Вітроустановка для виробництва теплоти

Реферат: Вітроустановка для виробництва теплоти містить ротор з валом, пусковий ротор Савоніуса, жорстко закріплений на маточині, ємність з теплоносієм, циркуляційний насос, теплогенератор, який виконаний у вигляді електроіндукційного нагрівача, що складається із першого диска з жорстко закріпленими на ньому постійними магнітами, розташованими із зміною полярності, тобто магніти розміщені по колу в порядку чергування полюсів, та другого диска. Другий диск електроіндукційного нагрівача виконаний у вигляді двох дисків, що жорстко з'єднані між собою без проміжків, один з яких, що розташований ближче до постійних магнітів, являє собою диск з немагнітного електропровідного матеріалу, а другий, що розташований під ним, - диск з магнітом'якого матеріалу, при цьому перший диск жорстко закріплений на валу ротора та розміщений в ємності з теплоносієм, а другий диск, що жорстко закріплений в ємності з теплоносієм зі сторони, протилежної диску з постійними магнітами, виконаний у вигляді ребристої поверхні, також з валом ротора за допомогою трансмісії з'єднаний циркуляційний насос, який розміщений за межами ємності з теплоносієм і гідравлічно з'єднаний з ємністю з теплоносієм та споживачем теплової енергії. UA 112012 U (54) ВІТРОУСТАНОВКА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ТЕПЛОТИ UA 112012 U UA 112012 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітроенергетики та може бути використана для забезпечення споживачів тепловою енергією. Відома вітроустановка для виробництва теплоти за А.С. СРСР № 1252535 (бюл. № 31, 23.08.86 p.). Ця вітроустановка для виробництва теплоти складається з ротора з маточиною, що закріплені на вертикальному валу, регульовану мішалку, датчик тиску та відцентровий регулятор. При цьому на маточині додатково закріплений пусковий ротор Савоніуса. Даній вітроустановці притаманні наступні недоліки. По-перше, відома вітроустановка має значну конструктивну складність, а значить, недостатньо надійне. До його складу входять механічний датчик тиску та відцентровий регулятор з тягарцями, які за допомогою тяг шарнірно з'єднані з датчиком тиску. При цьому сама мішалка виконана у вигляді паралелограмного механізму, ланки якого шарнірно поєднані поміж собою. Така кількість шарнірних з'єднань не надає системі надійності. По-друге, відцентровий механізм доволі потужний, тому що виконує роль виконавчого механізму механічних гальм. Додатково до збільшення габаритів призводить і той факт, що відцентровий регулятор розташований на тихохідному валу вітроустановки. Він виконаний у вигляді гальмівного диска та взаємодіючих з ним гальмівних колодок, роль яких виконують відцентрові тягарці. По-третє, перераховані вище механізми знаходяться у баку з робочою рідиною, що призводить до ускладнень під час налагодження та ремонту. Із відомих пристроїв найбільш близькою за технічною суттю є, вибрана як найближчий аналог, вітроустановка для виробництва теплоти (патент України на корисну модель № 92967 (бюл. № 17 від 10.09.2014 p.). Ця вітроустановка для виробництва теплоти складається з ротора з маточиною та пускового ротора Савоніуса, які жорстко закріплені на валу, теплогенератора, що виконаний у вигляді електроіндукційного нагрівача і розміщений в корпусі. В свою чергу корпус розташований у герметичному ребристому баку з робочою рідиною. Крім того бак у свою чергу розташований у ємності з теплоносієм. У ємності з теплоносієм встановлений теплообмінник та циркуляційний насос, при цьому вхід теплообмінника гідравлічно з'єднаний з виходом циркуляційного насоса, а вихід - з споживачем отриманої теплоти, а сам вал циркуляційного насоса з'єднаний з продовженням вала маточини. З валом маточини також жорстко з'єднаний перший диск електроіндукційного нагрівача, що розташований в корпусі, і виконаний з можливістю обертання разом з валом