[发明专利]热能风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，尤其是涉及一种使用太阳热能转化为风能、再由风能转化为电能的风力发电装置。

  

背景技术

风力发电机，简称为“风力机”，是一种利用天然风为能源，获得一定电能的设备。

目前公知的风力发电机，常见的有轮式风力发电机、立式风力发电机、塔式风力发电机、螺旋桨式发电机……，这些风力发电机无论采用何种结构，均需有一定风速的自然风；当自然风风速小于风力发电机启动极限（往往为每秒2米）时，这些风力发电机便无法正常运作发电，且这些风力发电机或多或少存在外观结构宠大、风能利用效率低、无法全方位接受天然风等缺陷，影响到风力发电机的应用范围和经济效果。

发明目的

本发明的目的，在于设计出一种利用太阳光热能便能激活空气流动的风力发电装置，赋予风力发电机以更大的应用范围和更宽广的使用空间。

发明内容

本发明在综合目前公知的各种风力发电机优势基础上，克服现有风力发电机无风不起动的缺陷，运用阳光热幅射、空气热膨胀等原理，设计出一种利用阳光热能激发空气流动、利用高空气流增强气流能量的装置，使装置即使在天然风风速等于零的情况下，也能单纯依靠阳光热能和高低空气流温差正常运转发电，从而形成一种独特的热能风力发电机。

本发明所依据的有阳光热幅射原理、气体膨胀原理、气流旋涡原理、烟囱原理等，这些原理主要内容是：

1，阳光热幅射原理：阳光热幅射与光一样，均是以电磁波形式出现；太阳的热能转换成电磁波并传播出去。当物质接受电磁波后，又转换成热的形式。在单位时间内从单位面积上放射出来的热量称为放射力（幅射力）；在单位时间内，从单位面积上通过单位立体角放射出去的热量，称为放射强度。阳光放射到物体表面的能量中，一部分被表面反射，一部分被表面吸收，剩下的部分则透过该物体；对于固体和液体而言，能量透过的比率几乎为零。能够全部吸收入射能的物体，称为黑体。

2，温室效应原理：在阳光照射下，室内温度可在不经人工加温而高于室外温度。

3，气体热膨胀原理：气体（包括空气）在压力不变的情况下，气体体积随温度升高而增大的特性，称为气体的膨胀性；气体膨胀性的大小，用体积膨胀系数来度量，它是增加一单位温度时所引起的体积相对增大量。膨胀后气体的单位体积重量变轻，呈漂浮上升趋势。

4，空气对流原理：空气中较热的部分和较冷的部分，通过循环运动，使温度趋于均匀，这是空气传热的主要方式；空气对流的特点是热空气上升，冷空气下降。

5，旋涡原理：气体在作螺旋形旋转运动时，可形成旋涡结构的气流；该气流积蓄有较大的能量。利用气流切向引入，可造成气流的旋转运动，使具有一定质点的气体通过惯性离心力而甩向外壁面作附壁流动。

6，烟囱原理：利用高低空气流的温差，以及高空气流的运动，在烟囱内部造成空气负压，使烟囱内部空气上升，形成抽拔空气效果；其中，烟囱越高，负压效应越大，抽拔空气效果越好。

根据上述原理，本发明所采用的技术方案是：

⑴ 建造一大温室，屋顶覆盖以专门吸收太阳光幅射热能的吸热板，尽可能促使室内气温上升，造成室内气体热膨胀效果。

⑵ 将温室平面设计为圆角矩形或近似于圆角矩形，一方面适应于我国城乡街区土地建设规划，一方面适应于自身运作特点，最大限度地利用土地资源。

⑶ 在温室内部设置热交换墙，尽可能地增大屋顶吸热板的散热面积，促使室内气温快速提升，产生热膨胀效应而发生流动，形成风能。

⑷ 将室内热交换墙设计为弧线形状，绕室内正中位置环形阵列；热交换墙与热交换墙之间形成风道，使所有切向进入风道的空气发生旋转流动，在温室正中形成气流旋涡，聚集更大的风力能量。

⑸ 在温室屋顶正中位置耸立烟囱设施，利用高空气流与低空气流的温差效应，强劲抽拔温室内气流，提升风能强度。

⑹ 在温室屋顶与烟囱设施的连接处，设置一涡轮盘，用以吸纳室内奔流的风能，将挤入烟囱向上奔流的风能转化为向心旋转的机械能。

⑺ 在涡轮盘下方设置一恒压发电机，利用变速齿轮传递能量、改变转速，将涡轮盘的机械能转化为恒压发电机所产生的电能。

⑻ 在恒压发电机外围设置防护罩，以抵御气流旋涡所夹带风沙对恒压发电机及变速齿轮的侵害，以确保设备能够在气流旋涡中心安全平稳地运行。

与目前公知的风力发电设备相比，本发明所形成的热能风力发电机，可以取得下列有益效果：