉部达到最大风速，吹动涡轮机，将风能转化成电能，进行发电。
本发明包括以下有益效果：
1、本发明解决了现有的风力发电机在风力小、风速低的地区无法正常发电的问题，能够实现微风发电。本发明所述的风力发电机制造时可按比例进行缩小或放大，可放置在农场、工业区甚至是个人花园，适用地域极广，为少风地区的风能应用开拓了新途径。
2、本发明所述的风力发电机具有设备结构简单、制造成本低和使用效果好等优点。
3、本发明所述的风力发电机由于叶片安装在管子内部，可以避免叶片涡轮机对鸟类造成的伤害，实现节能环保的目的。
4、本发明所述的风力发电机由于单向门挡风装置，可以最大效率的利用风能。
附图说明
图1为本发明所述基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机的立体示意图；
图2为本发明所述基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机的叶片涡轮机的示意图；
图中1为内壁面，2为隔板，3为外壁面，4为风力过渡管，5为文丘里管，6为扩压管，7为叶片涡轮机。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合附图1说明本实施方式，一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，包括三个部分：风力收集单元、风力加速单元和附加单元。
风力收集单元由沿流道呈渐缩状的内壁面1、外壁面3和它们之间的隔板2组成；
内壁面1、外壁面3和它们之间的隔板2组成的通道的上端有朝向水平方向的开口，为进风口，内壁面1和外壁面3的上端面均为大小完全相同且位置完全重合的正多边形，内壁面1与外壁面3之间有m个完全相同的隔板支撑，隔板2与上壁面1和下壁面3垂直，并紧密接触，将流道分为m个小流道，在每个流道中又有n个单向门防止空气倒流而引起的效率降低问题。
风力加速单元则由风力过渡管4、文丘里管5和扩压管6组成；
风力过渡管4由直角弯管和水平弯管组成，各处直径相等；
风力过渡管4后面依次连接截面积渐缩的文丘里管5和扩压管6，利用常态下相同流量的流体通过不同截面时，流速与截面积成反比的流体性质，文丘里管5末端处的风速由于截面积变小而成倍增加；扩压管6内截面积增大，其风速低于文丘里管5末端处的风速，从而形成负压效应，有利于风在管道内的加速流动。
附加单元包括发电单元、外部支架、单向门挡风装置和风速测量装置；
发电单元，即叶片涡轮机7安装在文丘里管的喉口部，经过文丘里管5加速后的风驱动叶片涡轮机7，通过稳压电路发电。
单向门挡风装置，当风流入内外壁面的底端时，会有一部分风从侧面流出，流出的这部分空气会使单向门关闭，从而阻挡风从侧面流出。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，m＝4或m＝5或m＝6或m＝7或m＝8；进风口为360度，四个或五个或六个或七个或八个完全相同的垂直隔板2将入口均匀分成四个或五个或六个或七个或八个入口管道，实现对各个方向的风力收集。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述风速测量装置，即风速测试仪安装在文丘里管喉部及进风口处。

Claims (3)

1.一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，其特征在于它包括三个部分：风力收集单元、风力加速单元和附加单元；
风力收集单元由沿流道呈渐缩状的内壁面、外壁面和内壁面与外壁面之间的隔板组成；
内壁面、外壁面的上端面均为大小完全相同且位置完全重合的正多边形，内壁面与外壁面之间有m个完全相同的隔板支撑，并将流道分为m个小流道；
风力加速单元则由风力过渡管、文丘里管和扩压管组成；
风力过渡管由直角弯管和水平弯管组成，各处直径相等；
风力过渡管后面依次连接截面积渐缩的文丘里管和扩压管；
附加单元包括发电单元、外部支架、单向门挡风装置和风速测量装置；
发电单元，即涡轮机发电装置安装在文丘里管的喉口部。
2.如权利要求1所述的一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，其特征在于所述m＝4或m＝5或m＝6或m＝7或m＝8；进风口为360度，四个或五个或六个或七个或八个完全相同的垂直隔板(2)将入口相应的均匀分成四个或五个或六个或七个或八个入口管道，实现对各个方向的风力收集；在两块挡板中间竖直安装有n＝2或n＝3个单向门挡风装置。
3.如权利要求1所述的一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机，其特征在于所述风速测量装置，即风速测试仪安装在文丘里管喉部及进风口处。
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