專利名稱：利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域，特別是利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法。它是利用地球自轉(zhuǎn)具有圓周速度產(chǎn)生的離心力及高空綜合能源，以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，通過文丘里管道中獲得高速氣流，推動(dòng)空氣輪發(fā)電機(jī)組而發(fā)電。
已知，人類都只是利用地球本身內(nèi)部儲藏的能源，如煤、石油、天然氣、核能等，這些能源儲量有限，用完后不能再生，又是工業(yè)重要原料，很快將耗盡，同時(shí)，這些能源使用后，排放大量有害于人類與生物的化學(xué)物質(zhì)，給世界環(huán)境造成了嚴(yán)重惡果；再生能源，如水力、風(fēng)力的資源條件有限，遠(yuǎn)不能滿足人類物質(zhì)生活增長的需要；太陽能雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但收集方法尚不完善，受白天和晚上有無陽光的限制，開發(fā)成本高，難大力推廣應(yīng)用。目前，似本發(fā)明新的開發(fā)能源利用方法，還未有文獻(xiàn)報(bào)道。
本發(fā)明的目的，在于提供一種利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法。其特征是利用地球自轉(zhuǎn)所具有圓周速度產(chǎn)生離心力及高空具有的綜合能源，以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，通過文丘里管狀集能加速器在喉頸部獲得向上高速氣流，推動(dòng)裝在文丘里管狀集能加速器喉頸部處的空氣輪發(fā)電機(jī)組而發(fā)電，有效地解決了人類對能源需求。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用地球自轉(zhuǎn)圓周速度產(chǎn)生的離心力及綜合高空具有其它能量，以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，通過用進(jìn)氣和出氣兩個(gè)錐管構(gòu)成的文丘里管狀裝置，由出氣錐管在高空大面積大容量集中能源，在喉頸部獲得高速氣流，推動(dòng)裝在喉頸部處的空氣輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
本發(fā)明同建設(shè)水電站類似，水電站依靠水為介質(zhì)，利用重力加速度g＝9.81米/秒2，方向朝地球中心；而本發(fā)明是以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，利用離心加速度a＝0.0337米/秒2，方向離地球中心朝向高空，根據(jù)本發(fā)明的方法，充分利用空氣高速特性，能獲得較大的功率。
本發(fā)明工作原理分述如下1.地球?yàn)橐粋€(gè)高速自轉(zhuǎn)的球體，地球表面呈游離狀的空氣，質(zhì)輕、慣性力小，由于地球吸引力作用，使空氣形成下部稠密壓力大，上部稀薄壓力小的大氣圈，而整個(gè)地球表面的空氣壓力又都是互相平衡靜止又是不斷流動(dòng)的，利用這種特有條件，在地球表面豎設(shè)一個(gè)具有向上離心力空氣流道作用的文丘里管狀集能加速器，排除了文丘里管狀集能加速器外部大氣的橫向水平干擾，將空氣流道系統(tǒng)內(nèi)外已平衡了的空氣重力(即大氣壓力)，在地球自轉(zhuǎn)的產(chǎn)生的離心力作用下而失去平衡，使空氣流道系統(tǒng)內(nèi)的空氣形成一股沿著文丘里管狀集能加速器上升方向的氣流速度。
2.地球自轉(zhuǎn)與地球周圍的大氣圈產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，形成不同層次的環(huán)氣流和不同水平速度，這種水平速度是隨著大氣垂直高度越高，水平速度越大，壓力就越低，豎設(shè)在高空中的文丘里管狀集能加速器的高空頂部的空氣不斷被高空水平方向的高速度低壓力的氣流帶走；空氣流道系統(tǒng)進(jìn)出口高差越大，壓力差也越大，使在文丘里管狀集能加速器內(nèi)空氣流動(dòng)得到進(jìn)一步加快，在地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生向上的離心力和文丘里管狀集能加速器高空頂部的水平高速低壓力兩種力的作用下，使在文丘里管狀集能加速器內(nèi)形成一股持續(xù)永久性的上升單向氣流。
3.氣流在文丘里管狀集能加速器內(nèi)不斷上升時(shí)，在各個(gè)不等截面處有不同的流速，根據(jù)流速和流通截面關(guān)系K·A1·V1＝A2·V2，其中A1、A2和V1、V2分別為大小流通截面和流速，K為效率系數(shù)。在高空沒有其它氣流干擾的情況下，在文丘里管狀集能加速器喉頸部處的空氣輪發(fā)電機(jī)可以獲得高速氣流，空氣輪機(jī)的功率為N＝V3·D2·η，其中V為文丘里管狀集能加速器喉頸部的空氣流速，D為文丘里管狀集能加速器喉頸部直徑，η為總效率，由此可知，空氣輪機(jī)在高速氣流推動(dòng)下，可以獲得很大功率。
