Rüzgar türbini tasarımları. Çok kanatlı pervaneler ile küçük kanatlı pervaneler arasındaki farklar nelerdir? Program – bir rüzgar jeneratörünün tasarımı ve aerodinamik hesaplamalarının doğrulanması – teknik rapor dosyası.doc

RÜZGAR MOTORU
Rüzgar enerjisini dönme enerjisine dönüştüren bir cihaz. Bir rüzgar türbininin ana çalışma kısmı, dönen bir ünitedir - rüzgar tarafından tahrik edilen ve bir şafta sağlam bir şekilde bağlanan bir tekerlek, dönüşü yararlı işler yapan ekipmanı çalıştırır. Şaft yatay veya dikey olarak monte edilebilir. Rüzgar türbinleri genellikle periyodik olarak tüketilen enerjiyi üretmek için kullanılır: bir tanka su pompalarken, tahıl öğütürken, geçici, acil durum ve yerel güç kaynağı ağlarında.
Tarihsel referans. Yüzey rüzgarları her zaman esmemesine, yönünü değiştirmesine ve şiddeti sabit olmamasına rağmen, rüzgar türbini doğal kaynaklardan enerji elde etmek için kullanılan en eski makinelerden biridir. Rüzgâr türbinleriyle ilgili eski yazılı kayıtların güvenilirliğinin şüpheli olması nedeniyle, bu tür makinelerin ilk kez ne zaman ve nerede ortaya çıktığı tam olarak belli değil. Ancak bazı kayıtlara bakılırsa 7. yüzyıldan önce de mevcutlardı. reklam 10. yüzyılda İran'da, Batı Avrupa'da ise bu tür ilk cihazların 12. yüzyılın sonlarında ortaya çıktığı biliniyor. 16. yüzyılda. Sonunda çadır tipi Hollanda yel değirmeni oluşturuldu. Araştırmalar sonucunda değirmen kanatlarının şekilleri ve kaplamaları önemli ölçüde iyileştirilen 20. yüzyılın başlarına kadar tasarımlarında önemli bir değişiklik gözlenmedi. Düşük hızlı makineler hantal olduğundan, 20. yüzyılın ikinci yarısında. yüksek hızlı rüzgar türbinleri inşa etmeye başladı, yani. rüzgar çarkları, rüzgar enerjisinden yüksek verimlilikle yararlanarak dakikada çok sayıda devir yapabilenlerdir.
Modern rüzgar türbini türleri.Şu anda üç ana tip rüzgar türbini kullanılmaktadır - tambur, kanat (vidalı tip) ve rotor (S şeklinde itici profilli).
Davul ve kanat. Tambur tipi rüzgar çarkı, diğer modern kovucularla karşılaştırıldığında en düşük rüzgar enerjisi kullanım oranına sahip olmasına rağmen en yaygın kullanılanıdır. Birçok çiftlik, herhangi bir nedenle şebeke elektriğinin olmaması durumunda su pompalamak için kullanır. Sac metal bıçaklara sahip böyle bir tekerleğin tipik şekli Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. Tambur ve kanatlı tip rüzgar çarkları yatay bir mil üzerinde dönerler, dolayısıyla en iyi performansı elde etmek için rüzgara doğru çevrilmeleri gerekir. Bunu yapmak için onlara bir dümen verilir - dikey düzlemde bulunan ve rüzgar çarkının rüzgara dönmesini sağlayan bir bıçak. Dünyanın en büyük kanat tipi rüzgar türbininin çark çapı 53 m, kanadının maksimum genişliği 4,9 m'dir.Rüzgar çarkı, rüzgar anında gelişen 1000 kW gücündeki bir elektrik jeneratörüne doğrudan bağlıdır. en az 48 km/saat hız. Kanatları, rüzgar çarkının dönüş hızı, 24 ila 112 km/saat rüzgar hızı aralığında sabit ve 30 rpm'ye eşit kalacak şekilde ayarlanmıştır. Rüzgar türbinlerinin bulunduğu bölgede rüzgarların oldukça sık esmesi nedeniyle, rüzgar türbini tipik olarak maksimum gücün %50'sini üretir ve kamu elektrik şebekesine güç sağlar. Kanatlı rüzgar türbinleri, radyo iletişim sistemlerinin pillerinin şarj edilmesi de dahil olmak üzere, çiftliklere elektrik sağlamak için uzak kırsal alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca uçakların ve güdümlü füzelerin yerleşik tahrik sistemlerinde de kullanılırlar.

S-şekilli rotor. Dikey bir şaft üzerine monte edilmiş S şeklinde bir rotor (Şekil 2) iyidir çünkü böyle bir kovucuya sahip bir rüzgar türbininin rüzgara getirilmesine gerek yoktur. Şaftındaki tork yarım turda minimumdan maksimum değerin üçte birine kadar değişse de rüzgarın yönüne bağlı değildir. Pürüzsüz dairesel bir silindir rüzgarın etkisi altında döndüğünde, silindirin gövdesine rüzgarın yönüne dik bir kuvvet etki eder. Bu olguya, onu inceleyen Alman fizikçinin anısına (1852) Magnus etkisi adı verilmiştir. 1920-1930 yıllarında A. Flettner, kanatlı rüzgar çarkları yerine döner silindirleri (Flettner rotorları) ve S şeklindeki rotorları ve ayrıca Avrupa'dan Amerika'ya gidiş dönüş yapan bir geminin itici gücü olarak kullandı.

Collier'in Ansiklopedisi. - Açık Toplum. 2000 .

Diğer sözlüklerde “RÜZGAR MOTORU”nun ne olduğunu görün:

Rüzgar türbini... Yazım sözlüğü-referans kitabı

Motor, pnömatik rüzgar motoru, rüzgar değirmeni, rüzgar rotoru Rusça eşanlamlılar sözlüğü. rüzgar türbini adı, eşanlamlı sayısı: 4 rüzgar türbini (8) ... Eşanlamlılar sözlüğü

Rüzgar enerjisini mekanik enerji üretmek için kullanır. Rüzgar çarkının dönme ekseninin hava akış yönü ile çakıştığı kanatlı rüzgar türbinleri ağırlıklı olarak yaygındır... Büyük Ansiklopedik Sözlük

rüzgar türbini- VD Rüzgar enerjisini rüzgar çarkının mekanik dönüş enerjisine dönüştüren bir cihaz. [GOST R 51237 98] Konular rüzgar enerjisi Eş anlamlılar VD EN rüzgar motoru ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

rüzgar türbini- rüzgar motoru... Kısaltmalar ve kısaltmalar sözlüğü

RÜZGAR MOTORU- (rüzgar türbini) mekanik enerji üretmek için rüzgarın kinetik enerjisini kullanan bir motor. V. yel değirmeninin ilkel görünümü. Şunlar vardır: kanatlı, atlıkarınca veya döner ve tambur... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

Mekanik enerji üretmek için rüzgarın kinetik enerjisini kullanan bir motor. Rüzgar akışının enerjisini (basıncını) algılayan ve bunu şaftın dönme mekanik enerjisine dönüştüren rüzgarın çalışma organı olarak kullanılır... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makine. Rüzgar türbininin çalışma kısmı, hava akışının basıncını alan ve bunu şaftın mekanik dönme enerjisine dönüştüren bir rüzgar çarkıdır. Ayırt etmek... ... Teknoloji ansiklopedisi

