Shamol turbinasi konstruktsiyalari. Ko'p pichoqli va past pichoqli pervanellarning farqlari nimada? Shamol turbinasi pichoqlarining aylanish tezligi qanday?

Ko'pincha odamlar ko'p qirrali pervanellar zaif shamollar uchun, uch yoki ikkita pichoqlar kuchli shamollar uchun deb xato qilishadi. Va ko'pchilik, ko'p pichoqli pervanel zaif shamollar uchun samaraliroq, deb hisoblaydi, chunki pichoqlar ko'p, bu surish balandligini oshiradi, shamol pichoqlarni ko'proq qoplaydi, tork yuqori bo'ladi va shuning uchun kuch, lekin bu unday emas. Pichoqlarning ko'pligi tufayli boshlang'ich moment katta bo'ladi, shuning uchun generator kuchli magnit yopishqoqlikka ega bo'lsa, unda boshlang'ich momentni oshirish uchun biror narsa qilish kerak va odatda bu pichoqlarni qo'shib qo'yadi.

Keling, avval bitta pichoqni va unga ta'sir qiluvchi jismoniy omillarni tasavvur qilaylik. Pichoq shamol oqimiga nisbatan burama, burchaklarga ega va ustiga bosilgan shamol pichoqni bosim ostida harakatga keltiradi (aylanish o'qi bo'ylab oldinga siljiting). Ammo o'z tekisligida harakatlanadigan pichoq zich havo oqimining frontal (frontal) qarshiligini engib chiqadi. Ushbu oqim pichoqni sekinlashtiradi, uning tezligini oshirishga imkon bermaydi va tezlik qancha yuqori bo'lsa, aerodinamik qarshilik shunchalik yuqori bo'ladi.

Agar bir nechta, ikkita yoki uchta yoki 12 ta pichoq bo'lsa, unda barcha pichoqlarning aerodinamik tortilishi birga teng bo'lib qolmaydi, u qo'shiladi, yo'qotishlar umumiy miqdorga qo'shiladi va rotor tezligi pasayadi. Faqat aylanayotganda ko'p energiya sarflanadi. Bundan tashqari, o'tayotgan pichoqlar uni burab, oqimni qattiq bezovta qiladi, shundan keyin pichoqlar orqasida yanada ko'proq tortish paydo bo'ladi va yana shamoldan olingan kuch bekor qilinadi va tezlik pasayadi. Shamoldan olingan katta kuch aynan inqiloblarga sarflanadi.

Shuningdek, aylana bo'ylab butun pichoqlar o'rmoni bo'lganida, shamolning parvona orqali tushishi qiyinlashadi. Shamol g'ildiragi shamol oqimini kechiktiradi, pervanel oldida havo "qopqog'i" paydo bo'ladi va bu "qopqoq" ga urilgan shamolning yangi qismlari yon tomonlarga tarqaladi. Siz shamolning to'siqlar atrofida qanday egilishini bilasiz, shuning uchun shamol uchun pervanel qalqonga o'xshaydi.

>

Ammo ko'pchilik, vaqt birligi davomida shamoldan qancha ko'p energiya olinishi mumkin deb o'ylashadi, lekin bu ham shunday emas, bu erda pichoqlar soni emas, balki pervanenin tezligi va tezligi muhim ahamiyatga ega. Masalan, 6 ta pichoq, masalan, 60 rpmda, bir kub shamolni sakrab, undan energiyaning ma'lum qismini olib, bitta aylanishni amalga oshiradi va 3 pichoq bir vaqtning o'zida ikkita aylanishni amalga oshiradi va bir xil miqdordagi energiya. Agar siz tezlikni ko'proq oshirsangiz, unda ko'proq energiya olinadi. Bitta yoki o'nta pichoqning ahamiyati yo'q, chunki bitta pichoq o'n baravar tezroq aylansa, o'nta sekin aylanayotgan pichoqqa qaraganda ko'proq energiya kerak bo'ladi.

Shamol g'ildiragining tezligi.

Pervanel tezligi - pichoq uchi tezligining shamol tezligiga sekundiga metrdagi nisbati. Shunday qilib, bir xil inqiloblarda pichoq uzunligi bo'ylab tezlik har xil bo'ladi, keyin pichoqning uning uzunligi bo'ylab burchaklari boshqacha. Pichoqning uchi har doim pichoqning o'rtasidan ikki baravar tezroq harakatlanadi, shuning uchun uchini burish deyarli nolga teng bo'ladi, shunday qilib pichoq havoni minimal tortish bilan kesib o'tadi.

Bundan tashqari, pichoq qanchalik tez harakatlansa, shamolning pichoqqa hujum qilish burchagi shunchalik o'zgaradi. Tasavvur qilaylik, siz mashinada o'tirgansiz va qor sizni yon oynaga uradi, lekin haydashni boshlaganingizda qor allaqachon old oynaga uriladi va tezlikni ko'targaningizda qor allaqachon old oynaga uriladi, garchi qachon siz to'xtating qor yana yon tomonga uriladi. Shunday qilib, pichoq tezlikni oshirganda, shamol unga boshqa burchak ostida suyanadi. Shuning uchun, pichoqning uchi atigi 2-5 darajaga teng, chunki u tezlashganda shamolning optimal hujum burchagiga etib boradi va maksimal quvvatni olib qo'yadi. Pichoqning o'rtasida tezlik ikki baravar kam, shuning uchun burchak ikki baravar katta, 8-12 daraja va ildizda u yanada kattaroq, chunki u erda tezlik bir necha baravar kam.

>

Yuqori tezlikli past pichoqli pervanellar uchun burchaklar kichraytirilgan. Masalan, uch pichoqli vintlar uchun odatiy tezlik Z5 ga teng, ya'ni shamol tezligidan besh baravar tezlikda aylanayotganda pervanel maksimal quvvatga ega. Bunday holda, pichoqning uchi taxminan 4 daraja, o'rtasi 12 daraja, ildiz esa taxminan 24 daraja, agar oltita pichoq bo'lsa, unda tezlik ikki baravar past bo'ladi, ya'ni burchaklar ikki baravar kabi katta. Pichoq qanchalik ingichka bo'lsa va uning maydoni qanchalik kichik bo'lsa, shuncha tezroq bo'ladi va uning aerodinamik qarshiligi kamroq bo'ladi, shuning uchun ular keng bo'lsa, uchta pichoq past tezlikka ega bo'ladi va olti yoki o'n ikki ingichka, tor pichoqlar yuqori bo'ladi tezlik.

Natijada, masalan, uch pichoqli va oltita pichoqli pervanel past shamolda teng kuchga ega bo'ladi, chunki Z5 tezligi yuqori bo'lgan uchta pichoq, Z2.5 yuqori tezlikli oltita pichoqqa qaraganda ikki baravar ko'p aylanishlarni amalga oshiradi. Shu bilan birga, ular shamoldan bir xil miqdordagi energiyani olib tashlashlarini anglatadi. Ammo kuchli shamolda oltita pichoqli pervanel kuchli uch pichoqli mag'lubiyatga uchraydi, chunki uchta pichoq kamroq aerodinamik qarshilikka ega va yuqori tezlikni qo'lga kiritishi mumkin va shuning uchun ko'p miqdordagi shamol bilan vaqt birligida ishlaydi , chunki pichoq tezroq harakatlansa, u shamoldagi kuchni oladi ...

Faqatgina ortiqcha - pichoqlar qancha ko'p bo'lsa, boshlang'ich moment ham shuncha yaxshi bo'ladi va agar generator magnit yopishqoq bo'lsa, unda ko'p pichoqli pervanel erta boshlanadi, lekin past pichoqli vintlar uchun moment va quvvat yuqori bo'ladi.

Ha, va moment, yuqori tezlikli pervanel tezlikni oshirganda, pichoqning burchaklari pichoqdagi haqiqiy shamol oqimi uchun maqbul bo'ladi va biz bilamizki, haqiqiy burchak pichoqning tezligiga qarab o'zgaradi va tork yuqori bo'ladi, chunki pichoqlarning harakatlanishida energiya yo'qotilishi kamroq bo'ladi.

