볼텍스 엔진

Vortex engine
The solar vortex engine prototype at Universiti Teknologi PETRONAS
University Teknologi PETRONAS의 태양 소용돌이 엔진 프로토타입

Norman Louat와 Louis M이 독립적으로 제안한 보텍스 엔진 또는 대기 보텍스 엔진(AVE)의 개념.Michaud는 [2]대형 물리적 굴뚝을 보다 짧고 저렴한 구조물에 의해 생성된 공기 소용돌이로 대체하는 것을 목표로 하고 있습니다.AVE는 지반 수준의 소용돌이를 유도하여 자연적으로 발생하는 육지 분출구 또는 물 분출구와 유사한 소용돌이를 일으킨다.

연기를 추적기로 사용하는 호주의 실험용 대기 소용돌이.제프리 위컴입니다

Michaud의 특허는 기지의 루버를 통한 공기 흐름이 저속 공기 터빈을 구동하여 기존 발전소에서 일반적으로 낭비되는 열로부터 20%의 추가 전력을 발생시키는 것이 주된 적용이라고 주장한다.즉, 소용돌이 엔진의 주요 용도는 냉각탑을 필요로 하는 대형 발전소의 "바닥판 주기"로서이다.

Louat가 특허권 주장에서 제안한 출원은 물리적 태양 상승 기류 타워에 대한 저렴한 대안을 제공하는 것입니다.이 어플리케이션에서 열은 태양에 의해 가열되고 뜨거운 공기를 가두는 투명한 표면에 의해 온실처럼 공급된다.솔라 컬렉터의 외반경의 접선에 상대적인 각도로 설정된 베인을 편향시킴으로써 소용돌이를 생성한다.루아트는 "유용한 에너지"를 모으기 위해 태양열 수집기의 최소 직경이 44미터 이상이 되어야 한다고 추정했다.투명한 [3]덮개를 없애는 것도 비슷한 제안입니다.이 계획은 따뜻한 바닷물이나 지구의 주변 표면층에서 나오는 따뜻한 공기로 굴뚝-보텍스를 구동할 것이다.이 어플리케이션에서는 중앙에 에어터빈이 있는 더스트 데블과 매우 흡사합니다.

2000년 이후 크로아티아 연구자 니니치와 니제틱(전기공학부, 기계공학부, 해군건축대학)도 이 [4]기술을 개발했다.및 [5][6]특허입니다.

말레이시아 University Teknologi PETRONAS(UTP)의 태양연구팀장은 교수.후세인 H. 알 카이엠은 태양 에너지를 [7]열원으로 사용하는 태양 소용돌이 발전(SVPG) 기술의 첫 실험 시제품을 개발했다.기본 프로토타입은 이후 합리적인 열 에너지 저장 장치(TES)와의 통합 및 보텍스 발생기 설계 수정으로 일련의 개발과 성능 향상을 거쳤습니다.연구팀은 SVPG의 실험 평가, 이론 분석, 컴퓨터 시뮬레이션을 실시해 발표했으며 이 기술의 기본을 [8]정리한 책으로 연구 결과를 정리했다.

연산 이론

루이 미쇼가 그린 볼텍스 엔진의 개념도.직경 200m(660ft) 이상

(주로 Michaud 특허에 적용)

80m 폭(260ft) 소용돌이 엔진의 입면도.주로 철근콘크리트이며 (48)는 경사면(지반면)이다.

작동 시 소용돌이는 더 무겁고 차가운 외기를 방출하기 때문에(37) 뜨거운 공기의 큰 저압 굴뚝(35)을 형성한다.그것은 발전소 폐열의 약 20%를 공기 운동을 위해 사용합니다.날씨에 따라 대형 발전소는 200m에서 15km 높이의 가상 굴뚝을 만들어 최소한의 구조로 폐발전소의 열을 보다 차가운 상층 대기로 효율적으로 배출할 수 있다.