BEN; m.Rüzgar enerjisiyle çalıştırılan motor. * * * Bir rüzgar türbini mekanik enerji üretmek için rüzgar enerjisini kullanır. En yaygın olanı, rüzgar çarkının dönme ekseninin çakıştığı kanatlı rüzgar türbinleridir... ... ansiklopedik sözlük

Kinetik kullanan bir motor Mekanik üretim için rüzgar enerjisi. enerji. Kanat şeklindeki V. (bkz. Şekil), kural olarak, yatay bir dönme ekseni ile bir katsayı ile bir ayrım yapılır. 0,48'e kadar rüzgar enerjisi kullanımı (en yaygın); atlıkarınca,... ... Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü

Akışın gücü veya diğer adıyla ikinci enerji rüzgar hızının küpüyle orantılıdır. Bu ne anlama geliyor - rüzgar hızı örneğin iki kat artarsa, hava akışının enerjisi 2 3 kat, yani 2 3 = 2x2x2 = 8 kat artacaktır.

Rüzgar motorunun ürettiği güç, rüzgar çarkının çapının karesiyle orantılı olarak değişecektir. Rüzgar çarkının çapı iki katına çıktığında bu ne anlama gelir - aynı rüzgar hızında güçte dört kat artış elde ederiz.

Ancak rüzgar çarkından geçen enerjinin tamamı faydalı işe dönüştürülemez. Rüzgar çarkının hava akışına karşı direncini aşarken enerjinin bir kısmı ve diğer kayıplar kaybolacaktır. Ayrıca hava enerjisinin oldukça büyük bir kısmı, rüzgar çarkından geçmiş olan akışta tutulacaktır. Kanatlı rüzgar türbinlerinin teorisi şunu kanıtlıyor:

• Rüzgar çarkının arkasındaki rüzgar akışının hızı sıfır değildir;
• Bir rüzgar türbininin en iyi çalışma modu, rüzgar çarkının arkasındaki akış hızının, rüzgar çarkına akacak başlangıç ​​akış hızının 2/3'üne eşit olacağı moddur.

Enerji kullanım faktörü

Bu, rüzgar çarkı tarafından hava akış gücünün ne kadarının faydalı bir şekilde kullanılacağını gösteren bir sayıdır. Bu katsayı genellikle Yunanca χ (xi) harfiyle gösterilir. Değeri, rüzgar motorunun tipi, üretim kalitesi, kanatlarının şekli ve diğer faktörler gibi bir dizi faktöre bağlıdır. Aerodinamik kanatlara sahip yüksek hızlı rüzgar türbinleri için χ katsayısı yaklaşık 0,42 ila 0,46'dır. Bu, bu tip makinelerin kurulumdan geçen rüzgar akışının yaklaşık %42-46'sını faydalı mekanik işe dönüştürebileceği anlamına gelir. Düşük hızlı araçlar için bu katsayı yaklaşık 0,27 - 0,33'tür. İdeal kanatlı rüzgar türbinleri için teorik maksimum χ değeri yaklaşık 0,593'tür. Kanatlı kurulumlar oldukça yaygınlaştı ve sanayi tarafından toplu olarak üretilmeye başlandı. İki gruba ayrılırlar:

• Yüksek hız – 4'e kadar bıçak sayısı;

Düşük hız - 4 ila 24 bıçak arası;

Yüksek hızlı ve düşük hızlı rüzgar türbinleri

Rüzgar enerjisinin elektrik jeneratörü gibi yüksek hızlı cihazlara aktarılmasını kolaylaştırdığı için hız avantajlardan biridir. Üstelik yukarıda belirtildiği gibi daha hafiftirler ve düşük hızlı olanlara göre daha yüksek rüzgar hızı kullanım faktörüne sahiptirler.

Bununla birlikte, avantajlarının yanı sıra, sabit bir rüzgar çarkı ile ve aynı tekerlek çapları ve rüzgar hızı ile düşük hızlı kurulumlara göre birkaç kat daha az tork gibi ciddi bir dezavantaja da sahiptirler. Aşağıda iki aerodinamik özellik verilmiştir:

Noktalı çizginin 18 kanatlı rüzgar çarkını, düz çizginin ise 3 kanatlı rüzgar çarkını gösterdiği yer. Yatay eksen rüzgar çarkının Z modül sayısını veya hızını gösterir. Bu değer, kanat ucunun hızı ωхR'nin rüzgar hızı V'ye oranıyla belirlenir.

Rüzgar motorunun özelliklerinden, her rüzgar hızının, maksimum χ'nin elde edilebileceği yalnızca tek bir devir sayısına sahip olabileceği sonucuna varabiliriz. Ayrıca aynı rüzgar hızının varlığında düşük hızlı bir cihaz, yüksek hızlı olandan birkaç kat daha fazla torka sahip olacak ve buna göre yüksek hızlı olandan daha düşük bir rüzgar hızında çalışmaya başlayacaktır. Bu oldukça önemli bir faktör çünkü rüzgar türbininin çalışma saatini artırıyor.

Kanatlı rüzgar türbinleri

Çalışma prensibi, rüzgar çarkının kanatlarına hava akışı çarptığında ortaya çıkan aerodinamik kuvvetlere dayanmaktadır. Gücü artırmak için kanatlara aerodinamik profiller verildi ve kanat boyunca kama açıları değişken hale getirildi (şafta ne kadar yakınsa, açılar o kadar büyük ve uçta o kadar küçük). Diyagram aşağıda gösterilmiştir:

Bu mekanizmanın üç ana parçası vardır - tekerleğin göbeğe bağlandığı bıçak, salıncak. Kama açısı φ, tekerleğin dönme düzlemi ile bıçak arasındaki açıdır. Hücum açısı α, kanat elemanları üzerindeki rüzgar etkisinin açısıdır.

Rüzgar çarkı frenlendiğinde, kanat üzerine akan akışın yönleri ile rüzgarın yönü çakıştı (V oku boyunca). Ancak tekerleğin belirli bir dönme hızı olduğundan, buna göre bıçağın elemanlarının her biri, tekerlek ekseninden uzaklaştıkça artacak olan belirli bir ωxR hızına sahip olacaktır. Bu nedenle belirli bir hızda kanat üzerinden esen akış ωxR ve V hızından oluşacaktır. Bu hıza bağıl akış hızı adı verilir ve W ile gösterilir.

Kanatlı rüzgar türbini için en iyi çalışma modu yalnızca belirli hücum açılarında mevcut olduğundan, kama açıları φ kanadın tüm uzunluğu boyunca değişken hale getirilmelidir. Bir rüzgar motorunun gücü, diğerleri gibi, açısal hız ω ile torkunun M çarpımı ile belirlenir: P = Mxω. Bıçak sayısındaki azalmayla M momentinin de azalacağı, ancak ω devir sayısının artacağı sonucuna varabiliriz. Bu nedenle P = Mxω gücü neredeyse sabit kalacak ve yel değirmeni kanatlarının sayısına zayıf bir şekilde bağlı olacaktır.