Bundan tashqari, ko'p pichoqli vintlar og'irroq, ya'ni ular volan kabi ishlaydi. Agar g'ildirak tezlikni oshirgan bo'lsa, u holda pervanenin o'zi energiya to'playdi va uni to'satdan to'xtatish qiyinroq bo'ladi, ammo shamol qattiqroq esganda ham bu volan vidalanmagan bo'lishi kerak, shuning uchun ko'p pichoqli vintlar shamol kuchining o'zgarishiga yomonroq ta'sir qiladi. , va qisqa muddatli shamol ham sezilmasligi mumkin. Va engil pervaneler, hatto qisqa shamoldan ham energiya berishi mumkin. Ampermetrda oqim kuchini kuzatayotganda bu aniq ko'rinadi. Oltita pichoq yumshoqroq ishlaydi, katta oqim kuchaymaydi. Va uch pichoqli har bir g'azabni bajaradi va o'q tez-tez oldinga va orqaga yuguradi, va bu oxir-oqibat batareyada to'plangan energiya va chiqindagi farq juda muhim bo'lishi mumkin, ayniqsa shamolli shamollarda va ustun kam o'rnatilgan bo'lsa bu erda shamol oqimi notinch.

Yana bir omil - tezlik, ko'p pichoqli pervanel past tezlikni anglatadi, ya'ni generator bir xil, ya'ni generator katta, magnitlar ko'proq, o'ralgan simlar kattaroq, dazmolning og'irligi va Natijada, narx ancha yuqori. Jeneratör odatda shamol turbinasining eng qimmat qismidir. Va inqiloblar eng muhim rolga ega, chunki bir xil shamol tezligida pervanelning aylanishi qanchalik baland bo'lsa, generator ko'proq quvvat beradi va agar inqiloblar etarli bo'lmasa, u holda generator katta va kuchliroq bo'ladi yoki multiplikatorni ixtiro qilish.

Ammo hamma joyda bor, lekin, albatta, eng arzon va eng samarali bitta pichoqli pervaneler, lekin ularni juda aniq va muvozanatli qilish kerak, hamma narsani hisoblash kerak, pichoqning aerodinamikasi mukammal bo'lishi kerak, aks holda pervanenin tebranishi va urishi, keyin qulab tushgan shamol tegirmoni sizga kafolatlanadi. Printsipial jihatdan, shu sababli, deyarli hech kim hatto bitta pichoqli shamol tegirmonlarini ham ishlab chiqarmaydi. Uch pichoqli pervaneler yanada maqbulroq bo'lib chiqdi, ular unchalik yuqori tezlikda emas, shuning uchun pervanenin ba'zi muvozanati dahshatli emas, lekin aylanish / min ham yuqori, ya'ni generator arzonroq.

Ammo baribir, yuqori tezlikda ishlaydigan pichoqlar to'g'ri aerodinamikani talab qiladi, aks holda butun samaradorlik sezilarli darajada pasayishi mumkin. Shu sababli, uyda hech qanday hisob-kitoblarsiz va uni takomillashtirish, o'zgartirish va qaytadan bajarish uchun kampaniyasiz, qo'pol, katta, samarasiz, ammo ishlab chiqarilishi oson bo'lgan shamol tegirmonini qilish osonroq, ammo qimmatroq bo'lsa ham, nihoyat yoki bilimga ega bo'ling va hamma narsani xayolingizga keltiring, yoki bularning hammasi axlat, deb aytishni tashla, men uni xitoyliklardan sotib oldim va azob chekmadim, buni fabrikada qilishdan ko'ra yaxshiroq, faqat pul behuda sarflangan.

Qayta tiklanmaydigan narsalardan foydalanish orqali energiya ishlab chiqarishning o'sishi tabiiy boyliklar xom ashyoning to'liq ishlab chiqarilishi chegarasi bilan cheklangan. Muqobil energiya, shu jumladan shamol energiyasini ishlab chiqarish atrof-muhitdagi stressni kamaytiradi.

Har qanday massaning, shu jumladan havoning harakati energiya hosil qiladi. Shamol turbinasi havo oqimining kinetik energiyasini mexanik energiyaga aylantiradi. Ushbu qurilma shamol energiyasining asosi, tabiiy resurslardan foydalanishning muqobil yo'nalishi hisoblanadi.

Samaradorlik

Muayyan turdagi va dizayndagi birlikning energiya samaradorligini baholash, uni shunga o'xshash dvigatellarning ko'rsatkichlari bilan taqqoslash juda oddiy. Shamol energiyasidan foydalanish koeffitsientini (KIEV) aniqlash kerak. U shamol turbinasi miliga olingan quvvatning shamol turbinasi yuzasida harakat qiladigan shamol oqimining kuchiga nisbati sifatida hisoblanadi.

Turli xil qurilmalar uchun shamol energiyasidan foydalanish darajasi 5 dan 40% gacha. Ob'ektni loyihalashtirish va qurish xarajatlari, ishlab chiqarilayotgan elektr energiyasining miqdori va tannarxini hisobga olmagan holda smeta to'liq bo'lmaydi. Muqobil energetikada shamol turbinasi uchun xarajatlarni qoplash davri muhim omil hisoblanadi, ammo natijada ekologik ta'sirni ham hisobga olish kerak.

Tasnifi

Ishlab chiqarilgan energiyadan foydalanish printsiplariga ko'ra, shamol turbinalari ikki sinfga bo'linadi:
chiziqli;
tsiklik.

Lineer turi

Lineer yoki harakatlanuvchi shamol turbinasi havo oqimining energiyasini harakatning mexanik energiyasiga aylantiradi. Bu yelkan, qanot bo'lishi mumkin. Muhandislik nuqtai nazaridan bu shamol turbinasi emas, balki harakatlantiruvchi moslama.

Tsiklik turi

Siklik motorlarda korpusning o'zi harakatsizdir. Havo oqimi aylanib, tsiklik harakatlarni, uning ishchi qismlarini bajaradi. Aylanadigan mexanik energiya ko'p qirrali energiya turi bo'lgan elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun eng mos keladi. Tsiklik shamol turbinalariga shamol turbinalari kiradi. Qadimgi shamol tegirmonlaridan tortib to zamonaviy shamol elektr stantsiyalarigacha bo'lgan shamol turbinalari o'zlarining loyihaviy echimlari bilan, havo oqimi kuchidan foydalanishning to'liqligi bilan ajralib turadi. Qurilmalar yuqori tezlikda va past tezlikda, shuningdek aylanish rotorining o'qi gorizontal yoki vertikal yo'nalishda bo'linadi.

Landshaft

Gorizontal aylanish o'qiga ega shamol turbinalari qanot deb ataladi. Rotor valiga bir nechta pichoq (qanot) va volan o'rnatilgan. Milning o'zi gorizontal. Qurilmaning asosiy elementlari: shamol g'ildiragi, bosh, quyruq va minora. Shamol g'ildiragi vertikal o'qi atrofida aylanadigan boshga o'rnatiladi, unda dvigatel o'qi biriktirilgan va uzatish mexanizmlari joylashgan. Quyruq havo shamolining rolini o'ynaydi, shamol g'ildiragi bilan boshini shamol oqimi yo'nalishiga aylantiradi.

Havo oqimlari harakatining yuqori tezligida (15 m / s va undan yuqori) yuqori tezlikda gorizontal shamol turbinalarini ishlatish oqilona. Etakchi ishlab chiqaruvchilarning ikkita, uch pichoqli qurilmalari KIEVni 30% bilan ta'minlaydi. O'z-o'zidan ishlab chiqarilgan shamol turbinasi havo oqimidan foydalanish koeffitsientini 20% gacha tashkil etadi. Qurilmaning samaradorligi pichoqlarni ehtiyotkorlik bilan hisoblash va ishlab chiqarishga bog'liq.

