1598005345-121ff4a19eb2c194dd91d68eee15ed06 (Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский, 1957u), страница 25

В узком отверстии раструба поставлен обратный клапан, который может пропускать воздух в специальный трубопровод, служащий резервуаром, где сжатый воздух должен храниться и расходоваться по мере необходимости. По мнению автора предложения, воздух поступает в раструб и через обратный клапан проникает в резервуар, где должен сжиматься последующими порциями воздуха, поступаюшего в раструб. Для определения ~Р давления воздуха в трубопроводе воспользуемся уравнением Бернулли о непрерывности струи.

Это уривнение для сечений 1 — 1 и П— П может быть написано: 2 Рчт Рч, Р+2 Рт 2т где: ч и ч, — скорости Рис. 93. ПРедложение И. И. Величко но аккумулированию энергии ветра: ! — обратима клепки, 2 — веитвль. потока соответственно в сечении 1 — 1 н П вЂ” П, р и р1 — давление воздуха в сечении 1 — 1 и П вЂ” П. р †массов плотность воздуха. Рвт Приращение давления р — р, - — — является избыточным 2 давлением воздуха в резервуаре над атмосферным. Как оно велико? Так как в трубопроводе-резервуаре давление больше, то вода в открытом конце трубки манометра будет выше.

Написав уравнение равновесия жидкости в манометре Рчт Р Ре найдем, какое давление будет в резервуаре при У=10 м!сек. 0,120 . !О' 1ч= — "- ' ., =6,25 мм вод. столба. Такое ничтожное давление ие может быть практически использовано. Аккумулирование В тридцатых годах А. Г. Уфимцев (Л.

5) предложил аккумулировать энергию ветра тевловоа виергии в нагретой воде, которую можно использовать для бытовых и других нужд. Но ведь тепловая энергия является энергией самого низкого класса и перевод ее в любой другой вид энергии связан со значительными потерями. Поэтому А. Г. Уфимцев предлагал превращать в тепло только «бросо. 133 ветр оустановок — энергию очень слабых аую» часть энергии ветров, Для преобразования энергии ветра в тепловую энергию нагретой воды Б. А. Протопоповым был предложен электровихревой котел (рис. 94). Электровихревой котел представляет собой бак с внешней тепловой изоляцией б.

Внутри бака расположен генератор электрического тока 1, который вращается от ветродвигателя посредством вала 2, пропущенного сквозь бак. Генератор имеет обмотку возбуждения 3, которая питается через щетки 4 от постороннего источника, например, аккумуляторной батареи, а так)ке короткозамкнутую рабочую обмотку б. Обмотка возбуждения расположена на роторе, а рабочая обмотка на статоре генератора. Генератор электровихревого котла преобразует механическую энергию ветродвигателя в электрическую и далее в тепловую энергию и является основной частью котла.

Этот генератор, в отличие от обычных электрических генераторов, сделан так, что потери в обмотках, потери в железе статора и ротора доведены до максимума, а его к. и. д., в том понятии, как это принято в электротехнике, сведен до минимальной величины. Рис. 94. Электровихревоа котел Протопопова à — генератор алектрнеесюго тока, 2 — пркводиои вал, б — обмотав возбуждения генератора, 4 — жегкв. б — кароткоаамкнутаи обмотка (юльцо), б — тепловая иволяция котла. Таким образом, в генераторе электровихревого котла вся энергия, получаемая от ветродвигателя, превращается в тепло нагретого статора и окружающей его воды. Опыты показали, что электровихревой котел превращает в тепло более 95% всей энергии, подводимой к его рабочему валу. Следовательно, вся энергия, отдаваемая ветродвигателем,переходит в тепловую энергию нагретой воды.

Подобное же предложение дает изобретатель Валобуев М. М., который предлагает (Автарскаа ваявка и) )3464) использовать обыкновенный центробежный насос в качестве преобразователя механической энергии, выра-. батываемой ветродвигателем, в тепловую. В этом предложении 134 центробежный насос вращается от ветродвигателя, а камера са' мого насоса заполнена водой и соединена с заглушенным трубопроводом. Таким образом, насос осуществляет только перемешиваиие воды, почти ие сообщая ей кинетической энергии. При' этом вся механическая работа ветродвигателя также должна превращаться в тепловую энергию нагретой воды (за исключе-- нием небольших потерь на трение и теплообмен).

