[go: up one dir, main page]

RU2230218C2 - Wind-driven electric plant - Google Patents

Wind-driven electric plant Download PDF

Info

Publication number
RU2230218C2
RU2230218C2 RU2002115646/06A RU2002115646A RU2230218C2 RU 2230218 C2 RU2230218 C2 RU 2230218C2 RU 2002115646/06 A RU2002115646/06 A RU 2002115646/06A RU 2002115646 A RU2002115646 A RU 2002115646A RU 2230218 C2 RU2230218 C2 RU 2230218C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
central
wind
envelope
shell
Prior art date
Application number
RU2002115646/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002115646A (en
Inventor
М.Б. Рыбак (RU)
М.Б. Рыбак
А.Д. Копосов (RU)
А.Д. Копосов
Original Assignee
Копосов Александр Дмитриевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Копосов Александр Дмитриевич filed Critical Копосов Александр Дмитриевич
Priority to RU2002115646/06A priority Critical patent/RU2230218C2/en
Publication of RU2002115646A publication Critical patent/RU2002115646A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2230218C2 publication Critical patent/RU2230218C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: wind power engineering. SUBSTANCE: invention relates to wind-driven plants converting energy of wind into electric or other energy for use in industry, agriculture, etc. proposed wind-driven electric plant contains turbine mechanically coupled with generator, central envelope, ring front envelope with inlet channel forming small diffuser outlet channel with central envelope, ring outer envelope forming large diffuser-contraction channel with central envelope, and additional ring envelope forming narrowing-widening first intermediate channel together with outer surfaces of front and central envelopes, first intermediate channel communicating with diffuser outlet channel in intermediate part, and second intermediate channel together with inner surface of outer envelope communicating, together with first intermediate channel, with large diffuser-contraction channel. According to invention, turbine is mechanically coupled with generator, being arranged in intermediate channel formed by central and additional ring envelopes. EFFECT: improved efficiency of utilization of wind flow energy. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроустановкам, преобразующим энергию ветра в электрическую или иную энергию для использования в промышленности, сельском хозяйстве и т.п.The invention relates to wind energy, namely, wind turbines that convert wind energy into electrical or other energy for use in industry, agriculture, etc.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая турбину, механически связанную с генератором, центральную оболочку, кольцевую переднюю оболочку с входным каналом, образующую с центральной оболочкой малый диффузорный выходной канал, кольцевую наружную оболочку, образующую с центральной оболочкой большой диффузорно-конфузорный канал, а также дополнительную кольцевую оболочку, образующую с внешними поверхностями передней и центральной оболочек сужающийся-расширяющийся первый промежуточный канал, сообщающийся в промежуточной части с малым диффузорным выходным каналом, а с внутренней поверхностью наружной оболочки - второй промежуточный канал, сообщающийся вместе с первым промежуточным каналом с большим диффузорно-конфузорным каналом, по совокупности существенных признаков изобретения принятая за ближайший аналог (прототип) (см., например, RU, 2124142 С1, кл. F 03 D 1/04, 27.12.1998).A known wind power installation comprising a turbine mechanically coupled to a generator, a central shell, an annular front shell with an inlet channel forming a small diffuser output channel with a central shell, an annular outer shell forming a large diffuser-confuser channel with a central shell, and an additional annular shell forming with the outer surfaces of the anterior and central membranes a tapering-expanding first intermediate channel communicating at an intermediate hour and with a small diffuser output channel, and with the inner surface of the outer shell - the second intermediate channel, communicating together with the first intermediate channel with a large diffuser-confuser channel, taken by the essential features of the invention adopted as the closest analogue (prototype) (see, for example, RU , 2124142 C1, CL F 03 D 1/04, 12/27/1998).

Недостатком ветроустановки является невозможность использования установки при малых начальных скоростях воздушного потока.The disadvantage of a wind turbine is the inability to use the plant at low initial air flow rates.

Технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования энергии ветрового потока, обеспечивается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей турбину, механически связанную с генератором, центральную оболочку, кольцевую переднюю оболочку с входным каналом, образующую с центральной оболочкой малый диффузорный выходной канал, кольцевую наружную оболочку, образующую с центральной оболочкой большой диффузорно-конфузорный канал, а также дополнительную кольцевую оболочку, образующую с внешними поверхностями передней и центральной оболочек сужающийся-расширяющийся первый промежуточный канал, сообщающийся в промежуточной части с малым диффузорным выходным каналом, а с внутренней поверхностью наружной оболочки - второй промежуточный канал, сообщающийся вместе с первым промежуточным каналом с большим диффузорно-конфузорным каналом, согласно изобретению, турбина, механически связанная с генератором, расположена в промежуточном канале, образованном центральной и дополнительной кольцевой оболочками, входные каналы могут быть оснащены первичными ускорителями воздушного потока, оболочки установки оснащены дополнительными эжектирующими и воздухозаборными каналами.The technical result, which consists in increasing the energy efficiency of the wind flow, is ensured by the fact that in a wind power installation containing a turbine mechanically connected with a generator, a central shell, an annular front shell with an inlet channel, forming a small diffuser output channel, an annular one with a central shell the outer shell, forming with the Central shell a large diffuser-confuser channel, as well as an additional annular shell, forming with external By the characteristics of the front and central shells, the tapering-expanding first intermediate channel communicating in the intermediate part with a small diffuser output channel, and with the inner surface of the outer shell, the second intermediate channel communicating together with the first intermediate channel with a large diffuser-confuser channel, according to the invention, a turbine mechanically connected with the generator is located in the intermediate channel formed by the central and additional annular shells, the input channels can be equipped They are primary air flow accelerators, the shells of the installation are equipped with additional ejection and air intake channels.

Каналы оснащены аппаратами для закрутки потока.The channels are equipped with flow swirling devices.

На чертеже представлен продольный разрез установки.The drawing shows a longitudinal section of the installation.

Ветроэнергетическая установка содержит центральную оболочку 1, кольцевую переднюю оболочку 2 с входным каналом 3. Оболочка 2 образует с центральной оболочкой 1 малый диффузорный выходной канал 4. Кроме того, энергоагрегат имеет кольцевую наружную оболочку 5, образующую с центральной оболочкой 1 большой диффузорно-конфузорный канал 6. Энергоагрегат снабжен также дополнительной кольцевой оболочкой 7, образующей с внешними поверхностями передней 2 и центральной 1 оболочек сужающийся-расширяющийся первый промежуточный канал 8, сообщенный в промежуточной части с малым выходным диффузорным каналом 4, а с внутренней поверхностью наружной оболочки 5 - второй промежуточный канал 9, сообщающийся вместе с первым промежуточным каналом 8 с большим диффузорно-конфузорным каналом 6. Установка имеет турбину 10, расположенную в сужающемся-расширяющемся первом промежуточном канале 8 и механически связанную с генератором 11, расположенным в центральной оболочке 1. Под термином "генератор" здесь следует понимать не только генератор электрического тока, но любое устройство для преобразования механической энергии в любой вид энергии, удобной для использования в конкретных обстоятельствах. Это может быть, например, насос в системе гидропривода, компрессор пневмопривода и т.п. На входе в каналы 3, 8, 9 установлены первичные ускорители потока 12 с направляющими аппаратами для закрутки (на чертеже не показаны) потока. Оболочки 1, 2, 5, 7 и первичные ускорители 12 соединены между собой перемычками.The wind power installation comprises a central shell 1, an annular front shell 2 with an input channel 3. Shell 2 forms a small diffuser output channel 4 with the central shell 1. In addition, the power unit has an annular outer shell 5, which forms a large diffuser-confuser channel 6 with the central shell 1 The power unit is also equipped with an additional annular shell 7, which forms, with the outer surfaces of the front 2 and central 1 shells, the tapering-expanding first intermediate channel 8 communicated in the intermediate part with a small output diffuser channel 4, and with the inner surface of the outer shell 5 - the second intermediate channel 9, communicating with the first intermediate channel 8 with a large diffuser-confuser channel 6. The installation has a turbine 10 located in the tapering-expanding first intermediate channel 8 and mechanically coupled to a generator 11 located in the central shell 1. By the term "generator" here is meant not only an electric current generator, but any device for converting a mechanical nical energy in any form of energy which is convenient for use in specific circumstances. This can be, for example, a pump in the hydraulic drive system, a pneumatic drive compressor, etc. At the entrance to the channels 3, 8, 9, primary flow accelerators 12 are installed with guiding devices for twisting (not shown) the flow. Shell 1, 2, 5, 7 and primary accelerators 12 are interconnected by jumpers.