소용돌이는 확산 히터(83)를 짧게 켜고 터빈(21)을 팬으로 전기 구동함으로써 시작된다.그러면 약간 가열된 공기가 소용돌이 경기장(2)으로 이동합니다.온도 차이가 크면 차가운 주변 공기와 혼합되어 효율이 떨어지기 때문에 공기는 약간의 온도 차이만 있을 필요가 있습니다.열은 연도 가스, 터빈 배기 또는 소형 천연 가스 히터에서 발생할 수 있습니다.

경기장의 공기가 상승한다(35).그러면 방향 루버(3, 5)를 통해 더 많은 공기(33, 34)를 끌어당겨 소용돌이(35)를 형성합니다.초기 단계에서는 외부 루버(25)를 개방함으로써 외부 공기량(31)을 가능한 한 적게 제한한다.대부분의 열에너지는 처음에 소용돌이를 일으키는데 사용된다.

시동의 다음 단계에서는 히터(83)를 끄고 터빈(21)을 루버(25)에 의해 우회시켜도 된다.이 때 외부발전소로부터의 저온열에 의해 종래의 횡방향 냉각탑(61)을 통해 상승기류와 소용돌이를 구동한다.

공기가 루버(3, 5)에서 더 빨리 빠져나가면 소용돌이의 속도가 증가합니다.공기의 운동량은 소용돌이의 공기에 원심력을 발생시켜 소용돌이의 압력을 감소시켜 더 좁아지게 합니다.더 좁혀지면 운동량 보존으로 소용돌이가 더 빨리 회전하기 때문에 소용돌이의 속도가 더 빨라집니다.회전 속도는 공기 배출 루버의 속도(33, 34)와 아레나 폭(2)에 의해 설정됩니다.넓은 경기장과 빠른 루버 속도로 인해 더 빠르고 조여진 소용돌이가 발생합니다.

크로스웨이 냉각탑(61)으로부터의 가열공기(33, 34)는 2개의 방향루버(3, 5, 선명도를 위해 과장된 높이)를 통해 콘크리트 소용돌이 아레나(2)로 들어가 상승(35)한다.루버(5)의 상부 링은 비교적 두꺼운 고속 공기 커튼(34)으로 소용돌이의 저압 끝을 씰링합니다.이로 인해 소용돌이 밑면(33)과 외기(31) 사이의 압력차가 크게 증가한다.결과적으로, 이것은 파워 터빈(21)의 효율을 증가시킨다.

루버(3)의 하부 링은 큰 공기량(33)을 소용돌이의 저압 단부로 거의 직접 전달합니다.루버(3)의 하부 링은 높은 질량 흐름을 얻는 데 매우 중요합니다. 왜냐하면 루버(33)에서 나오는 공기가 더 느리게 회전하기 때문에 구심력이 낮고 소용돌이에서 더 높은 압력이 생기기 때문입니다.

냉각탑(61) 입구에서 협착된 공기 구동 터빈(21)이 전기 모터 발전기를 구동한다.발전기는 보텍스 아레나(33)의 베이스와 외기(31) 사이에 강한 압력차가 형성되기 때문에 시동 마지막 단계에서만 기능하기 시작한다.이 때 바이패스 루버(25)가 닫힌다.

벽(1)과 범프(85)는 경기장 바닥의 저속 공기 운동(33)을 차폐하고 난류 기류를 부드럽게 함으로써 주변 바람에서 소용돌이(35)의 기초를 유지한다.정상적인 바람 조건에서 소용돌이를 유지하려면 벽(1) 높이가 루버(3, 5) 높이의 5 - 30배여야 한다.

경기장(2)의 안전과 마모를 관리하기 위해, 볼텍스 베이스(33)의 계획된 최대 속도는 약 3m/s(10ft/s)이다.그 결과 생기는 소용돌이는 격렬한 토네이도보다 더 크고 느린 먼지 악마와 비슷해야 한다.사람이 살지 않는 지역에서는 더 빠른 속도가 허용될 수 있으므로 소용돌이가 더 빠른 주변 바람에서도 생존할 수 있다.

