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invention
Fédération de Russie Patent RU2059881

CONVERSION MÉTHODE DE L'ÉNERGIE FLOW milieux continus ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

CONVERSION PROCEDE DE FLUX D'ÉNERGIE milieu continu
ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

Nom de l'inventeur: Gennady Kiknadze Iraklievich; Gachechiladze Ivan; Valery G. Oleynikov
Le nom du titulaire du brevet: Gennady Kiknadze Iraklievich; Gachechiladze Ivan; Oleynikov Valery Grigoriev
Adresse de correspondance:
Date de début du brevet: 28.05.1992

Utilisation: l'énergie éolienne, en particulier pour convertir l'énergie éolienne en énergie mécanique dans une des unités d'énergie éolienne. Le courant transformable selon l'invention est dirigé à travers une chambre convergente formée par deux coques de rotation des systèmes de canaux à vis. Dans le premier système de canaux d'écoulement est tordu et transfère son énergie à la turbine, qui est monté sur un axe, placé sur une structure de support. Le second - le flux est dirigé le long des canaux hélicoïdaux formés où un courant de basse pression, qui transporte le premier flux sortant de la turbine. Le système de canal peut être muni d'ailettes de guidage réalisés sous forme d'éléments mobiles. Le dispositif est muni d'un générateur électrique, qui peut être placé dans une zone, suspensions système, la vitesse de stabilisation et de stockage de chaleur flottant.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte au génie énergétique, en particulier des procédés et appareils pour la conversion d' une énergie d'écoulement de fluide continu en énergie mécanique. L'invention peut être utilisé dans un coupe - vent et divers systèmes hydrauliques et dynamique gaz hydroélectriques, comme lors de l' utilisation écoulement de liquide, en phase gazeuse ou de fluides multicomposants pour produire de l' énergie mécanique. L'invention la plus réussie peut être utilisé dans les centrales d'énergie éolienne, canal (damless) et de la centrale marémotrice, mais aussi avec l'utilisation des flux d'énergie induites par la chaleur, y compris initiée par chauffage solaire.

Les procédés connus pour la densité de flux d'énergie éolienne en raison de l'espace d'écoulement dans des dispositifs comme des chicanes ou diffuseur type confuser placé de manière coaxiale avec la vitesse du vent et l'amplification, et par conséquent le débit d'écoulement dirigé vers les types d'agrégats ci-dessus. Connu et des diffuseurs ou des confusers, des guides sur la roue du vent avec la zone d'écoulement supérieure à la surface balayée de la roue de vent.

Commune à ces méthodes est que l'écoulement dans un milieu continu, comme l'eau ou l'air retour sur leur utilisation dans les différents systèmes d'énergie éolienne dépend de la moyenne V. vitesse d'écoulement Pour cette agrège vitesse du vent est V 8-12 m / s. En outre, lors de la conduite sur un dispositif d'autoroute qui met en œuvre l'une ou l'autre méthode de transformation de l'énergie, et continue l'interaction de flux multimédia avec les éléments de ce dispositif sont générés par le flux secondaire sous forme de tourbillons, dont la formation est consacré à la circulation de l'énergie; ressent donc une résistance à l'écoulement dynamique supplémentaire, ce qui réduit son efficacité de conversion d'énergie. En d'autres termes, étant donné que l'écoulement en contact avec des éléments de production d'énergie ou en déplaçant son tact d'écoulement secondaire des courants de Foucault sont formés sur le fond de l'écoulement principal, l'efficacité de conversion d'énergie est limitée aux pertes dans la formation de vortex.

Ainsi, le procédé connu consistant à convertir une énergie d'écoulement de fluide continu en énergie mécanique, dans lequel l'écoulement donnant une impulsion de rotation à diriger dans la chambre d'admission et un système de canaux, de créer dans une pression réduite, fournissant ainsi une fuite du fluide à partir de l'espace extérieur et de la concentration d'énergie dans le courant engendré, puis convertir l'énergie stockée flux ainsi via le mécanisme de rotation de l'action (Rangwalla AA Hsu C. T. coefficient de puissance de Tornado-type Vent Turbines./ Journal énergie 1983. v.7, n ° 6, p 735-737 ..; Hsu CTH Ide. Performance de Tornado type de Wind Turbines avec alimentation radiale. Journal de l'énergie, v. 7, n ° 6, 1983, p. 452-453.).

Les appareils utilisant cette méthode sont appelés (TWES Tornado Wind Energy Systems) et représentent une tour, qui est formée à l'intérieur de la tornade d'écoulement tourbillonnaire. Cette tendance se produit, comme indiqué par vtoka air à l'intérieur de la tour à travers une ou plusieurs fentes formant un arbitraire, mais constant pour l'angle de conception avec un rayon local de la tour. Les fentes dans la tour sont ouvertes au vent et sous le vent fermé. En passant par ces lacunes, le vent devient une composante de vitesse tangentielle, ce qui signifie l'apparition d'un écoulement tourbillonnaire dans la tour. Au cœur d'un tel courant est formé zone de basse pression qui fournit l'aspiration à l'intérieur de la tour des masses d'air supplémentaires à venir à travers son extrémité inférieure, monté sur une fosse spéciale dispositif cendres.

