專利名稱：改進的渦流發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電能行業(yè)并用于獲取當通過大氣對流以向上輸送熱量 時所產(chǎn)生的能量。本發(fā)明涉及可再生能，特別是太陽能煙自。本發(fā)明涉 及廢棄熱量處理行業(yè)，尤其是冷卻塔和翅扇式冷卻器行業(yè)。本發(fā)明涉及氣象學領域并涉及類似于自然龍巻風的渦流的生產(chǎn)。本發(fā)明能夠產(chǎn)生降 水并減輕全球變暖。
AVE2-背景技術(shù)-現(xiàn)有技術(shù)的回顧
輸入到電廠的超過一半以上的熱能作為低溫廢棄熱量而浪費掉了。 廢棄熱量處理是電力生產(chǎn)中很昂貴的一部分。冷卻選擇包括一次性將熱 量廢棄為水體，并將熱量再循環(huán)到大氣之中。 一次性冷卻僅僅在大的水 體是可用的且回收的熱水不被環(huán)境排斥的情況下是實用的。冷卻塔和翅 扇式冷卻器通常用于大氣中廢棄熱量的處理。將廢棄熱量傳遞到大氣中 的最常用的設備是濕冷卻塔。有兩種主要類型的濕冷卻塔自然通風冷 卻塔和機械通風冷卻塔。自然通風冷卻塔設置在最大結(jié)構(gòu)的建筑物中并 且造價很高。自然通風冷卻塔高達200m。機械通風冷卻塔比自然通風 冷卻塔造價便宜，但是需要風扇來循環(huán)穿過滴落的水的空氣，也需要電 能來驅(qū)動風扇。電廠產(chǎn)生的電能中高達1%的部分被消耗用于驅(qū)動冷卻 塔風扇。本發(fā)明將自然通風冷卻塔的物理組套替代為消除了雙曲線型組 套和風扇動力需求的渦流。
太陽能煙自是一種獲取在向上熱對流期間產(chǎn)生的能量的太陽能發(fā) 動機。太陽能煙囪需要有非常大面積的太陽能收集器環(huán)繞的非常高的物 理煙囪。本發(fā)明將物理煙自替換為渦流，并通過利用廢棄的工業(yè)熱量、 熱濕空氣或者熱海水作為其熱源而消除了對太陽能收集器的需求。
人￥￡2-背景技術(shù)-目的和優(yōu)點
渦流發(fā)動機是對常規(guī)廢棄熱量處理系統(tǒng)的重要改進。本發(fā)明用于 將常規(guī)冷卻塔替代為高級裝置。本發(fā)明通過獲取在大氣中向上輸送廢棄 熱量時所產(chǎn)生的機械能來增加熱電廠的輸出。此外，本發(fā)明通過降低冷 卻水的溫度來增加熱電廠的輸出。本發(fā)明用于產(chǎn)生降水、降低表面溫度、 減少暴風雨的不穩(wěn)定性和嚴重性、通過清洗或提升表面空氣來減少污 染、或者通過加速向上熱量傳輸和減少礦物燃料的消耗來緩解全球變 暖。
本發(fā)明在高日曬率和低風速的期間內(nèi)產(chǎn)生其最大動力。當常規(guī)風能 不可用時，其最大動力的產(chǎn)生期間與高電載荷期間和低風速期間相對 應。濕冷卻塔為大型的水體消費者，這是因為，冷卻是通過蒸發(fā)一小部分在冷卻塔中循環(huán)的水來實現(xiàn)的。水源的匱乏迫使某些熱電廠使用效率 較低且造價較高的干冷卻塔。對于常規(guī)的濕冷卻塔，向上的熱對流和相 關聯(lián)的降水遠離冷卻塔發(fā)生，并不有助于局部降雨。渦流冷卻塔可在局 部流域產(chǎn)生降水，因而補償冷卻塔中蒸發(fā)的水。
AVE2-
發(fā)明內(nèi)容
大氣渦流發(fā)動機利用類似龍巻風的渦流來獲得當在大氣中通過對 流向上輸送熱量時所產(chǎn)生的機械能。渦流是通過允許空氣在垂直軸圓筒 壁的基部切向進入而產(chǎn)生的。圓筒壁內(nèi)形成渦流的空間稱之為"工作 區(qū)"。進入工作區(qū)的空氣可具有自然熱焓，并可在位于切向入口的上游 和圃筒壁外側(cè)的外圍熱交換器中被加熱，或者可通過位于圓筒壁周圍的 太陽能收集器中的太陽輻射被加熱。用于外圍熱交換器的熱源可以是廢 棄的工業(yè)熱量或熱海水。渦流可以^_用多種裝置來啟動，其中包括使 用燃料或蒸汽加熱工作區(qū)中的空氣，使用蒸汽噴嘴將空氣帶入切向入口 同時增加空氣的溫度和蒸汽含量，或者通過經(jīng)由具有強制通風的風扇的 切向入口將空氣推入工作區(qū)。 一旦渦流已經(jīng)形成，啟動裝置可以停止。 機械能通過位于切向入口上游的渦輪發(fā)電機被獲取。本發(fā)明經(jīng)濟地將廢 棄熱量處理為有價值的能源。
a)冷卻塔
熱交換器可以為工業(yè)中所使用的多種熱交換器類型的任何類型。 優(yōu)選熱交換器裝置為交叉流動濕冷卻塔。熱交換器的可選種類包括其 他種類的濕冷卻塔、干冷卻塔、翅管冷卻器和直接蒸汽冷凝器。本發(fā)明 可結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)冷卻塔行業(yè)發(fā)明的任何發(fā)明。冷卻塔所公知的特征因此 在本說明書中不再具體描述。給定熱負荷，冷卻企業(yè)可以設計適合的冷 卻塔。
冷卻塔的通常目的是降低水或其他流體的溫度。通常為水的過程 流體通過將過程流體的熱量傳遞到大氣中來冷卻。冷卻塔是在減少所要 冷卻的流體的熱焓的同時增加空氣的熱焓的熱交換器。熱交換器將焓從 水傳遞到空氣中；水中焓的減少等于空氣中焓的增加。冷卻塔是水冷卻 器，也是空氣加濕加熱器。在冷卻塔行業(yè)中，冷卻塔的主要目的是冷卻 過程流體。在大氣渦流發(fā)動機中，冷卻塔的主要目的是加熱空氣。術(shù)語 "冷卻塔"的保留是因為它廣泛應用于工業(yè)中。本說明書中在適用的情況下采用標準冷卻塔術(shù)語。"冷卻單元，，是冷卻塔的最小部分，它可用
作關于空氣和水流動的獨立單元。"冷卻單元，，包括單元填充物、漂 浮物清除器、氣窗、熱水和冷水池、和相關風扇。"渦流發(fā)動機扇形體" 是冷卻單元和不位于冷卻單元內(nèi)的相關設備，諸如渦輪發(fā)電機、切向 進口管、和相關流動限制器。
可替代地，用于加熱空氣的裝置可以是覆蓋有同太陽能煙囪的太陽 能收集器相同的透明頂篷的太陽能熱量收集器。太陽能熱量收集器位于 圓筒壁周圍。周圍空氣可進入太陽能收集器的開口外部邊緣。加熱的空 氣離開太陽能收集器的內(nèi)部邊緣并通過切向入口進入圓筒壁。渦流發(fā)動 機的圓筒壁保護太陽能收集器免于渦流的損害?？商娲?，太陽能收集 器為太陽能池，太陽能加熱的水從太陽能池抽送到冷卻單元以將熱量從 水傳遞到空氣中。
b)膨脹器
氣體在其內(nèi)部膨脹以產(chǎn)生功的裝置通常稱為膨脹器。膨脹器的類 型包括渦輪機和正位移活塞。渦輪機可具有軸向流動或徑向流動。軸 向流動渦輪機為更加常用的類型。給定空氣流和壓力差，膨脹器企業(yè)可 以設計合適的膨脹器。渦輪發(fā)電機可以與任何現(xiàn)有技術(shù)中的渦輪發(fā)電機 行業(yè)發(fā)明相結(jié)合。術(shù)語膨脹器、渦輪膨脹器、膨脹渦輪機和渦輪機將可 以互換地使用。渦輪發(fā)電機是附有發(fā)電機的渦輪機。理想化的膨脹器具 有100%的效率，并且它的輸出熵等于它的輸入熵?，F(xiàn)實中的膨脹器具 有80%到卯％的效率，其輸出熵稍微高于輸入熵。效率降低與熵的增 加相關聯(lián)。
優(yōu)選膨脹器為軸向渦輪機。存在兩種類型的軸向渦輪機
具有進口噴嘴和與燃氣輪機的膨脹部分的最后幾段相同的固定節(jié) 距旋轉(zhuǎn)葉片的渦輪機。在渦流發(fā)動機中，燃氣輪機的壓縮機部分是不需 要的。空氣流通過覆蓋和打開固定入口噴嘴被控制。膨脹器不需要耐受 燃氣輪機中所遇到的高溫。在渦輪機壓差適當?shù)爻^lkPa的情況下， 具有入口噴嘴的渦輪機為優(yōu)選膨脹器。在渦輪機壓差超過5kPa的情況 下，多于一個段是適合的。沒有入口噴嘴而具有與直升機轉(zhuǎn)子類似的可 變節(jié)距葉片的渦輪機。沒有入口噴嘴，并且空氣流通過改變?nèi)~片節(jié)距和 電載荷被控制。在低于大約lkPa的壓差下，沒有入口噴嘴的渦輪機可以是優(yōu)選的。
具有和沒有入口噴嘴的渦輪機都具有顯著高于常規(guī)的風力渦輪機 的壓差。轉(zhuǎn)子葉片的每單元面積所產(chǎn)生的機械能同壓差一起增加。具有 給定機械能額定值的渦流發(fā)動機渦輪機的直徑要比具有相同額定值的 常規(guī)風力渦輪機的直徑小很多。通過將發(fā)電機用作馬達，沒有入口噴嘴 的渦輪機可以充當風扇。具有入口噴嘴的渦輪機不能用作風扇。 一旦渦 流形成，用于啟動渦流的強制通風風扇可變?yōu)闇u輪機。
AVE2的特定改進將在給出和描述新附圖之后在新元件部分中進 行描述。
AVE2-附圖i兌明
當結(jié)合以下附圖考慮優(yōu)選實施例的以下詳細描述時，會獲得對本 發(fā)明更好的理解，其中