Для обеспечения дополнительного притока воздушного потока в каналы установки и придания дополнительного ускорения оболочки 2, 5, 7 снабжены дополнительными воздухозаборными каналами 13, а для создания дополнительного разрежения за турбиной 10 - эжекторными каналами 14. Для повышения эффективности работы турбины 10 каналы 3, 4, 8 и 9 оснащены аппаратами 15 для закрутки потока.To ensure additional air flow into the installation channels and give additional acceleration, the shells 2, 5, 7 are equipped with additional air intake channels 13, and to create additional vacuum behind the turbine 10 - ejector channels 14. To increase the efficiency of the turbine 10 channels 3, 4, 8 and 9 are equipped with devices 15 for swirling the flow.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.Wind power installation works as follows.

Свободный воздушный поток, движущийся по второму промежуточному каналу 9 установки и по поверхности наружной оболочки 5 установки, за счет эжекции создает разрежение в первом промежуточном канале 8, причем зона эффективного влияния двух суммарных потоков, участвующих в создании разрежения, составляет не менее одного диаметра донного среза установки, то есть в этом процессе участвует кольцевой воздушный поток, наибольший диаметр которого не менее трех диаметров донного среза установки.The free air flow moving along the second intermediate channel 9 of the installation and on the surface of the outer shell 5 of the installation, due to ejection, creates a vacuum in the first intermediate channel 8, and the zone of effective influence of the two total flows involved in creating the vacuum is at least one diameter of the bottom cut installation, that is, an annular air flow is involved in this process, the largest diameter of which is at least three diameters of the bottom section of the installation.

Энергию этого потока можно определить при помощи первого закона термодинамики или рассчитать по формуле для определения упругой энергии газа, или другими известными способами.The energy of this flow can be determined using the first law of thermodynamics or calculated by the formula for determining the elastic energy of the gas, or other known methods.

Поступающий во входные сечение каналов 3, 8, 9 и первичных ускорителей 12 воздушный поток обладает определенным запасом энергии, рассчитываемой известными способами.The air flow entering the input section of the channels 3, 8, 9 and primary accelerators 12 has a certain amount of energy calculated by known methods.

