Történelmileg az első helyhez kötött, szélenergiát használó egység volt szélmalom, amelyet a szél kézzel vezetett. Fő munkateste egy vízszintes forgástengelyű, többlapátos kerék volt, amelyet a szél irányába szereltek fel. Az ilyen szélturbinákat széles körben használták a középkorban, majd később gabona őrlésére, víz emelésére és szivattyúzására, valamint egyes iparágak meghajtására. A nagy, gyárilag gyártott szélmalmok nagy szélsebességgel akár 60 kW teljesítményt is képesek kifejleszteni. A 19. században Oroszországban a szélmalmok száma meghaladta a 200 ezret, összteljesítményük megközelítőleg 1,3 millió kW volt, 1930-ban pedig több mint 800 ezer volt belőlük a Szovjetunióban.
A járókerekes szélturbinák szélkerekei: 1 - többlapátos, 2 - háromlapátos, 3 - kétlapátos, 4 - egylapátos ellensúllyal
Jelenleg ismert sokféle szélmalom - szélturbina(). Széles körben használják a szárnyas szélkerekekkel és vízszintes forgástengellyel rendelkező szélturbinákat. Közülük a két- és háromlapátú szélturbinák kapták a legnagyobb fejlesztést. A szélkerék forgatónyomatékát az az emelőerő hozza létre, amely akkor keletkezik, amikor a légáramlás a lapátok profilja körül áramlik. Ennek eredményeként a lapátok által söpört területen belüli légáramlás kinetikus energiája a szélkerék forgási mechanikai energiájává alakul.
szélmalmok
szélmalmok
A szélkerék tengelyén kialakuló teljesítmény arányos átmérőjének négyzetével és a szélsebesség kockájával. A klasszikus elmélet szerint N.E. Zsukovszkij ideális szélkerékre, a szélenergia felhasználási tényezője £ = 0,593. Vagyis egy ideális (végtelen számú pengével) a keresztmetszetén áthaladó energia 59,3%-át képes kivonni. A gyakorlatban a gyakorlatban a legjobb nagy sebességű kerekeknél a szélenergia hasznosítási tényező maximális értéke eléri a 0,45-0,48-at, a kis sebességű kerekeknél pedig a 0,36-0,38-at.
A szélkerék fontos jellemzője a Z sebessége, amely a lapát végének sebességének és a szél áramlási sebességének aránya. A lapát vége általában a szélsebességnél többszörös sebességgel mozog a szélkerék síkjában. A kétlapátos kerék optimális sebességértékei 5-7, egy háromlapátos kerék esetén 4-5, egy hatlapátos kerék esetén 2,5-3,5. szélmalmok
A tervezési jellemzők közül a szélkerék erejét elsősorban az átmérője, valamint a lapátok alakja és profilja befolyásolja. A teljesítmény kevéssé függ a pengék számától. A szélkerék forgási gyakorisága arányos a szél sebességével és sebességével, és fordítottan arányos az átmérővel. A kerék középpontjának magassága is befolyásolja a teljesítményt, mivel a szél sebessége a magasságtól függ.
A teljesítmény, amint megjegyeztük, a szélsebességgel arányos a harmadik hatványhoz. A tervezési szélsebességnél és afelettinél a szélturbina névleges teljesítményű működése biztosított. A szélturbina tervezett teljesítménye alatti szélsebességnél a névleges érték 20-30%-a vagy az alatti is lehet.
Ilyen üzemi körülmények között nagy energiaveszteség lép fel a generátorokban az alacsony hatásfok miatt. kis terheléseknél és aszinkron generátoroknál ráadásul nagy meddőáramok lépnek fel, amelyeket kompenzálni kell. Ennek a hiányosságnak a kiküszöbölésére egyes szélturbinák 2 generátort használnak, amelyek névleges teljesítménye 100 és a szélturbina névleges teljesítményének 20-30%-a. Enyhe szél esetén az első generátor kikapcsol. Egyes szélturbinákban egy kis generátor azt is lehetővé teszi, hogy az erőművet alacsony szélsebességgel, alacsony sebességgel, magas szélenergia-hasznosítási tényező mellett üzemeltethessük. szélmalmok
Szélkerék beszerelése a szélbe, i.e. a szél irányára merőlegesen, nagyon kis teljesítményű egységekben farok (farok) segítségével, kis és közepes teljesítményű egységekben - szélrózsa-mechanizmussal, modern nagy berendezésekben pedig speciálisan orientációs rendszer, amely vezérlő impulzust kap a szélturbina gondola tetejére szerelt szélirány-érzékelőtől (a szélkakas). A szélrózsa mechanizmus egy vagy két kis szélkerék, amelyek forgási síkja merőleges a fő kerék forgási síkjára, és a csiga meghajtására szolgál, amely a szélturbina fejének platformját addig forgatja, amíg a szélrózsák párhuzamos síkban nem fekszenek. a szél irányába.