Qanotli shamol turbinalari va shamol turbinalari yuqori mil tezligini ta'minlaydi, bu esa quvvatni generator generatoriga to'g'ridan-to'g'ri etkazish imkonini beradi. Muhim kamchilik - zaif shamolda bunday shamol turbinalari umuman ishlamaydi. Tinchlikdan kuchaygan shamolga o'tishda ishga tushirish bilan bog'liq muammolar mavjud.

Sekin tezlikda ishlaydigan gorizontal motorlarda ko'proq pichoqlar mavjud. Havo oqimi bilan o'zaro ta'sirning katta maydoni ularni engil shamollarda samaraliroq qiladi. Ammo qurilmalar sezilarli darajada shamolga ega, bu ularni shamolning shamolidan himoya qilish uchun choralar ko'rishni talab qiladi. KIEVning eng yaxshi ko'rsatkichi 15%. Bunday qurilmalar sanoat miqyosida ishlatilmaydi.

Vertikal karusel turi

Bunday qurilmalarda havo oqimini qabul qiladigan g'ildirakning (rotorning) vertikal o'qiga pichoqlar o'rnatiladi. Korpus va amortizatorlar tizimi shamol oqimi pervanelning yarmini urishini ta'minlaydi, natijada kuchlarni qo'llash momenti rotorning aylanishini ta'minlaydi.

Qanotli bo'linmalar bilan taqqoslaganda, karusel shamol turbinasi yuqori momentni hosil qiladi. Havo oqimi tezligining oshishi bilan u tezda ish rejimiga kiradi (tortish kuchi bo'yicha), aylanish tezligi bo'yicha barqarorlashadi. Ammo bunday birliklar sekin harakat qiladi. Milning aylanishini elektr energiyasiga aylantirish uchun past tezlikda ishlashga qodir bo'lgan maxsus generator (ko'p kutupli) talab qilinadi. Ushbu turdagi generatorlardan keng foydalanilmaydi. Redüktör tizimidan foydalanish past samaradorlik bilan cheklangan.

Karusel shamol turbinasini boshqarish osonroq. Dizaynning o'zi rotor tezligini avtomatik boshqarishni ta'minlaydi, shamol yo'nalishini kuzatishga imkon beradi.

Vertikal: Ortogonal

Katta elektrotexnika uchun ortogonal shamol turbinalari va shamol turbinalari eng istiqbolli hisoblanadi. Bunday agregatlarni ishlatish tezligi shamol tezligi bo'yicha 5 dan 16 m / s gacha. Ular ishlab chiqaradigan quvvat 50 ming kVtgacha oshirildi. Ortogonal pichoq profilini samolyot qanoti profiliga o'xshaydi. Qanot ishlay olishi uchun unga havo oqimini qo'llash kerak, xuddi samolyot parvoz paytida. Shamol turbinasi ham oldindan sarflanmagan bo'lishi kerak, energiya sarf qiladi. Ushbu shart bajarilgandan so'ng, qurilma generator rejimiga o'tadi.

topilmalar

Shamol energetikasi eng istiqbolli qayta tiklanadigan energiya manbalaridan biridir. Shamol turbinalari va shamol turbinalarini sanoat sharoitida ishlatish tajribasi shuni ko'rsatadiki, samaradorlik shamol turbinalarini qulay havo oqimlari bo'lgan joylarda joylashtirishga bog'liq. Qurilmalar konstruktsiyalarida zamonaviy materiallardan foydalanish, elektr energiyasini ishlab chiqarish va saqlashning yangi sxemalaridan foydalanish shamol turbinalarining ishonchliligi va energiya samaradorligini yanada oshiradi.

Oqimning kuchi yoki uni ikkinchi energiya deb ham atashadi, shamol tezligining kubiga mutanosib. Bu nimani anglatadi - agar shamol tezligi, masalan, ikki barobar ko'paysa, u holda havo oqimining energiyasi 2 3 baravar ko'payadi, ya'ni 2 3 \u003d 2x2x2 \u003d 8 marta.

Shamol turbinasi tomonidan ishlab chiqarilgan quvvat shamol g'ildiragi diametrining kvadratiga mutanosib ravishda o'zgaradi. Shamol g'ildiragining diametri ikki baravar ko'payganda bu nimani anglatadi - biz bir xil shamol tezligida quvvatning to'rt barobar ko'payishiga erishamiz.

Biroq, shamol g'ildiragi orqali oqib o'tadigan energiyaning hammasi ham foydali ishlarga aylantirilishi mumkin emas. Shamol turbinasining havo oqimiga chidamliligini, shuningdek boshqa yo'qotishlarni bartaraf etishda energiyaning bir qismi yo'qoladi. Bundan tashqari, havo energiyasining juda katta qismi shamol g'ildiragidan o'tgan oqimda bo'ladi. Qanotli shamol turbinalari nazariyasi:

• Shamol g'ildiragi ortidagi shamol tezligi nolga teng emas;
• Shamol turbinasining eng yaxshi ishlash tartibi shundan iboratki, shamol turbinasi ortidagi oqim tezligi shamol turbinasiga tushadigan dastlabki oqim tezligining 2/3 qismiga teng bo'ladi.

Energiyadan foydalanish koeffitsienti

Bu pervanel qancha havo oqimi kuchini ishlatishini ko'rsatadigan raqam. Ushbu koeffitsient odatda yunoncha letter (xi) harfi bilan belgilanadi. Uning qiymati bir qator omillarga, masalan, shamol dvigatelining turi, ishlab chiqarish sifati va pichoqlari shakli va boshqa omillarga bog'liq. Qanotlarning aerodinamik shakli aerodinamik shaklga ega bo'lgan yuqori tezlikda ishlaydigan shamol turbinalari uchun χ koeffitsienti taxminan 0,42 dan 0,46 gacha. Bu shuni anglatadiki, ushbu turdagi mashinalar o'rnatish orqali o'tadigan shamol oqimining taxminan 42% -46% foydali mexanik ishlarga aylantirishi mumkin. Past tezlikli avtoulovlar uchun bu koeffitsient taxminan 0,27 - 0,33 ga teng. Ideal qanotli shamol turbinalari uchun χ ning nazariy maksimal qiymati taxminan 0,593 ga teng. Qanotli qurilmalar juda keng tarqaldi va ular sanoat tomonidan ommaviy ravishda ishlab chiqarila boshlandi. Ular ikki guruhga bo'linadi:

• Yuqori tezlik - pichoqlar soni 4 tagacha;

Past tezlik - 4 dan 24 gacha pichoq;

Yuqori va past tezlikli shamol turbinalari

Tezlik - bu afzalliklardan biri, chunki shamol energiyasini elektr generatori kabi bunday tezkor qurilmalarga uzatishni osonlashtiradi. Bundan tashqari, ular yuqorida aytib o'tilganidek, sekinroq bo'lganlarga qaraganda engilroq va shamol tezligidan foydalanish darajasi yuqori.

Biroq, afzalliklarga qo'shimcha ravishda, ular jiddiy kamchiliklarga ham ega, masalan, qo'zg'almas shamol g'ildiragi bilan aylanish kuchi bir xil va g'ildirak diametri va shamol tezligi sekin ishlaydigan qurilmalarga qaraganda. Quyida ikkita aerodinamik xususiyat mavjud:

Nuqta chiziq 18 pichoqli shamol g'ildiragini va qattiq chiziq 3 pichoqli g'ildirakni ko'rsatadigan joyda. Landshaft o'qi shamol turbinasining Z modullari sonini yoki uning tezligini aks ettiradi. Ushbu qiymat pichoq uchining DxR tezligining V shamol tezligiga nisbati bilan aniqlanadi.

Shamol turbinasining xususiyatlaridan shuni xulosa qilish mumkinki, har bir shamol tezligi faqat bitta aylanish darajasiga ega bo'lishi mumkin, unda maksimal χ olinishi mumkin. Bunga qo'shimcha ravishda, xuddi shu shamol tezligi mavjud bo'lganda, past tezlikda ishlaydigan qurilma yuqori tezlikka ega bo'lgan qurilmadan bir necha baravar katta momentga ega bo'ladi va shunga mos ravishda u yuqori tezlikda ishlaydigan qurilmadan pastroq shamol tezligida ishlay boshlaydi. . Bu juda muhim omil, chunki u shamol turbinasining ishlash soatlarini ko'paytiradi.