всередині корпусу. На цьому на диску жорстко закріплені із зміною полярності постійні магніти, тобто магніти розміщені по колу в порядку чергування полюсів. Другий диск електроіндукційного нагрівача жорстко закріплений в корпусі. Найближчому аналогу притаманні наступні недоліки. По-перше, електроіндукційний нагрівач має низьку ефективність перетворення механічної енергії в теплову, що призводить до значних габаритів і, відповідно, значної матеріалоємності. По-друге, найближчий аналог має значну конструктивну складність, так як електроіндукційний нагрівач розміщується в корпусі, який в свою чергу розташований у герметичному ребристому баку з робочою рідиною. Крім того бак у свою чергу розташований у ємності з теплоносієм. По-третє, циркуляційний насос з теплообмінником знаходяться у ємності з теплоносієм, що ускладнює їх обслуговування та ремонт. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності вітроустановки, зменшення металоємності, спрощення конструкції та технології обслуговування. В даній конструкції пропонується удосконалення електроіндукційного нагрівача, що значно збільшить концентрацію електричної енергії в невеликому об'ємі металу, що нагрівається, та зменшить кількість проміжних елементів між електроіндукційним нагрівачем та споживачем теплової енергії. Поставлена задача вирішується тим, що вітроустановка для виробництва теплоти, що містить ротор з валом, пусковий ротор Савоніуса, жорстко закріплений на маточині, ємність з теплоносієм, циркуляційний насос, теплогенератор, який виконаний у вигляді електроіндукційного нагрівача, що складається із першого диска з жорстко закріпленими на ньому постійними магнітами, розташованими із зміною полярності, тобто магніти розміщені по колу в порядку чергування полюсів, та другого диска, згідно з корисною моделлю другий диск електроіндукційного нагрівача виконаний у вигляді двох дисків, що жорстко з'єднані між собою без проміжків, один з яких, що розташований ближче до постійних магнітів, являє собою диск з немагнітного електропровідного матеріалу, а другий, що розташований під ним - диск з магнітом'якого матеріалу, при цьому перший диск жорстко закріплений на валу ротора та розміщений в ємності з теплоносієм, а другий диск, що жорстко закріплений в ємності з 1 UA 112012 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 теплоносієм зі сторони, протилежної диску з постійними магнітами, виконаний у вигляді ребристої поверхні, також з валом ротора за допомогою трансмісії з'єднаний циркуляційний насос, який розміщений за межами ємності з теплоносієм і гідравлічно з'єднаний з ємністю з теплоносієм та споживачем теплової енергії. Таким чином, корисна модель дозволяє підвищити ефективність вітроустановки, зменшити металоємність і спростити її конструкцію та технології обслуговування. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, що наведені на фіг. 1 загальний вигляд пристрою; на фіг. 2 - вигляд А за фіг. 1; на фіг. 3 - принципова схема пристрою; фіг. 4 - переріз Б-Б за фіг. 3. Вітроустановка для виробництва теплоти (див. фіг. 1) складається з ротора 1 з маточиною 2, яка жорстко закріплена на валу 3. З цим же валом 3 жорстко з'єднаний перший диск 4 (фіг. 3) електроіндукційного нагрівача, який знаходиться в корпусі з теплоносієм 8. На першому диску 4 жорстко закріплені із зміною полярності постійні магніти 5, тобто магніти розміщені по колу в порядку чергування полюсів (фіг. 4). Другий диск електроіндукційного нагрівача складається з двох дисків 6 та 7, один з яких 6, що розташований ближче до постійних магнітів 5, являє собою диск з немагнітного електропровідного матеріалу (алюміній, мідь тощо), а другий 7, що розташований під ним, - диск з магнітом'якого матеріалу (наприклад, ст.3), що виконаний з однієї сторони ребристим, при цьому обидва диски жорстко з'єднані між собою без проміжків і жорстко закріплені