一种提高风机捕风效率的装置制造方法及图纸

技术编号:8946724 阅读:149 留言:0更新日期:2013-07-21 19:15
本实用新型专利技术公开了一种提高风机捕风效率的装置,使风机捕风效率突破贝兹极限0.593的限制,主要适用于小型叶片的垂直轴式风力发电机。本实用新型专利技术包括环形扩压管和扩压管支撑结构,所述扩压管安装在风机的风轮外周,所述环形扩压管截面为任意升力翼型。进一步地,所述环形扩压管喉部面积与扩压管出口面积比值为1∶1.5~3。所述扩压管支撑结构为风机塔筒。本实用新型专利技术结构简单,安装方便,可以采用架设独立的支撑结构,也可以将其安装在风机塔架上;通过在风机外周加装任意升力翼型的环形扩压管即可实现发明专利技术目的,可以大量应用在小型叶片的垂直轴式风力发电机领域。(*该技术在2023年保护过期,可自由使用*)

A device for improving the efficiency of wind fan

The utility model discloses a device for improving the efficiency of the wind fan, the fan efficiency of wind break through the Baez limit limit of 0.593, vertical axis wind turbine is mainly suitable for small leaves. The utility model comprises an annular diffuser pipe and a pressure pipe support structure which is arranged on the periphery of the wind wheel of the fan. Further, the ratio of the throat area to the outlet area of the diffuser is 1: 1.5~3. The structure of the expansion tube is a fan tower. The utility model has the advantages of simple structure, convenient installation, can be used to set up an independent support structure, it can also be installed in the wind turbine tower; through the ring extending in the fan peripheral with any lifting airfoil pressure tube can achieve the purpose of the invention can be used in a large number of small leaves, the vertical axis wind turbine field.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风机发电领域,尤其涉及到一种提高风机捕风效率的装置,突破了风机捕风效率的贝兹极限。
技术介绍
风机是指将风能转化为电能的装置,主要包括风轮、齿轮箱、发电机、控制系统、塔架等部件。其中风轮是风电机组最重要的部件,主要由叶片和轮毂组成。叶片在气流作用下能产生气动力使风轮旋转,再通过齿轮箱增速或直接驱动发电机产生电能。因此,叶片的捕风效率直接影响到风机发电效率。近年来,随着风电产业的迅猛发展,对风电叶片设计的要求逐渐提高,尤其是对捕风效率都有了更高的要求。通常情况下,当风通过涡轮机,几乎有一半的空气被迫停留在叶片周围,而不是通过它们,这些风中的能量就丢失了。传统的风力涡轮机最多只能利用59.3%的风能,这个值被称为贝兹极限。目前提高捕风效率的技术大都集中在采用更高升阻比的新翼型,如改型的NACA63系列,或者采用从叶尖到叶跟的全翼型结构,但是其捕风效率均低于贝兹极限0.593。也有采用风道设计的技术,但是其原理主要是通过改变风向和多级串联转子的方法,其效率的提高均不能突破贝兹极限。目前大部分风机优化后的最大捕风效率大都在0.47-0.51之间,有必要对现有技术进行改进,提高风机捕风效率,使其突破贝兹极限0.593。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足,本技术公开了一种提高风机捕风效率的装置,使风机捕风效率突破贝兹极限0.593的限制,主要适用于小型叶片的垂直轴式风力发电机。为了实现上述专利技术目的,本技术采用的技术方案如下:一种提高风机捕风效率的装置,其特征在于:包括环形扩压管和扩压管支撑结构,所述扩压管安装在风机的风轮外周,所述环形扩压管截面为翼型。进一步地,所述环形扩压管的截面翼型为任意升力翼型。进一步地,所述环形扩压管喉部面积与扩压管出口面积比值为1: 1.5 3。进一步地,所述扩压管支撑结构安装在风机塔筒之上。本技术的有益效果在于:结构简单,安装方便,可以采用架设独立的支撑结构,也可以将其安装在风机塔架上;通过在风机外周加装任意升力翼型的环形扩压管即可实现专利技术目的,可以大量应用在小型叶片的垂直轴式风力发电机领域。附图说明图1本技术实施例安装示意图;图2带扩压管和不带扩压管的风机捕风效率随推力系数变化图;图中附图标记如下:1-环形扩压管;2-风轮;3-塔架;4_扩压管支撑结构。具体实施方式本技术的原理是通过将风机放置于带翼型截面的环形扩压管中,利用翼型截面产生升力,也就是等效成环形润,该环形润通过Biot-Savart定律将产生一个诱导速度,从而增加通过风机扫风面积的质量流量,可以把捕风效率提高到0.80以上,超过贝兹极限0.593。理论推导验证和CFD计算(Computational Fluid Dynamics,即计算流体动力学)验证过程如下:如图1所示,风轮平面内的轴向速度以v表示ε表示放大系数,定义为!《与、的比值,即E= V/^。对扩压管中的风轮进行一维分析可以得到带扩压管的风机的功率系数,也就是捕风效率Apitf的表达式:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高风机捕风效率的装置,其特征在于:包括环形扩压管和扩压管支撑结构,所述扩压管安装在风机的风轮外周,所述环形扩压管截面为翼型。

【技术特征摘要】
1.一种提高风机捕风效率的装置,其特征在于:包括环形扩压管和扩压管支撑结构,所述扩压管安装在风机的风轮外周,所述环形扩压管截面为翼型。2.根据权利要求1所述一种提高风机捕风效率的装置,其特征在于:所述环形扩压管的截面翼型为任意升力...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯彬彬胡杰桦李再轲姜其斌刘建勋冯学斌梁鹏程
申请(专利权)人:株洲时代新材料科技股份有限公司
类型:实用新型
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1