Diğer rüzgar türbini türleri

Bildiğiniz gibi kanatlı olanların yanı sıra tamburlu, atlıkarınca ve döner rüzgar motorları da var. Atlıkarınca ve döner tiplerde dönme ekseni dikey, tamburlu tiplerde ise yataydır. Belki de kanatlı rüzgar türbinleri ile tamburlu ve döner rüzgar türbinleri arasındaki temel fark, kanatlı rüzgar türbinlerinin tüm kanatlarının aynı anda çalışması, tambur ve döner rüzgar türbinlerinin ise kanatların yalnızca hareketi ile çakışacak olan kısmını çalıştırmasıdır. rüzgarın yönü.

Rüzgâra doğru giden kanatların direncini azaltmak için ya kavisli yapılır ya da perde ile kaplanır. Bu tip motoru kullanırken tork, bıçaklardaki farklı basınçlardan dolayı oluşur.

Döner, atlıkarınca ve tambur tipi rüzgar motorları oldukça düşük verime sahip olduklarından (bu tipler için χ 0,18'i geçmez), ayrıca oldukça hantal ve düşük hızlı olduklarından pratikte yaygın kullanım alanı bulamamışlardır.

Yenilenemeyen doğal kaynakların kullanımı yoluyla enerji üretimindeki artış, ham madde üretiminin tamamının gerçekleştirildiği eşik ile sınırlıdır. Rüzgar enerjisi üretimi de dahil olmak üzere alternatif enerji, çevre üzerindeki yükü azaltacaktır.

Hava da dahil olmak üzere herhangi bir kütlenin hareketi enerji üretir. Rüzgar türbini hava akışının kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Bu cihaz, doğal kaynakların kullanımında alternatif bir yön olan rüzgar enerjisinin temelini oluşturmaktadır.

Yeterlik

Belirli tip ve tasarıma sahip bir ünitenin enerji verimliliğini değerlendirmek ve benzer motorların performansıyla karşılaştırmak oldukça basittir. Rüzgar enerjisi kullanım faktörünün (WEF) belirlenmesi gereklidir. Rüzgar türbini şaftına alınan gücün, rüzgar çarkının yüzeyine etki eden rüzgar akışının gücüne oranı olarak hesaplanır.

Çeşitli tesisler için rüzgar enerjisi kullanım oranı %5 ile %40 arasında değişmektedir. Tesisin tasarım ve inşaat maliyetleri, üretilen elektriğin miktarı ve maliyeti dikkate alınmadan değerlendirme eksik kalacaktır. Alternatif enerjide rüzgar türbini maliyetlerinin geri ödeme süresi önemli bir faktördür ancak ortaya çıkan çevresel etkinin de dikkate alınması gerekir.

sınıflandırma

Rüzgar türbinleri, üretilen enerjinin kullanım esaslarına göre iki sınıfa ayrılır:
doğrusal;
döngüsel.

Doğrusal tip

Doğrusal veya hareketli bir rüzgar türbini, hava akışının enerjisini mekanik hareket enerjisine dönüştürür. Bu bir yelken veya kanat olabilir. Mühendislik açısından bakıldığında bu bir rüzgar türbini değil, bir tahrik cihazıdır.

Döngüsel tip

Döngüsel motorlarda mahfazanın kendisi sabittir. Hava akışı dönerek çalışan parçaları döngüsel hareketler yapar. Mekanik dönme enerjisi, evrensel bir enerji türü olan elektrik üretmek için en uygun olanıdır. Döngüsel rüzgar motorları rüzgar tekerleklerini içerir. Antik yel değirmenlerinden modern rüzgar enerjisi santrallerine kadar rüzgar çarkları, tasarım çözümleri ve hava akış gücünün tam kullanımı açısından farklılık gösterir. Cihazlar, rotor dönme ekseninin yatay veya dikey yönüne göre yüksek hız ve düşük hıza ayrılır.

Yatay

Yatay dönme eksenine sahip rüzgar türbinlerine kanatlı motorlar denir. Rotor miline birkaç kanat (kanat) ve bir volan bağlanmıştır. Şaftın kendisi yatay olarak yerleştirilmiştir. Cihazın ana elemanları: rüzgar çarkı, kafa, kuyruk ve kule. Rüzgar çarkı, içine motor şaftının monte edildiği ve aktarma mekanizmalarının bulunduğu dikey bir eksen etrafında dönen bir kafaya monte edilir. Kuyruk, rüzgar çarkı ile kafayı rüzgar yönünün tersine çevirerek rüzgar gülü rolünü oynar.

Yüksek hava akış hızlarında (15 m/s ve üzeri), yüksek hızlı yatay rüzgar türbinlerinin kullanılması rasyoneldir. Önde gelen üreticilerin iki ve üç bıçaklı üniteleri KIEV'e %30 oranında katkı sağlıyor. Kendi kendine yapılan bir rüzgar türbini, %20'ye varan hava akışı kullanım oranına sahiptir. Cihazın verimliliği, dikkatli hesaplamaya ve bıçakların imalat kalitesine bağlıdır.

Kanatlı rüzgar türbinleri ve rüzgar türbinleri yüksek şaft dönüş hızı sağlayarak gücün doğrudan jeneratör şaftına aktarılmasını sağlar. Önemli bir dezavantaj, zayıf rüzgarlarda bu tür rüzgar türbinlerinin hiç çalışmamasıdır. Sakin rüzgardan yüksek rüzgara geçerken başlama sorunları yaşanıyor.

Düşük hızlı yatay motorlar daha fazla sayıda bıçağa sahiptir. Hava akışıyla önemli etkileşim alanı, zayıf rüzgarlarda daha etkili olmalarını sağlar. Ancak tesislerde önemli miktarda rüzgar var ve bu da onları sert rüzgarlardan korumak için önlemler alınmasını gerektiriyor. En iyi KIEV göstergesi %15'tir. Bu tür tesisler endüstriyel ölçekte kullanılmamaktadır.

Dikey atlıkarınca tipi

Bu tür cihazlarda hava akışını alacak şekilde çarkın (rotorun) dikey eksenine kanatlar monte edilir. Muhafaza ve damper sistemi, rüzgar akışının rüzgar çarkının yarısına çarpmasını sağlar ve bunun sonucunda ortaya çıkan kuvvet uygulama momenti, rotorun dönmesini sağlar.

Kanatlı ünitelerle karşılaştırıldığında, döner rüzgar türbini daha fazla tork üretir. Hava akış hızı arttıkça çalışma moduna daha hızlı (çekiş kuvveti açısından) ulaşır ve dönüş hızı açısından stabil hale gelir. Ancak bu tür birimler yavaş hareket ediyor. Şaft dönüşünü elektrik enerjisine dönüştürmek için düşük hızlarda çalışabilen özel bir jeneratöre (çok kutuplu) ihtiyaç vardır. Bu tip jeneratörler pek yaygın değildir. Dişli kutusu sistemlerinin kullanımı düşük verimlilik nedeniyle sınırlıdır.