A vízszintes forgástengelyű szárnyas a torony előtt és mögötte is elhelyezhető. Ez utóbbi esetben a torony árnyékán áthaladva a penge változó erők állandó ismétlődő hatásának van kitéve, ami egyúttal jelentősen megnöveli a zajszintet. Számos módszert alkalmaznak a szélkerék teljesítményének szabályozására és forgási sebességének korlátozására, ideértve a lapátok vagy azok egy részének forgását a hossztengelyük körül, valamint a szárnyakat, a lapátokon lévő szelepeket és más módszereket. szélmalmok
A szélkerék vízszintes forgástengelyével rendelkező szélturbinák fő előnye, hogy a lapátok körüli levegő áramlásának feltételei állandóak, nem változnak a szélkerék elfordulásakor, hanem csak a szél sebessége határozza meg. Ennek, valamint a szélenergia hasznosítási tényező meglehetősen magas értékének köszönhetően jelenleg a szárnyas szélturbinák a legelterjedtebbek.
Savonius rotor: a) kétlapátos, b) négylapátosA szélturbinák másik típusa a Savonius rotor.
A forgatónyomaték akkor lép fel, amikor a Savonius forgórész a rotor körül áramlik a domború és konkáv részek eltérő ellenállása miatt. Savonius rotor. A kerék egyszerű, de nagyon alacsony szélenergia hasznosítási tényezővel rendelkezik - csak 0,1-0,15. szélmalmok
Szélerőművek () függőleges rotorral: a - F-alakú, b - L-alakú, c - egyenes lapátokkal. 1 - torony (tengely), 2 - rotor, 3 - hosszabbító, 4 - támaszték, 5 - nyomatékátvitel
Az elmúlt években számos külföldi országban, különösen Kanadában, megkezdték a Franciaországban 1920-ban javasolt Darrieus-rotoros szélturbina fejlesztését. Ennek a Darrieus-rotornak függőleges forgástengelye van, és két-négy ívelt lapátból áll. .
A lapátok olyan térbeli szerkezetet alkotnak, amely a szél áramlásából a lapátokon fellépő emelőerők hatására forog. A Darrieus rotorban a szélenergia hasznosítási tényező 0,30-0,35 értéket ér el. A közelmúltban egy egyenes pengékkel rendelkező Darrieus forgómotort fejlesztettek ki.
Függőleges típusú szélmalmok
A Darrieus szélturbinák (rotorok) fő előnye, hogy nincs szükségük szélirányító mechanizmusra. Generátorral és egyéb mechanizmusokkal rendelkeznek, amelyek kis magasságban vannak elhelyezve az alap közelében. Mindez nagymértékben leegyszerűsíti a tervezést. Azonban ezeknek a szélturbináknak komoly szerves hátránya, hogy a Darrieus forgórész egy fordulata alatt jelentősen megváltoznak a szárny körüli áramlás feltételei, amely működés közben ciklikusan megismétlődik.
Ez kifáradási jelenségeket okozhat, és a Darrieus forgórész elemeinek tönkremeneteléhez és súlyos balesetekhez vezethet, amelyeket figyelembe kell venni a Darrieus rotor tervezésénél (különösen nagy teljesítményű szélturbináknál). Ezenkívül az induláshoz ki kell csavarni őket.
A szélenergia hasznosítási tényező £ függése a Z sebességtől különböző szélmalmokábrán látható.
