ES2582215T3 - Góndola de turbina eólica que comprende un conjunto de intercambiador de calor - Google Patents
Góndola de turbina eólica que comprende un conjunto de intercambiador de calor Download PDFInfo
- Publication number
- ES2582215T3 ES2582215T3 ES10784806.1T ES10784806T ES2582215T3 ES 2582215 T3 ES2582215 T3 ES 2582215T3 ES 10784806 T ES10784806 T ES 10784806T ES 2582215 T3 ES2582215 T3 ES 2582215T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- heat
- region
- wind turbine
- cooling
- container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 68
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 40
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000003570 air Substances 0.000 description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 8
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D15/00—Transmission of mechanical power
- F03D15/20—Gearless transmission, i.e. direct-drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/60—Cooling or heating of wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Góndola de turbina eólica, que comprende: - una carcasa o chasis (50) dispuesto dentro de la góndola con al menos un componente generador de calor (62) alojado en su interior; - al menos un conjunto de intercambiador de calor para enfriar dicho al menos un componente generador de calor (62) que comprende un primer conjunto de refrigeración que comprende: - al menos un elemento termoeléctrico (56) que tiene una primera sección dispuesta en una primera región de temperatura relativamente alta en contacto con el componente generador de calor (62) o en sus proximidades, teniendo además el elemento termoeléctrico (56) una segunda sección dispuesta en una segunda región de una temperatura relativamente baja en relación con dicha primera región, estando configurado el elemento termoeléctrico para transferir calor desde la primera región de temperatura relativamente alta hasta la segunda región de temperatura relativamente baja con un consumo de energía eléctrica; y comprendiendo el primer conjunto de refrigeración además una fuente de energía eléctrica conectada al elemento termoeléctrico (56); - estando previsto un sistema de refrigeración para enfriar la carcasa o chasis (50) que comprende un circuito de refrigeración cerrado en o sobre la carcasa o chasis (50) que tiene una bomba para hacer circular un fluido de refrigeración en el circuito de refrigeración y un intercambiador de calor de circuito de refrigeración para transferir calor procedente del fluido de refrigeración.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Gondola de turbina eolica que comprende un conjunto de intercambiador de calor Campo tecnico
La presente invencion generalmente se refiere al enfriamiento de componentes generadores de calor en una gondola de turbina eolica.
Antecedentes de la invencion
En turbina eolicas, la gondola aloja componentes y sistemas necesarios para convertir energfa mecanica en electricidad. Los componentes pueden variar desde generadores, cajas de engranajes, frenos y transformadores, de alto rendimiento, hasta componentes electronicos pequenos. Estos sistemas y componentes generan una cantidad significativa de calor dentro de la gondola. Este calor debe disiparse hacia el aire ambiente exterior para un funcionamiento eficaz de los componentes de la gondola.
Los sistemas del estado de la tecnica para eliminar calor de componentes electronicos de potencia y de alto rendimiento incluyen bombas o ventiladores para hacer circular agua o aire entre una region de temperatura relativamente alta en, sobre o cerca del componente o sistema que ha de enfriarse y una region de temperatura relativamente baja, en la que el calor normalmente se disipa a traves de aletas o haces de tubos al aire ambiente. Por ejemplo, el documento WO2001/77526 da a conocer un sistema en el que un fluido de intercambio de calor se hace circular por una pared de la torre.
El calor procedente de componentes electronicos de potencia se disipa normalmente hacia el aire ambiente exterior mediante un sistema refrigerado por agua, en el que se hace circular agua entre una placa relativamente fna y una superficie del modulo electronico de potencia.
Se apreciara que los intercambiadores de calor aire a aire y los intercambiadores de calor aire a agua anteriores requieren bombas o ventiladores, asf como disposiciones de tubenas para hacer circular agua. Los sistemas de refrigeracion son por consiguiente voluminosos, por lo que su instalacion es una tarea compleja y cara debido al espacio limitado disponible en el interior de las gondolas de turbina eolica. Ademas, los sistemas que incluyen bombas y ventiladores son susceptibles al desgaste y acaban rompiendose, lo que puede dar como resultado no solo una interrupcion del funcionamiento de la turbina eolica, sino tambien un dano en los componentes de alto rendimiento o componentes electronicos debido al sobrecalentamiento de los mismos.
Ademas, la cantidad de calor que ha de eliminarse de componentes generadores de calor en gondolas de turbina eolica vana en funcion de las condiciones externas, tales como temperatura ambiente, asf como en funcion de la carga en la turbina eolica durante el funcionamiento. Por ejemplo, cuando la turbina eolica funciona con elevadas cargas, la cantidad de calor generado en el generador y en los componentes electronicos de potencia en el generador es mayor que cuando la turbina eolica funciona con cargas bajas, cuando se alimenta menos potencia al generador. Los intercambiadores de calor aire a aire o aire a agua no pueden controlarse con precision en todas las circunstancias, y aunque generalmente se disenan para proporcionar un grado suficiente de calentamiento, su consumo de energfa es con frecuencia excesivamente alto, porque, como medida de seguridad, estan adaptados con frecuencia para proporcionar un grado innecesariamente alto de enfriamiento. Aun asf, los modulos electronicos, tales como en particular placas de circuito impreso (PCB) se calientan significativamente debido a las altas disipaciones de potencia desde, por ejemplo, generadores, transformadores y componentes similares, que normalmente estan alojados en un espacio cerrado. Con condiciones de funcionamiento variables, las PCB pueden calentarse y enfriarse rapidamente a lo largo de un periodo de tiempo, y debido al desajuste del coeficiente de expansion termica en las PCB, pueden producirse fallos en las juntas de soldadura con la expansion y contraccion repetidas de los materiales en las PCB.
En el documento US7370479 se da a conocer un dispositivo de enfriamiento para un armario de conexiones en un cubo de turbina eolica que incorpora un elemento de Peltier.
Sumario de la invencion
Es un objeto de las realizaciones de la presente invencion proporcionar una gondola de turbina eolica con un conjunto de intercambiador de calor, que sea facilmente controlable. Es un objeto adicional de las realizaciones de la invencion proporcionar un conjunto de intercambiador de calor, que ofrezca capacidad de enfriamiento adicional. Ademas, es un objeto de las realizaciones de la invencion, que sea adecuada para enfriar componentes electronicos de potencia de un generador de turbina eolica, y que pueda combinarse con otros tipos de sistemas de refrigeracion. Ademas, es un objeto de la invencion proporcionar un conjunto de intercambiador de calor que sea adecuado para enfriar de manera eficaz y precisa areas confinadas o componentes espedficos, tales como modulos electronicos de potencia o sus superficies para mantener tales areas o componentes a una temperatura relativamente constante o a una temperatura relativamente baja.