Les auteurs des œuvres célèbres par d'autres chercheurs (voir. Par exemple, donc RMC Le Vortex Wind Power. Journal of Fluids Ingénierie, 1978, V.100, p. 79-82) a cru à tort que le champ de vitesse dans TWES caractérisée par la caractéristique de distribution des Burgers de vortex (Burgers JM Un modèle mathématique illustrant la théorie de la turbulence. Avances. Appl. Mechan 1948, v.1. p. 157-199). Cependant, la mise en œuvre de cette méthode dispositifs respectifs indiquant une perte grave causée par les conditions décrites ci-dessus pour l'absence de réticulation dans les jets de flux de lignes, qui coule à travers la fente dans la tornade tour, avec les lignes de courant dans le flux de tornade formé.

L'inconvénient de cette méthode de conversion d'énergie et les dispositifs basés sur elle, que lorsque ce mouvement de l'écoulement sous forme de courants séparés à travers les canaux ou le volume, au cours de laquelle elle est dirigée, caractérisé par des lignes de courant non stationnaires, leurs coudes aigus et, par conséquent, la formation du tourbillon secondaire courants, ce qui conduit à la perte des flux d'énergie et de la faible efficacité du dispositif mettant en oeuvre ledit procédé.

Du point de vue hydrodynamique, et les flux convertibles utilisés de milieu continu est forcé de former non seulement nécessaire pour la mise en œuvre de la méthode de la ligne actuelle, mais aussi beaucoup de chemins parasites transitoires. Cela est dû à l'incompatibilité de la formation de l'écoulement par ledit procédé avec des modes naturels d'écoulement irrotationnel lisse des milieux continus, comme en témoigne la formation de tornades dans la nature.

De façon connue pour convertir le flux d'énergie des milieux continus, réside dans le fait que le courant convertible est introduit dans un volume axial symétrique interne sur les deux systèmes de trajectoires qui convergent vers l'axe de symétrie de ce volume, dont la première forme un écoulement tourbillonnaire juste avant la conversion dans la zone de moment cinétique et de l'énergie mécanique, porte la concentration de l'énergie mécanique et de couple au volume à symétrie axiale et la transformation ultérieure de la même quantité d'énergie et un couple mécanique, et le second système de trajectoires génère un flux d'une pression réduite, en assurant l'évacuation milieu continu sortant de la zone de conversion d'énergie et de couple, le premier les trajectoires du système remplit d'abord une région de l'espace délimité par deux surfaces de révolution, puis prend la forme de spirales hélicoïdales.

Dispositif pour convertir l'énergie des flux naturels contenant de la chambre de confuseur, deux systèmes de canaux disposés symétriquement par rapport à l'axe central du dispositif, dont la première est munie d'axes sous forme de lignes hélicoïdales, une turbine avec un carénage, l'accouplement sans à-coup avec le générateur de carénage interne centrale associée aux moyens de turbine l'axe central à travers le carénage central et la structure de support.

Les inconvénients de ce procédé et l'appareil sont le deuxième système de trajectoires n'a pas tourner l'axe, et crée donc une légère réduction de la pression dans la zone qui reçoit un flux circulant de la zone de conversion de puissance; en ce que l'appareil est de décrire la forme des parois verticales du premier canal du système étant capable de fournir une efficacité de conversion d'énergie élevée de l'écoulement des milieux continus dans ce dispositif.

Le but de l'invention est de fournir un procédé et un appareil permettant de convertir un écoulement de fluide continu et l'énergie de son mouvement, dans lequel un courant du milieu continu soit formé par la trajectoire de déplacement, permettant de convertir l'énergie d'écoulement sous forme d'énergie mécanique, tout en minimisant la formation de courants et les pertes sur la résistance hydraulique secondaires nuisibles en faisant réagir avec des éléments du dispositif qui met en oeuvre un tel procédé, et de réduire la zone de conversion de taille et de puissance. Moles qui était censé organiser un flux de mouvement utilisé de manière à assurer l'évacuation (aspiration), le flux d'échappement, donne une partie de son énergie au récepteur approprié.

