一种液体搅拌式风力制热机组及其适配方法

技术领域

本发明涉及风力制热技术领域，特别是涉及一种液体搅拌式风力制热机组及其适配方法。

背景技术

风能是一种环保清洁的可再生能源，同时其开发利用成本低，是一种经济性能源，目前风能主要用于发电和制热，其实风能制热对风能的利用效率比风力发电对风能的利用效率更高。现有中小型机械能直驱风力制热机组大多由垂直轴风力机与压缩机构成，在压缩机和垂直轴风力机之间缺少调节装置，这导致风力制热机组性能不够完善，在环境风的影响下，垂直轴风力机机械能输出功率不平稳，导致压缩机输入功率无法稳定在适宜工作功率区间内，从而影响压缩机的工作效率和工作寿命。目前，一般在传统风力制热机组的基础上加入搅拌制热器作为调节装置，分流部分风力制热机的输出功率，试图控制流入压缩机的输入功率稳定在合理的工作区间，但现有搅拌制热器的功率是一定的，不能适应不同的风速环境，风力制热机存在机械能利用率低，损耗大，且与压缩机的工作功率仍难以较好匹配，导致制热效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种液体搅拌式风力制热机组及其适配方法，可提高风力制热机组的制热效率，对实现节能减排有重要的意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种液体搅拌式风力制热机组，包括：垂直轴风力机、联轴器、搅拌制热器、储能装置以及压缩机，所述垂直轴风力机包括风机叶片、传动长轴和增速器，所述搅拌制热器包括搅拌桶以及设置在搅拌桶内的阻流板、转子叶片和搅拌器主轴，所述阻流板设置在所述搅拌桶内壁上，所述转子叶片设置在所述搅拌器主轴上，所述转子叶片相对于所述搅拌器主轴的径向顺时针偏转α角或逆时针偏转α角，所述传动长轴的上端安装风机叶片，所述传动长轴的下端依次穿过所述增速器、联轴器和搅拌制热器与所述压缩机连接，所述搅拌器主轴通过所述联轴器与所述传动长轴固定在一起，所述储能装置包括集热入水管、集热出水管、蓄热水箱，所述蓄热水箱分别通过集热入水管和集热出水管与所述搅拌制热器连接，所述搅拌制热器内部填充液体工质。

可选的，所述α角设置0°、15°、30°或45°。

可选的，所述集热入水管内部设有循环泵。

可选的，所述搅拌制热器外部设置有保温层。

可选的，所述液体搅拌式风力制热机组还包括基座塔架，所述基座塔架架设在所述增速器、联轴器和搅拌制热器外部。

可选的，所述液体搅拌式风力制热机组还包括散热装置，所述散热装置包括散热入水管、散热出水管和散热器，所述散热器分别通过散热入水管和散热出水管与所述蓄热水箱连接。

可选的，所述散热入水管内部设有循环泵。

一种液体搅拌式风力制热机组的适配方法，应用于上述液体搅拌式风力制热机组，该方法包括如下步骤：

S1、利用数值计算不同风速环境下垂直轴风力机的输出功率P以及压缩机的工作功率P

S2、在搅拌制热器的功率数值范围内计算转子叶片不同旋转角度α对应的功率P

S3、设定不同风速环境下搅拌制热器的转子叶片的旋转角度，以确定搅拌制热器的工作功率数值。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的液体搅拌式风力制热机组及其适配方法，将搅拌制热器应用于风力制热机组中，根据数值计算出不同风速环境下的搅拌制热器的工作功率数值并进行了设定应用，可将压缩机的输入功率稳定在适宜工作功率区间内，使得风力制热机与压缩机的工作功率可以较好匹配，提高制热效率和延长压缩机工作寿命；搅拌制热器外部设置有保温层，在温度较低的情况下，保温层能够有效维持搅拌制热器内部环境温度稳定，减少热能损失；满足风力强时，搅拌制热器将垂直轴风力机多余的产出功率以热能形式储存到蓄热水箱；风力弱时，垂直轴风力机联合搅拌制热器向压缩机进行补能，提高了制热效率，对实现节能减排有重要的意义；该液体搅拌式风力制热机组还包括散热装置，可将蓄热水箱多余的热量及时排除，延长蓄热水箱的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例液体搅拌式风力制热机组的结构示意图；