Generalmente, la presente invencion proporciona una gondola de turbina eolica, que comprende:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
- una carcasa o chasis dispuesto dentro de la gondola con al menos un componente generador de calor alojado en su interior;
- al menos un conjunto de intercambiador de calor para enfriar dicho al menos un componente generador de calor que comprende;
- un primer conjunto de refrigeracion que comprende al menos un elemento termoelectrico que tiene una primera seccion dispuesta en una primera region de temperatura relativamente alta en contacto con el componente generador de calor o en sus proximidades, teniendo ademas el elemento termoelectrico una segunda seccion dispuesta en una segunda region de temperatura relativamente baja en relacion con dicha primera region, estando el elemento termoelectrico configurado para transferir calor desde la primera region de temperatura relativamente alta hasta la segunda region de temperatura relativamente baja con un consumo de energfa electrica; y comprendiendo el primer conjunto de refrigeracion ademas una fuente de energfa electrica conectada al elemento termoelectrico;
- estando previsto un sistema de refrigeracion para la carcasa o chasis que comprende un circuito de refrigeracion cerrado en o sobre la carcasa o chasis que tiene una bomba para hacer circular un fluido de refrigeracion en el circuito de refrigeracion y un intercambiador de calor de circuito de refrigeracion para transferir calor procedente del fluido de refrigeracion.
La invencion proporciona ademas un metodo de enfriamiento de al menos un componente generador de calor alojado en una gondola de turbina eolica, comprendiendo el metodo:
- proporcionar al menos un conjunto de intercambiador de calor para enfriar dicho al menos un componente generador de calor, comprendiendo el al menos un conjunto de intercambiador de calor un primer conjunto de refrigeracion con al menos un elemento termoelectrico, comprendiendo el metodo, ademas:
- disponer una primera seccion del al menos un elemento termoelectrico en una primera region de temperatura relativamente alta en contacto con el componente generador de calor o en sus proximidades; y
- disponer una segunda seccion del al menos un elemento termoelectrico en una segunda region de temperatura relativamente baja en relacion con dicha primera region;
- suministrar energfa electrica al elemento termoelectrico, para hacer que transfiera calor desde la primera region de temperatura relativamente alta hasta la segunda region de temperatura relativamente baja.
La capacidad de bombeo de calor del elemento termoelectrico puede controlarse mediante el suministro de energfa electrica (corriente), permitiendo asf que componentes o areas de superficie, que estan ubicados en las proximidades del elemento termoelectrico, se mantengan a una temperatura inferior y/o mas constante que si se enfriara todo el componente generador de calor mediante un sistema comun para enfriar todo el componente o su carcasa.
Preferiblemente mediante el uso del efecto Peltier, el elemento termoelectrico crea un flujo de calor entre la union de dos tipos diferentes de materiales. El elemento termoelectrico puede ser una bomba de calor activa de estado solido que transfiere energfa (calor) desde un lado de la misma al otro lado frente al gradiente de temperatura. Al hacer esto, el elemento consume energfa electrica. El elemento termoelectrico puede constituir por tanto un diodo de refrigeracion o un denominado refrigerador de estado solido.
Con el fin de controlar con precision la bomba de capacidad de calentamiento del primer conjunto de refrigeracion, puede proporcionarse un sistema de control configurado para controlar el suministro de energfa electrica al elemento termoelectrico. Por consiguiente, el elemento termoelectrico puede controlarse, por ejemplo, para mantener el area o componente, que esta enfriandose mediante el primer conjunto de refrigeracion, a una temperatura constante. Alternativamente, tal temperatura y/o la capacidad de enfriamiento del elemento termoelectrico pueden controlarse en respuesta a condiciones externas variables, tales como las condiciones de funcionamiento de la turbina eolica. En tal caso, el sistema de control puede comprender una unidad para determinar un estado de funcionamiento de la turbina eolica, en cuyo caso el sistema de control esta configurado para controlar el suministro de energfa electrica al elemento termoelectrico en respuesta a dicho estado de funcionamiento. Por ejemplo, el estado de funcionamiento puede ser la carga aerodinamica sobre el rotor de turbina eolica o la velocidad de rotacion del rotor, la velocidad del aire ambiente, la temperatura exterior, la temperatura dentro de la gondola o dentro de un componente de la gondola, etc. En una realizacion de la invencion, la temperatura de placas de circuito impreso (PCB) puede mantenerse constante incluso con cargas variables debido a velocidades de viento variables, variando la corriente de suministro al elemento termoelectrico.
Segun una realizacion de la presente invencion, el al menos un componente generador de calor comprende un generador (tambien denominado convertidor) para convertir energfa mecanica de un arbol de rotacion de la gondola de turbina eolica en energfa electrica. Los generadores en gondolas de turbina eolica habitualmente requieren enfriamiento, y aunque los intercambiadores de calor basados en bombas de agua y/o aire se aplican habitualmente en tal contexto, el elemento termoelectrico proporciona un efecto de enfriamiento adicional, notablemente en areas restringidas o confinadas, tales como con respecto al enfriamiento de circuitos electronicos. Por ejemplo, el
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
generador puede comprender un modulo de control que tiene al menos una PCB, en cuyo caso el elemento termoelectrico y/u otros elementos de refrigeracion del conjunto de intercambiador de calor pueden disponerse para transferir calor procedente de la al menos una PCB.
El suministro de energfa electrica al elemento termoelectrico puede ser controlable para mantener una temperatura de superficie de la PCB por debajo de 50 grados Celsius. A este respecto, la temperatura de superficie de las PCB era de aproximadamente 95 grados Celsius durante el funcionamiento de la turbina eolica, y por tanto una reduccion a 50 grados Celsius o menos reduce la probabilidad de fallo en las juntas de soldadura con una reduccion en las temperaturas pico de la PCB.
Se entendera que el elemento termoelectrico puede aplicarse como medio de refrigeracion para otros tipos de componentes electronicos dentro de la gondola de turbina eolica, o generalmente como medio de refrigeracion para cualquier tipo de componente generador de calor en la gondola.
Pueden proporcionarse mas de un unico elemento termoelectrico. Por ejemplo, cada uno de una pluralidad de elementos termoelectricos puede disponerse y configurarse para enfriar un componente o area de superficie espedfico dentro de la gondola de turbina eolica, tal como dentro del generador, por ejemplo una unidad de control de potencia o una PCB de la misma.
El elemento termoelectrico puede combinarse convenientemente con otros tipos de elementos de intercambiador de calor, tales como con un segundo conjunto de refrigeracion que comprende un contenedor que contiene un fluido de trabajo, estando el contenedor dispuesto de tal manera que una primera seccion del contenedor esta en una tercera region de temperatura relativamente alta en contacto con el componente generador de calor o en sus proximidades, y de tal manera que una segunda seccion del contenedor esta en una cuarta region de temperatura relativamente baja en relacion con dicha tercera region, estando la cuarta region alejada del componente generador de calor; y
- el fluido de trabajo puede evaporarse en la primera seccion del contenedor debido al intercambio de calor con la region de alta temperatura a traves de una primera pared de la primera seccion del contenedor;
- el fluido de trabajo evaporado puede transportarse dentro del contenedor desde la primera region del mismo hasta la segunda region y condensarse en la segunda seccion del contenedor debido al intercambio de calor con la region de baja temperatura a traves de una segunda pared de la segunda seccion del contenedor;
- el segundo conjunto de refrigeracion comprende ademas una estructura que permite transportar el fluido de trabajo condensado de vuelta desde la segunda seccion del contenedor hasta la primera seccion del mismo.
