WikiDer > Вихревой двигатель

Vortex engine

Концепция вихревой двигатель или же атмосферный вихревой двигатель (AVE), независимо предложенный Норманом Луа [1] и Луи М. Мишо,[2] стремится заменить большие физические дымоходы на вихрь воздуха, создаваемого более короткой и менее дорогой структурой. AVE вызывает завихрение на уровне земли, в результате чего возникает вихрь, подобный естественному смерч или же смерч.

An Австралийский экспериментальный атмосферный вихрь с использованием дыма в качестве индикатора. Джеффри Викхэм.

В патенте Мишо утверждается, что основное применение состоит в том, что воздушный поток, проходящий через жалюзи в основании, будет приводить в действие тихоходные воздушные турбины, генерируя двадцать процентов дополнительной электроэнергии из тепла, которое обычно теряется на обычных электростанциях. То есть, предлагаемое основное применение вихревого двигателя - это "нижний цикл«для крупных электростанций, которым требуются градирни.

Приложение, предложенное Луа в его патентной заявке, призвано предоставить менее дорогую альтернативу физическому солнечная восходящая башня. В этом случае тепло обеспечивается большой площадью земли, нагретой солнцем и покрытой прозрачной поверхностью, задерживающей горячий воздух, как теплица. Вихрь создается за счет отклоняющих лопаток, установленных под углом по отношению к касательной к внешнему радиусу солнечный коллектор. По оценке Луа, минимальный диаметр солнечного коллектора должен составлять 44+ метра для сбора «полезной энергии». Аналогичное предложение - убрать прозрачную крышку.[3] По этой схеме дымоход-вихрь с теплой морской водой или теплым воздухом вытесняется из окружающего поверхностного слоя земли. В этом приложении приложение сильно напоминает пыльный дьявол с воздушной турбиной в центре.

С 2000 г. хорватские исследователи Ninic и Nizetic (из Факультет электротехники, машиностроения и военно-морской архитектуры Университет Сплита) также разработали эту технологию.[4] и патенты.[5][6]

Группа исследователей солнечной энергии в Universiti Teknologi PETRONAS (UTP), Малайзия, во главе с профессором Хуссейном Х. Аль-Кайемом, разработала первый экспериментальный прототип технологии солнечного вихревого производства энергии (SVPG), использующей солнечную энергию в качестве источника тепла.[7] Затем базовый прототип был подвергнут ряду усовершенствований и усовершенствований за счет интеграции с системой разумного накопления тепловой энергии (TES) и модификации конструкции вихревого генератора. Команда выполнила и опубликовала экспериментальную оценку, теоретический анализ и компьютерное моделирование SVPG и собрала результаты в книгу, которая суммирует основы этой технологии.[8]

Теория Операции

Концептуальная иллюстрация вихревого двигателя Луи Мишо. Диаметр 200 м (660 футов) или больше

(применимо в первую очередь к патенту Мишо)

Вид сбоку вихревого двигателя шириной 80 м (260 футов). Он построен в основном из железобетон. (48) - уровень (поверхность земли).

В процессе работы вихрь центростремительно изгоняет более тяжелый, холодный наружный воздух (37) и, следовательно, образует большую, с низким давлением дымовая труба горячего воздуха (35). Он использует около двадцати процентов мощности электростанции. отходящее тепло управлять его воздушным движением. В зависимости от погоды большая станция может создать виртуальный дымоход высотой от 200 м до 15 км, эффективно отводя отработанное тепло электростанции в более холодные верхние слои атмосферы с минимальной структурой.

Вихрь начинается с кратковременного включения диффузного нагревателя (83) и электрического привода турбин (21) в качестве вентиляторов. Это перемещает слегка нагретый воздух в вихревую арену (2). Воздух должен иметь только небольшую разницу температур, потому что большая разница температур увеличивает смешивание с холодным окружающим воздухом и снижает эффективность. Тепло может исходить от дымовых газов, выхлопных газов турбин или небольших нагревателей природного газа.

Воздух на арене поднимается (35). Это втягивает больше воздуха (33, 34) через направляющие жалюзи (3, 5), что вызывает образование вихря (35). На ранних стадиях внешний воздушный поток (31) ограничивается как можно меньше, открывая внешние жалюзи (25). Большая часть тепловой энергии сначала используется для запуска вихря.

На следующем этапе запуска нагреватель (83) может быть выключен, а турбины (21) обойдены жалюзи (25). В это время низкотемпературное тепло от внешней силовой установки приводит в движение восходящий поток и вихрь через обычную крестообразную градирню (61).

По мере того, как воздух покидает жалюзи (3, 5) быстрее, скорость вихря увеличивается. Импульс воздуха вызывает центробежные силы в воздухе в вихре, которые уменьшают давление в вихре, еще больше сужая его. Сужение еще больше увеличивает скорость вихря, поскольку сохранение импульса заставляет его вращаться быстрее. Скорость вращения определяется скоростью воздуха, выходящего из жалюзи (33, 34), и шириной арены (2). Более широкая арена и более высокая скорость жалюзи вызывают более быстрый и плотный вихрь.

Нагретый воздух (33, 34) из поперечной градирни (61) попадает в бетонную вихревую арену (2) через два кольца направляющих жалюзи (3, 5, высота увеличена для ясности) и поднимается (35). Верхнее кольцо жалюзи (5) закрывает конец вихря низкого давления толстой, относительно высокоскоростной воздушной завесой (34). Это существенно увеличивает разницу давлений между основанием вихря (33) и наружным воздухом (31). В свою очередь, это увеличивает КПД силовых турбин (21).