图2为本发明实施例搅拌制热器结构的主视图；

图3为本发明实施例搅拌制热器结构的俯视图；

图4a为本发明实施例转子叶片0°旋转角示意图；

图4b为本发明实施例转子叶片15°旋转角示意图；

图4c为本发明实施例转子叶片30°旋转角示意图；

图4d为本发明实施例转子叶片45°旋转角示意图；

附图标记说明：1、风机叶片；2、传动长轴；3、基座塔架；4、增速器；5、联轴器；6、搅拌制热器；601、搅拌桶；602、阻流板；603、转子叶片；604、搅拌器主轴；7、集热出水管；8、集热入水管；9、蓄热水箱；10、散热入水管；11、散热出水管；12、散热器；13、压缩机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种液体搅拌式风力制热机组及其适配方法，可提高风力制热机组的制热效率，对实现节能减排有重要的意义。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种液体搅拌式风力制热机组，包括：垂直轴风力机5、联轴器5、搅拌制热器6、储能装置以及压缩机13，所述垂直轴风力机包括风机叶片1、传动长轴2和增速器4，所述搅拌制热器6包括搅拌桶601以及设置在搅拌桶601内的阻流板602、转子叶片603和搅拌器主轴604，所述阻流板602设置在所述搅拌桶601内壁上，所述转子叶片603设置在所述搅拌器主轴604上，所述转子叶片603相对于所述搅拌器主轴的径向顺时针偏转α角或逆时针偏转α角，所述传动长轴2的上端安装风机叶片1，所述传动长轴2的下端依次穿过所述增速器4、联轴器5和搅拌制热器6与所述压缩机13连接，所述搅拌器主轴604通过所述联轴器5与所述传动长轴2固定在一起，所述储能装置包括集热入水管8、集热出水管7、蓄热水箱9，所述蓄热水箱9分别通过集热入水管8和集热出水管7与所述搅拌制热器6连接，所述搅拌制热器6内部填充液体工质。其中，所述集热入水管8内部设有循环泵；所述搅拌制热器6外部设置有保温层，所述蓄热水箱9外部也可以设置保温层；所述液体搅拌式风力制热机组还包括基座塔架3，所述基座塔架3架设在所述增速器4、联轴器5和搅拌制热器6外部；所述液体搅拌式风力制热机组还包括散热装置，所述散热装置包括散热入水管10、散热出水管11和散热器12，所述散热器12分别通过散热入水管10和散热出水管11与所述蓄热水箱9连接；所述散热入水管10内部设有循环泵；如图4a至图4d所示，转子叶片603工作时所述α角设置为0°、15°、30°或45°，也能根据实际需要设置为其他角度。

工作原理是：环境风带动垂直轴风力机的风机叶片转动，一方面通过传动长轴带动搅拌器主轴转动，搅拌制热器的转子叶片搅动液体工质做湍流运动，完成机械能到热能的转变，这部分热工质可以进入蓄热水箱存储并利用；另一方面传动长轴的机械能被分流，一部分多余机械能带动压缩机进行工作。满足风力强时，搅拌制热器将垂直轴风力机多余的产出功率以热能形式储存到蓄热水箱；风力弱时，垂直轴风力机联合搅拌制热器向压缩机进行补能。

为了满足压缩机的工作功率稳定在一定区间内，搅拌制热器功率需要跟随风力机产出功率进行变动，搅拌制热器通过改变转子叶片的旋转角度来改变自身工作功率。

一种液体搅拌式风力制热机组的适配方法，包括使用上述的液体搅拌式风力制热机组，该适配方法包括如下步骤：

S1、利用数值计算不同风速环境下垂直轴风力机的输出功率P以及压缩机的工作功率P

S2、在搅拌制热器的功率数值范围内计算转子叶片不同旋转角度α对应的功率P

S3、设定不同风速环境下搅拌制热器的转子叶片的旋转角度，以确定搅拌制热器的工作功率数值。

本发明提供的液体搅拌式风力制热机组及其适配方法，将搅拌制热器应用于风力制热机组中，根据数值计算出不同风速环境下的搅拌制热器的工作功率数值并进行了设定应用，可将压缩机的输入功率稳定在适宜工作功率区间内，使得风力制热机与压缩机的工作功率可以较好匹配，提高制热效率和延长压缩机工作寿命；搅拌制热器外部设置有保温层，在温度较低的情况下，保温层能够有效维持搅拌制热器内部环境温度稳定，减少热能损失；满足风力强时，搅拌制热器将垂直轴风力机多余的产出功率以热能形式储存到蓄热水箱；风力弱时，垂直轴风力机联合搅拌制热器向压缩机进行补能，提高了制热效率，对实现节能减排有重要的意义；该液体搅拌式风力制热机组还包括散热装置，可将蓄热水箱多余的热量及时排除，延长蓄热水箱的使用寿命。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。