A szélenergia felhasználási tényező £ tipikus függése a Z szélkerék sebességétől: 1 - ideális szárnyas szélkerék; 2, 3 és 4 - két-, három- és többlapátú járókerekes szélturbinák; 5 - Darier rotor; 6 - Savonius rotor; 7 – dán malom négylapátos szélkereke
Látható, hogy a vízszintes forgástengelyű két- és háromlapátos kerekek a legnagyobb ξ értékkel rendelkeznek. Számukra a magas £ megmarad a Z sebesség széles tartományában. Ez utóbbi elengedhetetlen, mivel a szélturbináknak széles határok között változó szélsebességgel kell működniük. Ez az oka annak, hogy az elmúlt években az ilyen típusú telepítések a legnagyobb elterjedtségben részesültek.
A szélturbinák többsége olyan régóta ismert, hogy a történelem hallgat feltalálóik nevéről.
A szélturbinák típusai:
A szélturbinák fő típusai az ábrán láthatók. Két csoportra oszthatók:
vízszintes forgástengelyű szélturbinák (lapátos típusú) (2...5);
függőleges forgástengelyű szélturbinák (körhinta: lapátos (1) és merőleges (6)).
A lapátos szélturbinák típusai csak a lapátok számában különböznek egymástól.
szárnyas
A lapátos szélturbináknál, amelyeknek a legnagyobb hatásfoka akkor érhető el, ha a légáramlás merőleges a lapátok-szárnyak forgási síkjára, szükség van a forgástengely automatikus forgatására szolgáló eszközre.
Erre a célra stabilizáló szárnyat használnak.
A körhinta szélturbináknak megvan az az előnye, hogy a szél bármely irányában működhetnek anélkül, hogy helyzetük megváltozna.
A lapátos szélturbinák szélenergia-hasznosítási tényezője (lásd ábra) jóval magasabb, mint a körhintaké.
Ugyanakkor a körhinta sokkal nagyobb nyomatékkal rendelkezik.
Ez a maximális a körhinta lapátos egységeknél, nulla relatív szélsebességnél.
A szárnyas szélturbinák elterjedését forgási sebességük nagysága magyarázza.
Közvetlenül elektromos áramfejlesztőhöz csatlakoztathatók, szorzó nélkül.
A lapátos szélturbinák forgási sebessége fordítottan arányos a szárnyak számával, ezért a háromnál több lapáttal rendelkező egységeket gyakorlatilag nem használják.
körhinta
Az aerodinamika különbsége a körhinta előnyt jelent a hagyományos szélmalmokkal szemben.
A szélsebesség növekedésével gyorsan növelik a vonóerőt, majd a forgási sebesség stabilizálódik.
A körhinta szélturbinák alacsony fordulatszámúak, és ez lehetővé teszi egyszerű elektromos áramkörök használatát, például aszinkron generátorral, anélkül, hogy véletlen széllökés esetén balesetveszélyes lenne.
A lassúság egy korlátozó követelményt támaszt - egy többpólusú generátor használata alacsony sebességgel.
Az ilyen generátorokat nem használják széles körben, és a szorzók (szorzó [lat. Multiplicator - szorzás] - fokozatos sebességváltó) alkalmazása nem hatékony, az utóbbi alacsony hatásfoka miatt.
A körhinta kialakításának még fontosabb előnye volt, hogy további trükkök nélkül képes követni „honnan fúj a szél”, ami nagyon fontos a felszíni súroló áramlásokhoz.
Az ilyen típusú szélturbinákat az USA-ban, Japánban, Angliában, Németországban, Kanadában építik.
A körhinta lapátos szélturbina a legkönnyebben üzemeltethető. Kialakítása maximális nyomatékot biztosít a szélturbina indításakor és a maximális forgási sebesség automatikus önszabályozását működés közben.
A terhelés növekedésével a forgási sebesség csökken, a nyomaték pedig a teljes leállásig nő.
Ortogonális
Az ortogonális szélturbinák, amint azt a szakértők úgy vélik, ígéretesek a nagyüzemi energia számára.
Ma az ortogonális szerkezetek szélrajongók bizonyos nehézségekkel néznek szembe. Közülük különösen az indítási probléma.
Az ortogonális telepítéseknél ugyanazt a szárnyprofilt használják, mint a szubszonikus repülőgépeknél (lásd a 6. ábrát).
A repülőgépnek, mielőtt "támaszkodna" a szárny emelő erejére, fel kell futnia. Ugyanez igaz az ortogonális beállítás esetén is.
