Конструкции энергоагрегатов

3.   Конструкции энергоагрегатов.

Рассмотрим некоторые конструкции энергоагрегатов.

а) Плоский солнечный коллектор

Плоские коллекторы улавливают энергию прямых и рассеянных лучей, то есть работают и в пасмурную погоду. Они состоят (рис. 6) из светопрозрачного защитного слоя, теплоприемника поглощающего солнечную энергию, труб или коробов для теплоносителя, слоя теплоизоляции и защитного короба, который может быть элементом коллектора или здания. Ультрафиолетовые солнечные лучи проходят через светопрозрачный защитный слой и достигают теплоприемника – темной абсорбирующей панели. Панель нагревается и начинает излучать новую инфракрасную радиацию. Для инфракрасных лучей защитный слой лучей не пропускает. Поэтому внутри коллектора температура повышается . Теплоту выводит из коллектора воздушный или жидкий теплоноситель. Защитный слой 1 обладает высокой проводимостью и пропускает солнечную радиацию в коллектор, а также предотвращает потери теплоты из него. Стекло для него изготавливают с низким содержанием железа

Рис. 6. Схема гелиоустановки.

1 – Двухслойное остекление

2 – трубопровод для циркуляции жидкости

3 - панель-теплоприемник

4 – слой теплоизоляции

5 – защитный короб

6 – направление солнечных лучей

8 – насос для теплоносителя

9 - теплообменник

10 – аккумулятор

11,12 – вода нагретая и холодная

или противоотражающим покрытием. В сельской местности защитный слой изготавливают из 2-х и более слоев светопрозрачной пленки. Теплоприемник

Изготавливают из листов меди или алюминия окрашенных в черный цвет. Поток теплоносителя должен проходить вдоль теплоприемника по трубам, коробам или в замкнутой поверхности солнечной панели. Роль жидкого теплоносителя обычно играет вода. В зимних условиях для этих целей лучше использовать не замерзшую жидкость: антифриз, трансформаторное масло. Жидкий теплоноситель циркулирует по трубопроводам, воздушный – или по трубопроводам или в изолированном от внешней среды пространстве между теплоприемником и светопрозрачной поверхностью.

б) Теплоаккумулирующее устройство.

Теплоаккумуляторы – важная часть теплоаккумулирующего устройства. Солнце светит ограниченное число часов в сутки и не каждый день, а тепловая энергия нужна постоянно и особенно в ночное время суток зимой. Поэтому солнечную энергию необходимо сохранить для потребителя. Этой цели служат теплоаккумуляторы (рис. 7). Теплоаккумулирующее устройство может представлять собой закрытую сверху яму, наполненную булыжником. Циркуляция воздуха от коллектора к теплоаккумулятору и из него в обогреваемое помещение можно обеспечить не только при помощи вентиляционной системы (рис. 7), но и путем естественной конвенции.

Рис. 7 Аккумулятор теплоты с каменевой подушкой

1,4,6 – выход соответственно холодной жидкости, направленной к солнечной панели, теплой воды, пригодной к использованию, теплого воздуха.

2,3,5 – вход соответственно холодного воздуха, нагретой в солнечной панели жидкости, холодной воды, которая проходит через змеевик в теплонакопительной камере

7 – корпус накопителя

8 – камни теплоаккумуляторы

9 – змеевик.

в) Конструкции ВЭУ

В состав ВЭУ входят: ветродвигатель, редуктор, преобразователь механической энергии, аккумулятор и потребитель. Ветродвигатель преобразует энергию ветра в механическую или электрическую.

Промышленность выпускает в основном ветроэнергетические агрегаты с крыльчатым колесом (рис.9а). Во время сильных ураганов, ветров и штормов центробежные силы могут разрушить полости, поэтому в состав ВЭУ включены специальные устройства для перевода лопастей во флюгерное положение. Их ξ достаточно высокий: 0,3….0,46. Окружная скорость двигателей не превышает скорости ветра, масса на единицу мощности небольшая. Их используют для установок с малым начальным крутящим моментом, а также чтобы обеспечить работу центробежных насосов или энергогенераторов.

У ветродвигателей с вертикальной осью вращения ветроколеса, линейная скорость вращения лопастей в несколько раз больше ветра. Такие ветродвигатели подразделяют на карусельные (рис,9б) и роторные (рис. 9б). Полуцилиндры ротора устанавливают на одинаковом расстоянии от вертикальной оси. Вращение ветровых колес не зависит от направления ветра. Они медленно реагируют на изменения скорости ветра, т.е. работают стабильно.

Рис. 9. Схемы принципиальные ветровых установок.

а) АВЭУ с крыльчатым колесом

б) карусельная

в) роторная

г) барабанная

д) цепная

Ветродвигатели могут быть также барабанными (рис 9г) и цепными (рис. 9д). Лопасти цепных ветродвигателей гибкие и при вращении принимают форму цепной линии. Под воздействием центробежных и аэродинамических сил они приобретают такую форму при которой возникающие в установке усилия уравновешиваются, то есть не требуется специальных элементов. Достоинства таких ветродвигателей – способность воспринимать ветер в любых направлениях и высоким ξ =0,6; недостаток – сложность в изготовлении.

Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Частота его вращения должна в 4 раза и более превышать частоту вращения ротора ветродвигателя. достичь этого можно путем правильного выбора типа генератора либо передаточного устройства. Различают генераторы постоянного и переменного потока.

Аккумулятор предназначен для сохранения энергии в течение ограниченного безветренного периода. В ветреные дни проще всего накопить энергию в электрических аккумуляторах. Емкость аккумуляторных батарей может держаться от 3 до 6 суток. Стоимость их может доходить до половины стоимости ветродвигателя.