Продолжаем проектировать нашу солнечно-аэродинамическую электростанцию. Давайте для начала определимся с терминологией, чтобы не было путаницы. Если что, первая статья тут: https://habr.com/ru/articles/1006508/
К сожалению, солнечно-аэродинамические электростанции не являются распространёнными объектами, поэтому на них нет каких-либо стандартов, ГОСТов или технических условий, так что всё приходится придумывать самому. Я предлагаю следующие понятия:
коллектор - нижняя широкая горизонтальная часть станции
труба - воздухопроводящая часть станции, расположенная выше коллектора
предбанник - часть коллектора, расположенная непосредственно под трубой. Здесь рабочий поток меняет горизонтальное направление на вертикальное
башня - труба + предбанник
теплица - остеклённая часть коллектора
пояс турбин - совокупность турбин вокруг предбанника
кольцевое здание - здание, расположенное над поясом турбин
центральный узел - пояс турбин + кольцевое здание + труба ниже уровня потолка кольцевого здания
солнечно-аэродинамическая электростанция - всё сооружение в целом
Теперь, когда мы определились с терминами, надо бы ввести некоторые цифры, а иначе в дальнейшем без них будет тяжело понимать принцип устройства станции. Для пилотного проекта я предлагаю взять следующие параметры:
диаметр трубы - 20 метров
высота трубы - 600 метров
диаметр коллектора - 1,2 км
Гугл сказал, что при таких параметрах температура в предбаннике будет 80°C, скорость ветра 30 м/с, а мощность станции составит около 10 МВт, этого хватит, чтобы запитать небольшой город населением 15-20 тысяч человек
Сразу предупреждаю - эти данные очень приблизительные, поскольку они зависят от очень многих параметров. Я несколько раз просил гугл посчитать мощность станции с одними и теми же входными данными, он каждый раз выдавал мне разные результаты. А на некоторые более специфичные вопросы он вообще выдавал результаты, отличающиеся в 2, а порой и в 3 раза
Теперь перейдём к шарниру. Я решил взять угловой диаметр трубы 120°. Гугл посчитал, что в этом случае диаметр чаши будет чуть больше 23 метров. Диаметр купола тогда берём 24 метра с учётом толщины стенок, воздушной подушки и погрешностей
Угловой диаметр нижнего отверстия купола я тоже взял 120°, чтобы площадь входного отверстия была не ниже выходного. То есть, диаметр нижнего отверстия купола будет равен диаметру трубы 20 метров. Углол чаши я взял 210°. Это больше 180, то есть чаша не выпадет из купола даже при полной потере подъёмной силы трубой. Получается, заслонки по бокам будут иметь (210-120)/2 = 45°
Максимальный угол наклона я взял 15°. Гугл сказал, что этого достаточно для тихих мест, например пустыни Деште-Лут в Иране. То есть, получается, угловой диаметр верхнего отверстия купола будет равен 120+15+15 = 150°. Это меньше 180, то есть труба не вырвет чашу из купола. У нас получаются как бы такие бортики 15° по бокам, куда как раз и вдувают воздух наши форсунки
Боковины купола будут иметь (360-150-120)/2 = 45°. Это столько же, сколько заслонки. То есть, даже при максимальном угле наклона чаша нисколько не перекроет нижнее отверстие купола
Выясним более подробно, что произойдёт, когда чаша наклонится на максимальный угол. Одна сторона будет 15-15 = 0°, другая сторона будет 15+15 = 30°. Это меньше, чем заслонки, система всегда будет герметичной. У нас ещё остаётся запас 15°, куда как раз и дуют наши форсунки. Ниже приведены рисунки, демонстрирующие данные углы и размеры. Заранее извиняюсь, рисовал без инструментов
Теперь определимся, как вся эта конструкция будет крепиться к земле. Купол будет стоять на 20 колоннах, которые будут иметь треугольную форму. Такая форма нужна для компенсации горизонтальных сил трубы во время сильного ветра. Получится конструкция, немного похожая на арабскую мечеть. Турбины будут стоять между колоннами
Высоту потолка коллектора я взял 4,5 метра. Гугл сказал, что это стандарт для грузовых машин. Соответственно, диаметр турбин тоже будет около 4,5 метра. Пояс турбин будет соединяться с нижним отверстием купола не напрямую, а через так называемую галтель, которая будет способствовать плавному повороту потока
После галтели колонны будут опускаться не резко, а плавно, как нервюры в готическом храме, только снизу. Кромки колонн будут иметь заострённую форму, чтобы способствовать плавному движению потока. В центре предбанника будет стоять большой бетонный выпрямляющий конус, который будет плавно перенаправлять поток в купол
Диаметр галтели я взял 30 метров. Гугл посчитал, что в этом случае сторона описанного 20-угольника будет равна 4,75 метров. Как раз 4,5 метра на турбину и 25 см на стены колонн. Получается, радиус галтели будет равен (30-20)/2 = 5 метров. Это чуть больше, чем высота потолка коллектора. Гугл сказал, что это идеальное попадание
Гугл посчитал, что высота купола (усечённая сфера с угловым диаметром верхнего отверстия 150° и нижнего 120°) будет равна 9,11 метров. Возьмём 10 с запасом. Длину турбоагрегата я решил взять 5 метров. Исходя из этого получаем следующие данные:
высота кольцевого здания (галтель + купол): 5+10 = 15 м. Это высота 5-этажного дома
высота всей неподвижной части центрального узла (кольцевое здание + пояс турбин): 15+4,5 = 19,5 м
диаметр центрального узла (галтель + 2 турбоагрегата): 30+5*2 = 40 м
Теперь посчитаем, не создадут ли турбины воздушную пробку. Площадь 20 турбин диаметром 4,5 метра равна 318 м², а площадь сечения 20-метровой трубы равна 314 м². То есть, воздух будет свободно проходить через турбины, встречая только сопротивление лопаток. Прямо над поясом турбин, в кольцевом здании, будет располагаться различное оборудование для обслуживания этих самых турбин
Как и в прошлый раз, приглашаю вас в свою группу обсудить данную электростанцию с элементами арабской мечети и готического храма. Такой вот Вархаммер. Высказывайте своё мнение, предлагайте идеи. В следующий раз предлагаю более подробно разобрать устройство и работу турбин. Все ссылки тут:
группа по проекту - https://t.me/flyingtower
моя страница в ВК - https://vk.ru/inflyzer
моя страница в ТГ - https://t.me/inflyzer1
