Свободная энергия

Однако в механическую работу можно превратить только часть энергии потока, протекающего через ветроколесо. Другая часть энергии теряется на трение воздушных частиц и различные потери, так как ветроколесо оказывает сопротивление движению воздушных частиц. Кроме того, значительная часть энергии содержится в воздушном потоке, уже прошедшем через ветроколесо. Это объясняется тем, что поток за ветроколесом также имеет некоторую скорость.

В теории крыльчатых ветродвигателей доказывается, что скорость потока за ветроколесом не может быть равна нулю и что наилучший режим работы ветродвигателя будет иметь место в том случае, когда скорость непосредственно за ветроколесом составляет 2/3 от первоначальной скорости потока, набегающего на ветроколесо.

Коэффициент использования энергии ветра

Число, показывающее, какая часть мощности воздушного потока полезно используется ветроколесом, называется коэффициентом использования энергии ветра и обозначается греческой буквой `\xi` (кси). Мощность (в лошадиных силах) ветродвигателя на валу ветроколеса, т. е. без учета потерь в передачах и подшипниках, может быть подсчитана по формуле:

`N = {\rho*V^3*F*\xi}/{2*75}` [л. с.] (3)

Для нормальных условий, т. е. при температуре 15° С и давлении 760 мм ртутного столба, мощность может рассчитываться по упрощенной формуле:

`N = {V^3*D^2*\xi}/{1530}` [л. с.] (4)

или в киловаттах

`N = {V^3*D^2*\xi}/{2080}` [квт] (5)

Величина коэффициента использования энергии ветра `\xi` прежде всего зависит от типа ветродвигателя, формы его крыльев и качества их изготовления, а также от ряда других факторов.

Для лучших быстроходных ветродвигателей, имеющих крылья обтекаемого аэродинамического профиля, `\xi` = от 0,42 до 0,46. Это означает, что ветроколеса таких ветродвигателей могут полезно использовать, т, е. превращать в механическую работу. 42—46% энергии, которой обладает ветровой поток, проходящий через ветроколесо. Для тихоходных ветродвигателей значения `\xi` могут быть в пределах от 0,27 до 0,33. Максимальное значение теоретического коэффициента использования энергии ветра у идеальных (Под идеальным ветродвигателем принято понимать такой двигатель, который имеет наиболее совершенное ветроколесо, лишенное каких-либо аэродинамических потерь) крыльчатых ветродвигателей равно 0,593.

Крыльчатые ветродвигатели получили преимущественное распространение и только они выпускаются промышленностью. Крыльчатые двигатели делятся на быстроходные (малолопастные), с числом лопастей до 4 и тихоходные (многолопастные), имеющие от 4 до 24 лопастей, а в некоторых случаях и больше.

Быстроходность ветродвигателей

Чем меньше число лопастей, тем при прочих равных условиях ветроколесо имеет большее число оборотов. Вот почему малолопастные ветродвигатели называются быстроходными. Быстроходность является одним из серьезных преимуществ этих ветродвигателей, так как делает более простой передачу мощности к таким быстроходным машинам, как, например, электрический генератор. Кроме того, быстроходные ветродвигатели, как правило, более легкие, чем тихоходные и, как указывалось выше, имеют более высокий коэффициент использования энергии ветра. Однако у них имеется и недостаток, заключающийся в том, что их начальный момент трогания, т. е. вращающий момент, развиваемый на неподвижном ветроколесе, при одинаковых диаметрах ветроколес и скорости ветра в несколько раз меньше, чем у тихоходных ветроколес. На рисунке 2 приведены для сравнения аэродинамические характеристики двух одинаковых по диаметру ветроколес, одно из которых имеет 3, а другое — 18 лопастей.

Страницы: 1 | 2 | 3 | 4 | 5

---

Последние новости

• Американцы разработали самосборные солнечные батареи
• Самолеты на биотопливе станут реальностью
• Рынок солнечных батарей значительно переполнен
• Россия готовит корабль с ядерным двигателем для полета на Марс
• Роль России в контроле изменений климата
• Растительное электричество: Ток из листьев
• Японцы показали солнечные батареи с выдающимися данными
• Японский электромобиль установил мировой рекорд по пробегу
• Япония принимается за разработку автобусов на электротяге
• Азот поможет запасти энергию