Atlıkarınca rüzgar türbininin çalıştırılması daha kolaydır. Tasarımın kendisi rotor hızının otomatik kontrolünü sağlar ve rüzgarın yönünü izlemenizi sağlar.

Dikey: dik

Büyük ölçekli enerji üretimi için ortogonal rüzgar türbinleri ve rüzgar türbinleri en umut verici olanlardır. Bu tür ünitelerin rüzgar hızı açısından kullanım aralığı 5 ila 16 m/s arasındadır. Ürettikleri elektrik 50 bin kW'a çıkarıldı. Dik bir kanadın profili uçak kanatlarınınkine benzer. Kanadın çalışmaya başlaması için, tıpkı bir uçağın kalkış koşusu sırasında olduğu gibi, ona hava akışı uygulamanız gerekir. Rüzgar türbininin de ilk önce döndürülmesi gerekiyor, bu da enerji harcıyor. Bu koşul sağlandıktan sonra tesisat jeneratör moduna geçer.

sonuçlar

Rüzgar enerjisi en umut verici yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Rüzgar türbinlerinin ve rüzgar türbinlerinin endüstriyel kullanımından elde edilen deneyimler, verimliliğin rüzgar jeneratörlerinin uygun hava akışına sahip yerlere yerleştirilmesine bağlı olduğunu göstermektedir. Ünitelerin tasarımında modern malzemelerin kullanılması, elektrik üretimi ve depolanması için yeni planların kullanılması, rüzgar türbinlerinin güvenilirliğini ve enerji verimliliğini daha da artıracaktır.

Rüzgar çarkı kanatları rüzgar türbininin en önemli parçasıdır. Rüzgar jeneratörünün gücü ve hızı kanatlarının şekline bağlıdır.

Bu broşürde, bu görevin karmaşıklığı nedeniyle yeni kanatların hesaplanması üzerinde durmayacağız, ancak belirli bir şekle sahip olan ve rüzgar enerjisi kullanımında yüksek verimlilik ve yüksek hız ile karakterize edilen hazır kanatları kullanacağız. Bize düşen, bilinen kanatların ölçülerini baz alarak, orijinal özelliklerini koruyarak, istenilen güce göre yeni kanatların ölçülerini nasıl belirleyeceğimiz sorusunu çözmektir.

Düşük güçlü yel değirmenleri için, pratikten bilinen aşağıdaki karakteristiklere sahip, yüksek hızlı, iki kanatlı bir rüzgâr çarkını kabul edeceğiz:

Rüzgar enerjisi kullanım katsayısı……………………………0,35

Rüzgar çarkının hızı, kanadın ucunun çevresel hızının rüzgar hızına oranı olarak anlaşılmalıdır.

Farklı çaplardaki rüzgar çarkları için aynı hızı 7'ye eşit alarak, aynı rüzgar hızında rüzgar çarklarının farklı hızlarını elde edeceğiz. En küçük çaplı rüzgar çarkı en yüksek hızı geliştirecektir. Genel olarak eşit hızlara sahip rüzgar çarklarının devirleri birbirleriyle çapları ile ters orantılı olacaktır.

Bu, D1 çapına sahip bir rüzgar çarkının, bu rüzgar çarkının D1 çapının başka bir rüzgar çarkının D2 çapından küçük olduğu kadar dakikada devir yapacağı anlamına gelir. Örneğin, 1,5 m çapında bir rüzgar çarkı 714 dev/dak yapıyorsa, 3 m çapında bir rüzgar çarkı, hızları aynı olmasına rağmen 357 dev/dak yani yarısı kadar hız yapacaktır.

Farklı çaplardaki ancak aynı hızda rüzgar çarkı kanatlarının boyutlarını hesaplamanın kolaylığı için tabloda. Şekil 4, 1 m çapında iki kanatlı bir rüzgar çarkının boyutlarını göstermektedir. Tablonun üst kısmında, boyutlarının harflerle işaretlendiği bir bıçağın çizimi ve tablodaki resmin altında dijital değerler bulunmaktadır. Bu boyutlar verilmiştir.

Soldaki 4 sütun, soldaki şekilde bıçağın boyutlarını göstermektedir; sağda 10 sütunda bu bıçağın beş profilinin boyutları verilmiştir. Profil boyutlarının nasıl ayarlanacağı sağdaki tablo şeklinde gösterilmiştir.

Çapında bir değişiklik olan bir rüzgar çarkının kabul edilen özelliklerine uymak için, bu kanatların tüm boyutlarını, rüzgar çarkının çapını değiştirdiğimiz oranda değiştirmek gerekir. Bu durumda geometrik benzerliği koruyacağız, onsuz bu yeniden hesaplama yöntemini kullanmak imkansız olacaktır.

Rüzgar çarkından itibaren ölçüleri tabloda verilmiştir. Şekil 4'ün çapı 1 m ise, diğer rüzgar çarkının çapının birliğe oranı D'ye eşit olacaktır, yani.

Bu nedenle farklı çaptaki bir rüzgar çarkı kanadının boyutlarını elde etmek için tabloda verilen boyutların her birine ihtiyaç vardır. 4, bu çapın değeriyle çarpın. Sadece her kanat bölümünün kama açıları ve sayıları değişmeden kalmalıdır. Örneğin 1,2 m çapındaki bir rüzgar çarkı için tablanın her boyutu gereklidir. 4'ü 1,2 ile çarparsak şunu elde ederiz:

Tabloyu büyütmek için fareyle üzerine tıklayın

Bıçağın bitmiş şeklini elde etmek için boyut gereklidir, p

tabloda hesaplanır. Şekil 5'te, bir kağıt üzerine beş bıçak profili için noktalar çizin ve Şekil 2'de gösterildiği gibi bir desen kullanarak konturları noktalar boyunca çizin. 13. Her bölümün profilleri tam boyutta çizilir, böylece bıçağın imalatı sırasında şablonlar bunlardan kesilebilir.

1 kW gücünde bir jeneratör için 3,5 m çapında bir rüzgar çarkına ihtiyacınız vardır, bu rüzgar çarkının kanadının boyutlarını elde etmek için tabloda verilenlere ihtiyacınız vardır. 4 1 m çapındaki rüzgar çarkının boyutlarını 3,5 ile çarpıp bir tablo yapıp, imalat sırasında ihtiyaç duyulacak kanat profillerini çiziniz.

Yukarıda özellikleri verilen iki kanatlı rüzgar çarklarının güç ve hızları Tabloda verilmiştir. 6.

Belirli bir güçteki rüzgar çarkının çapını seçerken ve jeneratör hızının 8 m/sn rüzgar hızında geliştirdiği rüzgar çarkı hızından daha büyük çıkması durumunda dişli oranının belirlenmesinde bu tablo kullanılmalıdır.

Örneğin, bir rüzgar-elektrik ünitesi için 900 rpm'de 60 W güce sahip otomobil tipi GBF jeneratörü kullanıldığında, D==1,2 m ve 0,169 hp gücünde bir rüzgar çarkı uygundur. İle. 895 rpm'de (bkz. Tablo 6'nın ilk iki satırı).

Bu durumda rüzgar çarkı jeneratör miline monte edilebilir. Sonuç, çalıştırılması en basit ve en uygun rüzgar-elektrik ünitesidir.

