RU2413904C1 - Solar-air air-turbine electric power station - Google Patents
Solar-air air-turbine electric power station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413904C1 RU2413904C1 RU2009138452/06A RU2009138452A RU2413904C1 RU 2413904 C1 RU2413904 C1 RU 2413904C1 RU 2009138452/06 A RU2009138452/06 A RU 2009138452/06A RU 2009138452 A RU2009138452 A RU 2009138452A RU 2413904 C1 RU2413904 C1 RU 2413904C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- solar
- spiral
- cylinders
- turbine
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.
К энергетике по выработке электроэнергии за счет солнечной лучистой энергии и частично за счет тепла, отбираемого от атмосферного воздуха при его изотермическом расширении.To the energy sector by generating electricity due to solar radiant energy and partly due to the heat taken from atmospheric air during its isothermal expansion.
2. Уровень техники2. The level of technology
Электростанция предназначена для выработки дешевой электроэнергии для населения, живущего в районах пустынной местности, где много солнечной лучистой энергии в течение всего времени и нет воды для работы электростанций.The power plant is designed to generate cheap electricity for people living in desert areas, where there is a lot of solar radiant energy all the time and there is no water for the operation of power plants.
По мере увеличения количества этих электростанций в пустынях, а также в районах, примыкающих к ним, и увеличения количества вырабатываемой электроэнергии, она может транспортироваться по ДЭП и кабелям в другие отдаленные местности, находящиеся вдали от их расположения. Электростанции, расположенные на севере Африки, на побережье Средиземного моря, избыточную электроэнергию могут транспортировать в европейские страны по кабелю, проложенному по дну Средиземного моря. Из аравийских пустынь, если там будут построены электростанции, электроэнергия будет транспортироваться по ЛЭП в прилегающие государства вплоть до Кавказа. Из Средней Азии, если там будут подобные электростанции, электроэнергия может по ЛЭП поступать на Урал, в Астраханскую, Волгоградскую области и Калмыкию. В РФ солнечно-воздушные электростанции в недалеком будущем станут альтернативными станциям атомной энергетике и постепенно вытеснят станции, работающие на природном газе, что очень важно в современных условиях, когда от их работы происходит потепление климата. Выбрасываемые в большом количестве частички углерода от работы обычных электростанций и автомобильного транспорта ведут к образованию мощных циклонов, которые приводят к затоплениям и разрушению инфраструктуры в приморских районах ряда стран, в том числе и на Дальнем востоке РФ.With the increase in the number of these power plants in deserts, as well as in areas adjacent to them, and an increase in the amount of generated electricity, it can be transported via electric power pipes and cables to other remote areas located far from their location. Power plants located in northern Africa, on the Mediterranean coast, can transport excess electricity to European countries via cable laid along the bottom of the Mediterranean Sea. From the Arabian deserts, if power plants are built there, electricity will be transported via power lines to neighboring states right up to the Caucasus. From Central Asia, if there are similar power plants, electricity can be delivered through power lines to the Urals, Astrakhan, Volgograd regions and Kalmykia. In the near future, in the Russian Federation, solar-air power plants will become alternative to nuclear power plants and will gradually replace natural gas plants, which is very important in modern conditions when climate warming occurs from their work. Particles of carbon emitted in large quantities from the operation of conventional power plants and automobile transport lead to the formation of powerful cyclones, which lead to flooding and destruction of infrastructure in the coastal regions of several countries, including the Far East of the Russian Federation.
В связи с тем что солнечно-воздушные электростанции просты в конструктивном отношении, дешевы в производстве, имеют высокий КПД, то придет время, когда они будут основными электростанциями для большинства стран мира, так как с 1 м2 поверхности будут снимать до 75% солнечной энергии и преобразовывать ее в электроэнергию и тепло.Due to the fact that solar-air power plants are structurally simple, cheap to manufacture, and have high efficiency, the time will come when they will be the main power plants for most countries of the world, since up to 75% of solar energy will be removed from 1 m 2 of surface and convert it to electricity and heat.
3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention
Солнечно-воздушная воздухотурбинная электростанция предназначена для выработки электроэнергии в безводных районах пустынной местности и в прилегающих к ним регионах.A solar-air air-turbine power plant is designed to generate electricity in arid regions of the desert area and in adjacent regions.