4.地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的水平氣流速度，受到不同季風(fēng)、臺風(fēng)、寒流、西風(fēng)帶氣流等干擾時(shí)，產(chǎn)生新的合成氣流速度，不管方向如何，都要帶走文丘里管狀集能加速器頂部的空氣，文丘里管狀集能加速器內(nèi)的空氣上升的速度大小，調(diào)節(jié)文丘里管狀集能加速器底座的進(jìn)氣閘門的開度、門的數(shù)量及進(jìn)氣方向，使空氣輪發(fā)電機(jī)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到全年都能發(fā)電。
5.在文丘里管狀集能加速器的內(nèi)壁上，涂有吸收光、熱能的黑體物質(zhì)，盡可能吸收太陽的光和熱，促使文丘里管狀集能加速器內(nèi)空氣受熱加快上升速度，便可增強(qiáng)功率和延長多發(fā)電時(shí)間。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明作進(jìn)一步描述從

圖1、圖2所示文丘里管狀集能加速器是由一個(gè)豎立在高空端出氣錐管5和地面底座端進(jìn)氣錐管2構(gòu)成中間小、兩頭大的管道。在中間小的喉部處安裝空氣輪發(fā)電組3在管式座環(huán)6內(nèi)，并與中間引氣管4、前面進(jìn)氣閘門1串聯(lián)構(gòu)成一座由地面通向高空的空氣流通系統(tǒng)，流道系統(tǒng)內(nèi)外空氣重力互相抵消，靠地球自轉(zhuǎn)在空氣流道系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的離心力，將文丘里管狀集能加速器內(nèi)的空氣不斷地排到高空大氣層，再由地面底座的進(jìn)氣閘門1補(bǔ)充空氣。由于地球自轉(zhuǎn)具有460米/秒左右的圓周速度(赤道兩側(cè))與高空大氣層作相對運(yùn)動(dòng)，在各不同層次的環(huán)流中具有不同層次的氣流速度，形成高空氣流相對速度快、壓力低，吸引著文丘里管狀集能加速器的空氣，使原有的離心力速度得到加快，這樣，在文丘里管狀集能加速器內(nèi)就形成一股由地面向高空永久持續(xù)的單向高速氣流，推動(dòng)裝在文丘里管狀集能加速器喉頸處的空氣輪發(fā)電機(jī)組3而實(shí)現(xiàn)發(fā)電；其能量是與文丘里管狀集能加速器的直徑、高度成正比。為了盡可能取得能源，文丘里管狀集能加速器的頂部必須超過周圍的高山和各種影響氣流的障礙物，因此要按建設(shè)的可能性及設(shè)計(jì)功率大小確定，文丘里管狀集加速器的垂直高差越大，實(shí)現(xiàn)無風(fēng)發(fā)電就越穩(wěn)定、正常。
若在平原地區(qū)建立本發(fā)明所說的立軸式電站，如圖1所示應(yīng)采用立軸式空氣輪發(fā)電機(jī)組3，利用一條短的引氣管4，上接文丘里管狀集能加速器出氣錐管5。下接喉頸處安裝立軸式空氣輪發(fā)電機(jī)組3在管式座環(huán)6內(nèi)，與進(jìn)氣錐管2，及前面進(jìn)氣閘門1連接成一座空氣流道系統(tǒng)豎設(shè)在地面上即可。而在山地丘陵地建立本發(fā)明所說的臥軸式電站，如圖2所示采用臥軸式空氣輪發(fā)電機(jī)組3，利用一條長的引氣管4斜臥靠在山坡地面、沿坡上伸延，上連接山上文丘里管狀集能加速器的出氣錐管5、下連接文丘里管狀集能加速器喉頸處安裝臥軸式空氣輪發(fā)電機(jī)組3在管式座環(huán)6內(nèi)，與進(jìn)氣錐管2、及前面進(jìn)氣閘門1、連接成一座空氣流道系統(tǒng)。為使進(jìn)入空氣輪發(fā)電機(jī)的能量損失小，進(jìn)入進(jìn)氣閘門1的氣流是以低速流進(jìn)后才逐步加速，通過進(jìn)氣錐管2形成高速氣流；在進(jìn)氣口處有多個(gè)分布均勻的進(jìn)氣閘門1，立軸式電站的閘門1按水平圓周方向布置，臥軸式電站的閘門1按水平圓弧方向布置，均豎裝在地面上，這樣，可以迎接來自不同方向的進(jìn)氣流，以保持地面向高空形成一股高速氣流。