400 W gücünde bir rüzgar elektrik ünitesi kurmayı planlıyor olsaydık, 8 m/sn rüzgar hızında 1.060 hp güç üreten, çapı 3 m olan bir rüzgar çarkını benimsememiz gerekirdi. İle. veya 1,060 X 0,736 = 0,78 kW. Jeneratör verimliliğini 0,5'e eşit alarak şunu elde ederiz:

Rüzgar çarkı 8 m/sn rüzgar hızında 357 rpm geliştirir ve 390 watt gücündeki jeneratör 1.000 rpm'ye ihtiyaç duyar. Dolayısıyla bu durumda rüzgar çarkından jeneratöre iletimde hızı artıran bir dişli kutusuna ihtiyaç duyulur. Şanzıman buna bağlı olarak hızı arttırmalıdır.

2,8 değerine dişli oranı denir. Bu oran kullanılarak dişli kutusunun dişli diş sayısı belirlenir. Örneğin jeneratör şaftına monte edilen dişlinin 16 dişe sahip olduğunu varsayarsak, rüzgar çarkı şaftına oturan tahrik dişlisinin de 16 dişe sahip olması gerekir.

Yüksek hızlı rüzgar çarklarının çok önemli bir dezavantajı vardır; bu dezavantaj, iyi başlamamalarıdır, bu nedenle yalnızca yüksek rüzgar hızlarında çalışmaya başlayabilirler.

Birçok acemi rüzgar mühendisi, rüzgar çarkındaki kanat sayısı ne kadar fazla olursa, rüzgar çarkının o kadar fazla güç geliştireceğini düşünüyor. Bu fikir yanlış. Eşit derecede iyi yapılmış kanatlara ve süpürülen yüzeyin aynı çaplarına sahip, küçük kanatlı ve çok kanatlı iki rüzgar çarkı aynı gücü geliştirecektir. Bu, eşit derecede iyi yürütüldükleri için rüzgar enerjisi kullanım oranlarının eşit olacağı, yani çalışan makineye aynı miktarda enerji aktaracakları gerçeğiyle açıklanmaktadır. Her iki rüzgar çarkına gelen rüzgar enerjisi miktarları da eşittir çünkü süpürme yüzeyleri eşittir. Devirlere gelince, kanatlar ne kadar azsa, her iki rüzgar çarkında da aynı genişliğe sahiplerse hız o kadar yüksek olur; diğer bir deyişle, süpürülen yüzeyi oluşturan kanatların toplam yüzeyi ne kadar küçük olursa, devir sayısı da o kadar fazla olur.

Belirli bir güç için ev yapımı bir yel değirmeninin (rüzgar jeneratörü) kanatlarının boyutları nasıl belirlenir

Rüzgar jeneratörü kanatlarının hesaplanması

Pervaneli bir yel değirmeninin optimal hücum açısı hakkında

Rüzgar türbinlerinin hesaplanmasına yönelik yöntemlerde, kanadın maksimum aerodinamik kalitesinin elde edildiği hücum açısının ayarlanması önerisi bulunmaktadır. Onlar. Koordinatların orijininden kutuplara bir teğet oluşturulması ve yel değirmeninin hesaplanmasında ilk olarak teğet noktasının koordinatlarının alınması önerilmektedir. Büyük ihtimalle kastedilen, kaldırma/sürükleme oranı arttıkça uçağın süzülme süresinin arttığı havacılıkla bir benzetmedir. Veya maksimum kaldırma gücüne sahip bıçakların kullanılması tavsiye edilir. Bir rüzgar türbini farklı yasalara göre çalışır.

Pirinç. 1 Rüzgar türbinindeki aerodinamik kuvvetler

Şekil 1, aerodinamik kuvvetlerin kanat üzerindeki etkisinin bir diyagramını göstermektedir. Yel değirmenine yaklaşırken rüzgar hızı belirli bir miktar a kadar yavaşlar, bu Zhukovsky (Betz) teorisine göre 2/3'e eşit, Sabinin teorisine göre ise 0,586'dır. Kanatların çevresel hareketi, kanatların sabit olduğunu ve havanın dönüş yönünün tersi yönde hareket ettiğini düşünürsek bulunabilecek ek bir hız bileşeni verir. Bu iki bileşen üçgen kuralına göre eklenir ve rüzgar çarkı düzlemindeki akışın toplam vektörünü verir. Hız açısı ψ a / Z oranıyla belirlenir ve rüzgar hızına bağlı değildir:

Burada ve aşağıda tüm hesaplamalar bıçağın ucu için yapılmaktadır. Diğer bölümler için formüllerin her yerinde Z'yi Zr/R ifadesiyle değiştirmek gerekir; burada Z, rüzgar hızının kanat ucunun hızına oranı olarak belirlenen hızdır; R - yel değirmeninin yarıçapı; r – seçilen bölümün yarıçapı.

Hız açısı ψ, hücum açısı α ile kanat montaj açısı β'nın toplamıdır. Saldırı açısı, kanadın özelliklerine göre belirlenir, bu nedenle, yel değirmeninin hızı göz önüne alındığında, kanatların hesaplanması görevini netleştirmek mümkündür.

Bıçağa doğru akan akış iki kuvvete neden olur: akışa doğru yönlendirilen sürükleme kuvveti X ve ona dik olan kaldırma kuvveti Y.

C X , C Y – sürükleme ve kaldırma katsayıları;

ρ – hava yoğunluğu;

S – bıçak elemanının alanı;

V set – saldırı vektörünün büyüklüğü; bu da şuna eşittir:

Parantez içindeki son terim çok küçüktür ve yüksek hızlı yel değirmenlerinde gelen hız neredeyse kanadın çevresel hızına eşittir.

Çevresel kuvvet, kaldırma kuvvetinin izdüşümü ile sürükleme kuvvetinin dönme düzlemindeki izdüşümü arasındaki fark olarak elde edilir.

Son parantez içindeki ifadeye aerodinamik çevresel kuvvet katsayısı veya kısaca çevresel katsayı denilebilir.

Bir yel değirmeninin gücü, çevresel kuvvet ve çevresel hızın ürünüdür.

Bu formül yel değirmeninin gücünü değil, uçta bulunan bıçak elemanının gücünü verir. Yel değirmeninin gücü yarıçap üzerinden integral alınarak hesaplanır ancak makalenin amacı farklıdır.)

Şekil 2'deki bıçağın kutbunu ele alalım.

Pirinç. 2 Çevresel kuvvet katsayısının bulunması.

Kutuplara teğet bir OA çizelim. Ve denklemle verilen OZ hız çizgisini oluşturalım.

Onlar. hız düz çizgisi daha önce tartışıldığı gibi Cy ekseniyle hız açısını (ψ) oluşturur.