圖7是具有切向進口管的大氣渦流發(fā)動機的平面圖。
圖8是具有切向進口管的大氣渦流發(fā)動機的正視圖。
圖9是在塔的入口處具有強制通風的風扇的圃形冷卻塔的平面圖。
圖10是在塔的入口處具有強制通風的風扇的圓形冷卻塔的正視圖。
圖11是可在渦流或非渦流模式下操作的圓形冷卻塔的平面圖。 圖12是可在渦流或非渦流模式下操作的圓形冷卻塔的正視圖。 圖13是具有不間斷的前表面和圓形冷卻水通道的渦流發(fā)動機的平面圖。
圖14是冷卻單元的斷面圖。 圖15是具有升高的地板的渦流冷卻塔的平面圖。 圖16是具有升高的地板的渦流冷卻塔的斷面圖。 AVE2附圖標記-圖7和8401冷卻單元
403工作區(qū)地板
404工作區(qū)
405圓筒壁
406環(huán)形環(huán)間空氣進口
407熱水入口
408冷卻水出口
411渦輪發(fā)電機(輸出到冷卻單元)412強制通風的風扇(可任選)
415渦輪發(fā)電機(可任選)(輸出到切向進口管)
421線性切向進口管
422切向進口管限制器
423反循環(huán)空氣進口
426蒸汽噴嘴
431用于中間半徑地板切向空氣進口的地下氣道(直接) 432氣道彎曲出口 433氣道蒸汽噴射器
434用于中間半徑地板切向空氣進口的地下氣道(間接)
435地下空氣通道
441圓形地下室
442圓形室頂篷
445圓形室頂篷開口
451匯聚頂篷AVE2附圖標記-圖9和10 301冷卻單元 304工作區(qū) 305圓筒壁 325徑向空氣進口 326強制通風的風扇 340匯聚頂篷 342匯聚頂篷開口 346組套 350冷卻水池 351泵井
352冷卻水平衡管路
AVE2附圖標i己-圖11和12 501冷卻單元 505圓筒壁
521線性切向進口空氣管
525徑向或反向旋轉(zhuǎn)空氣進口
526強制通風的風扇或者渦輪發(fā)電機
540匯聚頂篷
541匯聚頂篷開口
550冷卻水池
551泵井552水平衡線路
AVE2附圖標記-圖13 702圓筒壁
704冷卻塔不間斷的前部 706冷卻單元 712渦輪發(fā)電機 714線性切向進口管 716匯聚頂篷 718匯聚頂篷開口 732熱水入口管路 734地下冷卻水管路 736圓形冷卻水通道 738冷卻水泵井
AVE2附圖標記-圖14 802圓筒壁 804冷卻單元 805冷卻單元空氣入口壁 806冷卻空氣出口壁 807冷卻單元亞大氣封閉件 810熱水入口管路 812暖水分配盤 813交叉流動噴嘴814冷卻塔填充物 816氣窗
818漂浮物清除器 820冷卻水排出管路 822冷卻水密封口 824圓形冷卻水通道 826冷卻水泵 828泵馬達 830冷卻水管路 840外部基準面 842工作區(qū)地板 850渦輪膨脹器 852發(fā)電機 854折流板 856線性切向進口管 858匯聚頂篷
AVE2附圖標記-圖15和16 901冷卻單元 902基準面基部 903升高的地板 卯4工作區(qū) 卯5圓筒壁906地下氣室
卯7暖水入口
908冷卻水出口
911渦輪發(fā)電才幾
916地下空氣進口限制器
917圓形室進口外圍壁或?qū)颦h(huán)
921線性切向進口管
925蒸汽噴嘴
932中間半徑地板切向空氣進口
941圃形中間室
942圓形室頂篷
945圓形室頂篷開口
951匯聚頂篷
952環(huán)形環(huán)
953環(huán)間空氣進口
955匯聚頂篷開口
描述-圖7和8
圖7和8表示了具有主要切向進口管421的大型大氣渦流發(fā)動機 的平面圖和正視圖，該主要切向進口管位于圓筒壁405的內(nèi)側(cè)。整個系 統(tǒng)被稱之為"工作站"，圓筒壁405內(nèi)的體積被稱之為"工作區(qū)"404。 圓筒壁為正20邊形。熱交換器是單側(cè)交叉流動濕冷卻塔，該冷卻塔由 10個冷卻單元401組成。每個冷卻單元401具有進入工作區(qū)404的線性 切向進口管421。每個線性切向進口管421可具有空氣入口流動限制器 422，巻吸蒸汽噴嘴426,和出口整流葉片425。每個冷卻單元401具有入口渦輪發(fā)電機411,并且可具有入口強制 通風的風扇412。另外的渦輪發(fā)電機415寸以直接在切向進口管421中 放電，而無需經(jīng)過冷卻單元401。使用蒸汽噴嘴426在切向進口管421 中噴射蒸汽是啟動渦流的優(yōu)選方法。替代的渦流啟動裝置包括:位于冷 卻單元入口中的強制通風的風扇412，或者使用燃料或蒸汽加熱工作區(qū) 404中的空氣。冷卻單元401在亞大氣壓力下工作，這是因為，空氣出 口經(jīng)由線性切向進口管421連接于渦流的基部，并且位于渦流基部的壓 力小于周圍壓力。貼近于工作區(qū)地板403的空氣層充當通道，這是因為 在該層中摩擦力減少了切向速度，并且不存在較高水平的類似切向速度 減少。也可以具有摩擦力增強裝置，包括工作區(qū)地板403上的小凸起、 粗糙的表面、或者摩擦翼。在工作區(qū)地板403的中心也可以具有與圖4 所示的隆起85相似的隆起，以協(xié)助保持工作區(qū)404中心的渦流的基部。 冷卻單元401中的空氣速度由位于冷卻單元401入口的可以是渦輪機 411的一部分的限制物限制并且由位于冷卻單元401出口的線性切向進 口管421中的限制器422限制，用以防止過大的速度損害圖14所示的 冷卻單元填充物814。穿過填充物的空氣速度限制為約3m/s。
圓筒壁405直徑為200m，高為100m。為了清楚，可以減少冷卻 單元的數(shù)量，如圖7所示的10個。200m直徑的大氣渦流發(fā)動機可以具 有40個單元，每個單元具有5MW的渦輪機411，用以200MW的電能 產(chǎn)生。
工作區(qū)404上方是具有中心開口 455的匯聚頂篷451。在工作站的 中心具有圓形地下室441;地下室包括具有可調(diào)整開口 445的頂篷442。 線性切向進口管421是進入工作區(qū)404的主要空氣進口 ，反向旋轉(zhuǎn)空氣 進口 423可以用于以反向旋轉(zhuǎn)將空氣帶入工作區(qū)404。通過關閉在主要 切向空氣進口 421中的限制器422和打開反向空氣進口 423，可減少或 者反向工作區(qū)中空氣的循環(huán)。
渦流發(fā)動機中的空氣旋轉(zhuǎn)可以是順時針的也可以是逆時針的。由 主要切向進口 421產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)方向稱之為直接旋轉(zhuǎn)。由反向空氣進口 423產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)方向稱之為間接旋轉(zhuǎn)。在圖中，直接旋轉(zhuǎn)已經(jīng)顯示為逆 時針方向；因而間接旋轉(zhuǎn)為順時針方向。在北半球逆時針旋轉(zhuǎn)為氣旋的， 而順時針旋轉(zhuǎn)為反氣旋的。渦流發(fā)動機中的直接旋轉(zhuǎn)可以是氣旋的也可 以是反氣旋的；優(yōu)先于其他而使用一個方向可能具有優(yōu)點，但是兩個方向都可以工作。
地下氣道431和434可以用于使空氣以減小的半徑穿過工作站地 板403切向進入。地下氣道431和434可具有彎曲的逐漸上升的端部432 或者可切向進入圓形地下室441。直接旋轉(zhuǎn)的地下氣道431用于幫助形 成渦流并可具有蒸汽噴射器。逆向旋轉(zhuǎn)的地下氣道434用于停止渦流并 且沒有蒸汽噴射器。來自冷卻單元401的周圍空氣或暖濕空氣可經(jīng)由通 道435被送至地下圓形室441。圖中只示出了一條通道435;可以具有 多個通道。通道435可以如圖所示切向進入圓形室441，也可以徑向進 入。當升高地板時，如圖16所示，氣道431和434以及通道435可不 必位于地下。此處，不管地板是否升高，術(shù)語"地板之下"都是用于指 示位于地板下面的通道、隔墻、部件等等。
冷卻單元401為交叉流動濕塔。冷卻單元是一種熱交換器。冷卻 單元401具有熱水入口 407和冷卻水出口 408。在圖13和圖14中更詳 細地描述了水流動。
過渡環(huán)452抑制周圍空氣沿著圓筒壁405的內(nèi)側(cè)向下被向下巻吸， 為了簡便，只示出了其中的一個過渡環(huán)。不旋轉(zhuǎn)的周圍空氣的巻吸能夠 減小渦流轉(zhuǎn)動。位于在環(huán)之間的過渡區(qū)域中的環(huán)間空氣進口 406允許以 適當?shù)那邢蛩俣纫肟諝?。環(huán)間空氣進口 406可具有限制器和蒸汽噴射 器。
