ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2013656
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Имя изобретателя: Беляев Юрий Михайлович
Имя патентообладателя: Беляев Юрий Михайлович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1987.12.03
Использование: в устройствах для
преобразования солнечной энергии в
электрическую. Сущность изобретения:
энергетическая установка содержит
воздуховод, коллектор с прозрачным
покрытием и размещенной в нем поглощающей
солнечное излучение подложкой 3,
расположенной в фокусе концентрирующих
элементов 4, нагреваемый элемент 5,
контактирующий с нижней поверхностью
подложки, и воздушную турбину.
Концентрирующие элементы 4 служат
прозрачным покрытием, подложка 3 со стороны
воздуховода снабжена ребрами 9, а
нагреваемый элемент 5 выполнен в виде
аккумулятора тепла. Кроме того, установка
содержит термоэлементы 10, горячие спаи
которых служат нагреваемыми элементами, а
холодные расположены в потоке холодного
воздуха.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение предназначено для
преобразования солнечной энергии в
электрическую и может найти применение при
строительстве электростанций.
Известна энергетическая установка,
которая содержит прозрачный коллектор,
воздуховод, турбины и концентраторы
солнечной энергии, расположенные под
прозрачным покрытием.
Недостатки этой установки: невысокая
эффективность, т. к. концентраторы
расположены так, что препятствуют
свободному перемещению воздушного потока,
функциональное применение концентраторов
нагревом воздуха, температуры нагрева
невелики, отсутствует накопитель солнечной
(тепловой) энергии.
Наиболее близкой к заявляемому по
количеству общих признаков является
энергетическая установка, содержащая
воздуховод, коллектор с прозрачным
покрытием и размещенной в нем поглощающей
подложкой, расположенной в фокальной
плоскости концентрирующих элементов,
нагреваемый элемент, контактирующий с
нижней поверхностью подложки, и воздушную
турбину.
Однако у этой установки также низкая
эффективность использования солнечной
энергии, так как концентраторы здесь
преобразуют падающее излучение в
ограниченном угле на малой площадке, нет
аккумуляторов тепла, нет дополнительных
преобразователей солнечной энергии.
Цель изобретения - повышение использования
солнечной энергии.
Поставленная цель достигается тем, что в
энергетической установке, содержащей
воздуховод, коллектор с прозрачным
покрытием и размещенной в нем поглощающей
солнечное излучение подложкой,
расположенной в фокусе концентрирующих
элементов, нагреваемый элемент,
контактирующий с нижней поверхностью
подложки, и воздушную турбину,
концентрирующие элементы служат
прозрачным покрытием, а подложка снабжена
ребрами. При этом нагреваемый элемент может
быть выполнен в виде аккумулятора тепла.
Установка может дополнительно содержать
термоэлементы, горячие спаи которых служат
нагреваемым элементом, а холодные
расположены в потоке холодного воздуха.
На фиг. 1 схематически изображена
энергетическая установка, размещенная на
склоне; на фиг. 2 и 3-концентрирующие и
аккумулирующие элементы установки; на фиг. 4
и 5 - формы концентрирующих элементов
прозрачного покрытия коллектора при
центральном расположении воздуховода.
Буквами на чертежах обозначены: В -
направление потока воздуха; И - направление
солнечного излучения.
Энергетическая установка содержит
коллектор 1 с прозрачным покрытием 2 и
поглощающей солнечное излучение подложкой
3. Прозрачное покрытие 2 выполнено в виде
концентрирующих элементов 4, в фокусе
которых размещена подложка 3,
контактирующая нижней частью с нагреваемым
элементом 5. При этом нагреваемый элемент
может быть выполнен в виде
теплоаккуумулятора, например, в форме труб 6
с теплоносителем.
Коллектор 1 сообщен с воздуховодом 7, в
верхней части которого размещена воздушная
турбина 8.
При этом подложка 3 снабжена ребрами 9,
обеспечивающими интенсивную передачу
тепла с подложки воздушному потоку. В целях
более эффективного использования
солнечной энергии установка может быть
снабжена термоэлементами 10, горячие спаи
которых служат нагреваемым элементом 5, а
холодные спаи размещены в потоке холодного
воздуха.
Работает установка следующим образом.
Солнечное излучение И направляется
концентрирующими элементами 4 прозрачного
покрытия 2 на подложку 3. Часть излучения
поглощается воздухом, но основная его доля
поглощается подложкой 3. Далее от подложки 3
тепловая энергия посредством ребер 9
частично идет на радиационно-конвективный
теплообмен с объемом воздуха, а часть может
идти на нагрев объема материала элемента 5 (фиг.
2). Благодаря концентрации солнечного
излучения на подложке 3 ее температура
может достичь высоких значений (более 100оС).
За счет возникших перепадов температур и
давлений под покрытием 2 и на выходе
воздуховода 7 образуется движение воздуха
вверх с большой скоростью (до 70 м/с) по
воздуховоду 7 (фиг. 1), где при воздействии на
турбину 8 вырабатывается электроэнергия.
Воздушный поток способствует одновременно
охлаждению холодных спаев термоэлементов
10, горячие спаи которых нагреваются на
подложке 3, так получается дополнительная
электроэнергия. В ночное время и зимой
нагрев воздуха осуществляется от теплового
аккумулятора (фиг. 2) или труб 6 с
теплоносителем (фиг. 3). При необходимости
установка может работать как тепловой
коллектор. Благодаря интенсивному
облучению и нагреву подложки описанной
установки достигаются температура и
мощность гораздо выше, чем у аналогов и
прототипа, пpичем здесь концентраторы,
выполняя функцию покрытия, препятствуют
потерям тепла, что повышает эффективность
установки.
Описанная установка может найти применение
как при создании установок малой мощности,
так и крупных термовоздушных
электростанций (десятки и сотни мегаватт).
Благодаря очень низкой стоимости
электроэнергии и экологической
безвредности такая энергетическая
установка (электростанция) может уже сейчас
успешно конкурировать с АЭС и ТЭС.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая
воздуховод с прозрачным покрытием и
поглощающей солнечное излучение подложкой,
расположенной в фокусе концентрирующих
элементов, нагреваемый элемент,
контактирующий с нижней поверхностью
подложки, отличающаяся тем, что
концентрирующие элементы служат
прозрачным покрытием, а подложка со стороны
воздуховода снабжена ребрами.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что
нагреваемый элемент выполнен в виде
аккумулятора тепла.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она
дополнительно содержит термоэлементы,
горячие спаи которых служат нагреваемым
элементом, а холодные расположены в потоке
холодного воздуха.
Версия для печати
Дата публикации 26.03.2007гг
вверх
|