Először is energiát kell vinnie rá - pörgesse fel, és hozza bizonyos aerodinamikai paraméterekre, és csak ezután vált át motor üzemmódból generátor üzemmódba.
Az erőleadás körülbelül 5 m/s szélsebességnél indul, a névleges teljesítményt pedig 14...16 m/s sebességgel érjük el.
A szélturbinák előzetes számításai szerint 50 és 20 000 kW közötti tartományban használhatók.
Egy 2000 kW teljesítményű valósághű telepítésnél a gyűrű átmérője, amely mentén a szárnyak mozognak, körülbelül 80 méter lesz.
Az erős szélturbina nagy méretű. A kicsikkel azonban meg lehet boldogulni – számot vegyen, ne méretet.
Minden elektromos generátor külön átalakítóval való ellátásával lehetséges a generátorok által termelt kimenő teljesítmény összegzése.
Ebben az esetben a szélturbina megbízhatósága és túlélőképessége nő.
SZÉLENERGIA
olyan eszköz, amely a szélenergiát forgási energiává alakítja. A szélturbina fő munkateste egy forgó egység - a szél által meghajtott és a tengelyhez mereven kapcsolódó kerék, amelynek forgása hajtja a hasznos munkát végző berendezést. A tengely vízszintesen vagy függőlegesen van felszerelve. A szélturbinákat általában időszakosan fogyasztott energia előállítására használják: víz tartályokba szivattyúzásakor, gabona őrlésekor, ideiglenes, vészhelyzeti és helyi áramhálózatokban.
Történeti hivatkozás. Bár a felszíni szelek nem mindig fújnak, változtatják irányukat és erejük sem állandó, a szélturbina az egyik legrégebbi természetes forrásból származó energianyerési gép. A szélturbinákról szóló ősi írásos jelentések kétes megbízhatósága miatt nem teljesen világos, mikor és hol jelentek meg először az ilyen gépek. De egyes feljegyzésekből ítélve már a 7. század előtt is léteztek. HIRDETÉS Ismeretes, hogy Perzsiában a 10. században használták, Nyugat-Európában pedig a 12. század végén jelentek meg az első ilyen típusú készülékek. A 16. század folyamán végül kialakult a holland szélmalom sátortípusa. Kialakításukban különösebb változást nem tapasztaltak egészen a 20. század elejéig, amikor is a kutatások eredményeként a malmok szárnyainak formája és bevonata jelentősen javult. Mivel a kis sebességű gépek terjedelmesek, a 20. század második felében. nagy sebességű szélturbinákat kezdett építeni, i.e. azok, akiknek szélkerekei percenként nagy fordulatszámot tudnak megtenni magas szélenergia-hasznosítási együttható mellett.
A szélturbinák modern típusai. Jelenleg három fő típusú szélturbinát használnak - dobos, lapátos (csavaros) és forgó (S-alakú repellerprofillal).
Dobos és szárnyas. Bár a dob típusú szélkerék rendelkezik a legalacsonyabb szélenergia-felhasználással a többi modern repellerhez képest, ez a legszélesebb körben alkalmazott. Sok gazdaságban vízszivattyúzásra használják, ha valamilyen oknál fogva nincs hálózati áram. Egy ilyen lemezlapátokkal ellátott kerék tipikus formája az 1. ábrán látható. 1. A dob és a lapátos szélkerekek vízszintes tengelyen forognak, ezért a legjobb teljesítmény elérése érdekében szélbe kell fordítani őket. Ehhez kapnak egy kormányt - egy függőleges síkban elhelyezkedő pengét, amely biztosítja a szélkerék szél felé fordulását. A világ legnagyobb lapátos szélturbinájának kerékátmérője 53 m, lapátjának legnagyobb szélessége 4,9 m. A szélkerék közvetlenül kapcsolódik egy 1000 kW teljesítményű elektromos generátorhoz, amely 1000 kW szélsebességgel fejlődik. legalább 48 km/h. Lapátjai úgy vannak beállítva, hogy a szélkerék forgási sebessége állandó és 30 ford./perc maradjon a 24 és 112 km/h közötti szélsebesség tartományban. Tekintettel arra, hogy azon a területen, ahol ilyen szélturbinák találhatók, meglehetősen gyakran fújnak a szelek, a szélturbina általában a maximális teljesítmény 50%-át állítja elő SZÉL, és táplálja a közcélú villamosenergia-hálózatot. A lapátos szélturbinákat széles körben használják távoli vidéki területeken a gazdaságok elektromos ellátására, beleértve a rádiókommunikációs rendszerek akkumulátorainak töltését is. Repülőgépek és irányított rakéták fedélzeti erőműveiben is használják őket.
