[发明专利]人造龙卷风发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及风能发电技术领域，特别涉及一种人造龙卷风的发电装置。

背景技术

目前的风能发电通常是在塔架上安装叶轮，利用风吹动叶轮旋转从而带动发电机发电。这种发电方式只能发出几个或几十个千瓦的电能，为了获得更多的电能，有的需要建造高达百米的塔架，叶轮直径达60-70米，尽管如此，发出的电力也是有限，而且不是随处可建，必须建在风大风多的地方，这种风能发电方式投资大、建造麻烦、同时风力时大时小，发出的电流不稳定、成本高。

龙卷风是在极其不稳定的天气情况下，由两股空气强烈对流运动而产生的一种伴随着高速旋转的漏斗状云柱的强风涡旋，上下产生较大的温差，中心气压远小于外部，从而形成强大的压力差，在此压力差的驱动下产生强大的气流，风速可达100m/s至200m/s，甚至可达300m/s.龙卷风蕴含强大的能量，自然龙卷风的能量目前仍没法利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用人造龙卷风的快速流动，推动发电机发电，它具有发电成本低、见效快、投资少、简单易行、发电效率高、发电稳定的人造龙卷风发电装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种人造龙卷风发电装置，其特征在于：包括可人造龙卷风的造风外壳、风叶组件和发电机，造风外壳呈漏斗状，其上部开口大、下部开口小，造风外壳的下部开口还连接有盘曲状的引风管，引风管的入风口延伸入风叶组件，风叶组件包括进风外壳、风叶及其转轴，风叶设置在转轴上并置于进风外壳内腔，进风外壳设有进风口，引风管的入风口连通进风外壳内腔，发电机的动力输入端连接风叶转轴；此款人造龙卷风发电装置，由于造风外壳系漏斗状、且它的下部开口连接一个盘曲状的引风管，鉴于漏斗状造风外壳的上部开口与下部开口存在高度差，在造风外壳的上部开口与下部开口会形成气压差，由此气压差可产生一个简单的气压差梯度，形成初步的龙卷风效应；当造风外壳上部开口有流动空气时，根据流体力学原理，气体的气压与流速成反比，在漏斗状的造风外壳上方形成一个低压区，使造风外壳里外形成气压差，造风外壳里的气体将向上流动，带动造风外壳下部的气体也流动起来；我们设计的一款漏斗状造风外壳的上部开口直径D是25m，下部开口直径d是25cm，上部开口直径是下部开口直径的100倍，根据V_上=V_下即S_上Δh_上=S_下Δh_下即πR²Δh_上=πr²Δh_下,可得Δh_下=10000Δh_上即可得到，造风外壳的漏斗底部的流速是漏斗上部流速的10000倍，因此，只要漏斗上方有微风（4m/s的风速）以上的风速，就可以在漏斗底部形成强大的气流；由于进入造风外壳漏斗下部开口的气体系通过盘曲状的引风管接入，使进入漏斗的气体形成强风涡旋（如：逆时针螺旋状）前进，在漏斗里由于气体是涡旋前进，内部中心气压比正常的要低很多，形成了明显的龙卷风效应，大大地加速了进入漏斗底部气体的流速，此时，进风外壳内腔的风叶及其转轴高速旋转，从而，驱动发电机的动力输入端，实现发电机发电，它具有发电成本低、见效快、投资少、简单易行、发电效率高、发电稳定等优点。

本发明还可以采用以下技术措施解决：

作为更具体的方案，所述漏斗状的造风外壳上部开口直径是下部开口直径的50至200倍；以上述我们设计的一款漏斗状造风外壳的上部开口直径D是25m，下部开口直径d是25cm，上部开口直径是下部开口直径的100倍计算，造风外壳的漏斗底部的流速是漏斗上部流速的10000倍，故此，可以根据使用需要，设计合理的上部开口直径与下部开口直径的适当比例。

作为更佳的方案，所述盘曲状的引风管系螺旋管；螺旋状的引风管可使进入漏斗状的造风外壳的气体形成逆时针螺旋状前进，在漏斗里由于气体是螺旋前进，内部中心气压比正常的要低很多，形成明显的龙卷风效应。

作为更具体的方案，所述进风外壳的底部设置有进风口，其顶部开有排风口，引风管的入风口连接所述排风口，风叶位于进风外壳的进风口和排风口之间；这种进风外壳采用底进风、顶排风的设计方式，且将风叶设置在进风和排风之间，既有利于提高进风的强度，又可使风叶高速旋转效果更理想。

作为更佳的方案，所述进风外壳的进风口直径大于其排风口直径，使风叶高速旋转效果更佳。

所述盘曲状的引风管与造风外壳的下部开口之间为整体连接结构，既可避免烦琐的接驳安装，又可提高两者连接的密封效果。