Преобразование энергии ветра в тепловую. Совместная работа ветроэнергетической установки и вихревой трубы

Принципиальная схема установки по утилизации энергии ветра представлена на рис. 2.3.1.

Энергетическим узлом установки является ВЭУ мощностью N=10кВт, подобно описанной в настоящем отчете. Установка работает в теплофикационном и холодильном режимах. Для организации таких режимов, особенно холодильного, предлагается использовать вихревую трубу (см. п. 2.3).

Принципиальная схема установки представлена на рис. 2.3.2. Установка имеет в своем составе ВЭУ 10 кВт, воздушный компрессор, воздушный ресивер или баллонную рампу, вихревую трубу, теплообменники, аппаратуру управления. Конкретный проект должен быть привязан к конкретным техническим предложениям: ниже произведена общая оценка технологических возможностей такой установки.

	Как известно [198], для для нормальной работы вихревой трубы необходимо давление воздуха, превышающее 0,5 - 0,6 МПа.

	В настоящем отчете произведен анализ ВЭУ с дизельной установкой для выработки энергии для местной сети. Необходимость дизельной установки вызвана возможными перерывами ветра, потребностью в “качественной” электроэнергии для электротехнических и электронных систем. Обсуждаемая ниже установка служит только для теплофикационных и холодильных устройств. Конечно, она может рассматриваться и в схеме ветродизельной станции, но наличие “качественного” электричества (т.е. электрической энергии стабильного напряжения и частоты) позволяет решить поставленные выше задачи значительно проще.

	Если ветроэнергетический агрегат имеет мощность около 10 кВт, то компрессорная установка такой мощности позволяет получить

около 170 кг/час воздуха, сжатого до давления 0,7 МПа. При температуре окружающей среды 0⁰С, считается, что воздух в ресивере также имеет температуру окружающей среды.

	Вихревая труба, при коэффициенте разделения масс (т.е. расходы горячего и холодного потоков примерно равны), производит воздушные потоки с температурой +60-70⁰С и -30-40⁰С соответственно. Выше отмечалось, что если тепло можно достаточно просто получить разными способами, то для получения холода требуется специализированное дорогостоящее оборудование.

	Таким образом 170 кг/час воздуха дадут 85 кг/час воздуха с температурой ~ 65⁰С и 85 кг/час воздуха с температурой ~ -35⁰С.

Преобразование энергии ветра в тепловую. Совместная работа ветроэнергетической установки и вихревой трубы.
Рис. 2.3.1.1.

	Тепловой поток, при прохождении через теплообменник 6 нагревает теплоноситель (воду) до близкой температуры - напр. +60⁰С, охлаждаясь на выходе до температуры +20-15⁰С. Таким образом теплопередача в теплообменнике 6 составляет в рамках данной задачи

~ 4250 кДж/час (1060 ккал/час),

что достаточно для нагрева 22 кг/час воды от 15 до 60⁰С.

Такое количество тепла вполне достаточно для нужд теплофикации отдельного жилого помещения.

Более привлекательно использование вихревой трубы для получения холода. 85 кг/час холодного воздуха, проходящего через теплообменник 5, произведут 2000-2500 кДж/час холода, т.е. в пересчете на 1 кг удельная холодопроизводительность составит 25 кДж/кгЧ час, что уступает фреоновым холодильникам, но значительно превышает показатели абсорбционных холодильных машин.