OB, A noktasındaki kaldırma kuvvetinin büyüklüğüne eşittir. Bu nedenle:

ABD açısı ψ açısına eşittir ve AB hipotenüsü A noktasındaki sürükleme katsayısıdır. Bu nedenle, BD bacağı şuna eşittir:

DE segmenti iki segmentin farkıdır

Sonuç, yel değirmeni gücü formülündeki ifadenin aynısıdır. Güç formülündeki diğer tüm bileşenler verilmiştir, yani güç bu segmente göre veya başka bir deyişle OZ hız hattından çalışma noktasına olan mesafeye göre belirlenir. Grafikten, Ccr katsayısının maksimum aerodinamik kalite noktasında değil, Z' hız çizgisinin kutupsala temas ettiği noktada maksimum olduğu açıkça görülmektedir. Bu nedenle hızı ayarlayıp yüksek hızlı bir hat inşa ederek yel değirmeninin çalışmasını net bir şekilde analiz edebilirsiniz.

TsAGI profili R -ll-12

İncirde. Şekil 3, rüzgar türbinlerinde popüler olan CLARK – Y profilinin üzerine karşılaştırma amacıyla eklenen TsAGI P-ll-12 profilini göstermektedir.Uzatma 5 için TsAGI P-ll-12 profilinin polaritesi, Şekil 2'de gösterilmektedir. 4

Pirinç. 3 TsAGI profili R-ll-12 ve CLARK – Y

Soldaki kutup, koordinat eksenleri boyunca farklı ölçeklerle olağan biçiminde gösterilmiştir. Aynı ölçekte çizilen sağ kutupta da aynı yapılar yapılmıştır. Z = 2'deki yüksek hızlı düz çizgi, 16° hücum açısında maksimum çevresel katsayıyı verir. Maksimum kaldırma-sürükleme oranının noktasına 2 derecelik bir hücum açısında ulaşılır. Bu noktada çevresel katsayı optimum noktaya göre yaklaşık üç kat daha azdır. Elbette bir yel değirmeninde 2 derecelik bir çalışma hücum açısı seçebilirsiniz. Rüzgar türbininin gücü rüzgar enerjisine bağlıdır. Bu nedenle, üç kat azalan çevresel katsayının, bıçağın kirişini üç kat artırarak telafi edilmesi gerekecektir. (İdealleştirilmiş bir durum ele alınmıştır) Karesi alındığında bıçağın hacmi 9 kat artacaktır. Alan arttıkça sürtünme kayıpları artar. KIEV düşüyor. Bıçağın uzaması azalır ve endüktif direnci artar. Maksimum aerodinamik kalite noktasında, yel değirmeni düzlemindeki hava frenleme derecesi ve çevresel kuvvetin büyüklüğü açısından yel değirmeni daha iyi koordine edilir. Koordinasyon KIEV'i artırıyor. Bu nedenle hesaplamanın tüm faktörler dikkate alınarak yapılması gerekir. Burada sadece çevresel katsayının değeri ve doğrudan buna bağlı olan bıçağın genişliği dikkate alınır.

Şekil 4 TsAGI profil polarları R-ll-12

Hız arttıkça optimum nokta (minimum kanat genişliğinde) maksimum aerodinamik kalite noktasına yaklaşır. 6 hız ve 8° hücum açısı ile çevresel katsayıdaki ve dolayısıyla kanatların genişliğindeki kazanç 2°'ye kıyasla 1,5 kattır. Ancak kutupların analizinden, yüksek hız değerlerinde kutup boyunca daha düşük bir çalışma noktası seçmenin mantıklı olduğu anlaşılmaktadır. Acil durum modunda yetersiz yük varsa veya hiç yük yoksa, yel değirmeni hızlanır ve aşırı hıza geçer. Hız açısı azalır ve düzenlemesiz rüzgar türbinlerinde kurulum açısı sabit kaldığından hücum açısı azalır. Çalışma noktası aşağıya doğru kayar ve hız çizgisi polariteye yaklaşır. Belirli bir hızda çevresel katsayı sıfır olacaktır. Ayırma sırasında bu anın başlangıcı (sınır değeri Z), çalışma noktasının başlangıç ​​konumuna bağlıdır. Başlangıç ​​noktası ne kadar düşük seçilirse, yel değirmeninin kazanacağı yayılma hızı da o kadar düşük olur. Ancak bu ifadenin pratikte test edilmesi gerekiyor.

Yüksek hızlı düz çizgi Z = 6'yı oluştururken, 3 ila 12 derecelik hücum açıları aralığındaki kutupların yüksek hızlı düz çizgiye neredeyse paralel ilerlediği açıkça görülmektedir. Bu, rüzgar türbinlerinin hesaplanması için çeşitli teori ve kavramların kullanılmasının, tasarlanan yüksek hızlı rüzgar türbininin çalışması üzerinde neredeyse hiçbir etkisinin olmadığı gerçeğini açıklamaktadır.

Kanatların eksene daha yakın olan kısımları dış kısımlara göre daha yavaş hareket eder, dolayısıyla hız düz çizgileri daha düşük olur. İç bölümlerin optimum bir noktası vardır; Çevresel katsayının maksimum değeri yüksek hücum açılarında bulunur, dolayısıyla teknik açıdan karmaşık olan kanatların montaj açısı ve bükülmesi azalır.

Hız çizgilerinin oluşturulmasının bir sonucu olarak, farklı hızlar için bir optimal noktalar ailesi elde edilir. Bu noktalardan hangisi en optimaldir? Hangi hızı tercih etmelisiniz? Yel değirmeni gücü formülünde Z hızı üçüncü güce, çevresel katsayı ise birinciye dahil edilmiştir. Bu nedenle, çevresel katsayıları karşılık gelen hız küpleriyle çarparak maksimumun seçilebileceği bir dizi maksimum elde ederiz. Maksimum-maksimum, yüksek hızda kaldırma-sürükleme oranının yaklaşık yarısı civarındadır

Burada K maksimum Cy/Cx oranıdır. Söz konusu profil için maksimum, 2 derecelik bir saldırı açısında meydana gelir ve 24'e eşittir.

Bu bıçağın kaldırma-sürükleme oranı 24'tür, bu nedenle maksimum-maksimum Z = 10 civarında olacaktır. Bu tahmin, büyüklük sırasını anlamak için yaklaşıktır.

Şekil 4'teki sol grafiği kullanarak çevresel katsayıyı oluşturmak imkansızdır. Eksenler boyunca farklı ölçekler vardır, dik açılar çarpıktır ve uzunluklar çarpıktır. Sağdaki grafikten şu belirlenebilir:

Z = 2'de Z3Cab ürünü şuna eşittir:

Onlar. Z = 10 hızında, uçtaki kanatların genişliği, oldukça yüksek hızlı bir pervane olan Z = 6'ya kıyasla 2,3 kat azalır.

Maksimum-maksimum noktasının maksimum gücü değil, kanatların minimum genişliğini verdiği gerçeğine bir kez daha dikkatinizi çekeyim. Gücü rüzgar belirler. Ve güç aynı zamanda kayıplarla da belirlenir, yani. Burada dikkate alınmayan KIEV rüzgar türbinleri.

Program – Bir rüzgar jeneratörünün tasarımı ve aerodinamik hesaplamalarının doğrulanması – dosya TEKNİK RAPOR.doc

TEKNİK RAPOR.doc

Rüzgar jeneratörü kanadının aerodinamik özelliklerinin hesaplanması ve geometrik parametrelerinin belirlenmesi.