裝在文丘里管狀集能加速器喉頸處的空氣輪發(fā)電機(jī)組3(見圖3，圖示的導(dǎo)向葉片處于關(guān)閉狀態(tài))的空氣輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子8和導(dǎo)向葉片9同裝在一個(gè)管式座環(huán)6內(nèi)，轉(zhuǎn)子是由2～多片軸流式漿葉組成，可與發(fā)電機(jī)同軸同速，導(dǎo)向葉片是多塊扇形鐵片拼合而成一個(gè)圓環(huán)式阻調(diào)氣流裝置，每一塊鐵片都有一套幅向安裝的軸心12和搖臂10，在座環(huán)外部有一個(gè)公共環(huán)件11，用聯(lián)系短銷13(鉸鏈)將導(dǎo)向葉片和搖臂都按一個(gè)方向聯(lián)系(也可用其它機(jī)械方式聯(lián)系)，用現(xiàn)有液壓式或離心式調(diào)速器牽動(dòng)環(huán)件旋轉(zhuǎn)一小角度，便可使幅向?qū)蛉~片沿自己軸心12轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)導(dǎo)向葉片的開度，就能達(dá)到微觀調(diào)節(jié)的目的，此法僅用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要求非常嚴(yán)格的交流發(fā)電機(jī)組上；如使用直流發(fā)電機(jī)組或者小型電站，可以不需要導(dǎo)向葉片，而直接采用調(diào)節(jié)進(jìn)氣閘門1的開度和門的數(shù)量，即可達(dá)到宏觀調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。
為了更好充分地利用自然界的綜合能源，在文丘里管狀集能加速器出氣錐管5的內(nèi)壁上，涂有吸收光、熱能的黑體物質(zhì)，在白天有陽光的情況下，直接光照受熱，無太陽光照時(shí)，放出熱能，都可促使文丘里管狀集能加速器內(nèi)的空氣受熱上升，這樣，可以增強(qiáng)和延長多發(fā)電的時(shí)間與能力。
具體實(shí)施例方式1.在平原建本發(fā)明的電站，設(shè)計(jì)文丘里管狀集能加速器出氣錐管5上端高空大頭的內(nèi)直徑Ф40米，流道截面積A2＝1256米2，中間喉頸部的內(nèi)直徑及裝空氣輪發(fā)電機(jī)的直徑同為Ф10米，流道截面積A1＝78.5米2，文丘里管狀集能加速器總高(包括進(jìn)氣錐管、座環(huán)、引氣管、至出氣錐管)h＝175米，在地球自轉(zhuǎn)的離心力作用下，可獲得出口速度Vt=2ha=3.24]]>米/秒，空氣流量Q＝Vt·A2＝3.24米/秒×1256米2＝4069.44米3/秒，空氣密度ρ＝1.25公斤/米3，在沒有加速前，僅能獲得離心力功率N＝Q·ρ·h·a＝4069.4米3/秒×1.25公斤/米3×175米×0.03米/秒2＝26705.0700焦耳/秒＝26.7千瓦；采用文丘里管狀集能加速后，提高流速可獲V1＝Vt·A2/A1＝3.24米/秒×1256米2/78.54米2＝51.84米/秒，這時(shí)可得離心力功率N=12·m·v12·η=12·ρ·π·D2/4·V1·V12·η=]]>V3·D2·η/2040＝1/2×1.25×3.14/4×102×51.843×0.25＝1708.69千瓦；實(shí)際上平原地區(qū)高空氣流不斷地與地球表面作相對運(yùn)動(dòng)，文丘里管狀集能加速器在高空頂部的水平速度都高于出口末速度Vt＝3.24米/秒，取高空水平氣流速度“4級和風(fēng)”作為額定速度，即V2＝6.5米2/秒，則在空氣輪發(fā)電機(jī)處獲得空氣流速V1＝V2·A2/A1＝6.5米/秒×1256米2/78.54米2＝104米/秒，可獲得功率N＝V3·D2·η/2040＝1043×102×0.25/2040＝13785千瓦，其中總效率η＝0.25。
2.在山區(qū)建本發(fā)明的電站，設(shè)計(jì)文丘里管狀集能加速器的高空端出口錐管的內(nèi)直徑Ф27米，流道截面積A3＝573.56米2，文丘里管狀集能加速器喉頸部處的內(nèi)直徑裝空氣輪機(jī)處的直徑同為Ф6米，流道截面積A1＝28.27米2，為了節(jié)約材料和減少損失，應(yīng)采用較大的引氣管4內(nèi)徑Ф6.6米，流道截面積A2＝34.21米2空氣進(jìn)出口垂直總高差h＝600米，高空出口速度，由
，總加速倍數(shù)為A3/A1＝572.56米2/28.27米2＝20.25倍，在空氣輪發(fā)電機(jī)處可以獲得空氣流速V1＝Vt×20＝6×20＝120米/秒，總效率為η＝0.25，則可獲得功率N＝V3·D2·η/2040＝1203×62×0.25/2040＝7623.5千瓦。
本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)和效益1.利用地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量，以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，綜合利用了其它自然能源，用于推動(dòng)空氣輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，這種是取之不盡，用之不竭的宇宙間能源，不存在燃料運(yùn)輸和資源限制，又不存在環(huán)境污染問題，是未開發(fā)的最清潔、最豐富的能源，無論在地球任何地方、時(shí)間都能建電站發(fā)電。