Электростанция имеет в своем составе следующие части (см. чертеж):The power plant incorporates the following parts (see drawing):
- изотермическую часть, состоящую из двух рядов изотермических цилиндров, предназначенных для отбора энергии (тепла) от окружающего их атмосферного воздуха при изотермическом расширении воздуха в цилиндрах, адиабатических цилиндров, где расширенный изотермически воздух сжимается адиабатически, в результате чего имеем прибавку тепла на 80-90% за счет отбора тепла от атмосферного воздуха при изотермическом расширении и направляем это тепло на нагрев воды для бытовых целей в спиральном нагревателе для воды;- the isothermal part, consisting of two rows of isothermal cylinders designed to take energy (heat) from the surrounding air during isothermal expansion of air in the cylinders, adiabatic cylinders, where the isothermally expanded air is compressed adiabatically, resulting in an increase of heat by 80-90 % due to the selection of heat from atmospheric air during isothermal expansion and direct this heat to heat water for domestic purposes in a spiral water heater;
- основную изотермическую часть, состоящую из 12 цилиндров, где сжимается воздух изотермически до давления 25 кг/см2 и направляется в спиральный нагреватель в качестве рабочего тела, где нагревается нагретым воздухом в солнечных спиральных нагревателях и поступает в спиральный нагреватель в туннель, нагревает рабочее тело, которое поступает в турбину, вращая ее, а она вращает электрогенератор, вырабатывая электрический ток. Нагреваемый воздух в солнечных спиральных нагревателях имеет постоянный объем, и перекачивается он насосом по трубам 3-х солнечно-спиральных нагревателей;- the main isothermal part, consisting of 12 cylinders, where air is isothermally compressed to a pressure of 25 kg / cm 2 and sent to the spiral heater as a working fluid, where it is heated by heated air in solar spiral heaters and enters the spiral heater into the tunnel, heats the working fluid , which enters the turbine, rotating it, and it rotates the generator, generating electric current. Heated air in solar spiral heaters has a constant volume, and it is pumped through the pipes of 3 solar-spiral heaters;
- спиральный нагреватель, где поступивший из изотермических цилиндров сжатия сжатый до 25 кг/см2 воздух нагревается воздухом, поступившим из солнечных спиральных нагревателей в туннель, и, двигаясь на встречных направлениях, отдает тепло рабочему телу с давлением 25 кг/см2, который и направляется в турбину для ее работы по выработке электрического тока электрогенератором;- a spiral heater, where compressed air up to 25 kg / cm 2 coming from isothermal compression cylinders is heated by air coming from solar spiral heaters into the tunnel, and, moving in opposite directions, gives off heat to the working fluid with a pressure of 25 kg / cm 2 , which sent to the turbine for its work on the generation of electric current by an electric generator;
- турбину с электрогенератором для выработки электроэнергии;- a turbine with an electric generator for generating electricity;
- три солнечных спиральных нагревателя, работающих последовательно, где постоянно циркулирует один и тот же объем воздуха под действием насоса. Такой маршрут движения постоянного объема воздуха выгоден; он то нагревается солнечными лучами, то отдает тепло в спиральном нагревателе рабочему телу, что является главным отличием от других станций. Последовательность нагрева осуществляется так: воздух под действием насоса поступает в первый солнечный нагреватель, нагревается и нагретым поступает во второй солнечный нагреватель, где еще нагревается и поступает в третий солнечный нагреватель, где тоже нагревается, а из него по трубе - в спиральный нагреватель для нагрева рабочего тела на встречных направлениях с ним, отдавая ему тепло.- Three solar spiral heaters operating in series, where the same volume of air constantly circulates under the influence of a pump. Such a route of movement of a constant volume of air is beneficial; it is either heated by the sun's rays, or it gives off heat in a spiral heater to the working fluid, which is the main difference from other stations. The heating sequence is as follows: the air under the action of the pump enters the first solar heater, heats up and enters the second solar heater, where it heats up and enters the third solar heater, where it also heats up, and from it through the pipe to the spiral heater to heat the worker bodies in oncoming directions with him, giving him heat.
Солнечные спиральные нагреватели накрываются по всей площади стеклом, а сверху может быть линза, которая собирает лучи в центр солнечного спирального нагревателя и направляет их на центральную часть спирали, где витки спирали должны прилегать тесно друг к другу, что обеспечит лучший нагрев воздуха в них. Трубы спирали надо делать из чугуна: он черный по цвету и хорошо будет превращать солнечные лучи в тепло, которое в трубах и будет нагревать циркулирующий воздух. Солнечные спиральные нагреватели с боков и снизу должны иметь надежную теплоизоляцию, а также и труба подачи воздуха, нагретого до наиболее возможной температуры, идущая в спиральный нагреватель для нагрева рабочего тела с давлением 25 кг/см2;Solar spiral heaters are covered with glass over the entire area, and there may be a lens on top that collects the rays in the center of the solar spiral heater and directs them to the central part of the spiral, where the spiral coils should lie close to each other, which will ensure better heating of the air in them. Spiral pipes must be made of cast iron: it is black in color and will turn sunlight well into heat, which will heat the circulating air in the pipes. Solar spiral heaters on the sides and bottom must have reliable thermal insulation, as well as a pipe for supplying air heated to the highest possible temperature, going to a spiral heater to heat the working fluid with a pressure of 25 kg / cm 2 ;
- спиральный нагреватель воды для бытовых нужд, слева на чертеже, работает за счет тепла сжатого адиабатически воздуха в адиабатических цилиндрах и поступившего по трубе из адиабатических цилиндров или мятого рабочего тела из турбины, если мятое рабочее тело имеет температуру, достаточную для нагрева воды;- a spiral water heater for domestic use, on the left in the drawing, works due to the heat of compressed adiabatically air in the adiabatic cylinders and received through the pipe from adiabatic cylinders or a crumpled working fluid from the turbine, if the crumpled working fluid has a temperature sufficient to heat the water;
- два электродвигателя: верхний - для запуска в работу двух рядов верхних изотермических и адиабатических цилиндров; второй, около турбины, - для запуска в работу изотермических цилиндров сжатия воздуха и вращения турбины перед запуском. Двигатель имеет шкив и цепь Галя. Посредством их вращает шкив на валу турбины с электрогенератором. После запуска электродвигатель отключается.- two electric motors: the upper one - for putting into operation two rows of the upper isothermal and adiabatic cylinders; the second, near the turbine, for putting into operation isothermal cylinders for compressing air and rotating the turbine before starting. The engine has a pulley and a Galya chain. By means of them, a pulley rotates on a turbine shaft with an electric generator. After starting, the motor turns off.