S alakú rotor. A függőleges tengelyre szerelt S-alakú rotor (2. ábra) azért jó, mert egy ilyen repellerrel ellátott szélturbinát nem kell szélbe vinni. Bár a tengelyén a nyomaték fél fordulat alatt a minimumról a maximális érték egyharmadára változik, ez nem függ a szél irányától. Amikor egy sima körhenger szél hatására forog, a szél irányára merőleges erő hat a henger testére. Ezt a jelenséget Magnus-effektusnak nevezik, az azt tanulmányozó német fizikus után (1852). A. Flettner 1920-1930-ban forgó hengereket (Flettner-rotorokat) és S-alakú rotorokat használt a lapátos szélkerekek helyett, valamint légcsavarként egy Európából Amerikába és vissza áttérő hajóhoz.
Szélenergia hasznosítási tényező. A szélből kapott teljesítmény általában kicsi - 4 kW-nál kevesebbet fejleszt egy elavult típusú holland szélmalom 32 km / h szélsebességgel. A széláramlás felhasználható ereje az egységnyi idő alatt az adott méretű területre merőlegesen mozgó légtömegek mozgási energiájából alakul ki. A szélturbinában ezt a területet a repeller szél felőli felülete határozza meg. Ha figyelembe vesszük a tengerszint feletti magasságot, a rá nehezedő légnyomást és hőmérsékletét, az egységnyi területen elérhető N teljesítményt (kW-ban) az N = 0,0000446 V3 (m/s) egyenlet határozza meg. A szélenergia hasznosítási együtthatót általában a szélturbina tengelyén kialakult teljesítmény és a szélkerék szél felőli felületén ható széláramlás rendelkezésre álló teljesítményének arányaként határozzák meg. Ez az együttható a szélkerék lapátjának w külső élének sebessége és az u szélsebesség közötti bizonyos aránynál válik maximálissá; ennek a w/u aránynak az értéke a szélturbina típusától függ. A szélenergia hasznosítási együtthatója a szélkerék típusától függ, és 5-10% (holland malom lapos szárnyakkal, w/u = 2,5) és 35-40% (profilozott lapátriasztó, 5 Ј w/u Ј 10) között mozog. ).
IRODALOM
Szélenergia. M., 1982 Yaras L. et al., Wind energy. M., 1982
Collier Encyclopedia. - Nyílt társadalom. 2000 .
Szinonimák:Nézze meg, mi a "WIND MOTOR" más szótárakban:
Szélturbina … Helyesírási szótár
Motor, pneumowind engine, wind turbine, wind turbine Orosz szinonimák szótára. szélturbina n., szinonimák száma: 4 szélmalom (8) ... Szinonima szótár
Szélenergiát használ mechanikai energia előállítására. Többnyire elterjedtek a lapátos szélturbinák, amelyekben a szélkerék forgástengelye egybeesik a légáramlás irányával ... Nagy enciklopédikus szótár
szélturbina- VD A szélenergiát a szélturbina forgásának mechanikai energiájává alakító eszköz. [GOST R 51237 98] Témák szélenergia Szinonimák VD EN szélmotor ... Műszaki fordítói kézikönyv
szélturbina- szélturbina... Rövidítések és rövidítések szótára
SZÉLENERGIA- (szélturbina) olyan motor, amely a szél mozgási energiáját használja fel mechanikai energia előállítására. V. szélmalom primitív képe. Vannak szélturbinák: szárnyas, körhinta vagy forgó, és dob ... Nagy Politechnikai Enciklopédia
Olyan motor, amely a szél kinetikus energiáját használja fel mechanikai energia előállítására. A szél működő testeként, amely érzékeli a szél áramlásának energiáját (nyomását), és átalakítja azt a tengely forgásának mechanikai energiájává, ... ... Nagy szovjet enciklopédia
Olyan gép, amely a szél mozgási energiáját mechanikai energiává alakítja. A szélturbina munkateste egy szélkerék, amely érzékeli a légáramlás nyomását, és azt a tengely forgásának mechanikai energiájává alakítja. Megkülönböztetni…… Technológia enciklopédiája
ÉN; m. A szél erejével hajtott motor. * * * A szélturbina szélenergiát használ mechanikai energia előállítására. Többnyire elterjedtek a lapátos szélturbinák, amelyekben a szélkerék forgástengelye egybeesik ... ... enciklopédikus szótár