Qanotli shamol turbinalari

Ularning ishlash printsipi shamol g'ildiragi pichoqlarida havo oqimi o'tayotganda paydo bo'ladigan aerodinamik kuchlarga asoslangan. Quvvatni oshirish uchun qanotlarga soddalashtirilgan, aerodinamik profillar beriladi va sehrning burchaklari pichoq bo'ylab o'zgaruvchan bo'ladi (milga yaqinroq bo'lsa, burchaklar kattaroq bo'ladi va oxirida ular kichikroq bo'ladi). Diagramma quyida ko'rsatilgan:

Ushbu mexanizmning uchta asosiy qismi mavjud - pichoq, belanchak, uning yordamida g'ildirak markazga biriktirilgan. Sehr burchagi - bu g'ildirakning pichoq bilan aylanish tekisligi orasidagi burchak. Hujum burchagi a - pichoq elementlariga shamolni kiritish burchagi.

Shamol turbinasi sekinlashganda, pichoqqa tushgan oqim yo'nalishi va shamol yo'nalishi to'g'ri kelgan (V o'qi bo'ylab). Ammo g'ildirak ma'lum bir aylanish tezligiga ega bo'lganligi sababli, shunga ko'ra, pichoqning har bir elementi ma'lum bir tezlikga ega bo'ladi, bu g'ildirakning o'qidan masofaga qarab oshadi. Shuning uchun, pichoq ustidagi ma'lum bir tezlikda puflanadigan oqim DxR va V tezliklardan iborat bo'ladi. Bu tezlik nisbiy oqim tezligi deb ataladi va V belgiga ega.

Faqatgina hujumning ba'zi burchaklarida qanotli shamol turbinasining eng yaxshi ishlash tartibi mavjud bo'lganligi sababli, φ tushish burchaklari pichoqning butun uzunligi bo'ylab o'zgaruvchan bo'lishi kerak. Shamol dvigatelining quvvati, boshqalari singari, burchak tezligining hosilasi bilan uning momenti M bilan aniqlanadi: P \u003d Mxω. Xulosa qilish mumkinki, pichoqlar sonining kamayishi bilan M momenti ham kamayadi, ammo inqiloblar soni ortadi. Shuning uchun P \u003d Mxω quvvati deyarli doimiy bo'lib qoladi va faqat shamol turbinasi pichoqlari soniga bog'liq bo'ladi.

Boshqa turdagi shamol turbinalari

Ma'lumki, qanotdan tashqari, baraban, karusel va aylanadigan shamol turbinalari ham mavjud. Karusel va aylanma turlar uchun aylanish o'qi vertikal, baraban turlari uchun esa gorizontal. Ehtimol, qanotli shamol turbinalari bilan baraban va karusellarning asosiy farqi shundan iborat bo'ladiki, qanotli shamol turbinalari barcha pichoqlarni bir vaqtning o'zida ishlaydi, barabanli va karuselli shamol turbinalari faqat pichoqlarning shu qismida ishlaydi, harakat shundan shamol harakati yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Shamolga qarshi bo'lgan pichoqlarning qarshiligini kamaytirish uchun ular egri yoki ekran bilan qoplangan. Ushbu turdagi dvigatelni ishlatishda tork pichoqlardagi turli xil bosimlarga bog'liq.

Rotorli, karuselli va barabanli shamol turbinalari samaradorligi ancha past bo'lganligi sababli (χ bu turlar uchun 0,18 dan oshmaydi), shuningdek katta va past tezlikli, amalda ular keng qo'llanilmadi.

WIND MOTOR
shamoldan energiyaga moslama aylanma harakat... Shamol turbinasining asosiy ishchi korpusi - aylanadigan birlik - shamol tomonidan boshqariladigan va o'q bilan qattiq bog'langan g'ildirak, uning aylanishi foydali ishlarni bajaradigan uskunalarni boshqaradi. Milya gorizontal yoki vertikal ravishda o'rnatiladi. Shamol turbinalari odatda vaqti-vaqti bilan iste'mol qilinadigan energiya ishlab chiqarish uchun ishlatiladi: suvni tanklarga quyishda, donni maydalashda, vaqtincha, avariya holatida va mahalliy elektr ta'minoti tarmoqlarida.
Tarix ma'lumotnomasi. Yuzaki shamollar har doim ham esib turmasa ham, ularning yo'nalishini o'zgartiradi va ularning kuchi doimiy emas, shamol turbinasi tabiiy manbalardan energiya olish uchun eng qadimgi mashinalardan biridir. Shamol turbinalari haqidagi qadimiy yozma xabarlarning shubhali ishonchliligi tufayli, bunday mashinalar qachon va qaerda paydo bo'lganligi to'liq aniq emas. Ammo, ba'zi yozuvlarga qaraganda, ular VII asrga qadar bo'lgan. Mil Ma'lumki, Forsda ular X asrda ishlatilgan va G'arbiy Evropa ushbu turdagi dastlabki qurilmalar XII asr oxirida paydo bo'lgan. XVI asr davomida. nihoyat Gollandiyalik shamol tegirmonining chodir turi shakllandi. 20-asrning boshlarida, ularning dizayni bo'yicha maxsus o'zgarishlar kuzatilmadi, o'sha paytda tadqiqotlar natijasida tegirmon qanotlarining shakllari va qoplamalari sezilarli darajada yaxshilandi. Past tezlikda ishlaydigan mashinalar og'ir bo'lgani uchun, 20-asrning ikkinchi yarmida. ular yuqori tezlikli shamol turbinalarini qurishni boshladilar, ya'ni. Shamol turbinalari shamol energiyasidan yuqori darajada foydalangan holda daqiqada ko'p sonli aylanishlarni amalga oshirishi mumkin.
Shamol turbinalarining zamonaviy turlari. Hozirgi vaqtda shamol turbinalarining uchta asosiy turi - baraban, qanotli (vintli turi) va aylanadigan (S shaklidagi repeller profiliga ega) foydalanilmoqda.
Baraban va qanot. Baraban tipidagi shamol turbinasi boshqa zamonaviy repellar bilan taqqoslaganda shamol energiyasidan foydalanish darajasi eng past ko'rsatkichga ega bo'lsa-da, u eng ko'p ishlatiladi. Ko'pgina fermer xo'jaliklarida, agar biron bir sababga ko'ra elektr tarmog'i mavjud bo'lmasa, suvni tortib olish uchun foydalaniladi. Plitka pichoqlari bilan bunday g'ildirak uchun odatiy shakl shakl. 1. Baraban va pervanel tipidagi shamol turbinalari gorizontal valda aylanadi, shuning uchun ular eng yaxshi ko'rsatkichga erishish uchun ularni shamolga aylantirish kerak. Buning uchun ularga rul - vertikal tekislikda joylashgan pichoq beriladi, bu shamol g'ildiragining shamolga aylanishini ta'minlaydi. Dunyodagi eng katta qanotli shamol turbinasining g'ildirak diametri 53 m, uning pichoqning maksimal kengligi 4,9 m.Shamol g'ildiragi to'g'ridan-to'g'ri 1000 kVt quvvatga ega elektr generatoriga ulanadi, u kamida 48 km / soat shamol tezligida rivojlanadi. . Uning pichoqlari shamol g'ildiragining aylanish tezligi doimiy bo'lib turadigan va shamol tezligi 24 dan 112 km / soat gacha bo'lgan 30 rpm ga teng bo'ladigan tarzda tartibga solinadi. Bunday shamol turbinalari joylashgan hududda shamollar tez-tez uchib turishi sababli, shamol turbinasi odatda maksimal quvvatining 50% shamol turbinasini ishlab chiqaradi va umumiy tarmoqni oziqlantiradi. Qanotli shamol turbinalari uzoq qishloq joylarida fermer xo'jaliklarini elektr energiyasi bilan ta'minlash, shu jumladan radioaloqa tizimlari uchun batareyalarni zaryadlash uchun keng qo'llaniladi. Ular, shuningdek, samolyotlar va boshqariladigan raketalar bortidagi elektr stantsiyalarida qo'llaniladi.