Насколько же экономичны и целесообразны подобные установкиу Для ответа на этот вопрос сделаем простой расчет количества воды, которую может нагреть ветроустановка с ветродвигателем Д-18, работая круглый год. Так как такая ветроустановка может выработать за год около 60 тыс. квтч энергии, то, используя всю энергию на нагрев воды с температуры + 10'С до +80'С, мы можем в год обеспечить нагрев всего 740 т, или 740 куб.

м воды, т. е. менее 2 куб. и в сутки. Поскольку имеют место потери н в нагревателе и в термостатах, аккумулирующих теплую воду, то количество нагретой воды может быть принято равным примерно 1 куб. м в сутки, т. е. такая установка может обеспечить горячей водой ферму всего на 50 коров без учета отопления помещения. В то же время установка с ветродвигателем Д-18, работая с небольшим резервным приводом, может обеспечить полную механизацию приготовления кормов и подъема воды на ферме с поголовьем 300 голов крупного рогатого скота. Отсюда ясно, что ветроустановкн с тепловым аккумулированием могут быть использованы только там, где основным потребителем является потребитель тепловой энергии, а стоимость сооружения тепловых аккумуляторов не играет существеннон роли.

Что же касается использования энергии, аккумулированной в виде нагретой воды, и воды, превращенной в пар, для целей повторного получения механической и электрической энергии, как это предлагается изобретателем И. Я. Шарлотт, то этот путь является весьма нерациональным и не может быть рекомендован ввиду крайне низкого к.

п. д. подобных установок. В ряде случаев использование установки с тепловым аккумулированием может быть более эффективным, если мы используем некоторые дополнительные термодинамические процессы. Е. М. Фатеевым и В. Н. Масюковым (авторская заявка №.12233) была предложена оригинальная установка, состоящая из теплового насоса с приводом от ветродвигателя.

Эта установка (рис. 95) работает следующим образом: от ветродвигателя У гриводится в действие компрессор 2 воздушно-теплового насоса 11ри этом энергия ветра с к. п. д., равным механическому к. п. д. компрессора, превращается во внутреннюю энергию адиабатиче; ски (т. е. без притока тепла из окружающей среды) сжатого воздуха.

13$ 3-Н В теплообменнике 4 проточного типа воздух изобарически (при неизменном давлении) охлаждается до температуры, примерно равной температуре окружающей среды, и нагревает охлаждающую воду, поступающую в теплообменник, до температуры, пригодной для теплофнкации. Охлажденный, но еще сжатый воздух, поступает из теплообменника в воздушный детандер бп, соединенный с валом компрессора.

Рис. 95. Схема установки газового теплово~о насоса с приводом от ветродвигателя; 1 — остроцвпгагсль, 2 — компрессор поплушлый, 6 — бак-аккумулптор тепла, 6 — тсплообмспевк, 6 — дстподср. 6 — цпркулпцкаппый кпсос. Расширение воздуха без притока тепла нз внешней среды и без отдачи тепла совершается за счет понижении его внутренней энергии, т.

е. за счет понижения температуры. Воздух, расширяясь в детандере, совершает механическую работу, которая используется в помощь ветродвигателю для вращения компрессора. * Детандер — это машина, в которой энергия сжатого воздуха превращаетсп в механическую работу. В детапдере воздух, охлажденный при рас. ширеиии, подогревается за счет внешнего тепла окружающей атмосферы кли специальных подогревателей. Температура же охлажденного при расширении воздуха в детандере восстанавливается за счет тепла окружающей среды (атмосферы), ибо воздух из детандера выпускается в атмосферу. Отличием такой схемы воздушного теплового насоса является то, что в нем отсутствует теплообменник, забирающий теплоту низкой температуры, так как воздушный цикл теплового насоса замыкается через атмосферу.

Воздух при выходе из детандера полностью нагревается в атмосфере и тем самым ликвидируется неполное тепловое превращение, которое имеет место в обычных газовых тепловых насосах. Из приведенных описаний и схем можно судить о сложности установок с тепловым аккумулированием энергии ветра.

Ясно, что такие установки могут быть применены только в редких специальных случаях. Наиболее характерным газовым аккумуХкмвссскос плв газовое еккумулкроппппе лятором энергии ветра является водородный аккумулятор, предложенный А, Г. Уфимцевым. Этот вид емкостного аккумулирования в настоящее время разработан и исследован наиболее подробно. Ветродвигатель (рис. 96) вращает генератор постоянноготока 1, который работает на электролизер 2 — аппарат, с помощью которого вода под действием электрического тока разлагается на кислород и водород и собирается в баллоны 3 и 4. Из баллонов 3 кислород расходуется для медицинских нли технических целей, а водород из баллонов 4 сжигается в специальном газовом (во- Рис.