Le problème est résolu par le fait que dans le processus de conversion de l'énergie de flux de média en continu à convertir courant est introduit dans un volume axial symétrique interne sur les deux systèmes de trajectoires qui convergent vers l'axe de symétrie de ce volume, dont la première forme immédiatement un flux tourbillonnant avant la conversion dans la zone de moment cinétique et de l'énergie mécanique, il effectue la concentration de l'énergie mécanique et de couple au volume à symétrie axiale et transformation ultérieure dans la même quantité d'énergie mécanique et le couple, et le second système de trajectoires génère un flux d'une pression réduite, en assurant l'évacuation milieu continu sortant de la zone de conversion d'énergie et le couple le premier système de trajectoires se remplit d'abord une région de l'espace délimité par deux surfaces de révolution, puis prend la forme de spires hélicoïdales dans le second système de trajectoires réalisées courant d'enroulement, dans lequel adjacente aux surfaces de la trajectoire de rotation du premier système de trajectoires initialement formé par les dépendances



puis les trajectoires du premier système de trajectoires donnent l'apparence de spirales hélicoïdales sur les dépendances



deuxième système de trajectoires formé par l'interaction d'un flux dirigé de la surface de révolution concave, dans lequel la surface adjacente aux deuxièmes trajets des trajectoires du système de rotation est formée conformément à la relation



puis les deuxièmes trajectoires de chemin du système mis en forme de spirales hélicoïdales sur les dépendances



où r, , Cylindrique coordonnées z, l'axe z coïncidant avec l'axe de symétrie axi, lorsque l'écoulement tourbillonnaire est formé;

R de la distance de l'axe du volume axisymétrique avant le début de la trajectoire hélicoïdale;

o rayon de la symétrie axiale R ~ 1/5 R

volume de la zone de sortie de l'écoulement tourbillonnaire a généré;

NR o distance de l'axe du volume axisymétrique avant de la surface convergente de révolution, N> 2

Avec 2 constante associée à la hauteur Z et le rayon R du volume axisymétrique: C 2 ~

C 1, C 3 constantes, exprimées en termes de constante C 2;

C 4i, 5i C constant variant dans les plages ci - dessus;

10i et valeur d'angle 20i au début de la trajectoire en spirale i-ième, respectivement, des premier et second systèmes;

les relations de composantes de vitesse de rotation et disposés radialement dans un rayon R, respectivement pour les premier et second systèmes de trajectoires hélicoïdales;

C 6, C 7 constantes qui varient dans les fourchettes indiquées ci - dessus;

Avec 8i <ZR2 est une constante qui ne dépasse pas le produit du volume axisymétrique hauteur Z où l'écoulement tourbillonnant est constitué par le carré de son rayon R;

C 9i <constante inférieure à la hauteur du volume à symétrie axiale, lorsque l'écoulement tourbillonnaire et le même ordre est générée à partir de cette hauteur Z.

Cette méthode permet la suppression des courants de Foucault dans un cours d'eau dans la zone de son mouvement sur les trajectoires convergentes radialement convergentes et la concentration du flux d'énergie, qui se manifeste dans l'augmentation de sa vitesse et de réduire le nombre total zone de section transversale convergente trajectoires. Lorsque le flux de trafic sur le premier système de trajectoires en hélice il existe un autre amortissement des flux de tourbillon secondaire, une augmentation du degré de concentration du flux d'énergie et la formation et à accélérer les composants correspondants courants naturels torsadés, par exemple, les tornades, les bains à remous. Fournir torsion lors du passage des premières trajectoires du système génère un écoulement tourbillonnaire stable concentré avec la pression différentielle de conversion efficace en énergie cinétique du mouvement des particules et dans le couple nécessaire pour la transmission totale d'énergie au récepteur du moment cinétique et de l'énergie.

Lorsque l'écoulement se déplaçant le long d'un deuxième système de chemin et l'amortissement se produit des flux de tourbillon secondaire, la formation d'un débit d'écoulement correspondant à un composant courants naturels torsadés. En même temps, il y a une chute de pression intense dans la zone axiale due à l'accélération des particules, l'acquisition des composantes de vitesse de rotation, de réduire les pertes hydrauliques et une grande stabilité de l'écoulement tourbillonnaire formé, ce qui empêche la formation de courants de Foucault secondaires.

flux tourbillonnant soutenue générée après le passage des premiers chemins du système pénètre dans la zone de conversion de couple et de puissance écoulement à travers l'interaction avec les points de réception et de puissance. En changeant votre couple, les forces d'impact de flux de couple sur le récepteur du temps et de l'énergie, grâce à laquelle l'énergie est transférée au récepteur. De cette façon, le tourbillonnement formé conversion d'énergie d'écoulement du milieu continu minimise la génération de courants de Foucault dans la zone de conversion d'énergie secondaire est réduite inégalité des champs de pression, il y a des forces d'inertie de masse supplémentaires en raison de la rotation du milieu, ce qui vous permet de convertir le plus efficacement possible le flux d'énergie.

Le courant d'échappement sortant de la zone de conversion de puissance pénètre dans la zone de basse pression créée par l'écoulement rotatif formé en faisant passer le second système de trajectoires. Dans ce cas, il y a un flux intensif de la zone de conversion d'échappement d'épuisement et évacué dans l'espace extra-atmosphérique à travers la pression réduite et l'augmentation de l'énergie cinétique du courant circulant dans le second système de conduit et l'en-tête et l'espace extérieur.