El transporte del fluido de trabajo desde la segunda seccion del contenedor hasta su primera seccion puede producirse por la accion de efecto de capilaridad, por ejemplo en una estructura de mecha, y/o por la accion de la gravedad. El intercambiador de calor puede ser, por tanto, un componente pasivo, que no requiere suministro de potencia de fuentes externas, y que no se basa en bombas o ventiladores.
El componente generador de calor puede incluir uno o mas de una caja de engranajes, un generador, un transformador, un freno, una bomba de aceite, un dispositivo de amortiguacion de la vibracion, un cojinete, un componente electrico o electronico, incluyendo componentes electronicos de control. La region de temperatura relativamente alta es preferiblemente una region sobre o inmediatamente adyacente a una parte exterior del componente generador de calor que ha de enfriarse. Sin embargo, la region de alta temperatura tambien puede ser una region dentro del componente que ha de enfriarse, por ejemplo un espacio dentro de una caja de engranajes o carcasa de generador.
Con respecto al enfriamiento de componentes electronicos, tales como componentes electronicos de potencia, el principio de un intercambiador de calor basado en evaporacion y condensacion de un fluido de trabajo se ha encontrado que es particularmente ventajoso si el contenedor se dispone con una superficie exterior del mismo de manera solapada haciendo tope con una superficie exterior del componente electronico que ha de enfriarse. Mas espedficamente, el intercambiador de calor puede usarse para distribuir el calor de manera eficaz por toda la superficie del contenedor del intercambiador de calor, y pueden evitarse asf denominados puntos calientes, que de lo contrario son una fuente comun de fallo de dispositivos.
El contenedor puede estar incluido en una carcasa que tiene:
- una primera parte de superficie externa dispuesta en la region de temperatura relativamente alta, y una segunda parte de superficie externa dispuesta en la region de temperatura relativamente baja; estando dispuesto el contenedor dentro de la carcasa entre las partes de superficie externa primera y segunda; y comprendiendo la estructura que permite transportar el fluido de trabajo condensado desde la segunda seccion hasta la primera seccion del contenedor una estructura de mecha revestida sobre al menos una parte de una pared interna del contenedor.
En una realizacion espedfica, el contenedor es en forma de un elemento alargado a modo de tubo, y estando las secciones primera y segunda del mismo ubicadas en respectivos extremos opuestos del elemento a modo de tubo.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
La estructura de mecha puede estar revestida sobre una pared interna dentro del elemento a modo de tubo, para encapsular asf una cavidad interna en la que el fluido de trabajo puede evaporarse.
El segundo conjunto de refrigeracion, que por ejemplo incluye el elemento a modo de tubo mencionado anteriormente, puede estar configurado para refrigerar el primer conjunto de refrigeracion, que incluye el elemento termoelectrico. Alternativamente, el elemento termoelectrico puede usarse para refrigerar el primer conjunto de refrigeracion, o los elementos de refrigeracion primero y segundo pueden proporcionarse para refrigerar directamente componentes separados o areas diferenciadas de un componente. Por consiguiente, el contenedor que contiene el fluido de trabajo puede disponerse para transferir calor procedente del elemento termoelectrico, estando la primera seccion del contenedor dispuesta en contacto con o en las proximidades de la segunda seccion del elemento termoelectrico. En una realizacion alternativa, el elemento termoelectrico se dispone para transferir calor procedente del contenedor que contiene el fluido de trabajo, estando la primera seccion del elemento termoelectrico dispuesta en contacto con o en las proximidades de la segunda seccion del contenedor que contiene el fluido de trabajo.
Con el fin de producir un efecto de bombeo de calor eficaz desde el primer y/o el segundo conjunto de refrigeracion, el conjunto de intercambiador de calor puede comprender ademas un sumidero de calor termicamente conectado al primer conjunto de refrigeracion, es decir al elemento termoelectrico y/o al segundo conjunto de refrigeracion, es decir al contenedor que contiene el fluido de trabajo. El sumidero de calor puede disponerse preferiblemente para transferir calor a sus alrededores por transferencia de calor por conveccion y/o radiacion. Por ejemplo, puede proporcionarse un conjunto difusor de calor dispuesto para conectar el primer y/o el segundo conjunto de refrigeracion con el sumidero de calor. El conjunto difusor de calor puede comprender uno o mas elementos termicamente conductores que interconectan el primer y/o el segundo conjunto de refrigeracion con el sumidero de calor.
Para conseguir una transferencia de calor eficaz desde el sumidero de calor por medio de conduccion, el sumidero de calor puede disponerse cerca de una pared de la carcasa o chasis, cuyas paredes pueden usarse como conductos o soporte para conductos para el circuito de refrigeracion cerrado.
En el segundo conjunto de refrigeracion, la region de baja temperatura puede estar en una parte de superficie externa de la gondola dirigida hacia el exterior de la misma para asf mejorar la transferencia de calor desde el intercambiador de calor hasta la region de baja temperatura debido al flujo de aire ambiente a traves de la parte de superficie externa. La parte de superficie externa de la gondola puede elegirse que sea una region de velocidad del viento local relativamente alta, para mejorar asf adicionalmente la transferencia de calor por conveccion. Alternativamente, la region de baja temperatura puede proporcionarse en una superficie interna de la gondola dirigida hacia el interior de la misma. En ambos casos, puede proporcionarse un ventilador con el fin de mejorar la transferencia de calor desde el intercambiador de calor hasta la region de baja temperatura.
Al menos una parte del contenedor o de la carcasa puede incorporase en una caja de metal, preferiblemente de un metal que tenga una alta conductividad termica, tal como cobre (Cu).
En realizaciones del segundo conjunto de refrigeracion, el fluido de trabajo puede seleccionarse del grupo que consiste en: H2, Ne, O2, N2, CH4, F-21, F-11, CaHa, (CHa)CO, (CHa)OH, NH3, H2O, Cs, K, Hg, Na, Li yAg. Los fluidos de trabajo mencionados anteriormente son generalmente aplicables en las siguientes aplicaciones:
- intercambiadores de calor criogenicos: H2, Ne, O2, N2, CH4
- intercambiadores de calor de baja temperatura: O2, N2, CH4, F- 21, F-11, CaHa, (CH3)CO, (CH3)OH, NH3, H2O, Cs, K, Hg, Na
- intercambiadores de calor de alta temperatura: Cs, K, Hg, Na, Li, Ag
La estructura de mecha para transportar el fluido de trabajo condensado de vuelta desde la segunda seccion del contenedor hasta su primera parte puede comprender, por ejemplo, una pantalla de metal en polvo sinterizado.
Con el fin de mejorar la transferencia de calor en la region de baja temperatura del intercambiador de calor, una superficie externa del mismo puede estar dotada de una pluralidad de aletas constituidas por, por ejemplo, aletas extruidas, a modo de espiga, pegadas o plegadas. Las aletas pueden tener cualquier forma y configuracion adecuada, tal como etfptica, en corte en cruz, recta, etc.