이름 없는 번호부품의 대부분은 엔진 시동 시 공기 속도와 난방을 관리하기 위한 내부 루버와 냉각수 펌프 시스템입니다.

비판과 역사

초기 연구에서는 [9][10]소용돌이의 횡풍 교란으로 인해 이것이 실현될 수 있을지는 확실치 않았다.CFD 모델의 풍동 경험적 검증에 대한 이러한 동기 부여 후속 연구는 "횡풍을 받는 전체 규모의 시뮬레이션은 발전 용량이 [11]횡풍의 영향을 받지 않는다는 것을 보여준다"고 결론짓는다.

Michaud는 동료 Tom [12]Fletcher와 함께 유타에서 프로토타입을 만들었습니다.

또한, Michaud의 특허 출원에 따르면, 이 디자인은 처음에는 가솔린으로 구동되는 50cm의 "불 소용돌이"로 프로토타입으로 제작되었습니다.

Western Ontario 대학의 풍동 연구소는 OCE의 에너지 센터의 종자 투자를 통해 Michaud의 소용돌이 [13]엔진의 1미터 버전의 역학을 연구하고 있습니다.

PayPal의 설립자인 Peter Thiel의 Breakout Labs는 (2012년) 30만달러의 [14]조성금으로 AVE 테스트를 후원했다.Atlantic에 보고된 예비 결과(2015년).[15]

명확화

"Vortex Engine"이라는 용어는 또한 새로운 종류의 내연기관을 의미합니다.[16]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Louat의 국제 특허 출원은 PCT/AU99/00037입니다.국제출판번호 WO0042320 [1]
  2. ^ Michaud의 미국 특허는 US 2004/0112055 A1, "대기권 Vortex Engine"입니다.
  3. ^ 대기 소용돌이 엔진
  4. ^ Sandro Nizetic (2011). "Technical utilisation of convective vortices for carbon-free electricity production: A review". Energy. 36 (2): 1236–1242. doi:10.1016/j.energy.2010.11.021.
  5. ^ Ninic 특허는 HRP20000385(A2)로 2002년에 출판되었습니다.제목: "중력 공기 소용돌이를 포함한 태양 발전소" [2]
  6. ^ Nizetic 특허는 WO2009060245로 2009년에 발행되었습니다.제목: "SOLAR POWER PLANT WIT SHORT DiffUSER" [3]
  7. ^ Al-Kayiem, Hussain H.; Mustafa, Ayad T.; Gilani, Syed I. U. (2018-06-01). "Solar vortex engine: Experimental modelling and evaluation". Renewable Energy. 121: 389–399. doi:10.1016/j.renene.2018.01.051. ISSN 0960-1481.
  8. ^ "Solar Vortex Engine / 978-3-330-06672-4 / 9783330066724 / 3330066725". www.lap-publishing.com. Retrieved 2020-06-29.
  9. ^ Michaud LM (1999). "Vortex process for capturing mechanical energy during upward heat-convection in the atmosphere" (PDF). Applied Energy. 62 (4): 241–251. doi:10.1016/S0306-2619(99)00013-6. Archived from the original (PDF) on 2006-09-28. Retrieved 2006-07-10.
  10. ^ Michaud LM (2005) (198 KiB)
  11. ^ 디와카르 나타라잔 박사 논문
  12. ^ Staedter, Tracy (9 November 2005). "Fake tornado gives energy new twist". ABC Science. Retrieved 18 September 2015.
  13. ^ Christensen, Bill (24 July 2007). "Vortex Engine - Tame Tornadoes May Generate Power". Technovelgy LLC. Retrieved 18 September 2015.
  14. ^ Boyle, Rebecca (18 December 2012). "Peter Thiel's Latest Pet Project: Tornado-Powered Energy". Popular Science. Retrieved 18 September 2015.
  15. ^ "How To Build a Tornado".
  16. ^ "Un Moteur Rotatif à Vortex Torique".

외부 링크