Le mouvement du courant d'alimentation sur les chemins et les trajectoires des deux systèmes convergents est caractérisée par une transition en douceur du débit initial du champ au champ formé par le débit, une petite formation de vortex et des concentrations efficaces du pouvoir par le choix de la forme de ces chemins qui mènent à la formation d'écoulement tourbillonnaire, semblable à l'écoulement tourbillonnant naturel.

Ce dernier fait signifie naturalité et la durabilité des lignes de courant dans le sens que le flux a commencé à se déplacer le long dudit chemin, tend à poursuivre ce mouvement sans la nécessité d'appliquer des efforts importants pour maintenir le flux dans les chemins décrits ci-dessus. Mouvement le long de ces trajectoires caractérisée équilibre stable des forces d'inertie et des gradients de pression, ce qui réduit les pertes hydrauliques et la formation de Foucault pour atteindre des concentrations élevées du flux d'énergie dans la région de sa transformation.

Le problème est résolu par un dispositif destiné à convertir l'énergie des flux naturels contenant la chambre de confuseur pour les systèmes de canaux disposés symétriquement par rapport à l'axe central du dispositif, dont la première est munie d'axes sous forme de lignes hélicoïdales, une turbine avec un carénage, l'accouplement sans à-coup avec le générateur de carénage interne central associé à la turbine à travers l'axe central passant à travers le carénage central et la structure de support, le deuxième système de canal est agencé avec les axes des lignes hélicoïdales, dans lequel la chambre d'entrée est formée par des coques de rotation confuseur dépendances définissables en coordonnées cylindriques pour la coque inférieure

dans lequel la chambre de coquille supérieure confuser sert simultanément de surface de guidage pour une partie du flux entrant dans le second système de canaux, et la position spatiale des axes du premier système de canaux est donné de trajectoires de dépendances

où r, Z se coordonne avec l'axe cylindrique Z, qui coïncide avec l'axe central du dispositif;

Z hauteur axisymétrique volume interne du dispositif;

R son rayon dans la zone de sortie formée par l'écoulement tourbillonnaire;

R o ~ 5R distance de l'axe de symétrie du dispositif à l'espace situé en amont dans le système de canal;

NR o distance de l'axe du volume des coquilles axisymétriques avant de former la chambre d' entrée confuseur, N> 2

indice i, axe dans les systèmes de canaux de numérotation afin de bas en haut;

la valeur maximale de l'indice n i;

l'indice j numérotation axe de système dans des canaux dans l'ordre de rotation autour de l'axe central du dispositif;

10j et angle 20j au début de la trajectoire en spirale j-ième, respectivement, des premier et second systèmes;

n 1, la valeur maximale de l'indice i pour le premier système;

n indice maximum i pour le second système;

le rapport des composantes de la vitesse de rotation et radiale au rayon R, respectivement pour les premier et second systèmes de trajectoires hélicoïdales;

n 1 et n 2 valeurs maximales de l'indice j pour les premier et second systèmes de canaux, respectivement.

capot interne centrale est sous la forme décrite par la dépendance

Z u c u / r 2,

C n (1-4) × 10 -4 ZR2.

système de canal muni d'ailettes de guidage faites sous la forme d'éléments mobiles se rétrécissant automatiquement l'entrée du premier système de conduit et le second débit au-delà de la valeur nominale.

Dispositif générateur placé dans une zone de chaque turbine ou un confuseur de coque inférieure de la chambre d'admission.

Le dispositif est équipé d'un système de suspension flottante comprenant des aimants, en fournissant des unités d'espacement longitudinal du dispositif, les électro-aimants au système de commande pour compenser les oscillations transversales et longitudinales des parties tournantes de l'appareil.

Le dispositif est équipé d'un stabilisateur et la vitesse du volant d'inertie associée à l'axe central du dispositif.

Le dispositif est équipé d'une pile thermique qui utilise l'énergie du soleil ou d'autres sources de chaleur monté sur le volant et servant pour le chauffage et la stimulation de l'écoulement ascendant du milieu continu, et la surface de stockage de chaleur dirige l'écoulement vers le haut dans la chambre d'entrée convergente dans un continuum de pré-tourbillonnement jet.

La structure de support a au moins trois points de support et est relié de manière rigide à la surface de la chambre d'entrée de confuseur est muni de fentes pour l'installation et la fixation des systèmes mécaniques, l'axe central de l'appareil, la suspension magnétique et les noeuds de l'appareil, et fournit l'orientation requise de l'ensemble du dispositif, à l'emplacement de surface, en communication de pression ou des canaux hydrauliques.

L'application de ce dispositif permet une conversion efficace de l'écoulement dans la chambre d'entrée de confuser à travers lesdites sections formant ses coquilles, exprimée en concentration ou d'épaississement, les conduites d'écoulement venant en couler, ainsi tourbillon secondaire pratiquement pas formé des flux, séparé, ou des zones mortes, et la fluidité des flux entré dans le premier système de canal à vis. En entrant dans l'entrée chambre confuser turbulents fluctuations de vitesse d'écoulement sont importants (niveau élevé de turbulence dans le flux entrant dans le dispositif), puis les coquilles de forme sélectionnés par le biais de flux de kvazilaminarizatsiya chambre d'entrée se produit lorsque le débit dans la chambre d'entrée. Conception de la chambre d'entrée sous la forme de deux coques par rapport à l'axe de symétrie du dispositif, ce qui permet au dispositif de fonctionner dans toutes les directions d'écoulement, il Freestream. Ceci élimine la nécessité d'orienter la chambre d'entrée contre l'écoulement Freestream.