4. Краткое описание чертежей4. Brief Description of the Drawings
Чертеж состоит из следующих частей:The drawing consists of the following parts:
- верхняя часть имеет две системы изотермических цилиндров. В первой системе, самой верхней, осуществляется изотермическое расширение атмосферного воздуха в изотермических цилиндрах до давления 0,5 кг/см2, а затем разреженный воздух поступает в адиабатические цилиндры 2, где сжимается до давления 1 кг/см2 с ростом его температуры на 10%. Сжатый воздух по трубе 3 направляется в спиральный нагреватель воды 4 для хозяйственных нужд.- the upper part has two systems of isothermal cylinders. In the first system, the uppermost, isothermal expansion of atmospheric air is carried out in isothermal cylinders to a pressure of 0.5 kg / cm 2 , and then rarefied air enters adiabatic cylinders 2, where it is compressed to a pressure of 1 kg / cm 2 with an increase in its temperature by 10 % Compressed air through the pipe 3 is sent to a spiral water heater 4 for household needs.
Во второй системе, нижней, осуществляется изотермическое сжатие воздуха в ее цилиндрах 19 до давления 25 кг/см2. Указанные процессы разрежения и сжатия воздуха происходят следующим образом: в верхнем ряде цилиндров 1, 2 после включения электродвигателя 6 начинают вращаться на оси 5 сдвоенные диски 7 валом с зубьями 8 в разные стороны: один диск - вправо, второй - влево. Прикрепленные к ним шатуны 9 тянут штоки 10 навстречу друг другу. Закрепленные на штоках поршни 11 в цилиндрах 1, 2 засасывают воздух через клапан всасывания 12 в цилиндр 1 при открытом дренажном клапане 13, производится разрежение воздуха в цилиндрах 1. При обратном движении поршня разреженный воздух выталкивается в промежуточную трубу 14, а из нее - в камеру хранения 15 и далее по трубе 16 в адиабатические цилиндры 2 с давлением 0,5 кг/см2. В адиабатических цилиндрах 2 поступивший через клапан 17 воздух сжимается до атмосферного давления 1 кг/см2 и через выпускной клапан 18 выталкивается в трубу 3 и следует в спиральный нагреватель воды 4.In the second system, the lower one, isothermal compression of air is carried out in its cylinders 19 to a pressure of 25 kg / cm 2 . The indicated processes of rarefaction and compression of air occur as follows: in the upper row of cylinders 1, 2, after turning on the electric motor 6, the twin disks 7 rotate on the axis 5 with the shaft with teeth 8 in different directions: one disk to the right, the second to the left. The connecting rods 9 attached to them pull the rods 10 towards each other. The pistons 11 mounted on the rods in the cylinders 1, 2 suck in air through the suction valve 12 into the cylinder 1 with the drain valve 13 open, air is rarefied in the cylinders 1. When the piston moves backward, rarefied air is pushed into the intermediate pipe 14, and from it into the chamber storage 15 and further along the pipe 16 into adiabatic cylinders 2 with a pressure of 0.5 kg / cm 2 . In adiabatic cylinders 2, the air received through valve 17 is compressed to atmospheric pressure 1 kg / cm 2 and pushed through exhaust valve 18 into pipe 3 and into a spiral water heater 4.
Нижний ряд цилиндров 19 предназначен для изотермического сжатия воздуха (рабочего тела) с 1 кг/см2 до 25 кг/см2. Воздух в цилиндры поступает через всасывающий клапан 20. Перед запуском нижнего ряда цилиндров 19 отключаем верхние два ряда муфтой 21 на общем валу 27. Изотермические цилиндры сжатия включаются в работу электродвигателем 22 с помощью шкивов 23 посредством цепи Галя 24. Одновременно при этом включении начинает вращение турбина 25 с электрогенератором 26, при этом начинают вращаться сдвоенные диски 28 с валами с зубьями 29, с помощью шатунов 30 тянут штоки 31 с закрепленными на них поршнями 32 в цилиндрах 19, засасывают воздух через клапаны впуска 20 в цилиндры 19, а затем сжимают воздух изотермически до давления 25 кг/см2 и его выталкивают через клапан выпуска 33 при открытом дренажном клапане 34 в промежуточную трубу 35, а из нее воздух поступает в промежуточную камеру 36, а из камеры 36 поступает в трубу 37 в спиральный нагреватель 38, где нагревается поступившим воздухом, нагретым в солнечных спиральных нагревателях 39 по трубе 40. Поступивший нагретый воздух в спиральный нагреватель 38 отдает тепло рабочему телу на встречных направлениях с перепадом температур 20-30-40°С.The bottom row of cylinders 19 is designed for isothermal compression of air (working fluid) from 1 kg / cm 2 to 25 kg / cm 2 . Air enters the cylinders through the suction valve 20. Before starting the lower row of cylinders 19, we turn off the upper two rows with a clutch 21 on the common shaft 27. The isothermal compression cylinders are turned on by the electric motor 22 using the pulleys 23 through the Galy chain 24. At the same time, the turbine starts to rotate 25 with an electric generator 26, while the twin discs 28 with shafts with teeth 29 begin to rotate, using rods 30 they pull the rods 31 with pistons 32 fixed on them in the cylinders 19, they suck in air through the intake valves 20 into the cylinders Ndra 19, and then compress the air isothermally to a pressure of 25 kg / cm 2 and it is pushed through the exhaust valve 33 with the drain valve 34 open to the intermediate pipe 35, and from it air enters the intermediate chamber 36, and from the chamber 36 enters the pipe 37 to the spiral heater 38, where it is heated by the incoming air heated in the solar spiral heaters 39 through the pipe 40. The incoming heated air to the spiral heater 38 gives off heat to the working fluid in opposite directions with a temperature difference of 20-30-40 ° C.