La presente invencion proporciona ademas una turbina eolica que comprende una gondola tal como se ha explicado anteriormente.
La invencion se describira ahora adicionalmente haciendo referencia a los dibujos, en los que:
las figuras 1 y 2 ilustran en general realizaciones de un conjunto de intercambiador de calor para un chasis refrigerado por lfquido de por ejemplo un generador de turbina eolica dentro de una gondola de turbina eolica;
las figuras 3 y 4 muestran una realizacion de un chasis refrigerado por lfquido de por ejemplo un generador de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
turbina eolica que incorpora un conjunto de intercambiador de calor;
la figura 5 ilustra un conjunto de refrigeracion en forma a modo de tubo segun una realizacion del segundo conjunto de refrigeracion de la presente invencion,
las figuras 6-7 ilustran una realizacion adicional de un conjunto de refrigeracion a modo de tubo segun una realizacion adicional del segundo conjunto de refrigeracion de la presente invencion,
la figura 8 muestra una gondola de turbina eolica que comprende varios intercambiadores de calor segun la invencion,
la figura 9 es un esquema de un intercambiador de calor modular,
la figura 10 muestra la dependencia de la resistencia termica sobre un intercambiador de calor con respecto a la velocidad del viento de enfriamiento,
la figura 11 es un esquema de un intercambiador de calor segun la invencion dispuesto en una pared de gondola y que comprende una cubierta para aumentar la velocidad del viento local, y
las figuras 12-16 muestran diferentes conjuntos de refrigeracion basados en tubo termico segun las realizaciones del segundo conjunto de refrigeracion de la presente invencion.
Las figuras 1 y 2 ilustran dos realizaciones de un conjunto de intercambiador de calor incorporado en un chasis refrigerado por lfquido en una gondola de turbina eolica. La realizacion de la figura 2 comprende un componente termoelectrico para conseguir un efecto de enfriamiento mejorado, mientras que la realizacion de la figura 1 no comprende ningun elemento termoelectrico. El chasis puede alojar en sf mismo un componente de alto rendimiento, tal como el generador, o puede disponerse en la proximidad inmediata de tal componente. Un modulo electronico de potencia se dispone sobre una superficie interior de la pared del chasis con una placa de circuito impreso (PCB) dispuesta sobre una superficie del modulo electronico de potencia dirigida hacia el interior del chasis. La PCB comprende componentes generadores de calor. En la figura 1, estos componentes generadores de calor se enfnan mediante un segundo conjunto de refrigeracion en forma de un conjunto de tubo termico y difusor de calor termicamente conectado a un sumidero de calor. El calor se disipa desde el sumidero de calor a traves de las paredes refrigeradas por lfquido del chasis por conduccion y hacia el interior del chasis por conveccion y radiacion. Una bomba externa hace circular un lfquido, tal como agua, a traves de las paredes del chasis, enfriandose el lfquido en un intercambiador de calor externo.
En la figura 2 un primer conjunto de refrigeracion que comprende un elemento termoelectrico se dispone entre los componentes generadores de calor sobre la PCB y el segundo conjunto de refrigeracion (conjunto tubo termico y difusor de calor), para conseguir asf un efecto de enfriamiento mejorado. El segundo conjunto de refrigeracion se dispone para refrigerar el elemento termoelectrico.
La figura 3 muestra una vista global de un chasis 50 de convertidor (generador) segun los principios ilustrados en la figura 2. La figura 4 muestra un detalle de la figura 3. En las vistas de las figuras 3 y 4, las paredes estan ocultas para mayor claridad. Una pared 52 del chasis esta dotada de canales para un flujo de un lfquido de refrigeracion. Una pluralidad de componentes electronicos de potencia, tales como IGBT 62 (transistores bipolares de puerta aislada) estan previstos a lo largo de una pared interior del chasis 50. Un primer conjunto de refrigeracion que incluye un elemento termoelectrico 56 esta previsto sobre o en las proximidades de una superficie de los IGBT 62, tal como sobre o cerca de una superficie de componentes generadores de calor sobre PCB de los IGBT. Se apreciara que puede estar prevista una pluralidad de tales elementos termoelectricos. Un segundo conjunto de refrigeracion 100 que incluye por ejemplo un tubo termico tal como se describe en mas detalle a continuacion esta previsto ademas para refrigerar el elemento termoelectrico. El segundo conjunto de refrigeracion 100 esta conectado a un sumidero de calor 60 a traves de un elemento termicamente conductor 58.
La figura 5 ilustra el principio de trabajo y una realizacion de un segundo conjunto de refrigeracion 100 segun la invencion. El conjunto de refrigeracion 100 comprende un contenedor 101 sellado que contiene un fluido de trabajo. Una primera parte o seccion 102 del contenedor se dispone en la region de alta temperatura 103 cerca de o junto al componente generador de calor o partes que han de enfriarse (no mostradas) mientras que una segunda seccion 104 del contenedor se dispone en una region 105 de temperatura inferior. El intercambio de calor a traves de la pared del contenedor en la region de alta temperatura 103 hace que el fluido de trabajo se evapore en la primera region o region de evaporacion 106 del contenedor tal como se ilustra mediante las flechas 107. Debido a la mayor presion de vapor aqrn, una parte del fluido de trabajo vaporizado viaja o se transporta entonces 105 desde la primera region o region de evaporacion 106 hasta la denominada segunda region o region de condensacion 108 del contenedor. Aqrn el fluido de trabajo se condensa 109 liberando su calor de vaporizacion latente debido al intercambio de calor a traves de la pared del contenedor con la region circundante de menor temperatura 105. El fluido de trabajo condensado se transporta entonces de vuelta 110 a la primera region 102 del contenedor en la estructura 111. En la realizacion de intercambiador de calor en la figura 1 este transporte de fluido se logra mediante el uso de una estructura de mecha 111 revestida sobre al menos una parte de la pared interna 112 del contenedor 101 y en la que el fluido se transporta debido a acciones de capilaridad. La estructura de mecha 108 puede ser por
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
ejemplo de una pantalla de metal en polvo sinterizado (pantalla de malla), polvos metalicos sinterizados, acanaladuras de polvo de metal sinterizado y/o desbaste sinterizado. El material de mecha puede ser de cobre y sus aleaciones.
En otra realizacion del intercambiador de calor, el fluido de trabajo condensado tambien puede transportarse de vuelta a la primera region 106 del contenedor por fuerzas de gravedad, lo que es el caso en el conjunto de refrigeracion ilustrado en la figura 6.
El contenedor 101 que contiene el fluido de trabajo puede tener una forma de un elemento alargado a modo de tubo tal como se ilustra en figura 1 y el elemento a modo de tubo puede ser por ejemplo tubular, anular, curvado, plano y en bucle, etc. pudiendo asf adaptarse a las necesidades espedficas que se derivan de las limitaciones geometricas reales en las que el intercambiador de calor va a colocarse. El elemento a modo de tubo puede hacerse con un diametro de desde 2 mm y por encima y puede hacerse por ejemplo de cobre y sus materiales de aleacion. En una realizacion, la estructura de mecha 111 cubre la totalidad de las superficies de pared de tubo internas (aunque no necesariamente las paredes de extremo) rodeando asf por completo o encapsulando una cavidad interna, visto en una vista en seccion transversal.
