Винтовая турбина Горлова
 | Эту статью , возможно, придется переписать, Википедии чтобы она соответствовала стандартам качества , так как она путает и приписывает разные виды турбин Горлову, который не изобрел столько турбин. Только одно конкретное применение для конфигурации турбины в виде горизонтальной винтовой турбины для мелководья. ( август 2019 г. ) |
( Винтовая турбина Горлова GHT ) — это водяная турбина, созданная на основе конструкции турбины Дарье путем изменения ее конструкции с использованием винтовых лопастей/крыльев. Водяные турбины принимают кинетическую энергию и переводят ее в электричество. Он был запатентован серией патентов от 19 сентября 1995 г. [1] по 3 июля 2001 г. [2] и выиграл ASME Thomas A. Edison 2001 года . GHT был изобретен Александром Горловым , профессором Северо-Восточного университета .
Физические принципы работы GHT [3] такие же, как и для ее основного прототипа, турбины Дарье, и для семейства аналогичных ветряных турбин с вертикальной осью , в которое также входят ветряные турбины Turby , аэротектурные турбины, ветряные турбины Quietrevolution и т. д. GHT, Turby и Quietrevolution решили проблемы пульсирующего крутящего момента , используя спиральный поворот лопастей.
Винтовая турбина (патент Германии DE2948060A1, 1979 г.) была первоначально изобретена Ульрихом Стампой (Бремен, Германия), инженером, писателем и изобретателем.
Гидравлическая производительность
[ редактировать ]Термин «фольга» используется для описания формы поперечного сечения лопасти в данной точке, без различия типа жидкости (таким образом, имеется в виду « аэродинамический профиль » или « крыло на подводных крыльях »). В спиральной конструкции лопасти изгибаются вокруг оси, что обеспечивает равномерное распределение секций крыла на протяжении всего цикла вращения, поэтому всегда имеется секция крыла под каждым возможным углом атаки . Таким образом, сумма подъемной силы и сил сопротивления каждой лопасти не меняется резко в зависимости от угла поворота. Турбина генерирует более плавную кривую крутящего момента, поэтому вибрация и шум намного меньше, чем в конструкции Дарье. Это также сводит к минимуму пиковые напряжения в конструкции и материалах и облегчает самозапуск турбины. В условиях тестирования было замечено, что GHT имеет эффективность улавливания энергии до 35%, о чем сообщили несколько групп. [4] [5] [6] «Среди других турбинных систем с вертикальной осью гидротурбина Дэвиса, турбина EnCurrent и винтовая турбина Горлова прошли масштабные испытания в лаборатории или на море. В целом, эти технологии представляют собой текущую норму разработки приливных течений». [7]
Ориентация оси турбины
[ редактировать ]Основным отличием винтовой турбины Горлова от обычных турбин является ориентация оси по отношению к потоку тока. GHT — это турбина с вертикальной осью , что означает, что ось расположена перпендикулярно потоку тока, тогда как традиционные турбины представляют собой турбины с горизонтальной осью , что означает, что ось расположена параллельно потоку тока. Потоки жидкости, такие как ветер, естественным образом изменят направление, однако они по-прежнему останутся параллельными земле. Таким образом, во всех турбинах с вертикальной осью поток остается перпендикулярным оси независимо от направления потока, и турбины всегда вращаются в одном и том же направлении. Это одно из основных преимуществ турбин с вертикальной осью.
Если направление потока воды фиксировано, то ось турбины Горлова может быть вертикальной или горизонтальной, единственное требование — ортогональность потоку. [8]
Аэродинамический профиль / подводное крыло
[ редактировать ]
GHT представляет собой однонаправленную турбину, работающую по принципу подъемной силы (см. аэродинамический профиль ), обеспечивающую вращение в постоянном направлении за счет двунаправленных или реверсивных потоков жидкости. GHT работает по тому же принципу, что и турбина Дарье; то есть он основан на движении крыльев, чтобы изменить видимое направление потока относительно крыльев и, таким образом, изменить (кажущийся) «угол атаки» крыльев.
Экологические проблемы
[ редактировать ]Предлагается GHT [8] для малонапорных микрогидроустановок , когда строительство плотин нежелательно . GHT является примером бесплотинной гидротехнологии . Эта технология потенциально может предложить экономические и экологические преимущества по сравнению с микрогидросистемами на основе плотин.
Некоторые преимущества бесплотинной ГЭС заключаются в том, что она исключает вероятность разрушения плотины, что повышает общественную безопасность. Это также исключает первоначальные затраты на проектирование, строительство и обслуживание плотин, снижает экологические и экологические осложнения и потенциально упрощает нормативные вопросы, предусмотренные законом специально для смягчения проблем с плотинами.
В целом, основной экологической проблемой гидроэнергетических установок является их реальный и предполагаемый риск для водной флоры и фауны. Утверждается, что GHT вращается достаточно медленно, чтобы рыба могла заметить его достаточно быстро и проплыть вокруг него. [9] [10] В ходе предварительных испытаний 2001 года утверждалось, что если рыба проплывет между медленно движущимися лопастями турбины, рыба не пострадает. Кроме того, рыбе будет сложно застрять в турбине, поскольку открытое пространство между лопастями больше, чем у самой крупной рыбы, живущей в небольшой реке. Рыба также не будет кувыркаться в вихре , потому что GHT не создает сильной турбулентности, поэтому небольшие объекты будут безвредно уноситься течением.
