Свободная энергия

Рис. 2 - Аэродинамические характеристики тихоходного 18-лопастного и быстроходного 3-лопастного ветроколес.
Пунктирные линии — 18-лопастное ветроколесо, сплошные — 3-лопастное ветроколесо.

По горизонтальной оси на этом графике отложена быстроходность, или число модулей Z ветроколеса.

Эта величина определяется отношением окружной скорости `\omega*R` конца лопасти к скорости V ветра, набегающего на ветроколесо:

`Z = {\omega*R}/V` (6)

По вертикальной оси отложены значения коэффициентов использования энергии ветра и относительных вращающих моментов `bar М`. Для того чтобы получить величину действительного вращающего момента, надо М умножить на `\pi*R^3*V^2*\rho`, т. е.

`M = bar M*{\pi*R^3*V^2*\rho}/2`[кгм] (7)

На рисунке 2 видно, что наибольший коэффициент использования энергии ветра ветроколесо имеет лишь при определенной быстроходности, т. е. для каждой скорости ветра имеется одно единственное число оборотов, при котором мы получаем максимальный `\xi` Кроме того, при одинаковой скорости ветра тихоходное ветроколесо имеет в несколько раз больший момент, чем быстроходное и, следовательно, будет начинать работать в случае одинаковой нагрузки при меньших скоростях ветра, что очень важно для эксплуатации, так как возможное число часов работы ветродвигателя увеличивается.

Принципы работы ветродвигателей

Крыльчатые ветродвигатели работают за счет аэродинамических сил, возникающих на лопастях ветроколеса, при набегании на них воздушного потока. Так же, как и на крыльях самолета, на крыльях ветроколеса возникают подъемная сила и сила сопротивления поверхности. Подъемная сила и создает вращающий момент на ветроколесе.

Для того чтобы лучше использовать энергию ветра, т. е. получить большую мощность, крыльям придают обтекаемые, аэродинамические профили, а углы заклинения делают переменными вдоль лопасти (на конце — меньше, а ближе к валу - большие углы).

На рисунке 3 дана схема крыльчатого ветроколеса, а рисунок 4 поясняет принцип работы крыла.

Рис. 3 - Схема крыльчатого ветроколеса: 1 — лопасть, 2 — мах, 3 — ступица, `\phi` — угол заклинения. `\alpha` — угол атаки.

Крыло ветроколеса состоит из трех основных узлов: лопасти 1 и маха 2, с помощью которого оно скрепляется со ступицей 3. Угол, который составляет лопасть с плоскостью вращения ветроколеса, называется углом заклинения и обозначается буквой `\phi` (фи). Углы, под которыми ветер набегает на элементы лопасти, обозначаются буквой `\alpha` (альфа) и называются углами атаки. Если бы ветроколесо было неподвижным, то направление потока, набегающего на лопасть, совпадало бы с направлением ветра (т. е. по стрелке V). Но так как ветроколесо вращается, то каждый элемент лопасти имеет определенную окружную скорость `\omega*R`, которая тем больше, чем дальше отстоит элемент от оси ветроколеса. Эта скорость направлена в плоскости вращения ветроколеса (стрелка `\omega*R` на рис. 4). Таким образом, поток обдувает элементы лопасти с какой-то скоростью, складывающейся из скоростей V и `\omega*R`. Эта скорость получила название относительной скорости потока и обозначается буквой W (дубль-вэ).

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