Нижнее кольцо жалюзи (3) передает большие массы воздуха (33) почти прямо в конец вихря с низким давлением. Нижнее кольцо жалюзи (3) имеет решающее значение для получения больших массовых потоков, потому что воздух от них (33) вращается медленнее и, следовательно, имеет более низкие центростремительные силы и более высокое давление в вихре.

Пневматические турбины (21) в сужениях на входе в градирню (61) приводят в действие электродвигатели-генераторы. Генераторы начинают работать только на последних этапах пуска, так как между основанием вихревой арены (33) и наружным воздухом (31) образуется сильный перепад давления. В это время перепускные жалюзи (25) закрыты.

Стенка (1) и выступ (85) удерживают основу вихря (35) при окружающем ветре, экранируя низкоскоростное движение воздуха (33) в основании арены и сглаживая турбулентный поток воздуха. Высота стены (1) должна быть в пять-тридцать раз больше высоты жалюзи (3, 5), чтобы удерживать вихрь при нормальных ветровых условиях.

Для обеспечения безопасности и износа арены (2) запланированная максимальная скорость основания вихря (33) составляет около 3 м / с (10 футов / с). Возникающий в результате вихрь должен больше напоминать большой, медленный пылинок из водяного тумана, чем неистовый торнадо. В необитаемых районах могут быть разрешены более высокие скорости, чтобы вихрь мог выжить при более сильном окружающем ветре.

Большинство безымянных пронумерованных элементов представляют собой систему внутренних жалюзи и водяных насосов для управления скоростью воздуха и нагрева при запуске двигателя.

Критика и история

В ранних исследованиях не было абсолютно ясно, может ли это быть осуществимым из-за разрушения вихря боковым ветром.[9][10] Это мотивировало более поздние исследования с эмпирической проверкой модели CFD в аэродинамической трубе, в которой делается вывод: «Полномасштабное моделирование при боковом ветре показывает, что боковые ветры не влияют на мощность производства электроэнергии».[11]

Мишо построил прототип в Юта с коллегой Томом Флетчером.[12]

Кроме того, согласно заявке на патент Мишо, прототип конструкции был первоначально прототипом 50-сантиметрового «огненного вихря» с бензиновым двигателем.

Лаборатория аэродинамической трубы Университета Западного Онтарио, за счет начальных инвестиций Центра энергетики OCE, изучает динамику однометровой версии вихревого двигателя Мишо.[13]

Breakout Labs основателя PayPal Питера Тиля спонсировала тест AVE с грантом (2012 г.) в размере 300 000 долларов.[14] Предварительные результаты (2015 г.) были опубликованы в The Atlantic.[15]

Устранение неоднозначности

Термин «вихревой двигатель» также относится к новому виду двигателя внутреннего сгорания.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Международная патентная заявка Луа - PCT / AU99 / 00037. Номер международной публикации WO0042320 [1]
  2. ^ Патент Мишо в США - US 2004/0112055 A1, «Атмосферный вихревой двигатель».
  3. ^ Атмосферный вихревой двигатель
  4. ^ Сандро Низетич (2011). «Техническое использование конвективных вихрей для безуглеродного производства электроэнергии: обзор». Энергия. 36 (2): 1236–1242. Дои:10.1016 / j.energy.2010.11.021.
  5. ^ Патент Ninic - HRP20000385 (A2), опубликованный в 2002 г., название: «СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, ВКЛЮЧАЯ ГРАВИТАЦИОННЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ВИХРЬ». [2]
  6. ^ Патент Низетика - WO2009060245, опубликованный в 2009 г., название: «СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С КОРОТКИМ ДИФФУЗОРОМ». [3]
  7. ^ Al-Kayiem, Hussain H .; Мустафа, Аяд Т .; Гилани, Сайед И. У. (2018-06-01). «Солнечный вихревой двигатель: экспериментальное моделирование и оценка». Возобновляемая энергия. 121: 389–399. Дои:10.1016 / j.renene.2018.01.051. ISSN 0960-1481.
  8. ^ "Solar Vortex Engine / 978-3-330-06672-4 / 9783330066724/3330066725". www.lap-publishing.com. Получено 2020-06-29.
  9. ^ Мишо Л. М. (1999). «Вихревой процесс для улавливания механической энергии при восходящей тепловой конвекции в атмосфере» (PDF). Прикладная энергия. 62 (4): 241–251. Дои:10.1016 / S0306-2619 (99) 00013-6. Архивировано из оригинал (PDF) на 2006-09-28. Получено 2006-07-10.
  10. ^ Мишо Л. М. (2005) "Атмосферный вихревой двигатель" (PDF). (198 KiB)
  11. ^ Дивакар Натараджан, докторская диссертация
  12. ^ Стадтер, Трейси (9 ноября 2005 г.). «Фальшивый торнадо придает энергии новый поворот». ABC Science. Получено 18 сентября 2015.
  13. ^ Кристенсен, Билл (24 июля 2007 г.). «Вихревой двигатель - прирученные торнадо могут генерировать энергию». ООО «Техновэлджи». Получено 18 сентября 2015.
  14. ^ Бойл, Ребекка (18 декабря 2012 г.). "Последний проект Питера Тиля: энергия торнадо". Популярная наука. Получено 18 сентября 2015.
  15. ^ «Как построить торнадо».
  16. ^ "Un Moteur Rotatif à Vortex Torique".

внешняя ссылка