La réception du milieu continu dans le deuxième système de canal est un résultat de l'interaction avec la chambre supérieure shell confuser servant à la surface de guidage de ce courant partiel. chambre profil de confuser de coque supérieure Ledit permet d'accroître l'écoulement à travers le second système de canaux, ce qui améliore le débit d'évacuation des gaz d'échappement de la turbine, ce qui augmente l'efficacité du dispositif.

Dans le premier système de canaux est effectué, suivi par une concentration de vitesse d'écoulement et l'énergie cinétique. Sélection des canaux axes du système en fonction des relations mentionnées élimine pratiquement la génération des flux secondaires dans chaque canal et, en outre, après la fusion des canaux d'écoulement de chaque système de canal est formé du premier flux constant avec la turbulence minimale, et qui peut atteindre un degré élevé de concentration du débit.

Le premier système de canaux, formant ainsi le flux tourbillonnant et le dirige vers la zone d'entrée dans l'espace de la turbine, afin de fournir le couple et le flux d'énergie nécessaire en concentrant son pour une conversion supplémentaire dans la turbine.

Dans turbine interscapulum flux entrant est divisé en courants séparés, transmettant ses lames séparant flux son moment angulaire.

Le système de deuxième canal, et la concentration est réalisée la vitesse et l'énergie cinétique du flux issu lui de l'interaction avec la chambre d'écoulement Freestream confuser coque supérieure. Sélection des axes du deuxième canal du système de canaux de cette dépendance réduit la formation de tourbillons secondaires, ce qui contribue à la transformation efficace de la pression dans la vitesse, de sorte que la pression tombe à la confluence des flux de ce système autour et au-dessus de la zone de l'expiration de la turbine.

La pression réduite dans la zone de l'expiration, obtenue par suite, augmente le débit à travers la turbine, en outre, l'effet de l'augmentation de la vitesse dynamique facilite l'élimination de l'expiration de la zone d'écoulement des gaz d'échappement.

Surplombant le flux tourbillonnant qui coule de l'appareil dans l'espace ouvert, ayant une torsion résiduelle grâce au deuxième système de canaux pour interagir avec un dispositif simplifié en dehors d'un flux, par exemple, dans le cas où le dispositif est utilisé comme le vent ou le convertisseur d'énergie hydroélectrique.

L'effet combiné de concentration de flux et l'extraction par l'expiration du second système et l'interaction avec l'écoulement extérieur augmente l'efficacité de conversion d'énergie en réduisant les pertes sucent et à ladite interaction, dans lequel la rotation de la turbine augmente la vitesse et sa taille est réduite en raison de l'épaississement rationalise ou de la concentration vitesse. En outre, la plage d'utilisation se développe flux se déplaçant à faible vitesse, puisque la concentration de la vitesse entraîne une augmentation de sa zone d'implantation de la turbine. Stabilité des canaux d'écoulement prévus par le système de profilage en conformité avec le mouvement naturel des formes naturelles tourbillonner les flux et la douceur et les champs de vitesse et de pression de fournir des jets formés dans la turbine et la fiabilité de l'ensemble du dispositif dans son ensemble, en réduisant les effets des tensions transitoires dans la structure.

CONVERSION MÉTHODE DE L'ÉNERGIE FLOW milieux continus ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

Fig. La figure 1 est un schéma illustrant le procédé proposé pour la conversion d'une énergie d'écoulement de fluide continu en énergie mécanique; Figure 2 vue en perspective illustrant les entrées coquilles de périphériques confuser coquilles de chambre de deux systèmes de canaux de turbine en coupe axiale et les axes des canaux et des systèmes dans les deux coordonnées r, z système de coordonnées cylindriques.

3, les canaux et les projections des axes des surfaces cylindriques des parois latérales sur un canal plan (r, ) Cylindrique système de coordonnées; 4 coquille du premier canal du système, l'enveloppe de la turbine, le carénage de turbine, le carénage central, le générateur, système de suspension flottante, la vitesse de stabilisant, le volant, l'axe central du dispositif, une pile thermique.

Fig. 5, les premières aubes de guidage et le deuxième système de canal; structure de support 6 du circuit.

La méthode proposée pour la conversion d'une énergie d'un fluide en continu d'écoulement turbulent est réalisé comme indiqué dans le schéma 1, comme suit.