S shaklidagi rotor. Vertikal valga o'rnatilgan S-shaklidagi rotor yaxshi (2-rasm), chunki bunday qaytargichli shamol turbinasini shamolga olib chiqish shart emas. Garchi uning milidagi moment yarim burilish paytida minimal qiymatdan uchdan biriga o'zgargan bo'lsa ham, bu shamol yo'nalishiga bog'liq emas. Shamol ta'sirida silliq dumaloq silindr aylanayotganda, shamol yo'nalishiga perpendikulyar kuch silindr tanasiga ta'sir qiladi. Ushbu hodisa Magnus effekti deb nomlangan, uni o'rgangan nemis fizigi (1852). 1920-1930 yillarda A. Flettner pichoqli shamol g'ildiraklari o'rniga aylanadigan silindrlarni (Flettner rotorlari) va S shaklidagi rotorlarni, shuningdek Evropadan Amerikaga va orqaga o'tishni amalga oshirgan kemaning vintlarini ishlatgan.

Shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti. Shamoldan olinadigan quvvat odatda kichikdir - 4 kVt dan kam bo'lgan gollandiyalik eskirgan shamol tegirmoni tomonidan 32 km / soat tezlikda ishlab chiqilgan. Ishlatilishi mumkin bo'lgan shamol oqimining kuchi ma'lum bir o'lchov maydoniga perpendikulyar bo'lgan vaqt birligida supurilgan havo massalarining kinetik energiyasidan hosil bo'ladi. Shamol turbinasida bu maydon repelning shamol tomoni bilan aniqlanadi. Dengiz sathidan balandlik, uning ustidagi havo bosimi va uning harorati hisobga olinsa, maydon birligi uchun mavjud quvvat N (kVtda) tenglama N \u003d 0,0000446 V3 (m / s) bilan belgilanadi. Shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti odatda shamol turbinasi milida ishlab chiqarilgan quvvatning shamol turbinasining shamol yuzasida harakat qiladigan shamol oqimining mavjud kuchiga nisbati sifatida aniqlanadi. Ushbu koeffitsient pervanel pichog'ining tashqi chetining tezligi va shamolning tezligi u o'rtasidagi ma'lum nisbatda maksimal bo'ladi; w / u nisbati qiymati shamol turbinasi turiga bog'liq. Shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti shamol turbinasi turiga bog'liq va 5-10% dan (tekis qanotli Gollandiyalik tegirmon, w / u \u003d 2,5) 35-40% gacha (profilli qanotli repeller, 5 Ј w / u Ј 10) .
ADABIYOT
Shamol kuchi. M., 1982 Yaras L. va boshq. Shamol energiyasi. M., 1982

Collier ensiklopediyasi. - Ochiq jamiyat. 2000 .

Sinonimlar:

"WIND MOTOR" nima ekanligini boshqa lug'atlarda ko'ring:

Shamol turbinasi ... Imlo lug'ati-ma'lumotnoma

Dvigatel, pnevmatik shamol turbinasi, shamol turbinasi, windrotor Rus sinonimlarining lug'ati. shamol turbinasi ism, sinonimlar soni: 4 ta shamol turbinasi (8) ... Sinonim lug'at

Mexanik energiya ishlab chiqarish uchun shamol energiyasidan foydalanadi. Ko'pincha shamol g'ildiragining aylanish o'qi havo oqimi yo'nalishi bilan mos keladigan qanotli shamol turbinalari. Katta ensiklopedik lug'at

shamol turbinasi - VD shamol energiyasini shamol g'ildiragining mexanik aylanish energiyasiga aylantirish uchun moslama. [GOST R 51237 98] Mavzular shamol energetikasi VD EN shamol motorining sinonimlari ... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

shamol turbinasi - shamol turbinasi ... Qisqartmalar va qisqartmalar lug'ati

WIND MOTOR - (shamol turbinasi) mexanik energiya hosil qilish uchun shamolning kinetik energiyasidan foydalanadigan dvigatel. V. shamol tegirmonining ibtidoiy ko'rinishi. Qanotchani, parusni, karuselni yoki rotorni va barabanni ajrating ... Katta politexnik entsiklopediya

Mexanik energiya hosil qilish uchun shamolning kinetik energiyasidan foydalanadigan dvigatel. Shamol oqimining energiyasini (bosimini) sezadigan va uni milning aylanish mexanik energiyasiga aylantiradigan V. ishchi organi sifatida ular ... ... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

Shamolning kinetik energiyasini mexanik energiyaga aylantiradigan mashina. Shamol turbinasining ishchi korpusi shamol g'ildiragi bo'lib, u havo oqimining bosimini sezadi va uni mil aylanishining mexanik energiyasiga aylantiradi. Farqlash ... ... Texnologiya entsiklopediyasi

Men; m Shamol bilan ishlaydigan vosita. * * * Shamol turbinasi mexanik energiya ishlab chiqarish uchun shamol energiyasidan foydalanadi. Shamol g'ildiragining aylanish o'qi ... ga to'g'ri keladigan qanotli shamol turbinalari asosan keng tarqalgan. entsiklopedik lug'at

Kinetik vositani ishlatadigan vosita. mexanik hosil qilish uchun shamol energiyasi. energiya. Vane V. ni ajratib oling (rasmga qarang), qoida tariqasida gorizontal aylanish o'qi bilan, koeffitsient bilan. 0,48 ga qadar shamol energiyasidan foydalanish (eng keng tarqalgan); karusel, ... ... Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Shamol turbinasi qanotlari shamol turbinasining eng muhim qismidir. Shamol generatorining kuchi va tezligi ularning pichoqlari shakliga bog'liq.

Ushbu risolada biz ushbu vazifaning murakkabligi sababli yangi qanotlarni hisoblash haqida to'xtamaymiz, lekin ma'lum bir shaklga ega bo'lgan va shamol energiyasidan foydalanishning yuqori koeffitsienti va yuqori tezlik bilan ajralib turadigan tayyor qanotlardan foydalanamiz. Biz faqat kerakli kuch uchun yangi qanotlarning hajmini, ularning asl xususiyatlarini saqlab, ma'lum qanotlarning o'lchamidan kelib chiqib, qanday aniqlash mumkinligi haqidagi savolni hal qilishimiz kerak.

Amaliyotdan ma'lum bo'lgan quyidagi xususiyatga ega bo'lgan past quvvatli shamol turbinalari uchun yuqori tezlikli ikki pichoqli shamol g'ildiragini olaylik:

Shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti ……………………………… .. 0.35

Pervanenin tezligini pichoq uchining periferik tezligining shamol tezligiga nisbati deb tushunish kerak.

Turli diametrdagi shamol turbinalari uchun bir xil tezlikni 7 ga teng deb hisoblasak, biz bir xil shamol tezligida shamol turbinalarining har xil tezligini olamiz. Eng yuqori tezlikni eng kichik diametrli shamol g'ildiragi ishlab chiqadi. Umuman olganda, shamol turbinalarining teng tezlikda aylanishlari bir-biriga ularning diametrlariga teskari proportsional ravishda bog'liq bo'ladi, ya'ni.

Bu shuni anglatadiki, diametri D 1 bo'lgan shamol g'ildiragi daqiqada bu shamol g'ildiragining diametri D 1 boshqa shamol g'ildiragining diametri D 2 dan kam bo'lganidek ko'p aylanadi. Masalan, agar diametri 1,5 m bo'lgan shamol g'ildiragi 714 rpm bo'lsa, unda 3 m diametrli shamol g'ildiragi 357 rpm ni tashkil qiladi, ya'ni ularning tezligi bir xil.

