ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к устройствам, использующим в принципе своей работы естественную воздушную тягу, возникающую при перепаде высот в воздухопроводе.
7
Известна автономная воздушная энергетическая установка, содержащая воздуховод, выполненный в виде трубы, турбогенератор, смонтированный на верхнем конце воздуховода, и нагревательное устройство, смонтированное внутри воздуховода и соединенное электрически с турбогенератором (патент RU №2261367, МПК F03G 7/04).
7
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является энергетическая установка, содержащая воздухопровод с установленным в нем лопастным устройством, соединенным с генератором электрической энергии, выход которого электрически связан с энергопотребителем, при этом энергопотребитель размещен непосредственно в воздухопроводе, а воздухопровод может быть выполнен из гибкого материала и имеет разную площадь сечения по длине. (патент RU №2247863, МПК F03G 7/04).
Такая конструкция энергоустановки малоэффективна для промышленного производства электрической энергии и трудоемкая в изготовлении.
Была поставлена задача: создать более надежную энергетическую установку, позволяющую осуществлять промышленное производство электрической энергии с наибольшим КПД, уменьшив при этом затраты на ее создание.
Поставленная задача решается за счет того, что в энергетической установке, содержащей воздухопровод, выполненный из жесткого и прочного материала, с установленным в нем лопастным устройством, соединенным с генератором электрической энергии, выход которого электрически связан с энергопотребителем, воздухопровод выполнен с
одинаковой площадью сечения по всей длине, лопастное устройство установлено в верхней части воздухопровода и связано с генератором, а энергопотребитель может быть установлен снаружи воздухопровода, кроме того воздухопровод может быть выполнен из углеволокна или технических полимеров.
Признаки, заключающиеся в том, что, воздухопровод выполнен с одинаковой площадью сечения по всей высоте, а лопастное устройство установлено в верхней части воздухопровода, позволяют использовать только атмосферный воздух, без дополнительного использования восходящих тепловых потоков, при этом в верхней части воздухопровода вырабатывается максимальное количество кинетической энергии, т.е. энергетическая установка получается более простой в изготовлении и дешевой, а КПД отбора кинетической энергии увеличивается.
Признак, заключающийся в том, что воздухопровод выполнен из жесткого и прочного материала, такого, например, как углеволокно или технические полимеры, делает его более устойчивым к коррозии и саморазрушению, позволяет нести большие статические и динамические нагрузки, т.е. делает конструкцию энергетической установки более надежной в эксплуатации.
Поиск по патентной и научно-технической литературе не выявил технического решения, аналогичного предлагаемому по совокупности существенных признаков, следовательно, оно соответствует условию «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, где изображен общий вид энергетической установки.
Энергетическая установка содержит воздухопровод 1, выполненный из углеволокна. Воздухопровод 1 также может быть выполнен из технических полимеров или другого жесткого, прочного материала. Использование указанных материалов делает конструкцию более жесткой, менее подверженной воздействию окружающей среды, более долговечной.
Воздухопровод 1 имеет одинаковое сечение по всей длине и установлен на цокольные опоры 2.
В верхней части воздухопровода 1 расположено лопастное устройство 3 (вентилятор), связанное с генератором 4 электрического тока через вал 5 генератора 4.
Генератор 4 электрического тока может быть расположен как внутри воздухопровода 1, так и снаружи. В этом случае отбор энергии будет происходить через передачу, например шестеренчатую или червячную. Расположение генератора 4 снаружи воздухопровода облегчает его обслуживание, особенно в случае создания комплекса, состоящего из нескольких энергетических установок.
Кроме того генераторов 4 может быть несколько, и расположены они могут быть по периметру воздухопровода 1. Наличие нескольких генераторов 4 делает энергетическую установку более надежной, т.к. в случае выхода из строя одного из генераторов 4 другие продолжают выполнять свою функцию, передача энергии происходит более плавно.
Предлагаемое техническое решение работает следующим образом.
Для выработки электрической энергии высота воздухопровода 1 должна быть довольно большой, что подтверждается расчетами, приведенными в таблице.
№
Высота, м
Диаметр устья воздухопровода, м
Мощность мех., кВт
КПД
Мощность эл.
1
50
2
1,2
0,4
0,48 кВт
2
100
3
185
0,3
55,7 кВт
3
500
25
27
0,4
11 МВт
4
700
20
24
0,3
7,5 МВт
5
1000
25
78
0,3
23,5 МВт
Отбор кинетической энергии происходит в верхней части воздухопровода 1, где ее значение максимально, и через вал 5 генератора 4 передается на генератор 4 электрического тока, который преобразует ее в электрическую энергию. Скорость потока воздуха напрямую зависит от разницы гравитационных давлений, что обусловлено высотой воздуховода. Площадь сечения воздухопровода по всей длине постоянна, что позволяет выработать максимальное количество кинетической энергии воздуха, т.к. масса потока воздуха напрямую зависит от площади сечения воздухопровода. Выработанная генератором 4 электрическая энергия отпускается энергопотребителю. Объединение нескольких энергетических установок в комплекс позволит решить проблемы с энергоснабжением на крупных объектах (крупные предприятия, населенные пункты и т.д.). Кроме того такое объединение, связывающее несколько энергетических установок жесткими связями, сделает конструкцию более жесткой, т.е. более надежной.
Заявляемая энергетическая установка менее трудоемка в изготовлении за счет постоянного сечения воздухопровода, имеет более высокий КПД за счет расположения лопастного устройство в верхней части воздухопровода и более долговечна за счет использования углеволокна или технических полимеров.
Заявляемая энергетическая установка соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.