Le courant généré est envoyé sur deux systèmes trajectoires convergentes convergent radialement dans le volume intérieur du, premier système à symétrie axiale des trajectoires A-A1, B, B1. A'-A'1. B'-B'1zapolnyaet première région de l' espace délimité par les deux surfaces de rotation T 1, T 2, et le second système est un groupe C-C1 trajectoires, D-D1, C'-C'1, D'-D'1 formés par l'interaction des directives l' écoulement avec une surface concave de rotation T 3. D'abord les trajectoires du système sur l'apparence de donner l'aval des trajectoires hélicoïdales E-E1, F-F1, E '-E'1, F'-F'1, sur le passage qui faisait partie du courant formé zone tourbillonnant d'écoulement juste avant la conversion et le couple mécanique pour l'énergie, étant concentrée en raison de la fusion des jets pendant leur mouvement par le premier système de trajectoires A-A1, B, B1, A'-A'1, B'-b'1, E-E1, F-F1, E ' -E'1, F'-F'1. Le deuxième système de trajectoires sur le aval, puis fixer la forme des trajectoires hélicoïdales de G-G1, H1-N1, G'-G'1, H'-H'1, sur le passage qui faisait partie de l'écoulement à travers la fusion des jets dans le cadre de leur mouvement dans le cadre du deuxième trajectoires système S4S1, D-D1, C'-C'1, d'-D'1, G-G1, H-H1, G'-G'1, H'-H'1 et formé flux tourbillonnant avec une pression réduite fournissant le moyen d'éjection découlant de la zone de sa conversion de couple et de l'énergie K.

Dispositif destiné à convertir un fluide confuser en continu de l'énergie d'écoulement comprend une chambre d'entrée 1 réalisée sous la forme de coques de révolution. Les canaux sont regroupés en deux systèmes. Le premier système de canal est formé par deux coquilles de rotation (2, 4, 5) et trois surfaces cylindriques (3). Le deuxième système de canal est formé de façon similaire au système de canal 4 premières coquilles de rotation (2, 5) et trois surfaces cylindriques (3). L'axe 5 du premier canal de l'axe du système de coordonnées rz (2), les axes 6 axes du premier système de canaux en coordonnées r, (Figure 3). Axe du deuxième axe 7 dans le système de canaux coordonnées r, z (fig. 2). L'axe du second arbre 6 dans le système de coordonnées r canal, (Figure 3).

A l'intérieur du dispositif est formé à symétrie axiale volume intérieur 8 (2, 3, 4, 5).

Le dispositif 9 comporte une turbine (2, 4, 6) disposées dans une enveloppe de pale en volume à symétrie axiale et qui sont conformées pour modifier la vitesse angulaire de l'écoulement tourbillonnaire à travers la turbine.

La coquille supérieure 1 de la chambre d'entrée (2, 5) sert en même temps une partie de guidage du courant d'alimentation entrant dans le deuxième système de canal.

L'appareil peut comporter un capot intérieur central 10 (4), la turbine 11 de carénage (4) ayant une forme d'accouplement en douceur avec la forme intérieure du carénage central, les aubes de guidage 12 du premier système de canal (Fig. 5) et les aubes de guidage 13 du second système canaux (5) fonctionnant sous la forme d'éléments mobiles se rétrécissant automatiquement l'entrée du premier canal et le deuxième système à un débit supérieur à la valeur nominale.

Le dispositif peut être équipé d'un générateur électrique 14 (en fig.4,6) disposé dans une zone quelconque du dispositif ou tupbinoy dessus ou en dessous de la chambre d'entrée coquille de confuser inférieur, un rotor relié à la turbine 9 (2, 4, 6) à travers l'axe central, 15 (4, 6) passant à travers le cône central 10 (fig. 4), le système flottant de suspensions, constitué par des aimants 16 (Fig. 4, 6) et les électro-aimants 17 et 18 (figure 4).

Le dispositif peut être équipé d'un régulateur de vitesse 19 (4, 6) associé à l'axe central 15, le dispositif 20 et le volant 4, 6). L'appareil peut comprendre un accumulateur de chaleur 21 (4, 6), monté au-dessus d'un volant 20 (4, 6) ou intégrés avec elle.

Le dispositif peut être équipé d'une structure de support 22 (figure 6), comportant au moins trois points d'appui, reliés rigidement à la surface de la confuseur chambre d'entrée 1 servant à des systèmes mécaniques de montage et de fixation, ainsi que les noeuds de dispositifs de suspension magnétique, et pour fournir l'orientation nécessaire l'espace de l'appareil entier.

Le dispositif proposé représenté sur les figures 2, 3, 4, 5, 6, fonctionne comme suit. Lorsque l'écoulement pénètre dans la chambre d'entrée 1 (2, 5, 6), le débit se déplace vers le premier système de canaux. Ainsi, à travers la chambre d'entrée au-dessus de la forme de coquilles sont flux kvazilaminarizatsiya et sa concentration, exprimées en concentrant les lignes de flux de courant. Le second courant de système de canal entre l'interaction avec la coque supérieure du confuser chambre d'entrée.