B – bıçak sayısı

Rapor, rüzgar çarkı kanadının ve rüzgar türbininin bir bütün olarak aerodinamik özelliklerine ilişkin hesaplamaların sonuçlarını sunuyor. Bıçağın geometrik özellikleri sunulmaktadır.

^ 1. Hesaplama için ilk veriler.

Tahmini rüzgar hızı V=12 m/s.

Bu sınıftan rüzgar jeneratörleri yaratma deneyimine göre bağıl hızın değeri 6...8 arasındadır. Mevcut rüzgar jeneratörleri için rüzgar enerjisi kullanım faktörü (veya güç faktörü Cp) 0,43...0,47 aralığındadır. Kanat ucunun hızı 80…100 m/s'ye kadar çıkabilir. Bu sınırlama, aerodinamik gürültü ve bıçağın aşındırıcı aşınmasından kaynaklanmaktadır. Rüzgar jeneratörü kanat bölümlerinin aerodinamik profili olarak şu anda yaygın olarak kullanılan NACA 44100 serisi profilini kullanabiliriz. Laminer profillerin kullanımı daha yüksek performans elde etmeyi mümkün kılar, ancak yüksek üretim hassasiyetine, kanat yüzeyinde kirlenmenin bulunmamasına, yapısal titreşimlerin bulunmamasına ve rüzgar akışında türbülansın olmamasına tabidir. Yukarıdaki koşullara uyulmaması, laminer kanat profilli rüzgar jeneratörlerinin performansını %25...30 oranında azaltır.

Bağıl hız =7.

^ Tablo 1. NACA 44100 profilinin koordinatları.

Nerede: – yeni göreceli profil kalınlığı.

Bağıl hız (hız) =7.

Şekil 2. Rüzgar hızına bağlı rüzgar çarkı gücü ve devir sayısı (=7).

Hesaplama sonuçlarından görülebileceği gibi, tasarlanan rüzgar çarkı, başlangıç ​​verilerinin gereksinimlerini ve bu sınıftaki rüzgar türbinlerinin oluşturulması uygulamasını karşılamaktadır.

Bıçak geometrisi aşağıdaki gibi oluşturulmuştur. Rüzgâr yönüne bakıldığında rotorun dönüş yönü saat yönünün tersinedir. Bölümlerin montaj açıları dönme düzleminden gösterilir. Pozitif bir değer rüzgar yönünün tersidir (Şekil 3).

Ortaya çıkan bıçak geometrisi verileri Tablo 2'de sunulmaktadır.

Elektronik biçimde, bıçağın geometrisini oluşturmaya yönelik veriler dosyalarda sunulur:

VG100.scr – programın komut dosyası (veya komut dosyası)

VG100.dwg, VG100.scr dosyasındaki verilere dayanarak AutoCAD'de (Şekil 4) oluşturulmuş bir blade modelidir.

VG100.CATPart – CATIA'da yerleşik blade modeli (Şekil 5)

Şekil 4. Bıçağın çerçeve modeli.

1. Patrick J. Moriarty, AeroDyn Teorisi Kılavuzu , Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı, Aralık 2005 NREL/EL-500-36881.

2. John Wiley & Sons, Rüzgar Enerjisinin Açıklaması – Teori, Tasarım ve Uygulama,

3. E. M. Fateev, Rüzgar motorları ve rüzgar türbinleri, OGIZ-SELKHOZGIZ, M., 1948.

4. H. Pigot, Rüzgar türbini kanatlarının hesaplanması, 2000.

5. G. Glauert, Kanat ve pervane teorisinin temelleri, Devlet Bilim ve Teknik Enstitüsü, 1931.

6. E. Makarov, Mathcad 14'te mühendislik hesaplamaları, PETER, 2007

TEKNİK RAPOR - Program - Bir rüzgar jeneratörünün tasarımı ve aerodinamik hesaplamalarının doğrulanması - TEKNİK

Çoğu zaman insanlar, çok kanatlı pervanelerin zayıf rüzgarlar için, üç veya iki kanatlı pervanelerin ise kuvvetli rüzgarlar için olduğu konusunda yanılgıya düşerler. Ve birçoğu, zayıf rüzgarlar için çok kanatlı bir pervanenin daha etkili olduğuna inanıyor, çünkü çok sayıda kanat var, bu itme kuvvetini artırıyor, kanatlar daha fazla rüzgar kaplıyor, tork daha yüksek ve dolayısıyla güç, ancak bu değil Bu yüzden. Kanat sayısının fazla olması nedeniyle başlangıç ​​torku daha yüksektir, bu nedenle jeneratörün güçlü manyetik yapışması varsa, başlangıç ​​torkunu artırmak için bir şeyler yapılması gerekir ve bu genellikle kanat eklemektir.

Öncelikle bir bıçağı ve ona etki eden fiziksel faktörleri hayal edelim. Bıçağın bir bükülmesi, rüzgar akışına göre açıları vardır ve ona yaslanan rüzgar, bıçağı basınç altında hareket etmeye zorlar (dönme ekseni boyunca ileri doğru sıkıştırın). Ancak kendi düzleminde hareket eden bıçak, yoğun hava akışının ön direncinin üstesinden gelir. Bu akış kanadı yavaşlatarak daha fazla hız kazanmasını engeller ve hız ne kadar yüksek olursa aerodinamik direnç de o kadar yüksek olur.

Birden fazla, iki veya üç veya 12 kanat varsa, tüm kanatların aerodinamik direnci bire eşit kalmaz, toplanır, kayıpların toplamı eklenir ve pervane hızı düşer. Sadece dönerken çok fazla enerji israf edilir. Üstelik geçen kanatlar akışı bükerek büyük ölçüde bozuyor, bundan dolayı arkadaki kanatlar daha fazla sürtünme alıyor ve yine rüzgardan alınan güç boşa gidiyor ve hız düşüyor. Rüzgârdan alınan gücün büyük bir kısmı devrimlerde harcanır.

Ayrıca, bir daire içinde bütün bir kanat ormanı olduğunda, rüzgarın pervaneden geçmesi daha zor hale gelir. Rüzgar çarkı rüzgarın akışını geciktirir, pervanenin önünde bir hava “başlığı” oluşur ve bu “başlık”la karşılaşan rüzgarın yeni kısımları yanlara doğru dağılır. Rüzgarın engellerin etrafında nasıl büküldüğünü bilirsiniz, dolayısıyla pervane rüzgara karşı sağlam bir kalkan gibidir.

>

Ancak çoğu kişi ne kadar çok kanat olursa rüzgardan birim zamanda o kadar fazla enerji alınabileceğini düşünecektir ancak bu da doğru değildir, burada önemli olan kanat sayısı değil, pervanenin hızı ve hızıdır. Örneğin, 6 kanat, örneğin 60 rpm'de, bir küp rüzgar geçirerek ve enerjinin belirli bir kısmını alarak bir tur atacak ve 3 kanat aynı anda iki tur atarak aynı miktarda rüzgar alacaktır. enerjinin. Hızı daha da artırırsanız daha fazla enerji alınacaktır. Kaç tane bıçağın olduğu önemli değil, bir ya da on, çünkü on kat daha hızlı dönen bir bıçak, yavaş dönen on bıçakla aynı miktarda enerji tüketecektir.