Самое интересное то, что воздух, который нагревается в солнечных спиральных нагревателях 39 под стеклом в трубах спирали 41, имеет постоянный объем и циркулирует по трубам 41 в солнечных спиральных нагревателях 39 последовательно и, поступив в спиральный нагреватель 38 в туннель 42, отдав тепло сжатому воздуху, не уходит в атмосферу, а насосом 43 опять направляется в солнечные спиральные нагреватели 39 по трубе 44. После запуска турбины 25 мятое рабочее тело по трубе 45 поступает в трубу 3 адиабатически сжатого воздуха в адиабатических цилиндрах и идет на нагрев воды в спиральном нагревателе воды 4.The most interesting thing is that the air that is heated in the solar spiral heaters 39 under the glass in the spiral tubes 41 has a constant volume and circulates through the pipes 41 in the solar spiral heaters 39 sequentially and, entering the spiral heater 38 into the tunnel 42, transferring heat to the compressed air , does not escape into the atmosphere, and is pumped again to the solar spiral heaters 39 through the pipe 44 by the pump 44. After the turbine is started 25, the crumpled working medium passes through the pipe 45 into the pipe 3 of adiabatically compressed air in adiabatic cylinders and t for heating water in a spiral water heater 4.
- Средняя часть: турбина 25, электрогенератор 26, спиральный нагреватель 38, электродвигатель для запуска 22, труба 46 подвода сжатого воздуха из промежуточной камеры хранения воздуха 36 с давлением до 25 кг/см2 в трубу спирали спирального нагревателя 38, которая заканчивается трубой в турбину 25. Выходящий воздух из спирального нагревателя 38, отдав тепло рабочему телу, поступает в насос 43, приводимый в действие электродвигателем 49, и направляется по трубе 44 в солнечные спиральные нагреватели 39 для нагрева, имея постоянный объем, что важно, ибо тепло не отводится с ним в атмосферу, а оставшееся поступает по трубе 44 в первый солнечный спиральный нагреватель, что повышает КПД станции.- The middle part: a turbine 25, an electric generator 26, a spiral heater 38, an electric motor for starting 22, a pipe 46 for supplying compressed air from an intermediate air storage chamber 36 with a pressure of up to 25 kg / cm 2 into a spiral pipe of the spiral heater 38, which ends in a pipe into the turbine 25. The exhaust air from the spiral heater 38, giving heat to the working fluid, enters the pump 43, driven by an electric motor 49, and is sent through the pipe 44 to the solar spiral heaters 39 for heating, having a constant volume, which is important, because heat it is not discharged into the atmosphere with it, and the rest goes through a pipe 44 to the first solar spiral heater, which increases the efficiency of the station.
Спиральный нагреватель 4 для нагрева воды для хозяйственных нужд работает за счет теплого воздуха, поступающего по трубе 3 из адиабатических цилиндров 2, и за счет тепла мятого рабочего тела, покидающего турбину 25. При отсутствии солнечной энергии адиабатические цилиндры 2 первых двух рядов работают за счет энергии электродвигателя 6, затрачивая энергии чуть больше на адиабатическое сжатие воздуха, чем получили при расширении воздуха. Но в итоге из 100% затраченной двигателем энергии в изотермических цилиндрах 90% тепла получили от атмосферного воздуха без затрат энергии через стенки цилиндров изотермического расширения от окружающего атмосферного воздуха. Поэтому в состав станции и входят изотермические цилиндры, чтобы отобрать тепло от атмосферного воздуха при расширении в них тоже атмосферного воздуха.The spiral heater 4 for heating water for household needs works due to the warm air entering through the pipe 3 from the adiabatic cylinders 2, and due to the heat of the wrinkled working fluid leaving the turbine 25. In the absence of solar energy, the adiabatic cylinders 2 of the first two rows work due to energy electric motor 6, spending a little more energy on adiabatic compression of air than received during the expansion of air. But in the end, out of 100% of the energy expended by the engine in isothermal cylinders, 90% of the heat was received from atmospheric air without energy consumption through the walls of the isothermal expansion cylinders from ambient air. Therefore, the station also includes isothermal cylinders in order to take away heat from the atmospheric air while also expanding the atmospheric air.