2.由于本發(fā)明是以空氣作傳動(dòng)介質(zhì)，摩擦阻力小、壓力低，是以提高流道內(nèi)流速(流量)來提高功率，電站建造設(shè)施及管理費(fèi)用，比起水、火、核電站成本最低、最經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的附圖如下圖1是本發(fā)明的立軸式電站示意圖，圖2是本發(fā)明的臥軸式電站示意圖，圖1、2中1.進(jìn)氣閘門，2.文丘里官狀集能加速器進(jìn)氣錐管，3.空氣輪發(fā)電機(jī)組，4.引氣管，5.文丘里管狀集能加速器出氣錐管。
圖3是圖1、圖2裝在文丘里管狀集能加速器喉頸處的空氣輪發(fā)電機(jī)的A-A放大剖示圖，其中，6.管式座環(huán)，7.空氣輪發(fā)電機(jī)軸心，8.空氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子，9.導(dǎo)向葉片，10.搖臂，11.公共環(huán)件，12.幅向軸心，13.聯(lián)系短銷。
權(quán)利要求
1.利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法，其特征是利用地球自轉(zhuǎn)圓周速度產(chǎn)生的離心力與高空綜合其它能源，以空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，通過設(shè)在高空的文丘里管狀集能加速器，在喉頸部獲得高速氣流，推動(dòng)裝在文丘里管狀集能加速器喉頸部的空氣輪發(fā)電機(jī)組(3)發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法，其特征是文丘里管狀集能加速器由豎設(shè)在高空端出氣錐管(5)和地面底座進(jìn)氣錐管(2)構(gòu)成中間小，兩頭大的管道，在中間小的喉頸部安裝空氣輪發(fā)電機(jī)組(3)在管式座環(huán)(6)內(nèi)，與中部引氣管(4)及前面進(jìn)氣閘門(1)串聯(lián)構(gòu)成一座由地面通向高空的空氣流道系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法，其特征是采用立軸式電站是以一段短的引氣管(4)，上接文丘里管狀集能加速器出氣錐管(5)、下接喉頸部處的立軸式空氣輪發(fā)電機(jī)組(3)在管式座環(huán)(6)內(nèi)，與進(jìn)氣錐管(2)，進(jìn)氣閘門(1)串聯(lián)構(gòu)成，進(jìn)氣閘門(1)按水平圓周方向布置裝在地面上，采用臥軸式電站是以一段長的引氣管(4)沿山坡斜臥坡地上，上接文丘里管狀集能加速器喉頸部處的臥軸式空氣輪發(fā)電機(jī)組(3)在管式座環(huán)(6)內(nèi)，與進(jìn)氣錐管(2)、進(jìn)氣閘門(1)串聯(lián)構(gòu)成，進(jìn)氣閘門(1)按水平圓弧方向布置裝在地面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法，其特征是空氣輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(8)和導(dǎo)向葉片(9)同裝在一個(gè)管式座環(huán)(6)內(nèi)，轉(zhuǎn)子是由2～多片軸流式漿葉組成，導(dǎo)向葉片是由多塊扇形塊拼成一個(gè)圓環(huán)式阻調(diào)氣流裝置，每一塊扇形片塊都有一套幅向安裝的軸心(12)和搖臂(10)，在座環(huán)(6)外部有一個(gè)公共環(huán)件(11)，用聯(lián)系短銷(13)將導(dǎo)向葉片和搖臂都按一個(gè)方向聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法，其特征是空氣輪發(fā)電機(jī)組(3)的轉(zhuǎn)速微觀調(diào)節(jié)是利用導(dǎo)向葉片(9)的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，宏觀調(diào)節(jié)是利用進(jìn)氣閘門(1)的開度和門的數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用地球自轉(zhuǎn)及高空綜合能源發(fā)電方法,它是利用地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力與高空其它能源,以空氣為傳動(dòng)介質(zhì),通過豎設(shè)在高空的文丘里管狀集能加速器,獲得高速氣流,推動(dòng)裝在文丘里管狀集能加速器喉頸部處的空氣輪發(fā)電機(jī)組而發(fā)電。該方法充分利用自然界綜合能源,可以獲得大功率,不受條件限制,全年都能發(fā)電,是一種取之不盡、用之不竭的能源,又是不污染環(huán)境、最清潔、最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的發(fā)電方法。
文檔編號F03G7/00GK1172212SQ9611112
公開日1998年2月4日 申請日期1996年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月30日
發(fā)明者伍榕生 申請人:伍榕生