操作-圖7和8
在使用時，渦流發(fā)動機可以通過一個或多個冷卻扇形體來工作。 在使用中，通過以僅僅少數(shù)扇形體形成渦流，可以啟動渦流發(fā)動機。還 有很多使渦流發(fā)動機進入工作狀態(tài)的替代方法。渦流發(fā)動機可以具有遙 控室，該遙控室具有能夠監(jiān)視多個程序參數(shù)并操控閥和限制器的精密控 制系統(tǒng)。為了啟動，不使用的單元上的空氣入口和出口將被關閉，通向 不使用的單元的水流也被關閉。渦流通過具有水的圖4所示的裝填池55 或者圖13所示的冷卻水通道736來啟動，可能通過啟動冷卻單元其中 之一泵送暖水。穿過啟動單元的氣流是通過在它們的切向進口管421內(nèi) 噴射蒸汽來啟動的。可替代地，氣流可以通過使用強制通風的風扇412 或者使用地下中間切向空氣進口 431來啟動。蒸汽的質(zhì)量和數(shù)量通過使 用蒸汽閥和過熱降溫器水閥來控制。在工作站中心，在冷卻單元內(nèi)和其他位置上，可以監(jiān)視壓力。可以通過攝像機來觀測渦流。
渦流的形成需要啟動時間。 一旦渦流形成，需要快速限制氣流以 防止損壞單元填充物。接著，在單元入口上的渦輪發(fā)電機被啟動并加載。 每個冷卻單元中的氣流通過位于單元進口或者切向進口管中的流量計 來檢測。通向每個冷卻單元的水流和進入和離開單元的水溫將被監(jiān)視。 一旦渦流形成，通過首先形成穿過單元的水流并隨后形成穿過單元的空 氣流，可使另外的冷卻單元進入工作狀態(tài)。
監(jiān)視在渦流基部減少的壓力，并且在冷卻單元入口渦輪機或者在 切向進口管限制氣流，以便將渦流保持在所需的強度。通過減少直接空 氣流并且在必要時打開反向空氣流來停止渦流。
描述圖9和10
圖9和IO表示了具有四個冷卻單元301的交叉流動圓形冷卻塔 的平面圖和正視圖。這些圖是用于四個小的單元冷卻塔；工作區(qū)304的 內(nèi)部直徑可達50m。圓筒壁305具有八邊形的形狀。大型強制通風的圓 形冷卻塔具有更多的冷卻單元301,并且也具有更近似圓的形狀。術(shù)語 "圓形"應該解釋為"非線性"和非"嚴格地圓形"。工作區(qū)304為圓 筒壁305內(nèi)的體積。
在每個單元的空氣入口上的強制通風的風扇326穿過單元填充物 推動空氣；暖空氣經(jīng)由徑向進口 325進入工作區(qū)304。位于徑向空氣進 口 325之上的匯聚頂篷340在其中心具有圓形開口 342。工作區(qū)304(即 匯聚頂篷340下方的體積)形成集合管，來自多個徑向進口 325的空氣 在通過公共組套346離開之前在該集合管中聚集在一起。冷卻水池350 位與每個單元301的下方。該冷卻水泵位于冷卻塔水池350中的兩個的 延伸部分351中。冷卻水池350通過地下平衡線路352連接。
中心開口 342上方的組套346可具有漸收和漸擴的部分。組套 346可支撐在薄的支柱上。實體組套346延伸得足夠高以減少成霧和再 循環(huán)。噴嘴中的暖空氣的浮力減少了將空氣推過冷卻塔所需的能量。一 旦流動已經(jīng)形成，借助足夠高的組套可以關閉強制通風的風扇326。物 理組套346可以是在上端部具有受限制的開口的織物管。
操作-圖9和10圓形冷卻塔的操作同常規(guī)交叉流動強制冷卻塔的操作相同。不必
所有單元301都處于工作狀態(tài)。沒有運行的單元301可通過位于強制通 風的風扇326的入口中或者位于徑向進口 325中的擋板被隔離。通過首 先形成暖水流并隨后形成空氣流來啟動圃形冷卻塔。單元301在接近于 大氣壓力的狀態(tài)下操作，并且暖水分配盤無需設置在單元內(nèi)部。通向單 個單元的水流通過閥來調(diào)整。通過操縱強制通風的風扇的速度或節(jié)距可 監(jiān)視和控制單個單元處的水溫和氣流。
描述-圖11和12
圖11和12表示了能夠在渦流或者非渦流模式下操作的強制通風 圓形冷卻塔的平面圖和正視圖。強制通風的風扇526將空氣推過冷卻單 元501并向上通過工作區(qū)頂篷540中的開口 541。圓筒壁505比圖10 所示的圓筒壁305延伸得更高；不需要圖10所示的組套346。
通過打開切向進口 521和關閉徑向進口 525，圓形冷卻塔能夠從 非渦流模式切換到渦流模式。切向進口 521和徑向進口 525具有限制器。 限制器可以是旋轉(zhuǎn)葉片。切向進口 521中的旋轉(zhuǎn)葉片可以繞著水平軸線 沿向反方向旋轉(zhuǎn)。徑向進口 525中的旋轉(zhuǎn)葉片可以繞著垂直軸線沿著相 同方向旋轉(zhuǎn)，以允許工作區(qū)中的空氣以徑向或反向旋轉(zhuǎn)的方式進入。替 代地，當不需要在非渦流工作模式下工作時，徑向進口 525可以通過可 移動的面板來關閉。當形成渦流模式時，強制通風的風扇526的入口處 和切向進口管521處的限制器防止氣流變得太大。
在每個單元501的下方具有冷卻水池550。冷卻水泵位于冷卻塔 水池中的兩個的池延伸部分551中。冷卻水池由地下平衡線路552連接。
操作-圖11和12
這種圓形冷卻塔可以設計為單模式操作或者雙模式操作。在單模 式操作模式中，不論是徑向進口 525還是切向空氣進口 521，只要是未 使用的空氣進口，都通過可移動的面板來關閉。如果擁有者不想在渦流 模式下操作，非渦流模式可以作為備用。非渦流模式的操作將類似于圖 9和10所示的非渦流圓形冷卻塔的操作。渦流模式的操作將類似于圖7 和圖8所示的渦流冷卻塔的操作。
在雙模式中，通過漸漸關閉具有繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)的葉片的徑向進口 525和漸漸打開具有旋轉(zhuǎn)葉片的切向進口 521，模式可從非渦流模式 切換到渦流模式。在過渡期間，可能有必要減少 一些單元501中的流量。
描述-圖13
圖13表示了渦流冷卻塔的平面圖，其中空氣入口不由冷卻單元 之間的間隙中斷。渦流發(fā)動機冷卻塔具有不間斷的前部表面704。在圖 7和11中，多邊圓筒壁的每一個第二側(cè)都具有冷卻單元。在圖13中， 多邊形的每一側(cè)都具有冷卻單元。冷卻單元之間間隙的不存在降低了冷 卻塔的造價。具有不間斷的表面和在多邊形的每一側(cè)上具有冷卻單元對 于圓形冷卻塔來說具有經(jīng)濟上的優(yōu)點。
周圍的空氣通過渦輪機712進入冷卻單元706。暖空氣經(jīng)由線性 切向進口管714進入圃筒壁702。圓筒壁702內(nèi)的區(qū)域具有匯聚頂篷716， 在匯聚頂篷中心具有圓形開口 718。暖水經(jīng)由暖水入口管732進入冷卻 單元的頂部。來自位于冷卻單元下方的冷卻水收集器的冷卻水經(jīng)由地下 冷卻水管路734排入開口圓形通道736。冷卻水流入泵井738，由此， 在經(jīng)由暖7jc入口管路732返回到冷卻塔706之前，該冷卻7jc抽送穿過過 程冷卻器。圓形冷卻水通道736是位于冷卻單元下方的圖4所示的冷卻 水池55的一種替換。圓形水通道736便于脫離冷卻單元706使用位于 井738中的共享冷卻水泵。
操作-圖13
圖13所示的冷卻塔的操作同圖7和8所示的冷卻塔的操作相同。 描述-圖14
圖14表示了冷卻單元804的側(cè)視圖。冷卻單元804鄰接圓筒壁 802的外側(cè)。冷卻單元804具有亞大氣封閉件807。周圍的空氣通過驅(qū) 動發(fā)電機852的渦輪機850進入冷卻單元。有孔的折流板854跨越單元 填充物814的表面均勻分配空氣?？諝馑搅鬟^填充物814;通過漂浮 物清除器818從暖空氣分離巻吸的液體。填充物814朝內(nèi)部傾斜以對應 于落下的水上的空氣的拉回效果。入口氣窗816將沒有被空氣流充分拉 回的水向著填充物814帶回。暖空氣經(jīng)由切向進口 856進入工作區(qū)。匯 聚頂篷858迫使暖空氣在其可以上升之前匯聚。冷卻單元804具有空氣入口壁805和空氣出口壁806。圓筒壁802 的外側(cè)用作冷卻單元804的出口壁806。線性切向進口管856位于圓筒 壁802的內(nèi)側(cè)。圓筒壁802的內(nèi)側(cè)用作切向進口管856的外側(cè)壁。冷卻 單元804的空氣出口通過圓筒壁802中的開口直接連接于線性切向進口 管856的空氣入口。切向進口管856平行于多邊形圓筒壁802的側(cè)面， 該側(cè)面鄰近相關冷卻單元804沿其鄰接的側(cè)面。
