อะไรคือประสิทธิภาพสูงสุดของกังหันลมแบบดรัม การจำแนกประเภทของกังหันลมตามหลักการทำงาน ปัญหาการทำงานของกังหันลมอุตสาหกรรม

ในอดีต หน่วยอยู่กับที่เครื่องแรกที่ใช้พลังงานลมคือ กังหันลมซึ่งถูกลมพัดพาไป ตัวเครื่องทำงานหลักคือล้อแบบหลายใบมีดซึ่งมีแกนหมุนในแนวนอนซึ่งติดตั้งในทิศทางของลม กังหันลมดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในยุคกลางและต่อมาสำหรับการบดเมล็ดพืช การยกและการสูบน้ำ เช่นเดียวกับการขับเคลื่อนอุตสาหกรรมบางประเภท กังหันลมขนาดใหญ่ที่ผลิตจากโรงงานที่มีความเร็วลมสูงสามารถพัฒนาพลังงานได้ถึง 60 กิโลวัตต์ ในศตวรรษที่ 19 จำนวนกังหันลมในรัสเซียเกิน 200,000 กำลังการผลิตรวมอยู่ที่ประมาณ 1.3 ล้านกิโลวัตต์และในปี 1930 มีมากกว่า 800,000 โรงในสหภาพโซเวียต

ล้อลมของกังหันลมแบบใบพัด: 1 - หลายใบมีด, 2 - สามใบมีด, 3 - สองใบมีด, 4 - ใบมีดเดี่ยวที่ถ่วงน้ำหนัก

ที่รู้จักกันในปัจจุบัน กังหันลมประเภทต่างๆ - กังหันลม(). กังหันลมที่มีล้อลมมีปีกและแกนหมุนในแนวนอนใช้กันอย่างแพร่หลาย ในหมู่พวกเขา กังหันลมแบบสองและสามใบได้รับการพัฒนามากที่สุด แรงบิดของล้อลมถูกสร้างขึ้นโดยแรงยกที่เกิดจากการไหลของอากาศรอบโปรไฟล์ของใบพัด ส่งผลให้พลังงานจลน์ของการไหลของอากาศภายในพื้นที่ที่ใบพัดพัดไปจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลของการหมุนของล้อลม

กังหันลม กังหันลม
กำลังที่พัฒนาขึ้นบนแกนของวงล้อลมนั้นแปรผันตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางและลูกบาศก์ของความเร็วลม ตามทฤษฎีคลาสสิกของ N.E. Zhukovsky สำหรับล้อลมในอุดมคติ ปัจจัยการใช้พลังงานลม £ = 0.593 นั่นคือหนึ่งในอุดมคติ (ด้วยจำนวนใบมีดที่ไม่มีที่สิ้นสุด) สามารถดึงพลังงาน 59.3% ที่ผ่านหน้าตัดของมัน ในทางปฏิบัติ สำหรับล้อความเร็วสูงที่ดีที่สุด ค่าสูงสุดของปัจจัยการใช้พลังงานลมจะอยู่ที่ 0.45-0.48 และสำหรับล้อความเร็วต่ำ สูงสุด 0.36-0.38
ลักษณะสำคัญของวงล้อลมคือความเร็ว Z ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความเร็วของปลายใบมีดต่อความเร็วของกระแสลม ปลายใบมีดมักจะเคลื่อนที่ในระนาบของกงล้อลมด้วยความเร็วที่สูงกว่าความเร็วลมหลายเท่า ค่าความเร็วที่เหมาะสมที่สุดสำหรับล้อสองใบมีดคือ 5-7 สำหรับใบมีดสามใบ - 4-5 สำหรับใบมีดหกใบ - 2.5-3.5 กังหันลม

ลักษณะการออกแบบ พลังของล้อลมได้รับอิทธิพลจากเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นหลัก ตลอดจนรูปร่างและโปรไฟล์ของใบมีด กำลังไฟฟ้าขึ้นอยู่กับจำนวนใบมีดเพียงเล็กน้อย ความถี่ของการหมุนของกงล้อลมนั้นแปรผันตามความเร็วและความเร็วของลมและแปรผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลาง ความสูงของศูนย์กลางล้อก็ส่งผลต่อปริมาณพลังงานเช่นกัน เนื่องจากความเร็วลมขึ้นอยู่กับความสูง

กำลังตามที่ระบุไว้เป็นสัดส่วนกับความเร็วลมต่อกำลังที่สาม ที่ความเร็วลมที่ออกแบบและสูงกว่า จะรับประกันการทำงานของกังหันลมที่มีกำลังไฟพิกัด ที่ความเร็วลมต่ำกว่าความสามารถในการออกแบบของกังหันลม อาจมีค่าน้อยกว่า 20-30% ของค่าเล็กน้อย

