고르로프 헬리컬 터빈

Gorlov helical turbine
조용한 혁명 QR5 풍력 터빈

고르로프 헬리컬 터빈(GHT)은 다리우스 터빈 설계에서 나선형 날개/포일을 갖도록 변경하여 진화한 수력 터빈이다. 1995년[1] 9월 19일부터 2001년[2] 7월 3일까지 일련의 특허로 특허를 받았으며, 2001년 ASME 토마스 A를 수상하였다. 에디슨. GHT는 북동부 대학알렉산더 고르로프 교수에 의해 발명되었다.

그 회사명 work[3]의 물리 원리는 주요 원형, 다리 어스 터빈, 비슷한 수직 축 풍력 발전 터빈, 그것은 또한 Turby 풍력 터빈,aerotecture 터빈 Quietrevolution 풍력 터빈 등 회사명, Turby과 Quietrevolution의 헬리컬 트위스트를 사용하여 맥이 뛰는 토크 문제 해결을 포함한 가족을 위해에 대한 것과 같다.월e 블레이드

스탬파의 특허 수치

헬리컬 터빈(독일 특허 DE2948060A1, 1979년)은 원래 울리히 스탬파(독일 브레멘), 엔지니어, 작가, 발명가에 의해 발명되었다.

유체 성능

"포일"이라는 용어는 유체의 종류에 대한 구분이 없는 주어진 지점에서 블레이드 단면의 모양을 설명하기 위해 사용된다("공기포일" 또는 "하이드로포일"을 참조). 헬리컬 디자인에서는 날개가 축을 중심으로 휘어지는데, 회전 주기 내내 포일 부분을 고르게 분산시키는 효과가 있어 가능한 공격 각도에 항상 포일 부분이 있다. 이렇게 하여 각 블레이드에 대한 리프트 및 드래그 힘의 합은 회전 각도와 함께 갑자기 변하지 않는다. 터빈은 보다 부드러운 토크 곡선을 생성하기 때문에 다리우스 설계에 비해 진동과 소음이 훨씬 적다. 또한 구조와 재료의 피크 응력을 최소화하고, 터빈 자체 시동을 용이하게 한다. 시험 환경에서 GHT는 여러 그룹에 의해 보고된 에너지 포획 효율이 최대 35%인 것으로 관찰되었다.[4][5][6] "다른 수직축 터빈 시스템 중에서 데이비스 하이드로 터빈, 엔커런트 터빈, 고르로프 헬리컬 터빈은 모두 실험실이나 바다에서 스케일 테스트를 거쳤다. 전반적으로 이러한 기술은 조류 발전의 현 규범을 나타낸다."[7]

터빈 축 방향

Gorlov 헬리콥터 터빈과 재래식 터빈 사이의 주요 차이점은 전류 흐름에 대한 축 방향이다. GHT는 축이 전류 흐름에 수직으로 위치한다는 것을 의미하는 수직축 터빈인 반면, 전통적인 터빈들은 축이 전류의 흐름에 평행하게 위치한다는 것을 의미하는 수평축 터빈이다. 바람과 같은 유체 흐름은 자연적으로 방향이 바뀌지만 여전히 땅과 평행하게 유지될 것이다. 그래서 모든 수직축 터빈에서는 흐름 방향에 관계없이 유량이 축에 수직으로 유지되고 터빈들은 항상 같은 방향으로 회전한다. 이것이 수직축 터빈의 주요 장점 중 하나이다.

만약 물 흐름의 방향이 고정되어 있다면, Gorlov 터빈 축은 수직 또는 수평이 될 수 있으며, 유일한 요건은 흐름에 대한 직교성이다.[8]

에어포일 / 하이드로포일

미러링된 Gorlov 헬리콥터 터빈 쌍의 회전 애니매틱

GHT는 단방향 터빈으로 리프트 기반 개념(에어포일 참조)으로 작동하며 양방향 또는 가역성 유체 흐름에서 일관된 방향으로 회전을 제공한다. GHT는 Darrieus 터빈과 동일한 원리로 동작한다. 즉, Foil에 상대적인 흐름의 겉보기 방향을 바꾸기 위해 Foil의 이동에 의존하며, 따라서 포일의 (상호) "공격각"을 변화시킨다.

환경문제

건설이 바람직하지 않은 경우 저두 마이크로 하이드로 설비에 GHT를 제안한다[8]. GHT는 댐 없는 하이드로 기술의 한 예다. 이 기술은 잠재적으로 댐 기반 마이크로 유압 시스템에 비해 비용과 환경적 이익을 제공할 수 있다.

댐 없는 수력발전소의 장점으로는 댐의 고장 가능성을 없애 공공안전을 향상시킨다는 점이다. 또한 댐 공사와 건설, 유지 보수에 드는 초기 비용을 없애고, 환경 및 생태학적 복잡성을 줄이며, 댐의 문제를 완화하기 위해 구체적으로 법률에 명시된 규제 문제를 잠재적으로 단순화한다.

일반적으로 수력 발전 설비의 주요한 생태학적 문제는 수생 생물들에 대한 실제적이고 인식된 위험이다. GHT는 물고기가 주변을 헤엄칠 만큼 빨리 볼 수 있을 정도로 천천히 회전한다고 한다.[9][10] 2001년 예비실험에서 천천히 움직이는 터빈 날개 사이를 물고기가 헤엄쳐도 물고기는 피해를 입지 않는다는 주장이 나왔다. 또한 작은 강에 사는 가장 큰 물고기보다도 날개 사이의 열린 공간이 넓기 때문에 물고기가 터빈에 박히거나 갇히기는 어려울 것이다. 물고기는 또한 소용돌이 속에서 굴러다니지 않을 것이다. 왜냐하면 GHT는 많은 난기류를 일으키지 않기 때문에 작은 물체들은 해류를 타고 무해하게 휩쓸릴 것이기 때문이다.