暖水經(jīng)由暖水管路810進入冷卻單元804。之后，暖水進入暖水 分配盤812。暖水分配盤812類似于常規(guī)交叉流動冷卻塔中的暖水分配 盤。暖水分配盤812在其底部具有大量的交叉流動噴嘴813。交叉流動 噴嘴813廣泛地應用于交叉流動冷卻塔。平均每個暖水分配盤上可具有 超過一千個的交叉流動噴嘴。交叉流動噴嘴813位于約為30cm間隔的 柵格上。交叉流動噴嘴813可具有1到2cm的內(nèi)部直徑，并且在噴嘴的 下游具有內(nèi)置的目標以將水噴出為微小液滴。分配盤812中的水位可以 為2-20cm。交叉流動噴嘴813的流量取決于在交叉流動噴嘴813入口 和交叉流動噴嘴813的出口之間的壓力差。交叉流動噴嘴813的壓力差 受到分配盤中的水位和分配盤812的頂部和底部之間的壓力差的影響。 暖水分配盤812必須位于亞大氣封閉件807的內(nèi)部，以確保暖水分配盤 812的頂部和底部的壓力相同，并確保冷卻單元804壓力不影響穿過交 叉流動分配噴嘴813的暖水流。如果在暖水分配盤812的頂部和底部上 具有相同的壓力，影響水穿過交叉流動噴嘴813的唯一因素是暖水盤 812中的水的高度。
在母案申請AVE1的圖4中，暖水分配盤53位于亞大氣壓力封 閉件23的外側(cè)。當周圍壓力通常為100kPa時，冷卻單元61中的壓力 可在80kPa到100kPa之間變化。在分配盤位于亞大氣封閉件61的外 部的情況下，在交叉流動噴嘴813流動上的冷卻單元壓力的小變動的效 果可大于分配盤53中的水位的小變動的效果。基于此，暖水分配盤812 必須設置在冷卻單元804內(nèi)。將暖水分配盤安裝在冷卻單元804中確保 了交叉流動噴嘴813的流動僅僅是分配盤812中的水位的函數(shù)，并確保 交叉流動噴嘴中的流動獨立于冷卻單元804的壓力。
冷卻水自冷卻單元804的底部的收集區(qū)域經(jīng)過排出管路820排出， 并流向開口冷卻水通道824。冷卻水通道824的水位比冷卻水管路820 的頂部高約l米。冷卻水通道824中的水位形成密封822，該密封防止周圍空氣經(jīng)由冷卻水排出管路820進入冷卻單元。排出管路820中的水 位比冷卻水通道824的水位稍微高些，這是因為，冷卻單元中的壓力為 亞大氣壓力。工作區(qū)842的地板的高度接近基準面840。通道824中的 水位保持在基準面840下方數(shù)米處，并在排出管路822的頂部之上大約 一米處。由馬達828驅(qū)動的冷卻水泵826通過管路830循環(huán)冷卻水。冷 卻系統(tǒng)的冷卻水主要保持在圓形冷卻水通道824及其圖13所示的泵井 中。
操作畫圖14
圖14所示的塔的操作與圖7和8所示的塔的操作是相同的。
描述-圖15和16
圖15和16表示了具有升高的地板903的渦流冷卻塔的平面圖和 正面圖。地下氣室卯6可替代圖7和8中的地下氣道431用于在中間半 徑處切向引導啟動空氣或者替代圖7和8中的地下通道435將空氣引導 到渦流中心。地下氣室卯6可分成具有徑向壁的隔室，或者可以為除支 撐柱之外的敞開空間。圖15和16表示了 AVE2的優(yōu)選實施例。
垂直軸圓筒壁905具有多邊形的形狀。工作站具有多個單側(cè)交叉 流動濕冷卻單元901。每個冷卻單元具有進入工作區(qū)卯4的切向進口管 921。切向進口管921具有可調(diào)整的入口流動限制器922、巻吸蒸汽噴嘴 925、以及可具有未示出的出口整流葉片。每個冷卻單元具有入口渦輪 發(fā)電機911，并且可具有未示出的入口強制通風的風扇。
圓筒壁直徑可以為200m高可以為100m。 200m直徑的大氣渦流 發(fā)動機可具有40個單元，并且每個單元可具有5MW的渦輪發(fā)電機911 ， 用以產(chǎn)生200MW的總電能。
工作區(qū)卯4之上存在具有中心開口 955的匯聚頂篷951。切向進 口管921是進入工作區(qū)904的主空氣進口。工作區(qū)卯4內(nèi)的空氣循環(huán)可 通過關閉主要限制器922和打開反向限制器927來減少。升高的地板903 中的中間半徑空氣進口 932可用于使空氣從氣室卯6以減少的半徑切向 進入工作區(qū)904。中間半徑切向進口 932可具有直接旋轉(zhuǎn)以幫助形成渦 流或者可具有反向旋轉(zhuǎn)以幫助停止渦流。直接旋轉(zhuǎn)的中間半徑進口可具 有蒸汽噴射器。位于工作站中心的地下圃形室941包括具有圃形開口 945的頂篷 942。開口 945可具有可調(diào)整的直徑。來自冷卻單元的暖濕空氣可經(jīng)由 限制器916被送至地下氣室卯6。周圍空氣也可被送至地板開口 945而 無需經(jīng)由未示出的地下氣室卯6穿過冷卻單元卯l。周圍空氣可穿過位 于氣室卯6上游的渦輪機。在氣室卯6和圓形室941之間可存在具有空 氣進口的外圍壁917。替代地，外圍壁917可為允許徑向或切向?qū)肟?氣的可調(diào)整的限制器的環(huán)。替代地，外圍壁917可省去。
冷卻單元901具有暖水入口 907和冷卻水出口 908。在圖13和圖 14的說明中更詳細地描述了水流。
過渡環(huán)952禁止周圍空氣沿著圓筒壁的內(nèi)側(cè)被向下巻吸。位于匯 聚頂篷951和過渡環(huán)952之間的過渡區(qū)域中的環(huán)間空氣進口 953允許以 適當?shù)那邢蛩俣纫肟諝?。環(huán)間空氣進口 953可具有限制器和蒸汽噴嘴。
AVE2-新元件
AVE1已經(jīng)描述了普通的渦流發(fā)動機。AVE2描述了對原發(fā)明的 改進和元件的新組合。該AVE2新元件部分描述了 AVE2的新特征。
(a)線性切向進口管
圖15的線性切向進口管921相對于圖1的切向進口偏轉(zhuǎn)器103 是改進的。借助管比借助偏轉(zhuǎn)器使得工作區(qū)中的空氣進入角度可更接近 切向方向。借助偏轉(zhuǎn)器獲得盡可能切向的進入，每個冷卻單元需要大量 的偏轉(zhuǎn)器葉片。而對于線性進口管方法，每個冷卻單元僅需要一個管。 對于偏轉(zhuǎn)器方法，每個冷卻單元需要大量的葉片。必須為每個偏轉(zhuǎn)器復 制諸如圖15的蒸汽噴口 925和限制器922的附件，而使用線性切向進 口管時每個冷卻單元只需要一份附件。
線性切向進口管位于圓筒壁的內(nèi)側(cè)。多邊形圓筒壁的直邊允許具 有直的進口管。管沿著多邊形的內(nèi)側(cè)定位。熱交換器的空氣出口經(jīng)由圓 筒壁上的開口直接連接至線性切向進口管的空氣入口。
內(nèi)部線性切向進口管布置具有如下優(yōu)點1. 使進口角度可能更接近切向方向。
2. 需要大量偏轉(zhuǎn)器葉片才能達到與單個線性切向進口管可達到的效果 相同的切向進入效果。
3. 將切向進口管定位在圓筒壁的內(nèi)側(cè)，而將冷卻單元定位于圓筒壁的 外側(cè)，這最小化管的長度和造價。
4. 多邊形圓筒壁允許使用直的切向進口管。
5. 限制器可以設置在入口管的內(nèi)部。
6. 可以具有多于一個用于阻塞管的裝置以確保流入工作區(qū)的空氣流能 夠在緊急情況下被切斷以停止渦流。
7. 蒸汽可被噴入管中以巻吸和加熱空氣，因而啟動渦流。
8. 進入工作區(qū)的空氣中的紊流可以通過在管中設置整流葉片或者多孔 篩網(wǎng)來減少。
9. 進入工作區(qū)的空氣的速度可以通過調(diào)整管的橫截面積來操控。
10. 無須停止渦流，而只需關閉管就可維修管上游的設備，即冷卻塔和 渦輪機。
11. 工作區(qū)中的空氣循環(huán)可以通過關閉經(jīng)由切向進口管的直接進入空氣 進口和通過打開反循環(huán)的空氣進口而反向。
12. 切向進口管可分為上部和下部，其中，下部用于恰好在地板水平面 上方附近帶入空氣，而上部用于在較高的水平面上帶入空氣。
13. 通過關閉切向進口和打開徑向進口 ，本發(fā)明可在非渦流模式下工作。
(b)地板中心開口
在工作區(qū)地板的中心上可具有圓形開口 ，由此空氣可被輸送到渦 流的中心。開口的直徑可以是可調(diào)整的。周圍空氣或來自冷卻單元的暖 空氣可經(jīng)由地下通道或經(jīng)由升高的地板下面的氣室被輸送到中心地板 開口 。經(jīng)由中心空氣進口進入渦流的空氣的量可通過限制器控制。(C)地下圓形室
在地板中心開口下方可具有圓形室。在圓形室的外圍周圍可具有 環(huán)形布置的多個偏轉(zhuǎn)器，由此可控制空氣的切向速度。因而，空氣可徑 向或切向地進入圓形室。允許空氣徑向進入渦流的中心消除了離心力， 因而增加渦輪機壓差和機械能產(chǎn)生。