- Нижняя часть: три солнечных спиральных нагревателя 39, где циркулирует один и тот же объем воздуха. Под действием насоса 43 воздух проходит по всем трем трубам, свернутым в спираль, находящимся под стеклом, покрашенным черной краской, а если еще установлены стеклянные линзы, собирающие солнечные лучи и фокусирующие их в центр, то солнечные спиральные нагреватели 39 должны быть направлены строго на солнце. Для этого необходим механизм, поворачивающий их с применением часов, и второй механизм для разворота их по мере вращения Земли, чтобы линзы следовали за солнцем. Воздух в солнечных спиральных нагревателях нагревается последовательно: сначала в первом, из первого - во второй, из второго - в третий, а из третьего по трубе 40 в туннель спирального нагревателя 42 для нагрева рабочего тела на встречных направлениях, отдав тепло, поступает в насос 43, а из него - в первый солнечный спиральный нагреватель.- Lower part: three solar spiral heaters 39, where the same volume of air circulates. Under the action of the pump 43, air passes through all three pipes rolled into a spiral, located under a glass painted with black paint, and if glass lenses are still installed to collect the sun's rays and focus them in the center, then the solar spiral heaters 39 should be directed strictly towards the sun . To do this, you need a mechanism that rotates them using a clock, and a second mechanism to rotate them as the Earth rotates so that the lenses follow the sun. The air in solar spiral heaters is heated sequentially: first in the first, from the first in the second, from the second to the third, and from the third through the pipe 40 to the tunnel of the spiral heater 42 to heat the working fluid in the opposite directions, giving up heat, enters the pump 43 , and from it - to the first solar spiral heater.
5. Осуществление изобретения5. The implementation of the invention
Солнечно-воздушная воздухотурбинная электростанция состоит из следующих основных частей (см. чертеж):The solar-air air-turbine power plant consists of the following main parts (see drawing):
- изотермической системы цилиндров (верхняя часть чертежа), состоящей из двух рядов цилиндров: изотермического расширения воздуха, первая группа из 16 цилиндров; вторая группа из 8 цилиндров адиабатического сжатия воздуха, поступающего из 16 изотермических цилиндров одновременно. Нижний ряд цилиндров, их 12, изотермического сжатия воздуха (рабочего тела) до давления 25 кг/см2, который направляется в промежуточные камеры хранения 36, а из них в спиральный нагреватель 38, где сжатый воздух нагревается нагретым воздухом в солнечных спиральных нагревателях 39, имеющих стеклянные линзы для сбора и фокусировки солнечных лучей в солнечных спиральных нагревателях или без линз, накрытых только стеклом;- an isothermal system of cylinders (upper part of the drawing), consisting of two rows of cylinders: isothermal expansion of air, the first group of 16 cylinders; the second group of 8 cylinders adiabatic compression of air coming from 16 isothermal cylinders simultaneously. The bottom row of cylinders, there are 12 of them, isothermal compression of air (working fluid) to a pressure of 25 kg / cm 2 , which is sent to the intermediate storage chambers 36, and from them to the spiral heater 38, where the compressed air is heated by heated air in solar spiral heaters 39, having glass lenses for collecting and focusing sunlight in solar spiral heaters or without lenses covered only with glass;
- спирального нагревателя (средняя часть чертежа) для нагрева сжатого воздуха (рабочего тела) с давлением до 25 кг/см2 нагретым воздухом в солнечных спиральных нагревателях до определенной температуры на встречных направлениях;- a spiral heater (middle part of the drawing) for heating compressed air (working fluid) with a pressure of up to 25 kg / cm 2 of heated air in solar spiral heaters to a certain temperature in opposite directions;
- воздушной турбины 25 с электрогенератором 26 (средняя часть чертежа) для выработки электрического тока при расширении сжатого воздуха в турбине;- an air turbine 25 with an electric generator 26 (middle part of the drawing) to generate electric current when the compressed air expands in the turbine;
- солнечных спиральных нагревателей (нижняя часть чертежа) со стеклянными линзами на них, собирающими солнечные лучи и фокусирующие их в центр спиральных солнечных нагревателей, где спирали плотно прилегают друг к другу для лучшего нагрева. Нагрев воздуха в солнечных спиральных нагревателях (их три) происходит поочередно, т.е. сначала в первом солнечном нагревателе, из него воздух, уже нагретый, поступает во второй солнечный нагреватель, где дополнительно нагревается, из него воздух, уже дважды нагретый, поступает в третий спиральный нагреватель, где еще нагревается и по трубе 40 поступает в спиральный нагреватель в туннель 42 и, двигаясь навстречу с рабочим телом (сжатым воздухом), отдает ему тепло с перепадом температур 20-30-40°С. Солнечные спиральные нагреватели могут работать и без линз, накрытые стеклом спирали трубы, а туннели между ними должны иметь черный цвет для лучшего преобразования солнечных лучей в тепло;- solar spiral heaters (lower part of the drawing) with glass lenses on them, collecting sunlight and focusing them in the center of spiral solar heaters, where the spirals are tightly adjacent to each other for better heating. Air heating in solar spiral heaters (three of them) occurs alternately, i.e. first, in the first solar heater, from it the air, already heated, enters the second solar heater, where it is additionally heated, from it the air, already twice heated, enters the third spiral heater, where it is still heated and enters the tunnel through the pipe 40 into the spiral heater 42 and, moving towards the working fluid (compressed air), gives it heat with a temperature difference of 20-30-40 ° C. Solar spiral heaters can work without lenses, glass pipes are covered with glass spirals, and the tunnels between them must be black in order to better convert sunlight into heat;
- спирального нагревателя воды для бытовых нужд. Производится сжатым адиабатически воздухом в адиабатических цилиндрах с повышением температуры на +30-40-50°С. Конечная температура этого воздуха может достигать +70-80°С, что достаточно для нагрева воды. Спиральный нагреватель 39 может иметь стеклянную линзу, которая днем может поднять температуру до +120°С. КПД может достигнуть 55-60%.- spiral water heater for domestic use. It is produced by compressed adiabatic air in adiabatic cylinders with a temperature increase of + 30-40-50 ° С. The final temperature of this air can reach + 70-80 ° C, which is enough to heat the water. The spiral heater 39 may have a glass lens, which during the day can raise the temperature to + 120 ° C. Efficiency can reach 55-60%.