Как это работает
[ редактировать ]
В этом примере направление потока жидкости слева.
Когда турбина вращается, в данном случае по часовой стрелке, движение крыла через жидкость изменяет кажущуюся скорость и угол атаки (скорость и направление) жидкости по отношению к системе отсчета крыла. Совокупный эффект этих двух компонентов потока (т.е. векторной суммы) дает чистую общую «Кажущуюся скорость потока», как показано на следующем рисунке.
Действие этого кажущегося потока на каждую секцию крыла создает как подъемную силу , так и силу сопротивления , сумма которых показана на рисунке выше под названием «Векторы чистой силы». Каждый из этих векторов чистой силы можно разделить на два ортогональных вектора: радиальный компонент и тангенциальный компонент, показанные здесь как «Нормальная сила» и «Осевая сила» соответственно. Нормальным силам противостоит жесткость конструкции турбины, и они не передают турбине никакой вращательной силы или энергии. Оставшаяся составляющая силы приводит в движение турбину по часовой стрелке, и именно из этого крутящего момента можно получить энергию.
[Что касается рисунка «Кажущаяся скорость потока...», компания Lucid Energy Technologies, правообладатель патента на винтовую турбину Горлова, отмечает, что на этой диаграмме отсутствует кажущаяся скорость при азимутальном угле 180 градусов (лопасть в точка вращения, в которой он мгновенно движется в направлении вниз по потоку), может быть неверно истолковано. Это связано с тем, что очевидная нулевая скорость потока может возникнуть только при соотношении скоростей наконечника, равном единице (т.е. TSR=1, где поток тока, вызванный вращением, равен потоку тока). GHT обычно работает при TSR, значительно превышающем единицу.]
(Диаграммы «Векторы чистой силы» и «Векторы нормальной силы» частично неверны. На подветренных сегментах должны быть показаны векторы вне кругов. В противном случае на турбину не будет чистой боковой нагрузки.) М Кестер 2015.
Коммерческое использование
[ редактировать ]Винтовые турбины в потоке воды генерируют механическую энергию независимо от направления потока воды. Затем электрогенераторы, собранные на общем валу, преобразуют мощность в электричество для коммерческого использования.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ А. М. Горлов , Однонаправленная винтовая реактивная турбина, работающая при реверсивном потоке жидкости для энергетических систем , Патент США № 5,451,137. Архивировано 16 декабря 2017 г. в Wayback Machine , 19 сентября 1995 г.
- ^ А. М. Горлов , Способ поддержания флотации с использованием узла винтовой турбины , патент США № 6 253 700. Архивировано 16 декабря 2017 г. в Wayback Machine , 3 июля 2001 г.
- ^ М. Дж. Хан, Г. Бхуян, М. Т. Икбал и Дж. Э. Куайко , Системы преобразования гидрокинетической энергии и оценка турбин с горизонтальной и вертикальной осью для речных и приливных применений: обзор состояния технологии , Applied Energy, Том 86, Выпуск 10, октябрь 2009 г., Страницы 1823-1835. doi : 10.1016/j.apenergy.2009.02.017
- ^ Горлов А. М. , 1998, Винтовые турбины для Гольфстрима, Морские технологии, 35, № 3, стр. 175–182.
- ^ Горбань А.Н. , Горлов А.М., Силантьев В.М. , Пределы КПД турбины при свободном течении жидкости , Журнал Технологии энергоресурсов - декабрь 2001 г. - Том 123, Выпуск 4, стр. 311-317.
- ^ Хан, Сан-Хун; Ли, Кван Су; Ням, Ки-Дай; Пак, Ву-Сун; Пак, Джин-Сун, Оценка эффективности винтовой турбины для электростанции приливных течений на основе эксперимента на месте, Материалы 5-й Международной конференции по азиатскому и тихоокеанскому побережьям, Сингапур, 13–18 октября 2009 г., Том 4, 315–321. .
- ^ Дж. Хан и Г. Бхуян (2009). Энергия океана: статус глобального развития технологий. Архивировано 7 октября 2011 г. в Wayback Machine . Отчет подготовлен Powertech Labs для IEA-OES. [Онлайн], доступно: www.iea-oceans.org.
- ^ Jump up to: а б Горлов А.М. , Разработка винтовой реакционной гидротурбины . Итоговый технический отчет, Министерство энергетики США, август 1998 г., Информационный мост Министерства энергетики (DOE) : Научно-техническая информация Министерства энергетики. Архивировано 11 сентября 2013 г. в Wayback Machine .
- ^ Дэвис Джилл , Чудесная машина Александра , OnEarth, весна 2005 г.
- ^ Петкевич, Рэйчел (2004). «Технологические решения: производство электроэнергии с помощью незапружиненной гидроэнергетики». Экологические науки и технологии . 38 (3): 55А–56А. дои : 10.1021/es0403716 . ПМИД 14968846 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Винтовая турбина Горлова
- Александр Горлов из Северо-Восточного университета получает престижную патентную премию Эдисона за изобретение винтовой турбины. Архивировано 18 мая 2017 г. в Wayback Machine.
- Двойная и тройная спираль
- Одна Земля 2005
- Патентная премия Томаса А. Эдисона
| гидроэлектроэнергии Производство |  | |
|---|---|---|
| Гидроэнергетическое оборудование | ||