在AVE1中，工作區(qū)中的空氣進入的角度通過調(diào)整偏轉(zhuǎn)器朝向或 者選擇具有適當朝向的偏轉(zhuǎn)器來控制。在AVE1中，經(jīng)由上部偏轉(zhuǎn)器進 入工作區(qū)的空氣可以比通過下部偏轉(zhuǎn)器進入工作區(qū)的空氣具有更加切 向的進入角度。在AVE2中，進入工作區(qū)的空氣的切向速度通過使用切 向進口管而最大化。在AVE1和AVE2中，恰好在地板上方的空氣的切 向速度可通過表面粗糙度或者表面摩擦翼被表面摩擦減小。在AVE2中， 位于較低進入平面的空氣的切向速度可通過經(jīng)由地板中心開口將空氣 送入渦流中心而被消除。在AVE2中，通過改變切向進口管和中心地板 開口之間的流體分布來控制切向速度剖面。
(d)升高的地板
稱之為地板的渦流下方的表面在對流渦流中是非常重要的元件， 這是因為，與較高的高度處相比，靠近地板區(qū)域處切向速度由于摩擦力 減小得更多。在更高高度處，水平壓力梯度由離心力平衡。靠近地板的 減小的離心力使空氣在靠近地板處比較高區(qū)域更容易匯聚。結(jié)果，空氣 匯聚主要發(fā)生在靠近地板的層上。匯聚可通過增加地板表面的粗糙度或 者通過提供諸如粗糙表面、摩擦翼或地板上的小凸起的摩擦增強裝置來 得到增強。渦流發(fā)動機的地板可以位于基準面，如圖8所示的地板403， 或者可以升高，如圖16所示的地板903。
升高的地板具有如下優(yōu)點
1. 進入工作區(qū)的空氣優(yōu)選地來自冷卻單元的上部，在這里空氣是最熱 的。
2. 來自冷卻單元頂部的空氣必須行進以到達渦流地板的向下距離減小。
3. 用來提供導向葉片以防止空氣優(yōu)選地從冷卻單元的底部被取得的需 要減少了。4. 升高的地板下方的區(qū)域可以用作氣室以便將空氣輸送到中間室。
5. 通過關閉切向進口管和打開冷卻單元和地下氣室之間的可調(diào)整限制 器，來自冷卻單元的暖空氣可經(jīng)由地下氣室被徑向輸送到渦流中心。
6. 汽輪機廢氣可經(jīng)由地下氣室被輸送到渦流中心，需要或不需要經(jīng)過 冷卻單元。
7. 位于渦流中心的經(jīng)由地下氣室的徑向進口消除了離心力并增加了渦 輪機可用的壓差。
8. 混凝土的升高的地板的造價小于大量地下管道和通道的造價。
9. 地下氣室可分為由徑向壁分開的隔室或者除了支撐地板所需的柱以 外保留敞開。
(e)新型渦流冷卻塔特征
優(yōu)選熱交換器為單側(cè)交叉流動冷卻塔。該冷卻塔與常規(guī)的交叉流 動冷卻塔的不同之處在于它在亞大氣壓力下工作。冷卻塔在頂部包括具
有分配噴嘴的暖水分配盤，并在底部可包括冷卻水池(圖4的池55)。 替代地，冷卻水可經(jīng)由水密封排放到外圍圓形通道(圖13的通道736, 圖14的通道824)。暖水分配盤位于亞大氣封閉件內(nèi)部，以提供跨越分 配盤噴嘴的恒定的壓差。環(huán)形暖水池自冷卻水池向外徑向延伸。填充物 自頂部到底部向內(nèi)傾斜以配合由空氣流產(chǎn)生的對滴落的水的拉回作用。 冷卻塔前表面具有氣窗，以捕獲未由空氣流拉回的任何水并將其送回到 冷水池。填充物可以是攪棒類型或者薄膜結(jié)構(gòu)。位于填充物下游的漂浮 物清除器清除巻吸的水滴并將它們送回冷卻水池。
具有相關入口氣窗、漂浮物清除器、暖水分配池、冷卻水池、和 漂浮物清除器以及它們的封閉件的填充物稱之為"冷卻單元"。具有相 關渦輪機膨脹器、可任選的強制通風的風扇、和切向進口管的冷卻單元 稱之為"扇形體"。包括冷卻水泵送系統(tǒng)的冷卻單元的集合稱之為"冷 卻塔"。在其中心具有渦流的圓形冷卻塔稱之為"渦流冷卻塔"。通用術(shù) 語"大氣渦流發(fā)動機，，是指用來產(chǎn)生對流渦流的裝置。熱交換器和渦輪 機對于大氣渦流發(fā)動機來說是不必要的。當周圍空氣具有足夠的溫度和 濕度時，熱交換裝置是不需要的。當沒有熱交換器時，渦輪機廢氣直接進入切向進口管。
大氣渦流發(fā)動機冷卻單元必須完全封閉以便允許在亞大氣壓下 工作。冷卻單元需要在常規(guī)交叉流動冷卻塔中不存在的入口壁?？諝馔?過單元空氣入口壁中的開口進入冷卻單元。入口折流板在填充物的設有 氣窗的表面上方均勻地分配空氣。暖濕空氣通過切向進口管離開冷卻單 元。切向進口管位于圓筒壁內(nèi)側(cè)。冷卻單元的切向進口管沿著多邊形圓 筒壁的鄰近側(cè)延伸。可提供導向葉片以確保進入切向進口管的空氣取自 冷卻單元的所有水平面。自冷卻單元到工作區(qū)可以具有另外的可調(diào)整的 空氣進口。這些另外的空氣進口可以是徑向空氣進口或者是反向旋轉(zhuǎn)空
氣進口。
無須所有扇形體都處于工作狀態(tài)。通過關閉它們的切向進口管， 扇形體可以單獨停止工作。通過關閉其暖空氣出口、關閉其水入口和打 開其空氣入口，冷卻單元和其渦輪機可以停止工作。
扇形體在空氣側(cè)和水側(cè)上必須分開。在冷卻水側(cè)上必須進行密封
以防止空氣在單元之間流動?？赏ㄟ^下述多種方法來實現(xiàn)密封
(a)將單元間壁延伸到冷卻水池的底部(圖4的空氣密封壁49)，
(b )通過使冷卻水進入底于冷卻水池中的水平面的冷卻水通道來提供 水密封(圖14的冷卻水密封822 )，
(c)迫使來自冷卻單元的冷卻水向下流過直立的U型結(jié)構(gòu)，該U型結(jié) 構(gòu)位于冷卻水通道的上游，圖中未示出。
優(yōu)選的冷卻水系統(tǒng)替代位于具有傾斜的冷卻水收集地板的冷卻 單元下方的常規(guī)冷卻水池。該冷卻單元地板通過地下管路將水排入開口 圓形冷卻水通道。通道中的水形成密封并防止空氣通過冷卻水回路進入 冷卻單元。冷卻水流入設置有循環(huán)水泵的泵井中。冷卻水主要位于泵井 和圓形冷卻水通道中。
必須防止空氣通過冷卻水回路進入冷卻單元，這是因為冷卻單元 中的壓力低于大氣壓力。通道中的水位應當在冷卻水管路的頂部上方足 夠高，以防止空氣通過冷卻水出口進入單個單元。圓形通道中的水位通 過常規(guī)的冷卻塔構(gòu)成技術(shù)來控制?？删哂卸嘤谝粋€的泵池，該泵池允許部分圓形冷卻水通道停止工作以便維修而不需要停止渦流。循環(huán)水通常 不進入工作區(qū)。在工作區(qū)的低位上有排水管以去除可能意外進入工作區(qū) 的水。(f)匯聚頂篷。
大氣渦流發(fā)動機和圓形冷卻塔在主要空氣進口上方都可具有在其 中心具有開口的匯聚頂篷。在頂篷中心的開口直徑可以是可調(diào)整的。在 渦流模式下，匯聚頂篷產(chǎn)生匯聚區(qū)域，其中切向速度必須隨著空氣匯聚 而增加，以便保存角動量。在非渦流模式下，匯聚頂篷用于使大量冷卻 塔空氣輸出聚集成單個巻流。在非渦流圓形冷卻塔中，匯聚頂篷開口的 上方可能有組套。
圖16中的匯聚頂篷951類似于母案說明書AVE1中圖4的環(huán)形頂 篷ll，但目的不同。母案專利環(huán)形頂篷的目的是使通過偏轉(zhuǎn)器下層和上 層進入的空氣保持分離。母案說明書環(huán)形頂篷必須位于圖4中的下部偏 轉(zhuǎn)器3的緊鄰上方。圖16的新匯聚頂篷951的目的是迫使匯聚因而迫 使切向速度增加以便保存角動量。圖16的匯聚頂篷951可以設置在切 向進口管921的頂部的上方一定距離處。
匯聚頂篷雖然在圖中示出為扁平，但它可以具有其他形狀，包括
自邊緣向中心開口以恒定斜度向上傾斜的斜坡，
由自邊緣向中心開口以逐漸增大的斜度向上傾斜的斜坡組成的噴
嘴，
具有中心開口的圓頂。
(g) 過渡環(huán)
大氣渦流發(fā)動機在主要匯聚頂篷和圓筒壁的頂部之間可具有多 個過渡環(huán)。當渦流自匯聚頂篷中的開口向上移動到自由大氣時，渦流自 受限渦流過渡至自由渦流。過渡環(huán)使得這種過渡更容易。過渡環(huán)減少了 沿著圓筒壁的內(nèi)側(cè)被向下巻吸的周圍空氣的量。渦流中周圍空氣的巻吸 能夠減少角速度。在匯聚頂篷和過渡環(huán)之間以及在過渡環(huán)之間可設置有 切向空氣進口，以在過渡期間使空氣旋轉(zhuǎn)以便渦流中的巻吸。這些環(huán)間 空氣進口可以具有限制器和蒸汽噴口 。
(h) 巻吸和加熱蒸汽存在多種用于起動渦流的選擇方案:
1. 在加熱并加濕空氣時，用切向進口管中的蒸汽噴嘴將空氣巻吸到工 作區(qū)內(nèi)。
2. 用燃料或蒸汽加熱工作區(qū)內(nèi)的空氣。
3. 用定位在冷卻塔入口或出口處的強制通風風扇將空氣推過切向進口。
切向進口管中的蒸汽噴嘴是優(yōu)選的起動方法，因為蒸汽通常在冷 卻塔處可獲得并且蒸汽噴射設備的購買和維護成本低于風扇的成本?？?以使蒸汽過熱從而使混合物可見或水能夠在減溫器中被噴射到蒸汽中 而4吏渦流可見。
(i)中間半徑地板切向空氣進口