Dans le premier système de canaux est effectué, suivi par une concentration de vitesse d'écoulement et l'énergie cinétique. Le choix des axes 5 et 6 des canaux du système selon les relations mentionnées élimine virtuellement la génération d'écoulements secondaires dans chaque canal et, en outre, après la fusion des canaux d'écoulement de chaque système de canaux est constitué du premier flot continu de I (2) avec un minimum de turbulence, ce qui permet un haut degré de concentration du débit. Le premier système de canaux forme un écoulement tourbillonnaire I (2) et il envoie à la zone d'entrée dans la turbine de interscapulum 9 (2), pour fournir le couple et le flux nécessaire concentrant son énergie pour une conversion supplémentaire dans la turbine.

Dans interscapulum turbine 9 est divisé en courants séparés reçus par l'écoulement de la turbine donne son propre moment angulaire.

Le système de second canal, et la concentration est réalisée vitesse subséquente et l'énergie cinétique de l'écoulement (2) pénétrant dedans. Sélection des axes du deuxième canal du système de canaux de cette dépendance réduit la formation de tourbillons secondaires, ce qui contribue à la transformation efficace de la pression dans la vitesse, de sorte que la pression tombe à la confluence des flux de ce système autour et au-dessus de la zone de l'expiration de la turbine, à savoir P (2) du champ d'écoulement.

La pression réduite dans la zone de l'expiration, obtenue par suite, augmente le débit à travers la turbine 9, en outre, l'effet du débit P (figure 2) afin de faciliter de façon dynamique le retrait de l'expiration de la zone d'écoulement des gaz d'échappement.

Surplombant le flux tourbillonnant P (2) circulant de l'appareil dans l'espace ouvert, ayant une torsion résiduelle grâce au deuxième système de canaux pour interagir avec un dispositif simplifié en dehors d'un flux, par exemple, dans le cas où le dispositif est utilisé comme le vent ou le convertisseur d'énergie hydroélectrique et interfaces avec lui, ainsi que interfacé avec l'origine de l'environnement naturel tourbillonnant flux.

En présence du carénage central 10 (4) et le carénage de la turbine 11 (Fig. 4), le dispositif fonctionne de la même, et son efficacité est améliorée en réduisant la formation de tourbillons secondaires forment au détriment du carénage central et carénage de la turbine.

12 girouettes un premier système de canal (5) et les aubes de guidage 13 du deuxième système de canal (5) est automatiquement entrée étroite du premier canal et le deuxième système à un débit supérieur à la valeur nominale. Générateur 14 (fig.4,6) détecte la rotation de la turbine 9 (2, 4, 6) à travers l'axe central 15 et génère l'énergie électrique.

Les suspensions flottantes 16 permettent une rotation lisse et la stabilité, ainsi que les électro-aimants 17 et 18 (4) prévenir l'apparition des instabilités dynamiques dans l'axe central de rotation 15 par un système de commande automatisé.

Stabilisateur vitesse volant 19 et 20 fournissent un rotor de générateur électrique uniforme 14.

L'accumulateur de chaleur 21 stocke l'énergie du soleil ou d'autres sources de chaleur, et de stimuler la ascendances continuum grâce à son échauffement, les diriger vers un pré-tourbillonnement des flux de médias en continu dans la chambre d'entrée convergente.

REVENDICATIONS

1. Un procédé de conversion des flux d'énergie des milieux continus en appliquant le courant transformé au volume interne des deux symétrie axiale des systèmes de trajectoires fixées par un premier cycle de serrage du système avant que le couple de zone de conversion et de l'énergie mécanique, et en assurant la mise en oeuvre de la concentration de la puissance mécanique et un couple dans le sens axial le volume -symmetric et la transformation ultérieure de la même quantité d'énergie mécanique et du moment angulaire, et avec le second système d'écoulement de formation de réduction de pression continuum d'évacuation circulant à partir de la zone de transformation, le premier système de trajectoires avant de former le flux tourbillonnant remplit l'espace délimité par les deux surfaces la rotation, caractérisé en ce que les secondes trajectoires de déplacement produisent de torsion du système d'écoulement, dans lequel les surfaces adjacentes à la trajectoire de rotation des premières trajectoires du système initialement formées par des dépendances

puis les trajectoires du premier système de trajectoires donnent l'apparence de spirales hélicoïdales sur les dépendances

deuxième système de trajectoires formé par l'interaction d'un flux dirigé de la surface concave de révolution, dans laquelle la surface adjacente à la seconde trajectoires de rotation en forme de système de trajectoires selon les dépendances

puis les deuxièmes trajectoires de chemin du système mis en forme de spirales hélicoïdales sur les dépendances



où r, , Les coordonnées cylindriques Z, l'axe Z coïncide avec l'axe de symétrie axi, lorsque l'écoulement tourbillonnaire est formé;

R 0 est la distance entre l'axe du volume axisymétrique avant le début de la trajectoire hélicoïdale;

le rayon du volume de symétrie axiale de la zone de sortie de l'écoulement tourbillonnaire a généré;