Har xil diametrdagi shamol turbinalarining pichoqlari hajmini hisoblash uchun qulaylik uchun, lekin jadvalda bir xil tezlik bilan. 4 diametri 1 m bo'lgan ikkita pichoqli shamol g'ildiragining o'lchamlarini ko'rsatadi, stol ustidagi pichoq bilan chizilgan xat belgilari uning o'lchamlari va jadvaldagi rasm ostida ushbu o'lchamlarning raqamli qiymatlari berilgan.

Chap tomonda, 4 ustunda, pichoq o'lchamlari chap rasmga berilgan; o'ng tomonda, 10 ta ustunda, ushbu pichoqning beshta profilining o'lchamlari berilgan. Profilni qanday o'lchamoq kerak, o'ngdagi jadvalning rasmida ko'rsatilgan.

Diametrining o'zgarishi bilan shamol g'ildiragining qabul qilingan xususiyatiga mos kelish uchun ushbu pichoqlarning barcha o'lchamlarini biz shamol g'ildiragining diametrini o'zgartiradigan bir xil nisbatda o'zgartirishimiz kerak. Bunday holda biz geometrik o'xshashlikni kuzatamiz, usiz bu qayta hisoblash usulidan foydalanish imkonsiz bo'lar edi.

Jadvalda keltirilgan o'lchamlari bilan shamol g'ildiragi beri. 4, diametri 1 m ga teng, keyin boshqa pervanenin diametrining biriga nisbati D ga teng bo'ladi, ya'ni.

Shuning uchun pervanel pichog'ining o'lchamlarini har xil diametrga ega bo'lish uchun jadvalda keltirilgan har bir o'lcham zarur. 4, ushbu diametrning qiymatiga ko'paytiring. Faqat pichoqning har bir kesimining takoz burchaklari va ularning soni o'zgarishsiz qolishi kerak. Masalan, diametri 1,2 m bo'lgan shamol g'ildiragi uchun har bir stol kattaligi kerak. 4 1,2 ga ko'paytiriladi va biz quyidagilarni olamiz:

Jadvalni kattalashtirish uchun uni sichqoncha bilan bosing

Pichoqning tugagan shaklini olish uchun uning o'lchamida kerak bo'ladi, n

jadvalda sanab o'tilgan. 5, beshta pichoq profilining nuqtalarini varaqqa joylashtiring va rasmda ko'rsatilgandek shablon yordamida konturlar bo'ylab chiziqlar bo'ylab chizib oling. 13. Har bir uchastkaning profillari to'liq o'lchamda chizilgan, shunda pichoqni ishlab chiqarish paytida ulardan shablonlarni kesib tashlash mumkin.

1 kVt quvvatga ega generator uchun diametri 3,5 m bo'lgan shamol g'ildiragi kerak. 4 diametri 1 m bo'lgan pervanelning o'lchamlarini 3,5 ga ko'paytiring va jadval tuzing, so'ngra ishlab chiqarish jarayonida kerak bo'ladigan pichoq profillarini chiqaring.

Yuqoridagi xususiyatga ega bo'lgan ikkita pichoqli shamol turbinalarining quvvati va tezligi jadvalda keltirilgan. 6.

Ushbu jadval ma'lum bir quvvatdagi shamol g'ildiragining diametrini tanlashda va vites qutisining tishli nisbatini aniqlashda, agar generator shamol shamol tezligida 8 tomonidan ishlab chiqilgan shamol g'ildiragining tezligidan yuqori bo'lsa, foydalanish kerak Xonim.

Masalan, shamol elektr stantsiyasi uchun 900 rpm tezlikda 60 Vt quvvatga ega avtomobil tipidagi GBF generatoridan foydalanganda D \u003d\u003d 1,2 m va 0,169 ot kuchiga ega shamol g'ildiragi mos keladi. dan. 895 rpm da (6-jadvalning dastlabki ikki qatoriga qarang).

bunday holda, shamol g'ildiragi generator miliga o'rnatilishi mumkin. Amaldagi eng oddiy va eng qulay shamol energiyasi bloki chiqadi.

Agar biz 400 Vt quvvatga ega shamol turbinasini qurishni o'ylagan bo'lsak, u holda 8 m / s shamol tezligida 1,060 ot kuchiga ega bo'lgan 3 m shamol g'ildiragi diametrini olish kerak bo'ladi. dan. yoki 1,060 X 0,736 \u003d 0,78 kVt. Jeneratorning samaradorligini 0,5 ga tenglashtirsak, quyidagilarga erishamiz:

Shamol tezligi 8 m / s bo'lgan shamol g'ildiragi 357 rpm rivojlanadi va 390 vatt quvvatga ega generator 1000 rpm talab qiladi. Shuning uchun, bu holda, shamol g'ildiragidan generatorga uzatish tezligini oshiradigan vites qutisi talab qilinadi. Reduktor nisbatan tezlikni oshirishi kerak.

2.8 qiymati tishli tezligi deb ataladi. Ushbu nisbat bilan vites qutisi uzatmalarining tishlari soni aniqlanadi. Masalan, generator valiga o'rnatilgan redüktör uchun 16 ta tish olsak, u holda shamol g'ildiragi o'qida o'tirgan qo'zg'aysan uzatmasi bo'lishi kerak.

Yuqori tezlikli shamol turbinalari juda jiddiy kamchiliklarga duch kelmoqdalar, chunki ular yomon yo'lga tushishadi, shuning uchun ular faqat yuqori shamol tezligida ishlashni boshlashlari mumkin.

Ko'pgina yangi boshlanuvchilar uchun shamol g'ildiragi pichoqlari qancha ko'p bo'lsa, shuncha ko'p quvvat rivojlanadi. Bunday qarash noto'g'ri. Ikkita past pichoqli va ko'p qirrali vintlardek bir xil darajada qurilgan pichoqlar va supurilgan yuzaning diametri bir xil bo'lgan bir xil kuchga ega bo'ladi. Bu ular bir xil darajada yaxshi bajarilganligi sababli, shamol energiyasidan foydalanish koeffitsientlari teng bo'ladi, ya'ni ular bir xil miqdordagi energiyani ishchi mashinaga o'tkazib yuborishi bilan izohlanadi. Ikkala shamol turbinasiga kiruvchi shamol energiyasining miqdori teng, chunki ularning supurilgan yuzalari tengdir. Inqiloblarga kelsak, pichoqlar qanchalik kichik bo'lsa, ular ikkala shamol turbinalari uchun bir xil kenglikka ega bo'lsa, shunchalik ko'p bo'ladi; boshqacha qilib aytganda, supurilgan yuzani hosil qiladigan pichoqlarning umumiy yuzasi qancha kam bo'lsa, aylanma soni shuncha ko'p bo'ladi.

Ma'lum bir quvvat uchun uy qurilishi shamol turbinasi (shamol generatori) qanotlarining hajmini qanday aniqlash mumkin

Shamol turbinasi qanotlari shamol turbinasining eng muhim qismidir. Shamol generatorining kuchi va tezligi ularning pichoqlari shakliga bog'liq. Ushbu risolada biz ushbu vazifaning murakkabligi sababli yangi qanotlarni hisoblash haqida to'xtamaymiz, lekin ma'lum bir shaklga ega va balandligi bilan ajralib turadigan tayyor qanotlardan foydalanamiz.

Shamol turbinasi pichoqlarini hisoblash

Pervanel shamol tegirmonining optimal hujum burchagi haqida

Shamol turbinalarini hisoblash usullarida pichoqning maksimal aerodinamik sifatiga erishiladigan hujum burchagini o'rnatish bo'yicha tavsiyalar mavjud. O'sha. koordinatalarning boshlanishidan qutbga tekstansiya qurish va teginish nuqtasining koordinatalarini shamol turbinasini hisoblash uchun boshlang'ich sifatida qabul qilish taklif etiladi. Ehtimol, bu aviatsiya bilan o'xshashlikdir, bu erda ko'tarilish va frontal qarshilik nisbati oshishi bilan samolyotni rejalashtirish davomiyligi oshadi. Yoki pichoqlarni maksimal ko'tarish bilan ishlatish tavsiya etiladi. Shamol turbinasi turli qonunlarga muvofiq ishlaydi.