中間半徑空氣進口能夠通過工作區(qū)地板沿切向引入空氣?？諝饪?經(jīng)由地下氣道或經(jīng)由升高的地板的下方的氣室被引入中間半徑地板切 向空氣進口。地下氣道可沿切向進入工作區(qū)內(nèi)并在其下游端處可具有彎 曲的上升部分。該彎曲部分以大約30度到120度的弧逐漸上升。中間 半徑地板空氣進口可具有直接和間接旋轉(zhuǎn)。將設置用于控制地板空氣進 口中的空氣流的裝置。具有直接旋轉(zhuǎn)的中間半徑地板切向空氣進口可具 有蒸汽噴嘴。通過位于圓筒壁處的空氣進口起動渦流僅可需要一段長的 起旋時間。在中間半徑處以切向直接旋轉(zhuǎn)引入空氣將有助于通過減少起 旋時間來起動渦流。具有間接旋轉(zhuǎn)的氣道將被用于幫助停止渦流并且不 會有蒸汽噴射。
(j)非渦流圓形冷卻塔
具有風扇的冷卻塔被稱為"機械冷卻塔"。機械冷卻塔中的風扇可 設置在兩個位置中的任一個位置。強制通風冷卻塔在通常位于基準面處 的空氣入口中具有風扇。誘導通風冷卻塔在通常位于冷卻塔的頂部的空 氣出口中具有風扇。誘導通風冷卻塔比強制通風冷卻塔更常見，因為具 有強制通風塔的冷卻塔的低排出速度導致產(chǎn)生水霧和再循環(huán)。誘導通風 冷卻塔中的風扇總是豎向軸線的軸流風扇。強制通風冷卻塔中的風扇通 常是水平軸線的離心式風機。
有兩種使空氣與水接觸的方法。在逆流塔中，水向下流動，而空氣向上流動。在交叉流塔中，水向下流動，而空氣穿過落下的水水平地 流動。
機械冷卻塔的冷卻單元可以布置成線性或圓形陣列。機械圓形冷 卻塔通常具有多個頂部安裝的誘導通風風扇。圓形設置減少了再循環(huán)和 霧化，因為單個大巻流保持其浮力的時間比多個小巻流更長，并且圓形 形狀通過允許風繞冷卻塔流動而緩解下風側(cè)的再循環(huán)。
機械圓形冷卻塔通常具有誘導通風風扇。機械圓形冷卻塔是在線 性冷卻塔中已經(jīng)展示出誘導通風風扇比強制通風風扇更優(yōu)越的優(yōu)點之
后開發(fā)出來的。似乎人們還沒有考慮具有中央空氣出口的圓形冷卻塔可 以允許回到早期的強制通風風扇方法的想法。
非渦流圓形冷卻塔的圓形冷卻塔中的風扇可定位在冷卻單元的 出口中，冷卻單元的徑向出口中或者切向進口管中，但不是組合冷卻塔 的出口中。將風扇定位在組合出口中會阻礙獲得單個大巻流。如圖9中 所示的風扇326,將風扇定位在冷卻單元的空氣入口中是優(yōu)選的設置。 定位在冷卻單元的入口中的風扇具有如下優(yōu)點風扇易于被接近以便維 護，風扇位置適合于非渦流或渦流模式。定位在冷卻單元出口處的風扇 不需要進入壁，并且消除流動阻力，但是其不太容易被觸及。
誘導通風圓形冷卻塔中的風扇被集中設置在冷卻塔的頂部。所述 風扇能夠集中設置在冷卻塔的中央或者可定位在從熱交換區(qū)域向內(nèi)的 圓周上。需要設置多個風扇并且在風扇之間需要設置水平間隔的事實增 大了巻流直徑、減小了巻流的平均上行速度并增大了周圍空氣被巻吸到 巻流中的幾率。Fordyce的美國專利3743257中描述了圓形冷卻塔技術(shù)。
Kelp的美國專利4，164，256描述了具有強制通風扇的逆流自然通 風冷卻塔。存在由短而粗的風扇輔助的自然通風交叉流冷卻塔，該冷卻 塔具有集中設置在其中央?yún)^(qū)域的頂部的豎向軸線的風扇。圓形濕冷卻塔 包括交叉流單元、位于單個單元入口處的強制通風風扇或位于單個單 元出口處的水平軸線風扇，以及直徑顯著小于未被使用的冷卻單元的環(huán) 的內(nèi)直徑的中央組套。
具有位于冷卻單元入口或出口處的風扇的圓形冷卻塔具有下列優(yōu)
點1. 單個大巻流比多個小巻流保持浮力的時間更長。
2. 圓形冷卻塔比線性冷卻塔引起較少的霧化和再循環(huán)，因為它們的形 狀為再循環(huán)提供較少的機會。在圓形冷卻塔中，巻流被沿著下風向帶動 并離開冷卻塔；在線性冷卻塔中，冷卻塔阻塞引起再循環(huán)的橫向風。
3. 交叉流冷卻單元在中央工作區(qū)中沿徑向排放。
4. 在其中央具有圓形開口的匯聚頂篷使來自多個冷卻單元的空氣輸出 變?yōu)閱蝹€大巻流。
5. 類似于誘導通風風扇的筒體的組套可設置在中央開口的上方。該組 套減少周圍空氣被巻吸到巻流中。該組套通過使巻流的基部上升而減少 霧化。該組套的出口處的空氣上行速度與單個誘導通風風扇的出口速度 相當并且高于成組誘導通風風扇的平均上行速度。該組套使巻流的基部 上升，從而減少霧化和再循環(huán)。
6. 在產(chǎn)生循環(huán)的過程中在組套中上升的空氣的浮力幫助強制通風風扇， 從而減小風扇功率需求。在不需要時，例如在冷天或低冷卻負載的情況 下，可關閉所述風扇。
7. 組套可以是高的織物管道?？椢锕艿揽商自诙痰奈锢斫M套上并逐漸 升高?？椢锕艿赖纳隙说拈_口的尺寸可以是可調(diào)節(jié)的?？椢锕艿揽赏ㄟ^ 用強制通風風扇在管中吹氣而升高。織物管道可延伸得比物理管高并且 成本較低?？椢锕艿揽梢杂芍T如滌綸或尼龍之類的帆布材料制成。
8. 定位在地平面處的強制通風風扇不需要誘導通風風扇所需的強支撐 結(jié)構(gòu)，從而減少結(jié)構(gòu)成本。支撐定位在圓形冷卻塔中央附近的誘導通風 風扇需要復雜且成本高昂的結(jié)構(gòu)。
9. 具有單個風扇的誘導通風圓形冷卻塔是不實用的，因為受到風扇尺 寸的限制。強制通風圓形冷卻塔允許將來自多個強制通風風扇的氣流組 合在單個大巻流中。該組套的直徑可以為20到50m。
10. 圓形冷卻塔可設置有徑向空氣進口和切向空氣進口管，通過關閉徑 向進口并打開切向進口而允許操作模式從非渦流模式切換到渦流模式。
11. 在渦流模式中，風扇僅需要被用于進行起動并且在渦流建立起來之后可轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生功率的渦輪機。
12.在不使用渦流模式的情況下，強制通風圓形冷卻塔本身可能是實用 且經(jīng)濟的裝置。
AVE2-熱力學基礎
(a)作為散熱器的對流層
熱力學或熱發(fā)動機是將熱轉(zhuǎn)化為功的裝置。太陽能發(fā)動機是熱發(fā) 動機，其中熱源是太陽。熱發(fā)動機通過將從熱源傳遞到冷源的熱或熱能 的一部分轉(zhuǎn)化為機械能來工作。冷源通常稱為冷散熱器或簡單地稱為散
熱器。被稱為效率的熱輸入轉(zhuǎn)化為功的系數(shù)隨著熱源與散熱器之間的溫 差而增大。熱發(fā)動機的最大可能效率是通過如下公式限定的卡諾效率 (n):
n = l- (Tc/Th)
其中Th和Te分別是熱源和冷源的以絕對溫度為單位的溫度。熱源溫度
為300k (27n )且冷源溫度為240k ( -33X:)的發(fā)動機的卡諾效率為 20%?？赏ㄟ^升高熱源溫度或降低冷源溫度來增大卡諾效率。絕大部分 熱發(fā)動機的散熱器溫度是發(fā)動機所在位置可以獲得的最低溫度，該溫度 通常接近發(fā)動機所在位置的空氣或水的溫度。
卡諾效率僅僅是給定溫度差的最大可能效率。發(fā)動機的實際效率 通常顯著低于卡諾效率。熱發(fā)動機需要在涉及壓縮和膨脹氣體或蒸汽的 過程中傳遞熱。如果在沒有使用膨脹器的情況下通過傳導、液體對流或 氣體對流來傳遞熱量，則該效率會減小到接近O。
對流層是大氣的底部10到20km的層，在該大氣層中溫度通常隨 著高度的增加而降低。對流層中的溫度通常沿上行方向以大約6K/km 的速度降低。對流層底部的溫度通常為290K。對流層頂部的溫度通常 為220K。對流層以大約250K左右的平均溫度將熱量輻射到空間中。向 空間中的熱量輻射使對流層以大約每天1到2K的速度冷卻。對流層的 底層被稱為邊界層并且通常從地球表面延伸至通常在0.5至3km高度的 晴空積云的底部。
在描述本發(fā)明時，術(shù)語"下對流層"指的是大氣底部1000m,并且術(shù)語"上對流層"指的是1000m高度上方的大氣。本發(fā)明涉及將熱 量從對流層的下層傳遞至對流層的上層。與僅使用大氣底部的空氣相 比，將對流層用作散熱器能夠提供相對較低的散熱器溫度。以前還沒有 考慮過將高對流層用作冷散熱器，因為通常認為使冷空氣下行或者使要 被冷卻的流體向上是不現(xiàn)實的。
熱發(fā)動機涉及將熱量傳遞到熱源、將熱量從冷源帶走以及將熱 量從熱源傳遞到冷源。當熱量從熱源傳遞到冷源時會產(chǎn)生功，但是當熱 量傳遞到熱源或者冷源釋放出熱量時不一定會產(chǎn)生功。在大多數(shù)發(fā)動機 中，這三個過程同時發(fā)生，但是它們并不需要同時發(fā)生。筒單地添加熱 量到儲層或從儲層移除熱量不產(chǎn)生功。通過發(fā)動機將熱量從熱源傳遞到 冷源是產(chǎn)生功的過程。無需在熱量傳遞的過程中同時進行熱量轉(zhuǎn)移。由 大氣渦流發(fā)動機傳遞的熱量可以長時間積聚在邊界層中，并且從冷的上 對流層向空間中的熱量輻射能夠在上行熱量傳遞很久之后發(fā)生并且其 發(fā)生位置可遠離上行熱量傳遞的位置。在上升空氣下沉的過程中其能夠 通過向空間中輻射熱量而被逐漸冷卻。
