一种提高风能利用效率的方法与流程

文档序号:15579109发布日期:2018-09-29 06:23

本发明涉及风力发电领域,特别是促进空气导流的一种方法。



背景技术:

现有的风力发电装置布置在山顶或者比较宽阔的平坝,处于等风吹过来的状态,而风本身方向不是很确定、风力不是很稳定;风机的叶片虽然已经能够达到50米以上,但是风机叶片的总面积相对于叶片旋转形成的圆面的面积而言,比较小;其塔基的高度也能够做到100米的高度;但是,风机的叶片能够捕获的风面(风机叶片的总面积)其实很小,大部分风力(空气流)都从风机叶片之间或者风机之间或者风机的上部或者风机的下部溜走了,风能的利用效率非常低下。

风的流动主要来自太阳对空气的加热导致空气局部温度差异,空气局部温度高于其它位置,导致空气的流动,也就是说,风能来自太阳能,太阳总是从东边升起、从西边落下,每天太阳都会导致东方的空气先热起来,空气有一个在东西方向流动的趋势。



技术实现要素:

为了更有效利用风能,本发明设计一种提高风能利用效率的方法。

本发明实现发明目的采用的技术方案是:一种提高风能利用效率的方法,包括支撑柱和风力发电装置,风力发电装置包括叶片,其特征是:支撑柱为钢筋混凝土形成的柱状结构,支撑柱之间布置挡风材料或者风力发电装置;支撑柱的两侧各有一个凹槽,(最佳为)两个凹槽的中轴线重合在支撑柱顶部所在圆的直径方向,在水平截面内,凹槽所在孔洞的轮廓为汉字“凸”字形,凹槽位于支撑柱内侧的宽度大于外侧缺口的宽度;在嵌套放置挡风材料或者风力发电装置后,支撑柱的顶部有锁紧装置使挡风材料或者风力发电装置能够稳定地固定在支撑柱的凹槽内。

挡风材料为硬质板材或者塑料布或者橡胶膜,挡风材料的两侧各有一个长方体,即挡风材料的两侧分别固定在两个长方体的一侧,长方体的宽度大于支撑柱凹槽外侧缺口的宽度、小于凹槽内侧的宽度,即长方体的宽度大于“凸”字的顶部宽度、小于“凸”字的底部宽度,使挡风材料能够嵌套在支撑柱的凹槽内。钢筋混凝土的支撑柱能够替换成硬质金属支撑柱。支撑柱顶部中心之间的连线为南北方向。支撑柱顶部中心之间的连线能够改变为与南北方向成30-45度夹角。支撑柱的高度在50-100米,挡风材料和风力发电装置所围区域的宽度100-1000米。风力发电装置能够嵌套布置在两个支撑柱之间,方便布置和更换风力发电装置。

本发明的有益效果:由于太阳光的照射和挡风材料的遮光(或者部分遮光)作用,导致挡风材料的两侧的温差较大,两侧的空气具有一定的压强差;东西方向的空气被挡风材料阻隔,限制了东西方向空气的对流,支撑柱之间布置风力发电装置的叶片之间的缝隙为空气流动提供通道,即挡风材料和风力发电装置相互配合具备了导流挡风材料两侧的空气流动作用;相对于现有的山顶和平坝的风力发电,本发明的支撑柱支撑的挡风材料具备了聚集风能的效果,大大提高风机的出力,从而提高风能的利用效率。由于自然界的风力的大小是不便于掌控的,比如台风或者龙卷风流动方向,橡筋膜或者塑料布的挡风材料能够承受一定强度的风力,超过一定强度,能够依靠局部的破损出现孔洞来换取更大范围的安全,局部的破损形成孔洞一般不会出现杂物飘散,更换和维护的成本低廉、而且更换迅速。

附图说明

图1是支撑柱示意图;图2是挡风材料示意图;图3是挡风材料、风力发电装置和支撑柱之间关系图;图4是风力发电装置示意图;