Kinetikát használó motor szélenergia mechanikai előállítására energia. Különböztesse meg a V. lapátot (lásd az ábrát), általában vízszintes forgástengellyel, együtthatóval. szélenergia felhasználás 0,48-ig (leggyakoribb); körhinta,...... Nagy enciklopédikus politechnikai szótár
A cikk tartalma
szélturbina, olyan eszköz, amely a szélenergiát forgási energiává alakítja. A szélturbina fő munkateste egy forgó egység, a tengelyhez mereven kapcsolódó, szél által hajtott kerék, amelynek forgása hajtja a hasznos munkát végző berendezést. A tengely vízszintesen vagy függőlegesen van felszerelve. A szélturbinákat általában időszakosan fogyasztott energia előállítására használják: víz tartályokba szivattyúzásakor, gabona őrlésekor, ideiglenes, vészhelyzeti és helyi áramhálózatokban.
Történeti hivatkozás.
Bár a felszíni szelek nem mindig fújnak, változtatják irányukat és erejük sem állandó, a szélturbina az egyik legrégebbi természetes forrásból származó energianyerési gép. A szélturbinákról szóló ősi írásos jelentések kétes megbízhatósága miatt nem teljesen világos, mikor és hol jelentek meg először az ilyen gépek. De egyes feljegyzésekből ítélve már a 7. század előtt is léteztek. HIRDETÉS Ismeretes, hogy Perzsiában a 10. században használták, Nyugat-Európában pedig a 12. század végén jelentek meg az első ilyen típusú készülékek. A 16. század folyamán végül kialakult a holland szélmalom sátortípusa. Kialakításukban különösebb változást nem tapasztaltak egészen a 20. század elejéig, amikor is a kutatások eredményeként a malmok szárnyainak formája és bevonata jelentősen javult. Mivel a kis sebességű gépek terjedelmesek, a 20. század második felében. nagy sebességű szélturbinákat kezdett építeni, i.e. azok, akiknek szélkerekei percenként nagy fordulatszámot tudnak megtenni magas szélenergia-hasznosítási együttható mellett.
A szélturbinák modern típusai.
Jelenleg három fő típusú szélturbinát használnak: dobos, lapátos (csavaros) és forgó (S-alakú repellerprofillal).
Dobos és szárnyas.
Bár a dob típusú szélkerék rendelkezik a legalacsonyabb szélenergia-felhasználással a többi modern repellerhez képest, ez a legszélesebb körben alkalmazott. Sok farmon vele szivattyúzzon vizet, ha bármilyen okból nincs hálózati áram. Egy ilyen lemezlapátokkal ellátott kerék tipikus formája az 1. ábrán látható. 1. A dob és a lapátos szélkerekek vízszintes tengelyen forognak, ezért a legjobb teljesítmény elérése érdekében szélbe kell fordítani őket. Ehhez kapnak egy kormányt - egy függőleges síkban elhelyezkedő pengét, amely biztosítja a szélkerék szél felé fordulását. A világ legnagyobb lapátos szélturbinájának kerékátmérője 53 m, lapátjának legnagyobb szélessége 4,9 m. A szélkerék közvetlenül kapcsolódik egy 1000 kW teljesítményű elektromos generátorhoz, amely 1000 kW szélsebességgel fejlődik. legalább 48 km/h. Lapátjai úgy vannak beállítva, hogy a szélkerék forgási sebessége állandó és 30 ford./perc maradjon a 24 és 112 km/h közötti szélsebesség tartományban. Tekintettel arra, hogy azon a területen, ahol ilyen szélturbinák találhatók, meglehetősen gyakran fújnak a szelek, a szélturbina általában a maximális teljesítmény ~ 50%-át állítja elő, és táplálja a közcélú villamosenergia-hálózatot. A lapátos szélturbinákat széles körben használják távoli vidéki területeken a gazdaságok elektromos ellátására, beleértve a rádiókommunikációs rendszerek akkumulátorainak töltését is. Repülőgépek és irányított rakéták fedélzeti erőműveiben is használják őket.