작동 방식

전류가 왼쪽으로 흐른다.
터빈을 시계 방향으로 회전하여 생성된 유도 유량 구성 요소.
터빈 블레이드의 겉보기 유속 및 지면에서 전류가 흐를 때 만들어진 각도(도 단위).

이 예에서 유체 흐름의 방향은 좌측이다.
터빈이 회전할 때, 이 경우 시계방향으로 유체를 통과하는 포일의 움직임은 포일의 기준 프레임에 관하여 유체의 표면 속도공격 각도(속도 및 방향)를 변화시킨다. 이 두 유량 성분(, 벡터 합)의 결합 효과는 다음 그림에 나타낸 것과 같이 순 총 "유동 유속"을 산출한다.

순힘 벡터.
일반 힘 벡터.
축력 벡터.

각 호일 섹션에 이 명백한 흐름의 작용은 리프트드래그 힘을 모두 발생시키며, 그 합은 위의 그림 "순 힘 벡터"에 나타나 있다. 이 순힘 벡터는 각각 "정상 힘"과 "축력"으로 표시된 방사형 구성 요소와 접선성 구성 요소인 두 개의 직교 벡터로 분할할 수 있다. 정상적인 힘은 터빈 구조의 강성에 의해 반대되며 터빈에 어떠한 회전력이나 에너지를 전달하지 않는다. 남아 있는 힘 구성 요소는 터빈을 시계방향으로 추진하며, 에너지가 수확될 수 있는 것은 이 토크로부터이다.

[그림 "유동 유속..."과 관련하여, Gorlov Helical Turner에 대한 특허권 보유자인 Lisd Energy Technologies는 방위각 180도(즉각적으로 하류 방향으로 이동하는 지점에서 회전하는 블레이드)에서 명백한 속도가 없는 이 다이어그램이 오인될 수 있다는 점에 주목한다.식각 이는 0으로 보이는 유속이 단위의 팁 속도 비율에서만 발생할 수 있기 때문이다(즉, 회전에 의해 유도되는 전류 흐름이 전류 흐름과 동일한 경우 TSR=1) GHT는 일반적으로 단일성보다 훨씬 큰 TSR에서 작동한다.]

(도표 "순 힘 벡터"와 "정상 힘 벡터"는 부분적으로 부정확하다. 바람의 아래 부분은 원 바깥쪽에 벡터를 표시해야 한다. 그렇지 않으면 터빈에 그물 측면 하중이 없을 것이다.) M Koester 2015.

상업용

물줄기의 헬리컬 터빈은 물 흐름의 방향에 따라 독립적으로 기계적 동력을 생성한다. 그런 다음 공용 샤프트에 조립된 발전기는 상업용 전기로 전력을 전달한다.

참고 항목

참조

  1. ^ A. M. Gorlov, 단방향 나선형 반응 터빈 전력 시스템의 가역 유체 흐름 하에서 작동 가능, 미국 특허 5,451,137, 1995년 9월 19일.
  2. ^ A. M. Gorlov, 헬리컬 터빈 어셈블리를 사용한 부양 유지 방법, 미국 특허 6,253,700, 2001년 7월 3일.
  3. ^ M. J. 칸, G. Bhuyan, M. T. Iqbal 및 J. E. Keopleoe, 수력 키네틱 에너지 변환 시스템 하천조력 적용을 위한 수평수직터빈 평가: 기술 현황 검토, 적용 에너지, 86권, 이슈 10, 2009년 10월, 페이지 1823-1835. doi:10.1016/j.appenergy.2009.02.017
  4. ^ 1998년 고로프, 1998년 걸프 스트림, 해양 기술, 35번, 3번, 페이지 175–182의 헬리컬 터빈.
  5. ^ Gorban' A.N, Gorlov A.M, Silantyev V.M, Limits of the Free Fluid Flow, Journal of Energy Resource Technology - 2001년 12월 - 123권, 4페이지 311-317.
  6. ^ Han, Sang-Hun; Lee, Kwang-Soo; Yum, Ki-Dai; Park, Woo-Sun; Park, Jin-Soon, Evaluation of helical turbine efficiency for tidal current power plant based on in-situ experiment, Proceedings of the 5th International Conference on Asian and Pacific Coasts, Singapore, Oct 13-18, 2009, Vol 4, 315-321.
  7. ^ J. 칸과 G. Bhuyan (2009년). Ocean Energy: Global Technology Development Status, Powertech Labs가 IEA-OES를 위해 작성한 보고서. [온라인], 이용 가능: www.iea-oceans.org
  8. ^ a b 고로프 AM, 헬리컬 반응 유압 터빈 개발 최종 기술 보고서, 미국 에너지부, 1998년 8월, 에너지부(DOE) 정보 브리지: DOE 과학기술 정보.
  9. ^ 데이비스 질, 2005년 봄, 온어스, 알렉산더의 놀라운 기계.
  10. ^ Petkewich, Rachel (2004). "Technology Solutions: Creating electricity with undammed hydropower". Environmental Science & Technology. 38 (3): 55A–56A. doi:10.1021/es0403716. PMID 14968846.

외부 링크