Работа солнечно-воздушной воздухотурбинной электростанцииThe work of the solar-air air-turbine power station
1. Отключаем муфтой 21 нижнюю систему цилиндров от верхних двух рядов цилиндров изотермического и адиабатического сжатия воздуха. Включаем электродвигатель 6 для работы отключенных верхних двух рядов цилиндров, они будут работать от электродвигателя и направлять воздух по трубе в первый солнечный спиральный нагреватель 39 с давлением 1 кг/см2.1. Disconnect the lower cylinder system from the upper two rows of cylinders of isothermal and adiabatic air compression with clutch 21. We turn on the electric motor 6 for operation of the disconnected upper two rows of cylinders, they will work from the electric motor and direct the air through the pipe to the first solar spiral heater 39 with a pressure of 1 kg / cm 2 .
2. Включаем электродвигатель 22 для вращения турбины 25 с электрогенератором 26, на оси которых сверху имеются сдвоенные диски 28. Они будут с помощью шатунов 30 двигать в цилиндрах поршни 32, сжимая воздух до 25 кг/см2, который будет поступать в промежуточные камеры хранения 36, а из них в спиральный нагреватель - в трубу 38, свернутую в спираль. В это же время будет поступать нагретый до определенной температуры воздух из трех солнечных спиральных нагревателей по трубе 40 в центр спирального нагревателя, а из центра - в туннель между спиралями трубы на встречных направлениях с рабочим телом, отдавая ему тепло, нагревая его при движении с перепадом температур 20-30-40°С. Как только турбина заработала, открываем кран подачи из турбины 25 воздуха 45 (мятого рабочего тела) в спиральный нагреватель воды 4. Включаем муфту 21, отключаем электродвигатели 6, 22, и вся система будет работать за счет мощности турбины 25. При выключении турбины 25 включаем электродвигатель 6 для работы двух верхних рядов цилиндров, они будут подавать горячий воздух в спиральный нагреватель воды 4 для ее нагрева для бытовых нужд. Регулировать давление в солнечных спиральных нагревателях необходимо насосом 43, он включается перед запуском турбины. После запуска турбины 25 отключаем двигатель 22 для ее запуска.2. Turn on the electric motor 22 for rotation of the turbine 25 with the electric generator 26, on the axis of which there are double disks 28 on top. They will use the connecting rods 30 to move the pistons 32 in the cylinders, compressing air up to 25 kg / cm 2 , which will enter the intermediate storage chambers 36, and from them into a spiral heater - into a pipe 38, rolled into a spiral. At the same time, air heated to a certain temperature will come from three solar spiral heaters through a pipe 40 to the center of the spiral heater, and from the center to the tunnel between the pipe spirals in opposite directions with the working fluid, giving it heat, heating it when moving with a difference temperatures of 20-30-40 ° C. As soon as the turbine has started, open the tap for supplying air 45 (crumpled working fluid) from the turbine 25 to the spiral water heater 4. Turn on the coupling 21, turn off the electric motors 6, 22, and the whole system will work due to the power of the turbine 25. When the turbine 25 is turned off, turn on an electric motor 6 for operation of the upper two rows of cylinders, they will supply hot air to the spiral water heater 4 for heating it for domestic purposes. It is necessary to regulate the pressure in solar spiral heaters by pump 43, it turns on before starting the turbine. After starting the turbine 25, turn off the engine 22 to start it.
Предложения по реализации изобретенияProposals for the implementation of the invention
С целью получения большего количества тепла на нагрев воды для хозяйственных нужд желательно на первом же построенном образце электростанции провести опыт: заключить все три ряда цилиндров в теплоизоляционный каркас, и тогда изотермическая система цилиндров сжатия воздуха будет отдавать выделяемое тепло расширяемому воздуху в изотермических цилиндрах верхних двух рядов. От такой компоновки, по мнению автора, КПД не увеличится, но все тепло, полученное в изотермических цилиндрах расширения, увеличит его количество, и оно будет поступать в спиральный нагреватель воды, если в этом есть необходимость. Количество изотермических и адиабатических цилиндров придется увеличить.In order to get more heat for heating water for household needs, it is advisable to conduct an experiment on the first built sample of the power plant: enclose all three rows of cylinders in a heat-insulating frame, and then the isothermal system of air compression cylinders will give off the heat generated to the expanding air in the isothermal cylinders of the upper two rows . From this arrangement, according to the author, the efficiency will not increase, but all the heat received in the isothermal expansion cylinders will increase its amount, and it will enter the spiral water heater, if necessary. The number of isothermal and adiabatic cylinders will have to be increased.