S alakú rotor.
A függőleges tengelyre szerelt S-alakú rotor (2. ábra) azért jó, mert egy ilyen repellerrel ellátott szélturbinát nem kell szélbe vinni. Bár a tengelyén a nyomaték fél fordulat alatt a minimumról a maximális érték egyharmadára változik, ez nem függ a szél irányától. Amikor egy sima körhenger szél hatására forog, a szél irányára merőleges erő hat a henger testére. Ezt a jelenséget Magnus-effektusnak nevezik, az azt tanulmányozó német fizikus után (1852). A. Flettner 1920-ban 1930-ban forgó hengereket (Flettner-rotorokat) és S-alakú rotorokat használt a lapátos szélkerekek helyett, valamint légcsavarként egy olyan hajóhoz, amely Európából Amerikába és vissza.
Szélenergia hasznosítási tényező.
A szélből kapott teljesítmény általában kicsi - kevesebb, mint 4 kW fejleszt egy elavult típusú holland szélmalom 32 km / h szélsebességgel. A széláramlás felhasználható ereje az egységnyi idő alatt az adott méretű területre merőlegesen mozgó légtömegek mozgási energiájából alakul ki. A szélturbinában ezt a területet a repeller szél felőli felülete határozza meg. Ha figyelembe vesszük a tengerszint feletti magasságot, a légnyomást és a hőmérsékletet, a rendelkezésre álló teljesítményt N(kW-ban) egységnyi területre vonatkoztatva az egyenlet adja meg
N\u003d 0,0000446 V 3 (m/s).
A szélenergia hasznosítási együtthatót általában a szélturbina tengelyén kialakult teljesítmény és a szélkerék szél felőli felületén ható széláramlás rendelkezésre álló teljesítményének arányaként határozzák meg. Ez az együttható a szélturbina lapátjának külső élének fordulatszáma közötti bizonyos aránynál válik maximálissá wés a szél sebessége u; ennek az aránynak a jelentése w/u szélturbina típusától függ. A szélenergia hasznosítási tényező a szélkerék típusától függ, és 510% között mozog (lapos szárnyú holland malom, w/u= 2,5) 3540%-ig (profilozott lapátriasztó, 5 J w/u 10 GBP).
olyan eszköz, amely a szélenergiát forgási energiává alakítja. A szélturbina fő munkateste egy forgó egység - a szél által meghajtott és a tengelyhez mereven kapcsolódó kerék, amelynek forgása hajtja a hasznos munkát végző berendezést. A tengely vízszintesen vagy függőlegesen van felszerelve. A szélturbinákat általában időszakosan fogyasztott energia előállítására használják: víz tartályokba szivattyúzásakor, gabona őrlésekor, ideiglenes, vészhelyzeti és helyi áramhálózatokban.
Történeti hivatkozás. Bár a felszíni szelek nem mindig fújnak, változtatják irányukat és erejük sem állandó, a szélturbina az egyik legrégebbi természetes forrásból származó energianyerési gép. A szélturbinákról szóló ősi írásos jelentések kétes megbízhatósága miatt nem teljesen világos, mikor és hol jelentek meg először az ilyen gépek. De egyes feljegyzésekből ítélve már a 7. század előtt is léteztek. HIRDETÉS Ismeretes, hogy Perzsiában a 10. században használták, Nyugat-Európában pedig a 12. század végén jelentek meg az első ilyen típusú készülékek. A 16. század folyamán végül kialakult a holland szélmalom sátortípusa. Kialakításukban különösebb változást nem tapasztaltak egészen a 20. század elejéig, amikor is a kutatások eredményeként a malmok szárnyainak formája és bevonata jelentősen javult. Mivel a kis sebességű gépek terjedelmesek, a 20. század második felében. nagy sebességű szélturbinákat kezdett építeni, i.e. azok, akiknek szélkerekei percenként nagy fordulatszámot tudnak megtenni magas szélenergia-hasznosítási együttható mellett.