NR 0 distance de l'axe du volume axisymétrique avant de la surface convergente de révolution N> 2;

C 2 constante associée à la hauteur Z et R le rayon du volume axialement symétrique: C 2 ~ Z · R 2/2;

C 1, C 3 constantes, exprimées en termes de constante C 2;

C 4i, 5i C constant variant dans les plages ci - dessus;

10i et angle 20i au début de la trajectoire en spirale i-ième, respectivement, des premier et second systèmes;

les relations de composantes de vitesse de rotation et disposés radialement dans un rayon R, respectivement pour les premier et second systèmes de trajectoires hélicoïdales;

C 6, C 7 constantes qui varient dans les fourchettes indiquées ci - dessus;

C 8i <ZR 2 est une constante qui ne dépasse pas le produit du volume axisymétrique hauteur Z, qui est formée par l'écoulement tourbillonnaire, le carré de son rayon;

C 9i <Z - константа, меньшая высоты осесимметричного объема, где формируется закрученный поток, или одного порядка с этой высотой.

2. Устройство для преобразования энергии потоков сплошных сред, содержащее конфузорную камеру, две системы каналов, размещенных симметрично центральной оси устройства, первая из которых выполнена с осями в виде винтовых линий, турбину с обтекателем, плавно сопряженным с центральным внутренним обтекателем, электрогенератор, связанный с турбиной посредством центральной оси, проходящей через центральный обтекатель, и опорную конструкцию, отличающееся тем, что система каналов выполнена с осями в виде винтовых линий, при этом конфузорная впускная камера образована оболочками вращения, задаваемыми в цилиндрических координатах зависимостями для нижней оболочки



R r NR 0 ;

C 1 =-C 2 /2R 2

а для верхней оболочки конфузорной камеры зависимостями



R 0 r NR 0 ;



причем верхняя оболочка конфузорной камеры служит одновременно направляющей поверхностью для части потока, поступающего во вторую систему каналов, а пространственное положение осей каналов первой системы траекторий задается зависимостями

а пространственное положение осей каналов второй системы задается зависимостями



R r R 0 ;

i=n 1 +1,

n 1 +2,...,n;

j=1,2,...,n 2 ,

где r, , Z цилиндрические координаты с осью Z, совпадающей с центральной осью устройства;

Z высота осесимметричного внутреннего объема устройства;

R его радиус в зоне выхода сформированного закрученного течения;

R o ~5R расстояние от оси симметрии устройства до места входа потока в системе каналов;

NR 0 расстояние от оси осесимметричного объема до начала оболочек, образующих конфузорную впускную камеру,

i индекс, нумерующий оси в системах каналов в порядке снизу вверх;

n максимальное значение индекса i;

j индекс, нумерующий оси в системах каналов в порядке вращения вокруг центральной оси устройства;

n 1 максимальное значение индекса i для первой системы;

n максимальное значение индекса i для второй системы;

отношение вращательной и радиальной компонент скорости на радиусе R соответственно для первой и второй винтовых траекторий;

10j и 20j значения угла в начале j-й винтовой траектории соответственно из первой и второй систем;

n 1 и n 2 максимальное значение индекса j для первой и второй систем каналов соответственно.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что центральный внутренний обтекатель имеет форму, описываемую в цилиндрических координатах зависимостью

Z ц C ц R 2 ,

где С ц =(1-4)10 4 ZR 2 ;

Z и r цилиндрические координаты;

Z высота осесимметричного объема устройства;

R радиус осесимметричного объема устройства.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что системы каналов снабжены направляющими лопатками, выполненными в виде подвижных элементов, автоматически сужающих вход в первую и вторую систему каналов при превышении расхода потока его номинального значения.

5. Устройство по п.2, или 3, или 4, отличающееся тем, что электрогенератор размещен над турбиной или под нижней оболочкой конфузорной впускной камеры.

6. Устройство по п. 2, или 3, или 4, или 5, отличающееся тем, что оно снабжено системой плавающих подвесов, состоящих из магнитов с обеспечением возможности продольного дистанцирования узлов устройства, электромагнитов с системой управления для компенсации поперечных и продольных колебаний вращающихся частей устройства.

7. Устройство по п.2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающееся тем, что оно снабжено стабилизатором числа оборотов и маховиком, связанными с центральной осью устройства.

8. Устройство по п.2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающееся тем, что оно снабжено тепловым аккумулятором, использующим энергию солнца или других источников нагрева, установленным над маховиком и служащим для нагрева восходящих потоков сплошной среды, причем поверхность теплового аккумулятора направляет восходящий поток в конфузорную впускную камеру в виде предварительно закрученных струй сплошной среды.

9. Устройство по п.2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающееся тем, что опорная конструкция имеет не менее трех точек опоры и жестко связана с поверхностью конфузорной впускной камеры, снабжена гнездами для установки и фиксации механических систем, центральной оси устройства, магнитных подвесов и узлов устройства с обеспечением необходимой ориентации относительно поверхности земли.

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Дата публикации 19.03.2007гг