Под воздействием двух потоков энергии, со стороны входных каналов и со стороны разрежения, воздушный поток, пройдя минимальное сечение канала 8, образованного центральной оболочкой 1 и кольцевой передней оболочкой 2, достигает максимально эффективной скорости и плотности. То есть, кинетическая энергия потока резко возрастает и этот процесс связан с уменьшением энтальпии потока. Соответственно с ростом скорости происходит понижение давления в этом сечении, величину которого обозначим Р1. Это давление будет ниже, чем давление Р0 в свободном потоке. Давление в выходном сечении канала 9 будет ниже Р1. Следовательно, на воздушный канал 8 воздействуют также две энергии - одна со стороны выходного сечения канала 9, другая со стороны входных сечений каналов 3, 8, 9. Векторы воздействия этих энергий на поток совпадают. Взаимодействие этих энергий приведет к возрастанию скорости в выходном сечении первого промежуточного канала 8 (расчет последовательно расположенных сопел Лаваля) и соответствующему понижению суммарного давления в этой зоне. Падение суммарного давления в выходном сечении воздушного канала 8 компенсируется высокой скоростью потока и моментом сил, действующих на расположенную в канале 8 турбину 10, механически связанную с генератором 11. Кинетическая энергия на турбине 10 представляет собой располагаемую работу, которая будет преобразована во вращение турбины 10 и связанных с ней электрических генераторов 11. В зонах с пониженной скоростью ветра энергоустановка оснащается первичными ускорителями потока 12, предназначенными для локального ускорения потока, подаваемого во входные сечения каналов 3, 8 и 9.Under the influence of two energy flows, from the input channels and from the rarefaction side, the air stream, having passed the minimum section of the channel 8 formed by the central shell 1 and the annular front shell 2, reaches the maximum effective speed and density. That is, the kinetic energy of the flow increases sharply and this process is associated with a decrease in the enthalpy of the flow. Accordingly, with an increase in velocity, a decrease in pressure occurs in this section, the value of which is denoted by P1. This pressure will be lower than the pressure P0 in the free flow. The pressure in the outlet section of channel 9 will be below P1. Consequently, two energies also act on the air channel 8 — one from the side of the output section of the channel 9, and the other from the side of the input sections of the channels 3, 8, 9. The vectors of the effect of these energies on the flow coincide. The interaction of these energies will lead to an increase in the velocity in the output section of the first intermediate channel 8 (calculation of successively arranged Laval nozzles) and a corresponding decrease in the total pressure in this zone. The drop in the total pressure in the outlet section of the air channel 8 is compensated by the high flow rate and the moment of forces acting on the turbine 10 located in the channel 8, mechanically connected to the generator 11. The kinetic energy on the turbine 10 is the available work, which will be converted into rotation of the turbine 10 and associated electric generators 11. In areas with reduced wind speed, the power plant is equipped with primary flow accelerators 12, designed to locally accelerate the flow, feed taken into the input sections of channels 3, 8 and 9.

Процессы преобразования энергии в каналах установки идентичны процессам, происходящим в соплах Лаваля, и минимальное давление потока в рабочей зоне турбины 10 будет равно Р2=0,528 Ро или несколько выше, в зависимости от скорости свободного потока. Воздушные турбины работоспособны даже при незначительных перепадах давления, и установка будет работать при скоростях свободного воздушного потока Vo=5...6 м/с.The processes of energy conversion in the installation channels are identical to the processes occurring in Laval nozzles, and the minimum flow pressure in the working zone of the turbine 10 will be equal to P2 = 0.528 Po or slightly higher, depending on the speed of free flow. Air turbines are operable even with minor pressure drops, and the installation will operate at free air flow velocities Vo = 5 ... 6 m / s.