Las secciones 102,104 primera (de evaporacion) y segunda (de condensacion) del contenedor son ventajosamente de un material conductor lo que mejora el intercambio de calor entre los alrededores y el fluido de trabajo. Esto se logra integrando o incorporando las regiones primera y/o segunda del contenedor en una caja o bloque de por ejemplo un material de cobre, aluminio, o algun otro polfmero conductor mediante por ejemplo soldadura blanda, soldadura, soldadura fuerte, o usando ajuste a presion con un material de interfaz termica. El tamano y las dimensiones de las diferentes partes de regiones del contenedor deben elegirse basandose en las condiciones de carga y capacidad reales.
La seccion central del contenedor entre las regiones de evaporacion y de condensacion es ventajosamente adiabatica o esta hasta cierto punto termoaislada con el fin de garantizar que el calor procedente del/de los componente(s) generador(es) de calor se transporta por completo o al menos en la medida de lo posible hacia la segunda region de temperatura inferior.
Muchos fluidos de trabajo diferente que trabajan de manera optima en diferentes intervalos de temperatura pueden usarse en el intercambiador de calor, tal como agua (301-473K), metanol (283-403K), etanol (273-403K), amoniaco (213-373K) o acetona. Tambien son posibles combinaciones segun las diferentes condiciones carga y funcionamiento. Ademas, la seleccion del fluido de trabajo puede realizarse teniendo en cuenta el regimen de viento o el area climatica regional.
En las realizaciones del conjunto de refrigeracion mostradas en vistas en perspectiva en las figuras 6 y 7, el contenedor 101 se dispone en una carcasa 201 en la que el contenedor que contiene el fluido de trabajo adopta la forma de una camara 202. El calor procedente de los componentes generadores de calor (no mostrados) se intercambia en este caso a traves de la(s) placa(s) de base 205 hacia una (figura 7) o dos (figura 6) primeras regiones de evaporacion 106 diferentes del contenedor desde las que el fluido de trabajo se evapora condensandose mas tarde en la segunda region mas fna o region de condensacion 108. En este caso, el enfriamiento de la segunda region o region de condensacion 108 se mejora mediante la disposicion de una pluralidad de aletas 204 sobre la superficie exterior 203 del intercambiador de calor 100. En comparacion con un intercambiador de calor convencional en el que el calor procedente de los componentes calientes se conduce a las aletas de enfriamiento 204 a traves de un bloque metalico macizo, el uso del fluido de trabajo tal como se da a conocer en el presente documento aumenta la eficacia y el coeficiente de transferencia de calor del intercambio de calor enormemente al permitir la camara de vapor con el fluido de trabajo una distribucion mas uniforme del calor a la totalidad de la superficie de la segunda region o region de condensacion 108. En otras palabras, el flujo de calor se vuelve mas uniforme.
Las aletas de enfriamiento 204 pueden ser de varios tipos tales como por ejemplo espigas, elfpticas, cortadas en cruz o rectas y pueden estar extruidas, pegadas, o en una configuracion de aleta plegada, etc.
La figura 8 ilustra una gondola de turbina eolica 400 que comprende varios componentes generadores de calor 401 dentro de la gondola. Debido a la construccion de los intercambiadores de calor segun la presente invencion, pueden aplicarse ventajosamente para enfriar una amplia variedad de tamanos de componentes generadores de calor tales como elementos de alto rendimiento tales como por ejemplo generadores 410, cajas de engranajes 402 o transformadores y hasta componentes electronicos de potencia pequenos 403. Segun la invencion, el flujo de aire natural 404 sobre las superficies de gondola exteriores puede usarse para disipar el calor procedente de los diferentes componentes generadores de calor 401 colocando las partes que comprenden las regiones de condensacion de varios intercambiadores de calor cerca o sobre las superficies exteriores de la gondola. Por ejemplo, las aletas de enfriamiento 204 podnan colocarse hasta llegar fuera de la gondola, en un lado, o sobre la parte superior de la gondola siempre que resulte apropiado. Como los elementos a modo de tubo que forman el segundo conjunto de refrigeracion segun la invencion pueden tener una longitud considerable, tambien es posible enfriar componentes colocados a una cierta distancia dentro de la gondola mediante el uso del aire ambiente. Ademas, las limitaciones geometricas en cuanto al espacio disponible para los intercambiadores de calor tambien
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
pueden solventarse mas facilmente mediante el uso de elementos a modo de tubo que, tal como se menciono anteriormente, no es necesario que sean rectos.
Para mejorar la eficacia del intercambiador de calor aun mas, el intercambiador de calor 100 puede estar constituido en una realizacion de la invencion por dos o mas modulos de subintercambiadores de calor 501 conectados o combinados construidos en paralelo y en sucesion tal como se esboza en la figura 9. En este caso, el conjunto de refrigeracion 100 comprende una pluralidad de aletas 204 dispuestas hacia una superficie exterior en una region de baja temperatura. Las aletas 204 estan conectadas a un primer subintercambiador de calor 502 similar a la realizacion mostrada en las figuras 2 y 3 que comprende una carcasa 503 con un contenedor interior y un fluido de trabajo (no mostrado). Sin embargo, en lugar de conectar los componentes generadores de calor (tal como se ilustra mediante los diferentes recuadros 503) directamente a la seccion de evaporacion de este primer subintercambiador de calor 502, los componentes generadores de calor 503 se conectan a un panel modular que comprende varios segundos subintercambiadores de calor 504 de formas a modo de tubo, cuyas secciones de condensacion 104 estan conectadas entonces, a su vez, al primer subintercambiador de calor 501. De este modo se logra que la eficacia global o coeficiente de transferencia de calor del sistema intercambiador de calor 100 aumente en parte ya que los elementos a modo de tubo pueden distribuir el calor de manera mas uniforme a una seccion de evaporacion mas grande del primer subintercambiador de calor 502 en comparacion con lo que es el caso en las realizaciones mostradas en las figuras 6 y 7 en las que el calor procedente de los componentes que han de enfriarse entra a traves de la(s) placa(s) de base 205 con un area menor en comparacion. Las denominadas temperaturas de punto caliente que de lo contrario solfan ser un problema con los intercambiadores de calor convencionales se reducen mediante el presente documento o incluso se eliminan.
En la figura 10, la resistencia termica 600 de un intercambiador de calor segun la invencion se ilustra como una funcion de la velocidad del viento 601 en la region de baja temperatura. El diagrama muestra como la resistencia termica disminuye a medida que aumentan las velocidades del viento lo que implica que el coeficiente de transferencia de calor y por tanto tambien la capacidad de transferencia de calor del intercambiador de calor aumente a mayores velocidades de aire. La resistencia termica es tambien una funcion de la disposicion de aletas y la dependencia se muestra en la figura para tres tipos diferentes; concretamente para una disposicion de aletas elfpticas 604, cortadas en cruz 603 y rectas 602.