Rüzgar çarkının hızı.

Ayrıca kanat ne kadar hızlı hareket ederse rüzgarın kanat üzerindeki hücum açısı da o kadar değişir. Farz edelim ki bir arabada oturuyorsunuz ve kar yan camınıza çarpıyor, ancak sürüşe başladığınızda kar zaten ön cama çarpıyor olacak, hızlandığınızda ise kar zaten doğrudan ön cama çarpıyor olacak, gerçi durduğunuzda kar yine yandan düşecek. Aynı şekilde kanat hızlandığında rüzgar ona farklı bir açıyla çarpacaktır. Bu nedenle bıçağın ucu sadece 2-5 derece yapılmıştır, çünkü hızlandığında rüzgarın optimal hücum açısına ulaşacak ve mümkün olan maksimum enerjiyi alacaktır. Bıçağın ortasında hız iki kat daha azdır, bu nedenle açı iki kat daha büyüktür, 8-12 derece ve kökte daha da büyüktür, çünkü orada hız birkaç kat daha azdır.

>

Yüksek hızlı küçük kanatlı pervaneler için açılar küçültülür. Örneğin, üç kanatlı pervaneler için olağan hız yaklaşık Z5'tir, yani pervane, rüzgar hızının beş katı hızda dönerken maksimum güce sahiptir. Bu durumda bıçağın ucu yaklaşık 4 derece, ortası 12 derece ve kökü yaklaşık 24 derecedir.Altı bıçak varsa hız iki kat daha düşük olur, bu da açıların iki kat daha büyük olduğu anlamına gelir. Bıçak ne kadar ince ve alanı ne kadar küçük olursa, o kadar hızlı olur ve aerodinamik direnci o kadar düşük olur, bu nedenle, üç bıçak, eğer genişlerse, düşük hıza sahip olacak ve altı veya on iki ince, dar bıçağın hızı daha yüksek olacaktır. hız.

Sonuç olarak örneğin üç kanatlı ve altı kanatlı bir pervane düşük rüzgarlarda eşit güce sahip olacaktır, çünkü Z5 hızına sahip üç kanat aynı anda Z2,5 hızına sahip altı kanadın iki katı kadar devir yapacaktır, bu da rüzgardan aynı miktarda enerji alacakları anlamına gelir. Ancak daha güçlü bir rüzgarda, altı kanatlı bir pervane, üç kanatlı bir pervaneye göre büyük ölçüde kayıp yaşayacaktır, çünkü üç kanat daha az aerodinamik sürtünmeye sahiptir ve daha yüksek hızlar elde edebilecektir ve bu nedenle birim zaman başına daha fazla rüzgarla çalışacaktır, çünkü bıçak ne kadar hızlı hareket ederse rüzgardan o kadar fazla güç alacaktır.

Tek artısı, ne kadar çok kanat olursa, başlangıç ​​torku o kadar iyi olur ve jeneratörün manyetik yapışması varsa, o zaman çok kanatlı pervane daha erken çalışmaya başlar, ancak küçük kanatlı pervaneler için tork ve güç daha yüksek olacaktır.

Evet ve tork, yüksek hızlı pervane hız kazandıkça kanadın açıları, kanadın üzerine akan rüzgar için en uygun hale gelecektir ve gerçek açının kanadın hızına ve kanadın hızına bağlı olarak değiştiğini biliyoruz. Bıçakların çekişinde daha az enerji kaybı olacağından tork daha yüksek olacaktır.

Ayrıca çok kanatlı pervaneler daha ağırdır, yani volan gibi çalışırlar. Tekerlek ivme kazanmışsa, pervanenin kendisi enerji depolar ve aniden durması daha zordur, ancak rüzgar daha güçlü estiğinde bile bu volanın yine de dönmesi gerekir, bu nedenle çok kanatlı pervaneler rüzgar gücündeki değişikliklere daha az tepki verir. ve kısa süreli sert rüzgarlar fark edilmeyebilir bile. Hafif pervaneler, kısa süreli bir rüzgarda bile enerji sağlayabilir. Akım gücünü gözlemlediğinizde bu ampermetrede açıkça görülebilir. Altı kanatlı olan daha yumuşak çalışır, büyük akım dalgalanmaları olmaz. Ancak üç kanatlı olan her rüzgârın üstesinden gelir ve iğne hızlı bir şekilde ileri geri hareket eder, ancak sonuçta aküde biriken enerji budur ve geri tepme farkı, özellikle sert rüzgarlarda ve direk alçakta monte edilmişse çok önemli olabilir. rüzgar akışının türbülanslı olduğu yer.

Diğer bir faktör ise hızdır, çok kanatlı pervane düşük hızlı anlamına gelir, bu da jeneratörün aynı olduğu anlamına gelir, bu da daha fazla jeneratör, daha fazla mıknatıs, daha fazla sarma teli, daha fazla demir ağırlığı ve bunun sonucunda da fiyat anlamına gelir. çok daha yüksektir. Ve jeneratör genellikle bir rüzgar jeneratörünün en pahalı parçasıdır. Ve devirler en önemli rolü oynar, çünkü aynı rüzgar hızında pervane hızı ne kadar yüksek olursa, jeneratör daha fazla güç üretecektir ve yeterli devir yoksa o zaman ya jeneratör daha büyük ve daha güçlü olur ya da bir çarpan daha fazla güç üretebilir. icat edilecek.

Ancak her yerde kendilerine ait, ancak elbette en ucuz ve en verimli tek kanatlı pervaneler var, ancak bunların çok doğru ve dengeli yapılması gerekiyor, her şey hesaplanmalı, bıçağın aerodinamiği ideal olmalı, aksi takdirde titreşimler ve Pervanenin çarpması ve ardından bir yel değirmeninin parçalanması garantidir. Prensip olarak neredeyse hiç kimsenin fabrika yapımı tek kanatlı yel değirmenleri üretmemesinin nedeni budur. Üç kanatlı pervanelerin daha optimal olduğu ortaya çıktı; çok yüksek hızlı değiller, dolayısıyla pervanedeki bazı dengesizlikler sorun değil, ancak hızlar da yüksek, bu da jeneratörün daha ucuz olduğu anlamına geliyor.

Ancak yine de yüksek hızlı kanatlar doğru aerodinamiğe ihtiyaç duyar, aksi halde verimlilik önemli ölçüde düşebilir. Bu nedenle, evde kaba, büyük, etkisiz, ancak üretimi kolay bir yel değirmeni yapmak, onu herhangi bir hesaplama yapmadan geliştirmek, yeniden yapmak ve yeniden yeniden yapmak ve son olarak ya bilgi edinmek daha pahalı olmasına rağmen genellikle daha kolaydır. ve her şeyi gerçekleştirin ya da pes edin ve tüm bunların saçmalık olduğunu söyleyin, ben bunu Çinlilerden aldım ve endişelenmeyin, yine de fabrikadakinden daha iyi hale getiremezsiniz, sadece paranızı boşa harcarsınız .