в корпусі з теплоносієм 8. Вал 3 через трансмісію 9 з'єднаний з валом циркуляційного насоса 10, при цьому його вхід гідравлічно з'єднаний з ємністю з теплоносієм 8, а вихід - з споживачем теплової енергії 11, наприклад радіатором водяного опалення. На маточині 2 також жорстко закріплений пусковий ротор Савоніуса 12. Працює вітроустановка для виробництва теплоти наступним чином. При достатній швидкості вітру (2,5-3 м/с) на пусковому роторі 12 (фіг. 2) з'являється обертовий момент, під дією якого ротор 1 (фіг. 1) починає набирати оберти до розрахункової (номінальної) швидкохідності. При цьому обертаються маточина 2 і, відповідно, головний вал 3, перший диск електроіндукційного нагрівача 4 та постійні магніти 5 (фіг. 3). Під час обертання диска 4 з жорстко закріпленими постійними магнітами 5 відносно нерухомого диска 6 з немагнітного матеріалу в ньому наводяться вихрові струми (струми Фуко), за рахунок яких він розігрівається. У диску 7 з магнітом'якого матеріалу також наводяться струми Фуко та відбувається його періодичне перемагнічування (за рахунок обертання диску 4 з магнітами 5 і, відповідно, періодичної зміни полюсів N та S). Таким чином, за рахунок перемагнічування у диску 7 з магнітом'якого матеріалу виникають додаткові втрати на гістерезис, що відповідно збільшує нагрів диска 7. Струми Фуко залежать від електричного опору матеріалу, який в немагнітному електропровідному матеріалі (наприклад алюміній або мідь, з яких виготовлено диск 6) набагато менший, ніж у магнітом'яких матеріалів. Тому струми Фуко в диску 6 будуть значно більшими, що дозволяє зменшити габарити диска 6 і, відповідно, електроіндукційного нагрівача і підвищити його ефективність. При цьому необхідно зауважити, що для ефективної теплопередачі від диска до теплоносія необхідно збільшувати площу теплопередачі. Враховуючи те, що вартість немагнітних електропровідних матеріалів (алюміній, мідь) висока, то доцільно збільшувати площу теплопередачі завдяки використанню дешевих магнітом'яких матеріалів, тобто за рахунок диска 7, що виготовлений із магнітом'якого матеріалу і має ребристу форму. Теплота від дисків 6 та 7 передається теплоносію у корпусі 8. Завдяки трансмісії 9 одночасно з обертанням вала 3 починає працювати циркуляційний насос 9 і теплова енергія буде надходити до споживача 11. Таким чином, при здійсненні корисної моделі відбувається підвищення ефективності вітроустановки, зменшення металоємності, спрощення конструкції та технології обслуговування. 50 2 UA 112012 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Вітроустановка для виробництва теплоти, що містить ротор з валом, пусковий ротор Савоніуса, жорстко закріплений на маточині, ємність з теплоносієм, циркуляційний насос, теплогенератор, який виконаний у вигляді електроіндукційного нагрівача, що складається із першого диска з жорстко закріпленими на ньому постійними магнітами, розташованими із зміною полярності, тобто магніти розміщені по колу в порядку чергування полюсів, та другого диска, яка відрізняється тим, що другий диск електроіндукційного нагрівача виконаний у вигляді двох дисків, що жорстко з'єднані між собою без проміжків, один з яких, що розташований ближче до постійних магнітів, являє собою диск з немагнітного електропровідного матеріалу, а другий, що розташований під ним, - диск з магнітом'якого матеріалу, при цьому перший диск жорстко закріплений на валу ротора та розміщений в ємності з теплоносієм, а другий диск, що жорстко закріплений в ємності з теплоносієм зі сторони, протилежної диску з постійними магнітами, виконаний у вигляді ребристої поверхні, також з валом ротора за допомогою трансмісії з'єднаний циркуляційний насос, який розміщений за межами ємності з теплоносієм і гідравлічно з'єднаний з ємністю з теплоносієм та споживачем теплової енергії. 3 UA 112012 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4