可獲得顯著冷于大氣底部的溫度的冷源的事實使得可以通過諸如 自然暖濕空氣的低溫熱源來產(chǎn)生功。絕大多數(shù)熱發(fā)動機使用氣體或蒸汽 將熱量從熱源傳遞到冷源。氣體和蒸汽發(fā)動機通常包括壓縮機和膨脹 器。壓縮機和膨脹器通常具有在80%至95%范圍內(nèi)的效率，這降低了 總體循環(huán)效率。壓縮低密度氣體需要大的機器并且成本非常高。在大氣 中，下沉空氣在下行過程中被壓縮。該大氣壓縮機的效率可接近100%。 當下沉空氣慢速下行時，幾乎沒有摩擦損耗。當空氣被壓縮時，其溫度 升高。通過大氣下沉而壓縮空氣時的溫度增量小于在常規(guī)壓縮機中壓縮 空氣時的空氣增量，因為摩擦較小并且熱量在壓縮過程中會向空間中輻 射?？諝馔ǔ４蠹s花費30天從對流層的頂部下降到底部，同時通過向 空間中輻射熱量而被冷卻。在不向空間中輻射熱量的情況下，當下沉空 氣到達大氣底部時其會 達到340K的溫度。在向空間中輻射熱量的情況 下，當下沉空氣到達大氣底部時其會達到大約290K的溫度。
將對流層用作散熱器的工業(yè)場合包括
太陽能煙囪，
自然通風冷卻塔, 飛行器發(fā)動機(往復式及噴氣發(fā)動機)，
■大氣渦流發(fā)動機o
自然通風冷卻塔用于避免必須供應機械能以驅(qū)動風扇，但是其還 沒有被用于產(chǎn)生能量。飛行器發(fā)動機產(chǎn)生的機械能必須在現(xiàn)場使用，而 不能被傳遞到地面。太陽能煙自是能夠在基于地面的固定位置產(chǎn)生機械
能的現(xiàn)有的唯一的應用。高于lkm的太陽能煙囪在目前是不實用的，因 此太陽能煙自不能將lkm以上的那部分對流層用作散熱器。大氣渦流發(fā) 動機是能夠?qū)⑸蠈α鲗佑米魃崞鞯奈ㄒ坏撵o止發(fā)動機。當散熱器的溫 度降低時，其效率隨著高度的增大而增大。200m高的太陽能煙囪的最 大效率是0. 7% 。渦流延伸到20km高度的渦流發(fā)動機的最大效率可高達 30%。大氣渦流發(fā)動機是將對流層的非常冷的上層用作散熱器的第一種 實用的方法。
(b)未改變的自然熱量收集器
產(chǎn)生軸功形式的機械能的發(fā)動機通常需要大大超過100匸的溫 差。通常不產(chǎn)生軸功的諸如自然通風冷卻塔、再沸器和咖啡過濾器的對 流設備在較低的溫差下進行操作。由于冷源溫度通常是大氣底部的溫 度，因此用于產(chǎn)生軸功的發(fā)動機的最小熱源溫度通常大大高于100^。
產(chǎn)生軸功的發(fā)動機在膨脹過程開始時通常需要高于ioot:的最小工作流
體溫度。
大氣渦流發(fā)動機中的工作流體是暖濕空氣?？諝馍仙龝r產(chǎn)生的功 取決于空氣的溫度和濕度。焓是空氣的組合熱含量的度量。301C的相對
濕度為100%的空氣的焓高于4or:的相對濕度為40%的空氣的焓。30 x:的水可用于增大低濕空氣或低溫空氣的熱含量。將水用作熱源還增加 了使用低溫熱源的能力。3ox:的水能夠用于增大4or;的空氣的焓。
通過將上對流層用作冷源，大氣渦流發(fā)動機能夠使用溫度接近大 氣底部溫度的熱源。能夠獲得低溫散熱器的事實使得在膨脹過程開始時 可以使用低溫熱源，包括使用溫度接近大氣底部溫度的工作流體。大氣 渦流發(fā)動機是能夠使用溫度低于50C的熱源來產(chǎn)生軸功并具有5 %或更 高的熱功轉(zhuǎn)化效率的唯一的熱發(fā)動機。大氣渦流發(fā)動機是能夠?qū)顟B(tài)沒 有改變的地面和海面用作熱量收集器的唯一的太陽能發(fā)動機。單獨太陽能收集器的成本就使太陽能發(fā)動機的竟爭力低于傳統(tǒng)動 力源。大氣渦流發(fā)動機使得無需使用成本高昂的太陽能收集器。通過使 用低溫散熱器，大氣渦流發(fā)動機使得無需使用太陽能熱量收集器。大氣 渦流發(fā)動機是能夠?qū)顟B(tài)沒有改變的地面用作太陽熱量收集器的唯一 的太陽能發(fā)動機。
AVE2 -替4戈性i殳置
盡管已經(jīng)參照具體實施方式
描述了本發(fā)明，但是在不偏離權(quán)利要 求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以構(gòu)想出本發(fā)明的各種改型和變 型。
無需使每個部分都具有帶有進入工作區(qū)的切向進口和進入氣室的 進口的冷卻單元。在圖15和圖16中，每個冷卻單元901都具有進入工 作區(qū)904的切向進口 921和進入氣室卯6的地下空氣進口 916，該兩者 都具有限制器。無需使每個冷卻單元都具有兩種進口。某些冷卻單元可 僅具有切向進口 921，另外一些冷卻單元可僅具有地下進口 916，而其 它冷卻單元則可具有切向進口 921和地下進口 916。該設計可以允許每 二個或四個冷卻單元901的暖空氣出口通向工作區(qū)卯4且剩余冷卻單元 卯l的暖空氣出口僅通向地下氣室906。可能存在沒有熱傳遞單元卯l 的部分。沒有熱傳遞單元的部分可具有經(jīng)由切向進口管921排入工作區(qū) 904內(nèi)或排入地下氣室卯6中的渦輪機。在圖15和圖16中，可以有定 位在冷卻單元卯l之間的空間中排入地下氣室卯6的渦輪機。這些渦輪 機可經(jīng)由定位在切向進口 921下方的徑向通道排入地下氣室卯6中。還 可以有沒有冷卻熱交換單元或渦輪機的部分，這些部分用于未來可能出 現(xiàn)的渦流發(fā)動機容量擴展。沒有熱交換單元或渦輪機的部分可用于提供 用于操作、觀察或維護的通路。
制作所有附圖的目的僅僅是為了有助于說明本發(fā)明的基本教導； 就構(gòu)成優(yōu)選實施方式的部件的附圖標記、位置、關系和尺寸而言，在參 閱并理解了本發(fā)明的下面的教導之后，附圖的延伸將會被理解或者將處 于本領域的知識范圍內(nèi)。此外，在參閱并理解了本發(fā)明的下面的教導之 后，與具體力、重量、強度以及類似條件相一致的具體尺寸和尺寸比例 將處于本領域的知識范圍內(nèi)。在各個附圖所使用的附圖標記中，相同的
附圖標記指代相同或相似的部件。再者，當本文中使用術(shù)語"頂部"、"底 部"、"第一"、"第二"、"內(nèi)側(cè)"、"外側(cè)"、"邊緣"、"側(cè)部"、"前部"、"后部"、"長度"、"寬度"、"內(nèi)部"、"外部，，以及類似術(shù)語時，應該理解的 是，這些術(shù)語僅用于標示讀者觀察附圖時所看到的圖中所示的結(jié)構(gòu)，并 且這些術(shù)語僅用于幫助理解本發(fā)明。
盡管已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的方法和設備，但是本 發(fā)明不限于本文所述的具體形式，相反，其旨在覆蓋理所當然會落入所 附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代方式、改型和等同 體。
本申請的摘要是為了滿足C.F.R第37條第1.72 (b)節(jié)，該節(jié)規(guī) 定摘要必須使讀者能夠迅速獲得相關發(fā)明的要旨。遞交該摘要時申請認 為其不會被用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意義。另外，從上文的詳 細描述可以看出，將各個技術(shù)特征集中在一個實施方式中是為了使本發(fā) 明更流暢。本發(fā)明的方法不應當被解釋為反映了如下傾向，即要求保護 的本發(fā)明的實施方式需要比每個權(quán)利要求中所列的特征更多的特征。相 反，如所附權(quán)利要求所反映的，體現(xiàn)本發(fā)明的創(chuàng)造性主題的特征比所公 開的單個實施方式的所有特征少。因此，所附權(quán)利要求在此被結(jié)合到具 體實施方式部分，每個權(quán)利要求本身都作為獨立的優(yōu)選實施方式。
權(quán)利要求
1. 一種用于產(chǎn)生渦流的熱力發(fā)動機，包括(a)具有上端和下端的豎直軸線圓筒壁，(b)所述上端處的開口，(c)所述下端處的空氣進口，(d)所述圓筒壁內(nèi)的具有地板的工作區(qū)，(e)用于朝切線方向?qū)бM入所述下端的空氣的裝置，(f)控制進入所述下端的空氣的量的限制器。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中，用于朝切線方向?qū)бM入 所述下端的空氣的所述裝置包括具有空氣入口和空氣出口的直線切向 進入導管。