Este efecto se ha aprovechado para la realizacion de una gondola con un intercambiador de calor tal como se esboza en la figura 11. En este caso, la parte del intercambiador de calor 100 dispuesta fuera de la pared de gondola 405 puede ademas cubrirse en parte o apantallarse con una pantalla 406 conformada para mejorar y aumentar el flujo de viento 404 a traves de las superficies de enfriamiento (aletas 204) del intercambiador de calor aumentando asf su coeficiente de transferencia de calor.
Las figuras 12-16 ilustran diversas realizaciones de intercambiadores de calor segun la presente invencion. En la figura 12, el intercambiador de calor comprende una pluralidad de elementos a modo de tubo 801 que contienen un fluido de trabajo y una estructura de mecha tal como se describieron anteriormente. Los extremos libres de los elementos a modo de tubo 801 pueden disponerse en, sobre o cerca de un componente generador de calor dentro de la gondola de turbina eolica. Los extremos opuestos de los elementos a modo de tubo 801 estan incorporados en una caja, que es solidaria con o esta conectada a una pluralidad de aletas 204, dispuestas en una region de temperatura relativamente baja dentro de la gondola o en una superficie exterior de la misma.
En la realizacion de la figura 13, el intercambiador de calor comprende una pluralidad de elementos a modo de tubo 901. El extremo de los elementos a modo de tubo que va a disponerse en la region de temperatura relativamente alta se incorpora en un elemento de soporte de transmision de calor 902 comun, mientras que los extremos opuestos de los elementos a modo de tubo 901 se incorporan individualmente en cajas con aletas 204.
La figura 14 muestra una realizacion, en la que los elementos a modo de tubo se incorporan en elementos de soporte de aletas en las regiones de temperatura relativamente alta asf como en las regiones de temperatura relativamente baja.
En una realizacion adicional tal como se muestra en la figura 15, los elementos a modo de tubo 1101 estan en un extremo conectados a una primera placa 1102 y en un segundo extremo a una segunda placa 1103. Una de las placas 1102 y 1103 esta prevista para estar en la region de temperatura relativamente alta, mientras que la otra de las placas esta prevista para estar en la region de temperatura relativamente baja.
La figura 16 ilustra un ejemplo adicional de una realizacion, en la que los elementos a modo de tubo 1201 estan incorporados en elementos de soporte de aletas 1202, 1203, estando un grupo de los elementos de soporte de aletas en la region de temperatura relativamente alta, y estando el otro grupo de elementos de soporte de aletas en la region de temperatura relativamente baja.
Claims (7)
1.
10
15
2.
20
25
30
35 3.
4.
40
5.
45
6.
7.
REIVINDICACIONES
Gondola de turbina eolica, que comprende:
- una carcasa o chasis (50) dispuesto dentro de la gondola con al menos un componente generador de calor (62) alojado en su interior;
- al menos un conjunto de intercambiador de calor para enfriar dicho al menos un componente generador de calor (62) que comprende un primer conjunto de refrigeracion que comprende:
- al menos un elemento termoelectrico (56) que tiene una primera seccion dispuesta en una primera region de temperatura relativamente alta en contacto con el componente generador de calor (62) o en sus proximidades, teniendo ademas el elemento termoelectrico (56) una segunda seccion dispuesta en una segunda region de una temperatura relativamente baja en relacion con dicha primera region, estando configurado el elemento termoelectrico para transferir calor desde la primera region de temperatura relativamente alta hasta la segunda region de temperatura relativamente baja con un consumo de energfa electrica; y comprendiendo el primer conjunto de refrigeracion ademas una fuente de energfa electrica conectada al elemento termoelectrico (56);
- estando previsto un sistema de refrigeracion para enfriar la carcasa o chasis (50) que comprende un circuito de refrigeracion cerrado en o sobre la carcasa o chasis (50) que tiene una bomba para hacer circular un fluido de refrigeracion en el circuito de refrigeracion y un intercambiador de calor de circuito de refrigeracion para transferir calor procedente del fluido de refrigeracion.
Gondola de turbina eolica segun la reivindicacion 1, en la que el al menos un conjunto de intercambiador de calor comprende ademas un segundo conjunto de refrigeracion (100) que comprende un contenedor (101) que contiene un fluido de trabajo, y estando el contenedor dispuesto de tal manera que una primera seccion (102) del contenedor esta en una tercera region (103) de temperatura relativamente alta en contacto con el componente generador de calor o en sus proximidades, y de tal manera que una segunda seccion del contenedor (104) esta en una cuarta region (105) de temperatura relativamente baja en relacion con dicha tercera region, estando la cuarta region alejada del componente generador de calor; y
- el fluido de trabajo puede evaporarse en la primera seccion del contenedor debido al intercambio de calor con la region de alta temperatura a traves de una primera pared de la primera seccion del contenedor;
- el fluido de trabajo evaporado puede transportarse dentro del contenedor (101) desde la primera region del mismo hasta la segunda region y condensarse en la segunda seccion del contenedor debido al intercambio de calor con la region de baja temperatura a traves de una segunda pared de la segunda seccion del contenedor;
- el segundo conjunto de refrigeracion (100) comprende ademas una estructura que permite transportar el fluido de trabajo condensado de vuelta desde la segunda seccion del contenedor hasta la primera seccion del mismo.
Gondola de turbina eolica segun la reivindicacion 2, en la que el contenedor (101) que contiene dicho fluido de trabajo se dispone para transferir calor procedente del elemento termoelectrico (56), estando la primera seccion del contenedor dispuesta en contacto con o en las proximidades de la segunda seccion del elemento termoelectrico.
Gondola de turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer conjunto de refrigeracion comprende ademas un sistema de control configurado para controlar el suministro de energfa electrica al elemento termoelectrico (56), para controlar asf su capacidad de bombeo de calor.
Gondola de turbina eolica segun la reivindicacion 4, en la que el sistema de control comprende una unidad para determinar un estado de funcionamiento de la turbina eolica, estando el sistema de control configurado para controlar el suministro de energfa electrica al elemento termoelectrico (56) en respuesta a dicho estado de funcionamiento.
Gondola de turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un componente generador de calor comprende un generador (410) para convertir energfa mecanica de un arbol de rotacion de la gondola de turbina eolica en energfa electrica.
Gondola de turbina eolica segun la reivindicacion 6, en la que el generador (410) comprende un modulo de control que tiene al menos una placa de circuito impreso (PCB), y en la que el al menos un conjunto de intercambiador de calor se dispone para transferir calor procedente de la al menos una PCB.
Gondola de turbina eolica segun la reivindicacion 7, en la que el suministro de energfa electrica al elemento termoelectrico (56) puede controlarse para mantener una temperatura de superficie de la PCB por debajo de 50 grados Celsius.
5 10.
11.
10 12.
Gondola de turbina eolica segun la reivindicacion 2 6 3, en la que el conjunto de intercambiador de calor comprende ademas un sumidero de calor termicamente conectado al elemento termoelectrico (56) y/o al contenedor (101) que contiene dicho fluido de trabajo, estando el sumidero de calor dispuesto para transferir calor a sus alrededores por transferencia de calor por conveccion y/o radiacion.