A szélturbinák modern típusai. Jelenleg három fő típusú szélturbinát használnak - dobos, lapátos (csavaros) és forgó (S-alakú repellerprofillal).
Dobos és szárnyas. Bár a dob típusú szélkerék rendelkezik a legalacsonyabb szélenergia-felhasználással a többi modern repellerhez képest, ez a legszélesebb körben alkalmazott. Sok gazdaságban vízszivattyúzásra használják, ha valamilyen oknál fogva nincs hálózati áram. Egy ilyen lemezlapátokkal ellátott kerék tipikus formája az 1. ábrán látható. 1. A dob és a lapátos szélkerekek vízszintes tengelyen forognak, ezért a legjobb teljesítmény elérése érdekében szélbe kell fordítani őket. Ehhez kapnak egy kormányt - egy függőleges síkban elhelyezkedő pengét, amely biztosítja a szélkerék szél felé fordulását. A világ legnagyobb lapátos szélturbinájának kerékátmérője 53 m, lapátjának legnagyobb szélessége 4,9 m. A szélkerék közvetlenül kapcsolódik egy 1000 kW teljesítményű elektromos generátorhoz, amely 1000 kW szélsebességgel fejlődik. legalább 48 km/h. Lapátjai úgy vannak beállítva, hogy a szélkerék forgási sebessége állandó és 30 ford./perc maradjon a 24 és 112 km/h közötti szélsebesség tartományban. Tekintettel arra, hogy azon a területen, ahol ilyen szélturbinák találhatók, meglehetősen gyakran fújnak a szelek, a szélturbina általában a maximális teljesítmény 50%-át állítja elő SZÉL, és táplálja a közcélú villamosenergia-hálózatot. A lapátos szélturbinákat széles körben használják távoli vidéki területeken a gazdaságok elektromos ellátására, beleértve a rádiókommunikációs rendszerek akkumulátorainak töltését is. Repülőgépek és irányított rakéták fedélzeti erőműveiben is használják őket.
S alakú rotor. A függőleges tengelyre szerelt S-alakú rotor (2. ábra) azért jó, mert egy ilyen repellerrel ellátott szélturbinát nem kell szélbe vinni. Bár a tengelyén a nyomaték fél fordulat alatt a minimumról a maximális érték egyharmadára változik, ez nem függ a szél irányától. Amikor egy sima körhenger szél hatására forog, a szél irányára merőleges erő hat a henger testére. Ezt a jelenséget Magnus-effektusnak nevezik, az azt tanulmányozó német fizikus után (1852). A. Flettner 1920-1930-ban forgó hengereket (Flettner-rotorokat) és S-alakú rotorokat használt a lapátos szélkerekek helyett, valamint légcsavarként egy Európából Amerikába és vissza áttérő hajóhoz.
Szélenergia hasznosítási tényező. A szélből kapott teljesítmény általában kicsi - 4 kW-nál kevesebbet fejleszt egy elavult típusú holland szélmalom 32 km / h szélsebességgel. A széláramlás felhasználható ereje az egységnyi idő alatt az adott méretű területre merőlegesen mozgó légtömegek mozgási energiájából alakul ki. A szélturbinában ezt a területet a repeller szél felőli felülete határozza meg. Ha figyelembe vesszük a tengerszint feletti magasságot, a rá nehezedő légnyomást és hőmérsékletét, az egységnyi területen elérhető N teljesítményt (kW-ban) az N = 0,0000446 V3 (m/s) egyenlet határozza meg. A szélenergia hasznosítási együtthatót általában a szélturbina tengelyén kialakult teljesítmény és a szélkerék szél felőli felületén ható széláramlás rendelkezésre álló teljesítményének arányaként határozzák meg. Ez az együttható a szélkerék lapátjának w külső élének sebessége és az u szélsebesség közötti bizonyos aránynál válik maximálissá; ennek a w/u aránynak az értéke a szélturbina típusától függ. A szélenergia felhasználási együtthatója a szélkerék típusától függ, és 5-10% (holland malom lapos szárnyakkal, w/u = 2,5) és 35-40% (profilos lapátriasztó, 5 R€ w/u R€ 10) között mozog ) .
IRODALOM
Szélenergia. M., 1982 Yaras L. et al., Wind energy. M., 1982