Anjir. 1 Shamol tegirmonidagi aerodinamik kuchlar

1-rasmda aerodinamik kuchlarning pichoqqa ta'siri diagrammasi keltirilgan. Shamol tegirmoniga yaqinlashganda, shamol tezligi ma'lum bir qiymat bilan sekinlashadi, bu Jukovskiy (Betz) nazariyasiga ko'ra 2/3 ga, Sabinin nazariyasiga ko'ra 0,586 ga teng. Pichoqlarning atrofi harakati tezlikning qo'shimcha tarkibiy qismini beradi, uni pichoqlar harakatsiz deb hisoblansa va havo aylanishga qarshi yo'nalishda harakat qilsa topish mumkin. Ushbu ikkita komponent uchburchak qoidasiga binoan qo'shiladi va shamol g'ildiragi tekisligidagi oqimning umumiy vektorini beradi. The tezlik burchagi a / Z nisbati bilan aniqlanadi va shamol tezligiga bog'liq emas:

Keyinchalik, barcha hisob-kitoblar pichoqning uchi uchun amalga oshiriladi. Boshqa bo'limlar uchun Z formulalaridagi hamma joylarni Zr / R ifodasi bilan almashtirish kerak, bu erda Z tezlik - shamol tezligining pichoq uchi tezligiga nisbati sifatida aniqlanadi; R - shamol tegirmoni radiusi; r - tanlangan qismning radiusi.

The tezlik burchagi - bu hujum burchagi a va pichoqlarni o'rnatish burchagi β. Hujum burchagi pichoqning xususiyatlariga ko'ra topiladi, shuning uchun shamol tegirmonining tezligini o'rnatib, pichoqlarni hisoblash muammosini aniq qilish mumkin.

Pichoq ustida ishlaydigan oqim ikkita kuchni keltirib chiqaradi: oqimga yo'naltirilgan tortish kuchi X va unga perpendikulyar ko'tarish kuchi Y.

C X, C Y - tortish va ko'tarish koeffitsientlari;

r - havo zichligi;

S - pichoq elementining maydoni;

V emb. - qochib ketgan vektorning qiymati, bu o'z navbatida quyidagilarga teng:

Qavslar ichidagi so'nggi muddat juda kichik va yuqori tezlikda ishlaydigan shamol turbinalarida ish tezligi pichoqning periferik tezligiga teng.

Atrof-muhit kuchi ko'tarish kuchining proektsiyasi bilan tortishishning aylanish tekisligiga proektsiyasi o'rtasidagi farq sifatida olinadi.

Oxirgi qavsdagi ifodani atrofi kuchning aerodinamik koeffitsienti yoki qisqacha aylana koeffitsienti deb atash mumkin.

Shamol tegirmonining kuchi aylana kuchi va aylanma tezlik mahsulidir

Ushbu formula shamol tegirmonining kuchini emas, balki uchida joylashgan pichoq elementining kuchini beradi. Shamol turbinasining quvvati radius bo'ylab integratsiya qilish yo'li bilan hisoblanadi, ammo maqolaning maqsadi boshqacha.)

2-rasmda pichoq qutbini ko'rib chiqing.

Anjir. 2 Aylana kuch koeffitsientini topish.

Tangens OA ni qutbga torting. Va tenglama bilan berilgan yuqori tezlikli OZ chizig'ini yarating

O'sha. yuqori tezlikli to'g'ri chiziq ilgari ko'rib chiqilgan Cy o'qi bilan tezlik burchagini hosil qiladi.

OB A nuqtadagi ko'tarilish kattaligiga teng. Shuning uchun:

ABD burchagi the burchakka teng, AB gipotenusasi esa A nuqtadagi tortishish koeffitsienti. Shuning uchun, BD oyog'i:

DE segmenti - bu ikkita segmentning farqi

Natijada shamol tegirmonining kuchi formulasidagi kabi bir xil ifoda olinadi. Quvvat formulasidagi barcha boshqa komponentlar ko'rsatilgan, shuning uchun quvvat ushbu segment yoki boshqacha qilib aytganda, OZ tezlik chizig'idan ish nuqtasiga qadar bo'lgan masofa bilan belgilanadi. Grafikdan ko'rinib turibdiki, Sqr koeffitsienti maksimal aerodinamik sifat nuqtasida emas, balki Z 'tezlik chizig'ining qutbga tegish nuqtasida maksimal bo'ladi. Shuning uchun, tezlikni so'ragan holda va yuqori tezlikda chiziqni qurganingizda, siz shamol tegirmonining ishlashini ingl.

TsAGI R-ll-12 profil

Shakl. 3-da, shamol turbinalarida mashhur bo'lgan CLARK-Y profilida taqqoslash uchun ustma-ust qo'yilgan TsAGI R-ll -12 profilini ko'rsatadi.5. Cho'zish uchun TsAGI R-ll -12 profil qutbini rasmda ko'rsatilgan. to'rt

Anjir. 3 TsAGI profillari R- ll -12 va CLARK - Y

Chapdagi qutblar odatdagi shaklida koordinata o'qlari bo'ylab har xil shkalalar bilan ko'rsatilgan. Xuddi shu masshtabda chizilgan o'ng qutbda bir xil konstruktsiyalar amalga oshiriladi. Z \u003d 2 da yuqori tezlikda harakatlanadigan chiziq 16 ° burchak ostida maksimal aylana koeffitsientini beradi. Maksimal aerodinamik sifat nuqtasiga hujum darajasida 2 daraja erishiladi. Ushbu nuqtada tuman koeffitsienti eng maqbul nuqtadan uch baravar kam. Albatta, shamol tegirmonida siz 2 daraja ishlaydigan hujum burchagini tanlashingiz mumkin. Shamol turbinasining quvvati shamol energiyasiga bog'liq. Shuning uchun uch baravar kamaygan aylana koeffitsientini pichoq akkordini uch baravar oshirish orqali qoplash kerak bo'ladi. (Idealizatsiya qilingan holat ko'rib chiqiladi) Kvadrat ichida pichoq hajmi 9 baravar ko'payadi. Ishqalanish yo'qotishlari maydonning ko'payishi bilan ortadi. KIEV tushadi. Pichoqning uzayishi pasayadi, uning induktiv qarshiligi oshadi. Maksimal aerodinamik sifat nuqtasida shamol turbinasi shamol turbinasi tekisligida havo tormozlanish darajasi va atrofi kuch kattaligi jihatidan yaxshiroq mos keladi. Muvofiqlashtirish KIEVni oshiradi. Shuning uchun hisoblash barcha omillarni hisobga olgan holda amalga oshirilishi kerak. Bu erda faqat atrof-muhit koeffitsientining qiymati va to'g'ridan-to'g'ri unga bog'liq bo'lgan pichoq kengligi hisobga olinadi.

Shakl 4 Polar profil TsAGI R-ll -12

Tezlikning oshishi bilan tegmaslik nuqta (pichoq kengligining minimal qismida) maksimal aerodinamik sifat nuqtasiga yaqinlashadi. 6 tezlik va hujum burchagi 8 ° bo'lsa, atrofi koeffitsientida va shuning uchun pichoqlar kengligida 2 ° ga nisbatan 1,5 baravar ko'payadi. Ammo qutbni tahlil qilishdan kelib chiqadiki, yuqori tezlik qiymatlarida ish nuqtasini qutb bo'ylab pastroq tanlash maqsadga muvofiqdir. Favqulodda holatdagi yuk etarli emas yoki yo'q bo'lganda, shamol turbinasi tezlikni oshiradi, oraliqqa o'tadi. Tezlik burchagi pasayadi va tartibga solinmagan shamol turbinalarida o'rnatish burchagi doimiy bo'lib qolsa, hujum burchagi pasayadi. Ish nuqtasi pastga siljiydi va tezlik chizig'i qutbga yaqinlashadi. Muayyan tezlikda aylana koeffitsienti nolga aylanadi. Ushbu momentning boshlanishi (chegara qiymati Z) ortiqcha tortishish paytida ish nuqtasining boshlang'ich holatiga bog'liq. Boshlanish nuqtasi qancha past bo'lsa, shamol turbinasining tezligi shunchalik past bo'ladi. Ammo bu bayonot amalda tasdiqlanishi kerak.