3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，其中，所述直線切向進入導管包 括流動限制器。
4. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，其中，所述直線切向進入導管包 括蒸汽噴嘴。
5. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，其中，所述圃筒壁的形狀呈多邊 形；所述直線切向進入導管位于所述圓筒壁內(nèi)部；并且，所述直線切向 進入導管抵接所述圓筒壁的一個直邊。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機，還包括熱交換裝置；其中，所述 熱交換裝置具有冷空氣入口和暖空氣出口；并且，所述熱交換裝置的所 述暖空氣出口抵接所述圓筒壁外側(cè)。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機，其中，所述圓筒壁具有開口；并 且，所述暖空氣出口和所述直線切向進入導管空氣入口通過所述壁開口 連接。
8. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)動機，其中，所述熱交換裝置為交叉流 動的濕式冷卻塔，所述交叉流動的濕式冷卻塔包括(a)亞大氣封閉件，(b)位于所述亞大氣封閉件內(nèi)的暖水分配盤。
9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動機，還包括冷卻水出口 ；并且還包括 位于所述冷卻水出口上的水密封件，以防止空氣通過所述冷卻水出口進 入所述亞大氣封閉件。
10. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)動機，還包括位于所述工作區(qū)上游的風扇。
11. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，還包括多個逆向循環(huán)空氣進口， 由此通過限制所述切向進入導管中的流動且不限制所述逆向循環(huán)空氣 進口來控制所述工作區(qū)內(nèi)的空氣的凈切向速度，并且反之亦然。
12. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，還包括各自具有入口和出口的多 個周邊渦輪機；其中，渦輪機入口壓力為周圍空氣壓力；渦輪機出口壓 力小于周圍空氣壓力；渦輪機入口壓力與渦輪機出口壓力之間的差用來 向所述渦輪機提供動力；并且，渦輪機出口壓力通過所述渦流而減小。
13.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，進一步包括太陽熱量收集器，所 述太陽熱量收集器帶有圍繞所述圓筒壁的透明頂篷，其中所述太陽熱量 收集器具有敞開的外緣和內(nèi)緣，周圍空氣進入所述敞開的外緣，并且已 加熱的空氣離開所述內(nèi)緣并經(jīng)由所述圓筒壁的所述下端處的所述空氣 進口進入所述工作區(qū)。
14. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，進一步包括匯聚頂篷，所述匯聚 頂篷帶有位于所述空氣進口上方的中央開口，由此所述中央開口引起切 向進入所述圓筒壁的空氣匯聚并形成所述渦流。
15. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)動機，進一步包括位于所述匯聚頂篷 上方的多個環(huán)形環(huán)，由此所述環(huán)形環(huán)減小沿著所述圓筒壁內(nèi)側(cè)的下行氣 流。
16. 如權(quán)利要求15所述的發(fā)動機，進一步包括位于所述匯聚頂篷 和所述環(huán)形環(huán)之間和兩個所述環(huán)形環(huán)之間的環(huán)間空氣進口 。
17. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中所述地板相對于基準面被升高。
18. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，進一步包括位于所述地板中心的 地板開口。
19. 如權(quán)利要求18所述的發(fā)動機，進一步包括在所述地板開口下 方的圓形空間，偏轉(zhuǎn)器位于所述圓形空間的外圍附近。
20.如權(quán)利要求18所述的發(fā)動機，進一步包括位于所述地板下方 的空氣通道，由此空氣被送至所述地板開口。
21. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，進一步包括在所述地板中的中間 半徑地板空氣進口，其中空氣能夠經(jīng)由所述中間半徑空氣進口在多個半 徑處切向進入所述工作區(qū)。
22. —種熱力發(fā)動機，包括熱源，其位于鄰近對流層的底部的固 定位置處；以及冷卻散熱器，其位于上部對流層，其中渦流用于由熱產(chǎn) 生機械能。
23. —種熱力發(fā)動機，包括(a) 工作流體，在膨脹前其溫度低于501C;(b) 接收所述工作流體的渦流；其中當所述工作流體經(jīng)由所述渦流被升高時，由熱產(chǎn)生機械能。
24. —種具有熱量收集器的太陽能發(fā)動機，其包括地球表面的在其 未改變狀態(tài)下的若干部分以及位于這種表面上方的空氣，其中當通過對 流將熱向上輸送時，渦流用來由熱產(chǎn)生機械能。
25. —種圓形交叉流動冷卻塔，包括(a) 具有空氣入口和空氣出口的冷卻單元；(b) 工作區(qū)；(c) 從所述冷卻單元的所述空氣出口到所述工作區(qū)的徑向空氣進口 ；(d) 位于所述工作區(qū)上游的風扇；(e) 位于所述工作區(qū)上方的匯聚頂篷；(f) 位于所述匯聚頂篷的中心處的開口，由此所述工作區(qū)用作歧管，其中來自多個所述徑向空氣進口的氣流 在升高通過所述開口之前結(jié)合在一起作為單個巻流。
26. 如權(quán)利要求25所述的塔，進一步包括位于所述匯聚頂篷的開 口上方的《且套。
27. 如權(quán)利要求25所述的塔，進一步包括切向進口管，其中操作 模式能夠通過關閉所述徑向空氣進口和打開所述切向進口管而從非渦 流徑向進入模式改變到渦流切向進入模式，并且反之亦然。
28. —種從渦流獲取能量的方法，包括以下步驟(a) 通過引導空氣以經(jīng)由線性切向進口管進入圓形區(qū)域來使空氣 沿切向朝所述渦流的基部匯聚；(b) 通過用豎直軸線圓筒壁遮蔽所述渦流的基部來防止周圍環(huán)境 狀態(tài)干擾所述渦流；(c) 確保朝著所述渦流的基部匯聚的空氣具有足夠的熱焓以當其 升高經(jīng)過周圍空氣時能夠浮游；(d)控制進入所述圃形區(qū)域的空氣的量。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，進一步包括(a) 通過提供在其中心帶有開口的環(huán)形頂篷來確保朝著所述圓筒 壁的中心匯聚；(b) 經(jīng)由中央地板開口將空氣傳送至所述渦流的中心。
全文摘要
本發(fā)明涉及對大氣渦流發(fā)動機的改進。通過使空氣經(jīng)由切向進口管道在圓筒壁的基部進入，龍卷風式的對流渦流便得以產(chǎn)生。維持該渦流所需的熱量由定位在圓筒壁外部的外圍熱交換裝置提供。用于外圍熱交換裝置的熱源可以是工業(yè)廢熱或暖海水。優(yōu)選的熱交換裝置是交叉流濕冷卻塔。機械能在多個渦輪機中產(chǎn)生?？諝饪山?jīng)由切向入口或經(jīng)由工作區(qū)地板中心處的開口進入工作區(qū)。本發(fā)明可用于產(chǎn)生機械能、降低冷卻水的溫度或產(chǎn)生降水。本發(fā)明包括圓形強制通風冷卻塔，其能夠在渦流或非渦流模式下操作。
文檔編號F03G7/00GK101535638SQ200780032298
公開日2009年9月16日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者路易斯·馬克·米肖 申請人:路易斯·馬克·米肖