Gondola de turbina eolica segun la reivindicacion 9, en la que el sumidero de calor se dispone en contacto con o en las proximidades de un conducto del circuito de refrigeracion cerrado, para asf permitir transferir calor desde el sumidero de calor hasta el medio de refrigeracion por conduccion.
Gondola de turbina eolica segun cualquier reivindicacion anterior en la que la carcasa o chasis aloja componentes electronicos de potencia en su interior.
Turbina eolica que comprende una gondola de turbina eolica (400) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US26554609P | 2009-12-01 | 2009-12-01 | |
| DK200970237 | 2009-12-01 | ||
| US265546P | 2009-12-01 | ||
| DKPA200970237 | 2009-12-01 | ||
| PCT/EP2010/068642 WO2011067290A1 (en) | 2009-12-01 | 2010-12-01 | A wind turbine nacelle comprising a heat exchanger assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2582215T3 true ES2582215T3 (es) | 2016-09-09 |
Family
ID=44114628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES10784806.1T Active ES2582215T3 (es) | 2009-12-01 | 2010-12-01 | Góndola de turbina eólica que comprende un conjunto de intercambiador de calor |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8829700B2 (es) |
| EP (1) | EP2507512B1 (es) |
| CN (1) | CN102686878B (es) |
| ES (1) | ES2582215T3 (es) |
| IN (1) | IN2012DN05106A (es) |
| WO (1) | WO2011067290A1 (es) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102149919A (zh) * | 2009-02-27 | 2011-08-10 | 三菱重工业株式会社 | 风力发电装置 |
| DK2309122T3 (da) * | 2009-10-06 | 2012-03-26 | Siemens Ag | Fremgangsmåde til regulering af en vindturbine ved termiske overbelastninger |
| CN102777581B (zh) * | 2012-07-31 | 2015-08-19 | 南京风电科技有限公司 | 风力发电机组加热冷却装置 |
| DE102012022650A1 (de) | 2012-10-31 | 2014-04-30 | ELMEKO GmbH + Co. KG | Entfeuchtungsgerät für ein gasförmiges Medium |
| JP6165492B2 (ja) * | 2013-04-15 | 2017-07-19 | 株式会社日立製作所 | 風力発電設備 |
| US20150243428A1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | Varentec, Inc. | Methods and systems of field upgradeable transformers |
| WO2016033071A1 (en) * | 2014-08-25 | 2016-03-03 | Sylvan Source, Inc. | Heat capture, transfer and release for industrial applications |
| CN104405591B (zh) * | 2014-10-09 | 2018-02-23 | 东方电气风电有限公司 | 一种风力发电机组热量循环再利用方法及系统 |
| ES1149337Y (es) * | 2015-12-23 | 2016-04-12 | Zheng Ye | Dispositivo de refrigeracion para componentes de aerogeneradores |
| NL2016384B1 (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-27 | Univ Delft Tech | Wind turbine. |
| DE102016220265A1 (de) * | 2016-10-17 | 2018-04-19 | Zf Friedrichshafen Ag | Wärme ableitende Anordnung und Verfahren zur Herstellung |
| DK3343575T3 (da) * | 2016-12-28 | 2020-06-22 | Abb Schweiz Ag | Trykkompensator i en undervandsinstallation |
| DE102017101582A1 (de) * | 2017-01-26 | 2018-07-26 | Bombardier Primove Gmbh | Empfangsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung |
| CN107288826B (zh) * | 2017-07-10 | 2019-03-08 | 南京孚奥智能技术有限公司 | 一种模拟风力发电机舱工作环境的试验机舱 |
| US10622282B2 (en) * | 2017-07-28 | 2020-04-14 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for cooling an electronic device |
| US10583898B2 (en) * | 2018-01-27 | 2020-03-10 | Lone Gull Holdings, Ltd. | Wind-powered computing buoy |
| US10892665B2 (en) | 2018-03-09 | 2021-01-12 | Hamilton Sunstrand Corporation | Variable speed constant frequency (VSCF) generator system |
| TWI678867B (zh) * | 2018-07-09 | 2019-12-01 | 群光電能科技股份有限公司 | 變頻器整合馬達 |
| US10808684B2 (en) | 2018-12-18 | 2020-10-20 | General Electric Company | Heat transfer assembly embedded in a wind turbine nacelle |
| ES2986897T3 (es) * | 2019-04-05 | 2024-11-13 | Siemens Gamesa Renewable Energy As | Disposición de enfriamiento para una turbina eólica |
| CN112081721B (zh) * | 2020-08-24 | 2021-08-06 | 江苏财经职业技术学院 | 液冷式风力发电机组及其温度控制系统 |
| CN120080958B (zh) * | 2025-04-16 | 2026-02-24 | 中国海洋大学 | 一种海上风电与海底数据中心协同系统及优化方法 |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001006121A1 (de) * | 1999-07-14 | 2001-01-25 | Aloys Wobben | Windenergieanlage mit einem geschlossenen kühlkreislauf |
| US6157539A (en) * | 1999-08-13 | 2000-12-05 | Agilent Technologies | Cooling apparatus for electronic devices |
| DE10016913A1 (de) | 2000-04-05 | 2001-10-18 | Aerodyn Eng Gmbh | Offshore-Windenergieanlage mit einem Wärmetauschersystem |
| US6924979B2 (en) * | 2001-07-30 | 2005-08-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Mounting apparatus for coupling control circuitry to an air moving device |
| DE10139556A1 (de) | 2001-08-10 | 2003-02-27 | Aloys Wobben | Einrichtung zur Entfeuchtung eines gasförmigen Mediums und Windenergieanlage mit einer solchen Einrichtung |
| DE10233947A1 (de) * | 2002-07-25 | 2004-02-12 | Siemens Ag | Windkraftanlage |
| DE10324228B4 (de) * | 2003-05-28 | 2006-02-16 | Rittal Gmbh & Co. Kg | Kühlvorrichtung für eine Offshore-Windenergieanlage |
| AU2003293547A1 (en) | 2003-12-15 | 2005-07-14 | Nanocoolers, Inc. | Cooling of high power density devices by electrically conducting fluids |
| DE102004046700B4 (de) * | 2004-09-24 | 2006-08-17 | Aloys Wobben | Windenergieanlage mit einer Generatorkühlung |
| WO2007051464A1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Vestas Wind Systems A/S | A method for prolonging and/or controlling the life of one or more heat generating and/or passive components in a wind turbine, a wind turbine, and use thereof |
| DE202006006326U1 (de) * | 2005-11-23 | 2007-03-29 | Pfannenberg Gmbh | Schaltschrank mit einem Kühlgerät, der einer Rotation ausgesetzt ist, und ein Kühlgerät hierfür |
| US7168251B1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-01-30 | General Electric Company | Wind energy turbine |
| PT2002120E (pt) * | 2006-03-25 | 2010-01-07 | Clipper Windpower Technology | Sistema de gestão térmica para turbina eólica |
| MX2009003619A (es) * | 2006-11-03 | 2009-06-04 | Vestas Wind Sys As | Sistema de calentamiento, turbina eolica o parque eolico, metodo para utilizar el calor excedente de uno o mas componentes de la turbina eolica y uso del mismo. |