其中,1、支撑柱,2、发电装置,3、叶片,4、凹槽,5、突出部,6、挡风材料。

具体实施方式

一种提高风能利用效率的方法,包括支撑柱1和风力发电装置2,风力发电装置2包括叶片3,其特征是:支撑柱1为钢筋混凝土,支撑柱1之间布置挡风材料6或者风力发电装置2;支撑柱1的两侧各有一个凹槽4,凹槽4建议为钢铁材料制作而成(增强凹槽4强度和增强作用力的传递),在水平截面内,凹槽4所在孔洞的轮廓为汉字“凸”字形,位于支撑柱内侧(水平面内)的宽度(即“凸”字底部宽度)大于外侧缺口的宽度(即“凸”字顶部宽度);在嵌套放置挡风材料6或者风力发电装置2后,支撑柱1的顶部有锁紧装置使挡风材料6或者风力发电装置2能够稳定地固定在支撑柱1的凹槽内,锁紧装置为现有技术,比如螺钉固定、插销固定、铆钉固定等等,比如支撑柱1的顶端有水平通孔,通孔内能够插入一个横杆,横杆的两侧都有螺纹,螺纹能够固定螺帽,使挡风材料6或者风力发电装置位于横杆下面,避免挡风材料6和风力发电装置从凹槽4上端脱出(滑出)。

挡风材料6为硬质板材或者塑料布或者橡胶膜,硬质板材比如金属板、塑料板(类似修建板房的材料,只是强度更大,即厚度更厚以抵抗本地有史以来的最大风力),塑料布和橡筋膜在风力作用下能够由一定的形变,增大与支撑柱的接触面积,从而能够减小对两侧的支撑柱单位面积的挤压力,挡风材料6的两侧各有一个长方体,可以简称为突出部5,在图2中两侧是一个圆柱体,即圆柱体能够替换长方体(为了与圆柱体的突出部5匹配,凹槽4的底部能够改变为圆形,即凹槽4由一个圆形通孔与长方形通孔相互连通形成),即挡风材料6的两侧分别固定在两个长方体的一侧,长方体的宽度(或者圆柱体的直径)大于支撑柱1凹槽4外侧缺口的宽度、小于凹槽4内侧的宽度,即长方体的宽度(或者圆柱体的直径)大于“凸”字的顶部宽度、小于“凸”字的底部宽度,使挡风材料6能够嵌套在支撑柱的凹槽4内(不被水平拉出)。

钢筋混凝土的支撑柱1能够替换成硬质金属支撑柱1(比如钢铁柱子)。支撑柱1(一般为圆柱体)顶部中心(顶部一般会倒圆角形成球面,顶部中心指对称中心,即圆柱体中轴线与顶部球面的交点)之间的连线为南北方向。太阳从东方升起,逐渐向西方移动,将支撑柱1东侧空气先加热、压强升高、气体膨胀,有一个向周围扩散的需要,形成风,风的水平方向的分量一般是风力发电的动力源,由于挡风材料的阻隔,支撑柱1之间布置的风力发电装置2的叶片3之间的缝隙成为风(气流)水平流动的主要导向(随着太阳的移动和空气的流动,挡风材料6两侧压强的逐渐平衡,在某一个时间段会减弱流动,然后相反流动)。

但是,由于太阳作用的累积效应,一般南方比北方的温度高,南北方向也存在空气流动的可能,为了利用南北向空气流动的能量,因此支撑柱1走向由南北方向改进支撑柱1顶部中心之间的连线与南北方向成30-45度夹角。

理论上讲,支撑柱1高度越高越好,挡风材料6宽度越宽越好,这样阻隔效果更好,还得从经济和可行性考虑:在高层建筑小区内,每两栋房子之间的缝隙处的风一般比较大,这就说明较高的挡风材料6具备导流空气的作用;现有的高层房屋的高度大致在几十米到几百多米,每栋房屋宽度大致在100米左右,也就是说,具备空气导流效果的支撑柱1高度大致在几十米、挡风材料6宽度在100米左右。建议支撑柱1的高度在50-100米,挡风材料6和风力发电装置所围区域的宽度100-1000米。

风力发电装置2起支撑和包装作用的外壳的两侧有突出部5,通过将突出部5分别放入两侧的支撑柱1的凹槽4内,即风力发电装置2能够嵌套布置在两个支撑柱1之间,方便布置(增加或者减少风力发电装置2)和更换风力发电装置2。

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