Claims (5)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая турбину, механически связанную с генератором, центральную оболочку, кольцевую переднюю оболочку с входным каналом, образующую с центральной оболочкой малый диффузорный выходной канал, кольцевую наружную оболочку, образующую с центральной оболочкой большой диффузорно-конфузорный канал, а также дополнительную кольцевую оболочку, образующую с внешними поверхностями передней и центральной оболочек сужающийся-расширяющийся первый промежуточный канал, сообщающийся в промежуточной части с малым диффузорным выходным каналом, а с внутренней поверхностью наружной оболочки - второй промежуточный канал, сообщающийся вместе с первым промежуточным каналом с большим диффузорно-конфузорным каналом, отличающаяся тем, что турбина, механически связанная с генератором, расположена в промежуточном канале, образованном центральной и дополнительной кольцевой оболочками.1. A wind power installation comprising a turbine mechanically coupled to a generator, a central shell, an annular front shell with an inlet channel, forming a small diffuser outlet channel with a central shell, an annular outer shell forming a large diffuser-confuser channel with a central shell, and an additional annular a shell forming with the outer surfaces of the front and central shells the tapering-expanding first intermediate channel communicating with the small part m diffuser outlet channel, and with the inner surface of the outer shell - the second intermediate channel, communicating together with the first intermediate channel with a large diffuser-confuser channel, characterized in that the turbine is mechanically connected to the generator, located in the intermediate channel formed by a Central and additional annular shells. 2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что ее входные каналы оснащены первичными ускорителями воздушного потока.2. Wind power installation according to claim 1, characterized in that its inlet channels are equipped with primary accelerators of air flow. 3. Ветроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что ее оболочки оснащены дополнительными воздухозаборными каналами.3. Wind power installation according to claim 1 or 2, characterized in that its shells are equipped with additional air intake channels. 4. Ветроэнергетическая установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что ее оболочки оснащены дополнительными эжектирующими каналами.4. Wind power installation according to any one of claims 1 to 3, characterized in that its shells are equipped with additional ejector channels. 5. Ветроэнергетическая установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что ее каналы оснащены аппаратами для закрутки потока.5. Wind power installation according to any one of claims 1 to 4, characterized in that its channels are equipped with devices for swirling the flow.
RU2002115646/06A 2002-06-13 2002-06-13 Wind-driven electric plant RU2230218C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115646/06A RU2230218C2 (en) 2002-06-13 2002-06-13 Wind-driven electric plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115646/06A RU2230218C2 (en) 2002-06-13 2002-06-13 Wind-driven electric plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002115646A RU2002115646A (en) 2004-02-27
RU2230218C2 true RU2230218C2 (en) 2004-06-10

Family

ID=32845732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002115646/06A RU2230218C2 (en) 2002-06-13 2002-06-13 Wind-driven electric plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2230218C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008043367A1 (en) * 2006-10-12 2008-04-17 Vadim Konstantinovich Gorin Aerodynamic wind-driven powerplant
US8376686B2 (en) 2007-03-23 2013-02-19 Flodesign Wind Turbine Corp. Water turbines with mixers and ejectors
NO20210857A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-03 Verta As Vertical axis wind turbine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008043367A1 (en) * 2006-10-12 2008-04-17 Vadim Konstantinovich Gorin Aerodynamic wind-driven powerplant
US8376686B2 (en) 2007-03-23 2013-02-19 Flodesign Wind Turbine Corp. Water turbines with mixers and ejectors
NO20210857A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-03 Verta As Vertical axis wind turbine
NO347351B1 (en) * 2021-07-02 2023-09-25 Verta As Vertical axis wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002115646A (en) 2004-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2124142C1 (en) Wind-driven electric plant
JP4234955B2 (en) Moisture separator from wet steam
KR20110114493A (en) Tunnel turbine system that generates potential energy from inactive kinetic energy
US11619204B2 (en) Wind aeolipile
WO2011160325A1 (en) Jet passage for multistage fall hydraulic generator set and multistage fall hydraulic generator set
RU2230218C2 (en) Wind-driven electric plant
US2840342A (en) Turbine exhaust
WO2006096091A1 (en) Wind plant
US20020189261A1 (en) Method of operating a gas-turbine power plant, and gas-turbine power plant
RU2205977C1 (en) Wind-driven electric plant
RU2186244C1 (en) Windmill-electric generating plant
RU2310090C1 (en) Wind power-generating device
GB640104A (en) Improvements in or relating to centrifugal separators
RU2231679C2 (en) Windmill electric generating plant
RU2639822C2 (en) Wind turbine with vortex aerodynamic air flow converters
US522066A (en) de laval
US20150275913A1 (en) Hydraulic Turbines with Exit Flow Direction Opposite to its Inlet Flow Direction
WO2014102552A1 (en) Method for imparting motion to an impeller and water turbine impeller
RU21072U1 (en) WIND POWER PLANT
US8461712B1 (en) Power generating system
WO2012112068A1 (en) Turbocompressor wind turbine
RU2249723C2 (en) Method of and device for converting energy of wind
RU2108488C1 (en) Vortex machine
KR20030009015A (en) Spiral turbine multistage arrangement dynmo builing system
RU2006589C1 (en) Method and device for converting heat to energy of gas flow motion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040614