Самое главное - изготовление изотермических цилиндров. Их сделать можно довольно просто из стальных, чугунных или дюралевых труб. Допустим, надо иметь 12 цилиндров длиной по 50 см каждый. Надо брать трубу из указанных выше металлов нужного диаметра, к примеру 100 см, и отрезать 12 цилиндров по 50 см длиной. Приготовить фланцы для цилиндров по 2 на каждый цилиндр. Внутренний диаметр фланца равен внешнему диаметру цилиндра. Во фланцах просверлить по 6 отверстий для винтов. Полученные фланцы приварить на самые концы цилиндров впотай. По размерам фланцев изготовить толстые деревянные диски из осины или дуба, в каждом по центру отверстия, равные размеру внешнего диаметра трубы, идущей к редуктору и соединенной с редуктором (сдвоенными дисками) шатунами. На эту трубу насаживается первый диск, к нему цилиндр с фланцем, и скрепляем их винтами. Но прежде чем насаживать на трубу (шток), надо на диске установить все три клапана: всасывающий, выпускной и дренажный. В этот цилиндр, насаженный на внутреннюю трубу (шток), вставляем приготовленный поршень и закрепляем его на внутренней трубе (штоке) около клапанов (всех трех). Таким образом, первый цилиндр готов к работе. Вставляем на внутреннюю трубу (штоки) второй диск, а потом второй цилиндр и скрепляем их винтами, вставляем их в отверстия фланцев второго цилиндра и диска, расположенного между ними.The most important thing is the manufacture of isothermal cylinders. They can be made quite simply from steel, cast-iron or duralumin pipes. Suppose you need to have 12 cylinders 50 cm long each. It is necessary to take a pipe from the above metals of the desired diameter, for example 100 cm, and cut off 12 cylinders 50 cm long. Prepare flanges for the cylinders, 2 for each cylinder. The inner diameter of the flange is equal to the outer diameter of the cylinder. Drill 6 screw holes in the flanges. Weld the resulting flanges to the very ends of the cylinders. According to the size of the flanges, make thick wooden discs from aspen or oak, each with a center hole equal to the size of the outer diameter of the pipe going to the gearbox and connected to the gearbox (twin discs) by connecting rods. The first disk is mounted on this pipe, a cylinder with a flange is attached to it, and we fasten them with screws. But before you put it on the pipe (rod), you need to install all three valves on the disk: suction, exhaust and drain. In this cylinder, mounted on the inner tube (rod), insert the prepared piston and fix it on the inner tube (rod) near the valves (all three). Thus, the first cylinder is ready for operation. We insert the second disk onto the inner pipe (rods), and then the second cylinder and fasten them with screws, insert them into the holes of the flanges of the second cylinder and the disk located between them.
Изготовили 12 поршней. Для их изготовления годятся диски из дюраля, по два на каждый поршень, с внешним диаметром на 4 мм меньше внутреннего диаметра цилиндра и имеющие отверстия в центре, равные внешнему диаметру внутренней трубы (штока). Между дисками из дюраля вставляется диск из войлока, диаметром на 5-7 мм больше диска. Войлок будет выполнять роль колец в цилиндрах поршневых двигателей, т.е для герметичности. Получается поршень, закрепив его на внутренней трубе (штоке) неподвижно винтами под войлочным диском. И далее, насаживается поршень на внутреннюю трубу (шток) из двух дюралевых дисков, между ними войлочный диск, и закрепляем их на трубе (штоке) во втором цилиндре, как это сделали в первом цилиндре перед диском с клапанами. И далее, по этой методике насаживаем на внутреннюю трубу (шток) 3-й, 4-й, 5-й, 6-й цилиндры. 6-й цилиндр с внешней стороны закрываем диском и закрепляем его на фланцы винтами. Внутренняя труба (шток) должна выступать наружу через центр диска.Made 12 pistons. For their manufacture, duralumin discs are suitable, two for each piston, with an outer diameter 4 mm smaller than the inner diameter of the cylinder and having holes in the center equal to the outer diameter of the inner pipe (rod). Between the duralumin discs, a felt disc is inserted, 5-7 mm larger than the disc. Felt will play the role of rings in the cylinders of piston engines, i.e. for tightness. It turns out the piston, fixing it on the inner tube (stock) motionlessly with screws under the felt disk. And then, the piston is mounted on the inner tube (rod) of two duralumin disks, between them a felt disk, and we fix them on the pipe (rod) in the second cylinder, as was done in the first cylinder in front of the valve disk. And then, using this technique, we attach the 3rd, 4th, 5th, 6th cylinders to the inner tube (rod). We close the 6th cylinder from the outside with a disk and fix it to the flanges with screws. The inner tube (stem) should protrude outward through the center of the disc.
Таким образом, монтируются на 2-й внутренней трубе (штоке) остальные 6 цилиндров. На этом работа по изготовлению изотермической части цилиндров закончена.Thus, the remaining 6 cylinders are mounted on the 2nd inner pipe (rod). This completes the work on the manufacture of the isothermal part of the cylinders.