| WO2008092449A2 (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | Vestas Wind Systems A/S | Wind energy converter with dehumidifier |
| ES2350271T3 (es) * | 2007-02-14 | 2011-01-20 | Vestas Wind Systems A/S | Sistema de recirculación de aire en un componente de una turbina eólica. |
| ES2656346T3 (es) * | 2007-04-30 | 2018-02-26 | Vestas Wind Systems A/S | Turbina eólica y método para controlar la temperatura de fluido que fluye en un primer sistema de control de temperatura de una turbina eólica |
| ES2330491B1 (es) * | 2007-05-25 | 2010-09-14 | GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. | Sistema de climatizacion para aerogeneradores. |
| US7997855B2 (en) * | 2008-01-29 | 2011-08-16 | General Electric Company | Lubrication heating system and wind turbine incorporating same |
| US20090200114A1 (en) * | 2008-02-08 | 2009-08-13 | General Electric Company | Thermal management system and wind turbine incorporating same |
| US8047774B2 (en) * | 2008-09-11 | 2011-11-01 | General Electric Company | System for heating and cooling wind turbine components |
| EP2208888A3 (en) * | 2008-11-18 | 2012-02-22 | Vestas Wind Systems A/S | A wind turbine with a refrigeration system and a method of providing cooling of a heat generating component in a nacelle for a wind turbine |
| US7748946B2 (en) * | 2008-12-09 | 2010-07-06 | General Electric Company | Cooling system and method for wind turbine components |
| CN102301133B (zh) * | 2009-01-30 | 2014-11-19 | 维斯塔斯风力系统集团公司 | 在顶部具有冷却器的风力涡轮机机舱 |
| WO2010085961A2 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Vestas Wind Systems A/S | Wind turbine nacelle with cooler top |
| ES2643794T3 (es) * | 2009-01-30 | 2017-11-24 | Vestas Wind Systems A/S | Turbina eólica con parte superior enfriadora |
| WO2010085960A2 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Vestas Wind Systems A/S | Wind turbine nacelle with cooler top. |
| US8797550B2 (en) * | 2009-04-21 | 2014-08-05 | Michigan Aerospace Corporation | Atmospheric measurement system |
| US8810796B2 (en) * | 2009-04-21 | 2014-08-19 | Michigan Aerospace Corporation | Light processing system and method |
| EP2453135B1 (en) * | 2009-07-09 | 2014-12-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind power generator |
| EP2460034B1 (en) * | 2009-07-29 | 2015-09-09 | Michigan Aerospace Corporation | Atmospheric measurement system |
| US7837126B2 (en) * | 2009-09-25 | 2010-11-23 | General Electric Company | Method and system for cooling a wind turbine structure |
| WO2011051391A2 (en) * | 2009-10-28 | 2011-05-05 | Vestas Wind Systems A/S | A cooling system for a wind turbine |
| IT1398060B1 (it) * | 2010-02-04 | 2013-02-07 | Wilic Sarl | Impianto e metodo di raffreddamento di un generatore elettrico di un aerogeneratore, e aerogeneratore comprendente tale impianto di raffreddamento |
| EP2553739A2 (en) * | 2010-03-30 | 2013-02-06 | Tata Steel UK Limited | Arrangement for generating electricity with thermoelectric generators and solar energy collector means |
| US20110255974A1 (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-20 | General Electric Company | Configurable winglet for wind turbine blades |
| WO2012095646A1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-19 | Bae Systems Plc | Turboprop-powered aircraft |
| EP2663494A1 (en) * | 2011-01-11 | 2013-11-20 | BAE Systems Plc. | Turboprop-powered aircraft |
| WO2013033654A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-07 | De Rochemont L Pierre | Fully integrated thermoelectric devices and their application to aerospace de-icing systems |
| US8616846B2 (en) * | 2011-12-13 | 2013-12-31 | General Electric Company | Aperture control system for use with a flow control system |
-
2010
- 2010-12-01 ES ES10784806.1T patent/ES2582215T3/es active Active
- 2010-12-01 WO PCT/EP2010/068642 patent/WO2011067290A1/en not_active Ceased
- 2010-12-01 CN CN201080060541.3A patent/CN102686878B/zh active Active
- 2010-12-01 EP EP10784806.1A patent/EP2507512B1/en active Active
- 2010-12-01 US US13/513,102 patent/US8829700B2/en active Active
- 2010-12-01 IN IN5106DEN2012 patent/IN2012DN05106A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011067290A1 (en) | 2011-06-09 |
| EP2507512B1 (en) | 2016-06-01 |
| US8829700B2 (en) | 2014-09-09 |
| US20120235421A1 (en) | 2012-09-20 |
| IN2012DN05106A (es) | 2015-10-09 |
| CN102686878B (zh) | 2015-11-25 |
| CN102686878A (zh) | 2012-09-19 |
| EP2507512A1 (en) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2582215T3 (es) | Góndola de turbina eólica que comprende un conjunto de intercambiador de calor | |
| ES2672718T3 (es) | Dispositivo de refrigeración | |
| ES2393566T3 (es) | Disposición para la refrigeración de una máquina eléctrica | |
| JP4658174B2 (ja) | 電子装置 | |
| CN112930091B (zh) | 散热结构及电子设备 | |
| CN101384818B (zh) | 用于风轮机的热管理系统 | |
| WO2010026114A2 (en) | A wind turbine nacelle comprising a heat exchanger | |
| AU2008343788B2 (en) | Heat pipes incorporating microchannel heat exchangers | |
| EP2437023A2 (en) | Heat dissipation device | |
| US20100032141A1 (en) | cooling system utilizing carbon nanotubes for cooling of electrical systems | |
| JP5262473B2 (ja) | 電子機器及びそのコンポーネント | |
| US20170057655A1 (en) | Ram air turbine system | |
| JP2010079401A (ja) | 冷却システム及びそれを用いた電子機器 | |
| RS54828B1 (sr) | Vetrogenerator | |
| JP2010079403A (ja) | 電子装置用冷却システム | |
| CN223428745U (zh) | 一种逆变器 | |
| EP2767782B1 (en) | Cooling apparatus | |
| AU2014250674B2 (en) | Heat pipes incorporating microchannel heat exchangers | |
| JPWO2017150415A1 (ja) | 冷却システムと冷却器および冷却方法 | |
| KR20090011011A (ko) | 팬 장치 및 그러한 장치를 포함하는 전기 장비 | |
| CN215269268U (zh) | 一种集成式大功率散热模组 | |
| ES2901874T3 (es) | Sistema de refrigeración pasivo multisifón | |
| US8783333B1 (en) | Cooling system | |
| Gershuni et al. | Evaporation-condensation cooling systems for electronic equipment | |
| US20140216692A1 (en) | Heat dissipating devices and methods |