Z \u003d 6 tezlik chizig'ini qurishda, 3 dan 12 darajagacha bo'lgan hujum burchaklari oralig'idagi qutb tezlik chizig'iga deyarli parallel ketishi aniq ko'rinib turibdi. Bu shamol turbinalarini hisoblash uchun turli xil nazariya va tushunchalarni qo'llash loyihalashtirilgan yuqori tezlikda ishlaydigan turbinaning ishlashiga deyarli ta'sir qilmasligi haqida tushuntirish beradi.

O'qqa yaqinroq joylashgan pichoqlarning qismlari tashqi qismlarga qaraganda sekinroq harakatlanadi, shuning uchun ularning tezlik chiziqlari pastroq bo'ladi. Ichki bo'limlar tegmaslik nuqtaga ega, ya'ni. atrofi koeffitsientining maksimal qiymati hujumning katta burchaklariga to'g'ri keladi, shuning uchun texnik jihatdan murakkab bo'lgan pichoqlarni o'rnatish va burish burchagi pasayadi.

Yuqori tezlikdagi liniyalarni qurish natijasida har xil tezlik uchun maqbul nuqtalar oilasi olinadi. Ushbu fikrlardan qaysi biri eng maqbul hisoblanadi? Qaysi tezlikni afzal ko'rishingiz kerak? Tezlik Z uchinchi darajadagi shamol turbinasining kuchi formulasiga, birinchisiga esa tuman koeffitsienti kiritilgan. Shuning uchun atrof-muhit koeffitsientlarini mos keladigan tezlik kublari bilan ko'paytirib, maksimalni tanlash mumkin bo'lgan maksimal sonlarni olamiz. Maksimal va maksimal nisbat taxminan aerodinamik sifatning yarmida, tezlikda bo'ladi

Bu erda K - Cy / Cx maksimal nisbati. Ko'rib chiqilayotgan profil uchun maksimal daraja hujum darajasida 2 darajaga to'g'ri keladi va 24 ga teng.

Ushbu pichoq 24 ga teng bo'lgan aerodinamik sifatga ega, shuning uchun maksimal va maksimal nisbat Z \u003d 10 mintaqasida bo'ladi, kattalik tartibini tushunish uchun bu taxminiy hisoblanadi.

4-rasmdagi chap grafika bo'yicha tuman koeffitsientini qurish mumkin emas. O'qlar bo'ylab turli xil tarozilar mavjud, to'g'ri burchaklar buzilgan va uzunliklar buzilgan. O'ngdagi grafikka ko'ra, buni aniqlash mumkin

z \u003d 2 uchun Z3Cav mahsuloti quyidagiga teng:

O'sha. Z \u003d 10 tezlikda, pichoqlarning kengligi Z \u003d 6 yuqori tezlikda harakatlanadigan vint bilan taqqoslaganda 2,3 marta kamayadi.

Yana bir bor e'tiboringizni qaratmoqchimanki, maksimal-maximorum nuqtasi maksimal quvvatni emas, balki pichoqlarning minimal kengligini beradi. Quvvat shamol bilan belgilanadi. Va kuch, shuningdek, yo'qotishlar bilan belgilanadi, ya'ni. Bu erda hisobga olinmagan KIEV shamol turbinasi.

Dastur - Shamol generatorining aerodinamik hisob-kitoblarini loyihalash va tekshirish - TECHNICAL REPORT.doc fayli

TEXNIK HISOBAT.doc

Shamol turbinasi pichog'ining aerodinamik xususiyatlarini hisoblash va uning geometrik parametrlarini aniqlash.

B - pichoqlar soni

Hisobotda shamol g'ildiragi pichog'i va umuman shamol turbinasining aerodinamik xususiyatlarini hisoblash natijalari keltirilgan. Pichoqning geometrik xususiyatlari taqdim etilgan.

^ 1. Hisoblash uchun dastlabki ma'lumotlar.

Taxminiy shamol tezligi V \u003d 12 m / s.

Ushbu sinfning shamol generatorlarini yaratish tajribasidan kelib chiqib, nisbiy tezlikning qiymati 6 ... 8 ga teng. Mavjud shamol generatorlari uchun shamol energiyasidan foydalanish koeffitsienti (yoki quvvat omili Cp) 0,43 ... 0,47 oralig'ida. Pichoq uchi tezligi 80 ... 100 m / s gacha. Ushbu cheklash aerodinamik shovqin va pichoqning eroziv aşınmasına bog'liq. Shamol turbinasi pichog'i uchastkalarining aerodinamik profili sifatida biz hozirda keng qo'llanilayotgan NACA 44100 seriyali profilidan foydalanishimiz mumkin. Laminali profillardan foydalanish sizga ishlashni yaxshilashga imkon beradi, lekin ishlab chiqarishning yuqori aniqligi, pichoq yuzasining ifloslanishi, tuzilish tebranishlari va shamol turbulentligi sharoitida. Yuqoridagi shartlarga rioya qilmaslik laminar pichoq profillari bo'lgan shamol generatorlarining xususiyatlarini 25 ... 30% ga kamaytiradi.

Nisbatan tezlik \u003d 7.

^ Jadval 1. NACA 44100 profilining koordinatalari.

Qaerda: - yangi nisbiy profil qalinligi.

Nisbatan tezlik (tezlik) \u003d 7.

Shakl 2. Shamol g'ildiragi va shamol tezligidan burilish kuchi (\u003d 7).

Hisoblash natijalaridan ko'rinib turibdiki, mo'ljallangan shamol g'ildiragi dastlabki ma'lumotlarning talablariga va ushbu sinfning shamol turbinalarini yaratish amaliyotiga javob beradi.

Pichoq geometriyasini qurish quyidagicha amalga oshiriladi. Rotorning aylanish yo'nalishi shamol yo'nalishi bo'yicha qaralganda soat sohasi farqli o'laroq. Bo'limlarning burchaklari aylanish tekisligidan ko'rsatilgan. Ijobiy qiymat shamol yo'nalishiga to'g'ri keladi (3-rasm).

Olingan pichoqning geometrik ma'lumotlari 2-jadvalda keltirilgan.

Elektron shaklda pichoq geometriyasini qurish uchun ma'lumotlar fayllarda keltirilgan:

VG100.scr - dastur uchun skript fayli (yoki skript fayli)

VG100.dwg - AutoCAD-da o'rnatilgan pichoqli model (4-rasm) VG100.scr faylidagi ma'lumotlarga asoslangan.

VG100.CATPart - CATIA-da qurilgan pichoq modeli (5-rasm)

Shakl 4. Pichoqning skelet modeli.

1. Patrik J. Moriarti, AeroDyn nazariyasi qo'llanmasi , Qayta tiklanadigan energiya milliy laboratoriyasi, 2005 yil dekabr, NREL / EL-500-36881.

2. John Wiley & Sons, shamol energiyasini tushuntirish - nazariya, dizayn va qo'llanma,

3. E. M. Fateev, shamol turbinalari va shamol turbinalari, OGIZ-SELHOZGIZ, Moskva, 1948

4. H. Pigot, Shamol turbinasi pichoqlarini hisoblash, 2000 y

5. G. Glauert, Qanotlar va pervaneler nazariyasi asoslari, GNTI, 1931

6. E. Makarov, Mathcad 14 da muhandislik hisob-kitoblari, PETER, 2007 y

TEXNIKA HISOBATI - Dastur - Shamol generatorining aerodinamik hisob-kitoblarini loyihalashtirish va tekshirish - TEXNIKA

Sarlavha: Dastur - shamol generatorining aerodinamik hisob-kitoblarini loyihalash va tekshirish; Fayl: TECHNICAL REPORT.doc; Sana: 16.03.2010 15:48; Hajmi: 467kb.