По этой методике изготовляются и адиабатические цилиндры.Adiabatic cylinders are also manufactured using this technique.
И главное, деревянные диски надо выполнять толстыми из осины или дуба, чтобы в каждом можно смонтировать все три клапана: всасывающий, выпускной и дренажный. В этом случае поршни будут работать вплотную, доходя до дисков, прижимаясь при выдавливании в емкость и при окончании расширения воздуха в цилиндре. По этой методике изготавливаются и цилиндры изотермического сжатия воздуха.And most importantly, wooden discs must be made thick from aspen or oak, so that in each one you can mount all three valves: suction, exhaust and drain. In this case, the pistons will work closely, reaching the discs, pressing during extrusion into the container and at the end of the expansion of air in the cylinder. Using this technique, isothermal air compression cylinders are also manufactured.
Ввиду того что цилиндры с поршнями будут работать в пустынях, где очень высокая температура воздуха, то войлок, возможно, придется менять на другой материал.Due to the fact that the cylinders with pistons will work in deserts where the temperature is very high, the felt may need to be changed to another material.
Левые и правые группы цилиндров должны быть сверху и снизу соединены перемычками, чтобы цилиндры не перемещались при работе на стационарной площадке. Валы с зубьями, приводимые во вращение сдвоенными дисками, должны быть обрамлены обхватами, и обхваты должны быть надежно прикреплены болтами к стационарной площадке; вся электростанция должна надежно крепиться к этой площадке; все цилиндры станции должны иметь просвет 5-10 см над площадкой. Изотермические цилиндры сжатия воздуха не должны облучаться солнечными лучами, ибо облучение их потребует дополнительную работу на сжатие воздуха.Left and right groups of cylinders should be connected at the top and bottom by jumpers so that the cylinders do not move when working on a stationary site. Shafts with teeth driven by twin discs should be framed by girths and girths should be securely bolted to a stationary site; the entire power plant must be securely attached to this site; All station cylinders should have a clearance of 5-10 cm above the site. Isothermal air compression cylinders should not be irradiated with sunlight, because their irradiation will require additional work to compress the air.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009138452/06A RU2413904C1 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Solar-air air-turbine electric power station |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009138452/06A RU2413904C1 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Solar-air air-turbine electric power station |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2413904C1 true RU2413904C1 (en) | 2011-03-10 |
Family
ID=46311189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009138452/06A RU2413904C1 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Solar-air air-turbine electric power station |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2413904C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105676442A (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-15 | 财团法人金属工业研究发展中心 | Multi-spiral optical device |
RU2596709C2 (en) * | 2011-12-18 | 2016-09-10 | РУИС Хонас ВИЙАРРУБИА | Solar radiation receiver with turbine or with turbo compressor |
-
2009
- 2009-10-12 RU RU2009138452/06A patent/RU2413904C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596709C2 (en) * | 2011-12-18 | 2016-09-10 | РУИС Хонас ВИЙАРРУБИА | Solar radiation receiver with turbine or with turbo compressor |
CN105676442A (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-15 | 财团法人金属工业研究发展中心 | Multi-spiral optical device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8661777B2 (en) | Solar combined cycle power systems | |
US7340899B1 (en) | Solar power generation system | |
US20120240577A1 (en) | Thermal generation systems | |
US7886537B2 (en) | Power generation system and associated methods | |
US20120111006A1 (en) | Solar energy transfer and storage apparatus | |
JP6298072B2 (en) | Centralized thermodynamic solar power plant or conventional thermal power plant | |
WO2012017078A2 (en) | Solar tower with integrated gas turbine | |
Ghodbane et al. | Brief on Solar Concentrators: Differences and Applications. | |
RU2596709C2 (en) | Solar radiation receiver with turbine or with turbo compressor | |
US20130042621A1 (en) | Method for increasing the efficiency of a power plant which is equipped with a gas turbine, and power plant for carrying out the method | |
RU2413904C1 (en) | Solar-air air-turbine electric power station | |
GB1593100A (en) | Thermodynamic installation | |
CN201623670U (en) | Closed ocean thermal energy conversion device | |
WO2015033249A1 (en) | Solar energy transfer and storage apparatus | |
Abas et al. | A solar water heater for subzero temperature areas | |
WO2011010173A2 (en) | Three wall vacuum tube solar collector located in the focus of a non moving semicylindrical parabolic reflector used for production of steam to get electric and thermal energy | |
JP2016540913A (en) | Power generator with gear-integrated steam compressor | |
RU2377473C2 (en) | Solar aero-pressure thermal power station | |
WO2008107875A2 (en) | Solar energy convertor | |
CN205402868U (en) | Absorb air -source heat pump unit of solar energy in all weather | |
CN206290298U (en) | The low temperature organic Rankine cycle power generation system of indirect utilization wind energy | |
Mohamed et al. | Design and Characterizations of Solar Steam Engine | |
Invernizzi | The low temperature thermodynamic conversion of the solar energy–The history in brief and some small size ORC examples–an update– | |
RA et al. | THE USE OF ALTERNATIVE ENERGY SOURCES FOR THE OPERATION OF ENGINEERING SYSTEMS OF DETACHED CONSUMERS. | |
RU2232950C2 (en) | Power plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141013 |