Так, например, ветрокомпрессор, в отличие от ветрогенератора, уже начинает давать энергию после того, как только ветроколесо начнёт вращаться. Что касается стоимости, то пневмокомпрессор на порядок дешевле электрогенератора аналогичной мощности.
Если учесть и то, что для привода ветрокомпрессора, можно использовать и возвратно-поступательное движение, то от дорогостоящего ветроколеса, можно будет вообще отказаться и заменить его ветропарусом, который, под воздействием ветра будет создавать колебательные движения.
Следующим путём снижения себестоимости комплексных установок энергетики, является создание стандартных модулей и агрегатов, из которых и будет собираться система в целом, в зависимости от её назначения.
Список использованных источников
1. Лысенко В.С. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Предварительный патент РК № 11877. Опубликованный 15.08.2002, бюл. № 8.
2. Лысенко В.С. Теплоэлектростанция. Предварительный патент РК № 13829. Опубликованный 15.12.2003, бюл. № 12.
3. Лысенко В.С. Способ преобразования энергии и энергетическая установка для его осуществления. Предварительный патент РК № 17475. Опубликованный 15.06.2006, бюл. № 6.
4. Кулжабаев Б.Д., Лысенко В.С. Вихревая гидротурбина. Инновационный патент РК № 21232. Опубликованный 15.05.2009, бюл. № 5
УДК 621.311.21
В.С. Лысенко
Казахский национальный педагогический университет им. Абая г. Алматы, Республика Казахстан
МИКРОГИДРОТУРБИНА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДОСБРОСОВ
В докладе сообщается об экологическом воздействии традиционных водосбросов на структуру воды, экспериментальных данных влияния формы водовода на скорость течения воды и конструкции вихревой микрогидротурбины, которая наряду с преобразованием энергии воды от напорных водосбросов предназначена для восстановления её структуры.
В предгорных районах Казахстана проблема снабжения экологически чистой тепловой и электрической энергией жилых и промышленных объектов стоит очень остро. В тоже время в этих районах находится густая сеть водосбросов для технических и бытовых нужд. Конструкция существующих водосбросов и их техническое состояние не соответствует современным требованиям экологии в аспекте сохранения естественной структуры воды. Материалы водоводов и их геометрия оказывают негативное влияние на воду, разрушая ее природную структуру и физико-химический баланс [1].
С другой стороны существующие водосбросы являются источником возобновляемой энергии, которую можно использовать для снабжения теплом и электричеством локальные объекты в предгорных районах.
Традиционные радиально-осевые, пропеллерные и ковшовые турбины [2] микрогидростанций, использующие энергию водосброса по трубопроводам, создают в воде интенсивную кавитацию. Это приводит не только к быстрому износу лопаток турбин, но и к снижению качества воды. Последнее обусловлено разрушением естественной внутренней молекулярной структуры воды. Причина разрушения воды кавитацией связана с эмиссией элементов и излучением кавитационных таверн. При этом механически вызванное давление и градиенты температур вызывают вибрации в воде на уровне молекулярных структур, которая при этом разрушаются [1].
Современные исследования структуры воды, наиболее полный анализ которых проведен в работе [3], базируются в основном на изучении химического состава и водородных связей в структуре воды. Влияние на структуру воды физических процессов было исследовано Виктором Шаубергером [1], который представлял воды как биоэнергетическую субстанцию и транспортную среду. В зависимости от физических градиентов и контактирующего окружения структура воды приобретает соответствующую конкретным условиям композицию и форму движения. Например, при свободном течении в воздухе струя воды формируется в пространственную конусно-винтовую спираль. Тоже происходит в объеме воды при опорожнении любых емкостей через отверстия в нижней части. Вода завихряется в объеме и образуется воронка. Формы этих пространственных водяных струй и их энергетический потенциал являются функциями целого ряда физических (температура, давление, скорость, магнитные
поля и др.), геометрических (форма и размеры емкости и выпускного отверстия) и химических (состав воздуха, материал емкости и выпускного отверстия) аргументов.
Таким образом, комплексные исследования свободного течения воды и влияния геометрии водоводов и их материала на её структуру и энергетический потенциал являются весьма актуальными как с позиции рационального использования водных ресурсов, так и для разработки эффективных и экологически чистых гидротурбин малой мощности.
В лаборатории инновационных технологий Казахского национального педагогического университета им. Абая разработана перспективная программа комплексных поэтапных исследований влияния геометрической формы и материала водоводов на структуру и энергетический потенциал водосбросов. А также исследований с целью создания микро гидравлических энергетических станций основанных на использовании естественного потока воды. Эти станции наряду с преобразованием потенциальной и кинетической энергии воды от напорных водоводов предназначены для восстановления её природной структуру.
В соответствии с этой программой проведены предварительные эксперименты по исследованию влияния пространственной конфигурации водовода на скорость истечения воды. Эксперименты показали, что конусно-винтовая конфигурация водовода приводит к увеличению скорости течения воды на 6% по сравнению с прямым водоводом [4].
Анализ исследований и современных тенденций решения указанной проблемы позволили разработать конструкцию вихревой гидротурбины [5] и на ее базе энергетических гидравлических установок для преобразования энергии течения воды в тепло и электричество [6].
Вихревая гидротурбина состоит из вихревой камеры, диффузора, турбины, сливной емкости и подшипниковых опор, в которой вращается вал жестко соединенный с турбиной. Подача воды в вихревую камеру осуществляется напорным водоводом через инжектор, а отбор воды из сливной емкости производится по сливному водоводу. Турбина выполнена в форме конуса со спиральными лезвиями или канавками, переходящими у основания в форсунки.
Особенностью турбины является то, что она не имеет лопастей. Спиральные лезвия или канавки выполнены по коническим винтовым линиям в виде штопора. Эти лезвия или канавки ввинчиваются в вихревой поток воды, не разрывая его и не создавая кавитации. В обычных турбинах лопасти пересекают поток воды и разрывают его. При этом много энергии расходуется впустую на преодоление сил поверхностного натяжения и сцепления молекул воды. Это ведет к потерям энергии и к появлению кавитационных явлений. Последние обуславливают эрозию металла турбины и значительно сокращают срок её эксплуатации. Предлагаемая конструкция турбины стимулируют естественные формы движения воды. Это позволяет снимать механическую энергию воды и сохранять ее природную структуру за счет обеспечения естественного течения.
В настоящее время проводятся комплексные исследования и опытно-конструкторские работы по изготовлению опытно-промышленного образца вихревой гидротурбины мощностью 10 кВт. Работы финансируются за счет гранта ректора Казахского национального педагогического университета им. Абая.
Список использованных источников
1. Шаубергер В. Энергия воды. - М.: Яуза, Эксмо, 2008. - 320 с.
2. Ковалев Н.Н., Гидротурбины. Конструкции и вопросы проектирования. Гидротурбины. Л., Машиностроение, 1971.- 584с.
3. Маленков Г.Г. Структура и динамика жидкой воды. Журнал структурной химии. 2006. том 47. С. 5-35.
4. Кулжабаев Б.Ж. Исследование конструкторско-технологических особенностей изготовления вихревой турбины микрогидростанции. Автореферат дисс. к.т.н., Алматы. 2009 г. 26 с.
5. Кулжабаев Б.Д., Лысенко В.С. Вихревая гидротурбина. Инновационный патент РК № 21232 Опубликованный 15.05.2009, бюл. № 5.
6. Лысенко В.С. Способ преобразования энергии и энергетическая установка для его осуществления. Предварительный патент РК № 17475. Опубликованный 15.06.2006, бюл. № 6.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.