ภายใต้สภาวะการทำงานดังกล่าว การสูญเสียพลังงานจำนวนมากเกิดขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำ ที่โหลดต่ำและในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสนอกจากนี้ยังมีกระแสปฏิกิริยาขนาดใหญ่เกิดขึ้นซึ่งจะต้องได้รับการชดเชย เพื่อขจัดข้อบกพร่องนี้ กังหันลมบางรุ่นใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 2 เครื่องที่มีกำลังไฟ 100 และ 20 - 30% ของกำลังไฟของกังหันลม ในช่วงที่มีลมแรง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกจะปิด ในกังหันลมบางรุ่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กยังให้ความสามารถในการใช้งานโรงงานที่ความเร็วลมต่ำที่ความเร็วต่ำด้วยค่าปัจจัยการใช้พลังงานลมที่มีมูลค่าสูง กังหันลม

การติดตั้งล้อลมในสายลมคือ ตั้งฉากกับทิศทางของลมผลิตในหน่วยที่มีพลังงานต่ำมากโดยใช้หาง (หาง) ในหน่วยพลังงานขนาดเล็กและขนาดกลาง - โดยใช้กลไกวินด์โรสและในการติดตั้งขนาดใหญ่ที่ทันสมัย ​​- โดยพิเศษ ระบบปฐมนิเทศที่รับแรงกระตุ้นควบคุมจากเซ็นเซอร์ทิศทางลม (ใบพัดสภาพอากาศ) ติดตั้งอยู่ที่ส่วนบนสุดของหน้าปัดกังหันลม กลไกวินด์โรสเป็นกังหันลมขนาดเล็กหนึ่งหรือสองอัน ซึ่งระนาบการหมุนซึ่งตั้งฉากกับระนาบการหมุนของล้อหลัก ทำงานเพื่อขับเคลื่อนตัวหนอนที่หมุนแท่นของหัวกังหันลมจนกุหลาบในแนวระนาบขนานกัน ไปในทิศทางของลม

ปีกที่มีแกนหมุนในแนวนอนสามารถตั้งอยู่ด้านหน้าของหอคอยและด้านหลังได้ ในกรณีหลัง ใบมีดจะถูกกระทำซ้ำอย่างต่อเนื่องของแรงแปรผันขณะผ่านเงาของหอคอย ซึ่งในขณะเดียวกันก็เพิ่มระดับเสียงอย่างมีนัยสำคัญ มีหลายวิธีที่ใช้ในการควบคุมกำลังและจำกัดความเร็วของการหมุนของล้อลม รวมถึงการหมุนของใบพัดหรือชิ้นส่วนรอบๆ แกนตามยาว เช่นเดียวกับปีกนก วาล์วบนใบพัด และวิธีการอื่นๆ กังหันลม

ข้อได้เปรียบหลักของกังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวนอนของล้อลมคือเงื่อนไขสำหรับการไหลของอากาศรอบใบพัดคงที่ ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อล้อลมหมุน แต่จะถูกกำหนดโดยความเร็วลมเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ เช่นเดียวกับค่าปัจจัยการใช้พลังงานลมที่ค่อนข้างสูง ปัจจุบันกังหันลมประเภทใบพัดจึงถูกใช้อย่างแพร่หลายที่สุด

โรเตอร์ Savonius: a) สองใบมีด b) สี่ใบมีด

กังหันลมอีกประเภทหนึ่งคือโรเตอร์ซาโวเนียส

แรงบิดเกิดขึ้นเมื่อโรเตอร์ Savonius ไหลไปรอบๆ โรเตอร์เนื่องจากความต้านทานที่แตกต่างกันของส่วนนูนและส่วนเว้า โรเตอร์ซาโวเนียส. วงล้อเรียบง่าย แต่มีปัจจัยการใช้พลังงานลมต่ำมาก - เพียง 0.1 - 0.15 กังหันลม

โรงไฟฟ้าพลังงานลม () พร้อมใบพัดแนวตั้ง: a - รูปตัว F, b - รูปตัว L, c - พร้อมใบมีดตรง 1 - ทาวเวอร์ (เพลา), 2 - โรเตอร์, 3 - ส่วนต่อขยาย, 4 - รองรับ, 5 - การส่งแรงบิด

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในต่างประเทศหลายแห่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแคนาดา พวกเขาเริ่มพัฒนากังหันลมด้วยโรเตอร์ Darrieus ซึ่งเสนอในฝรั่งเศสในปี 1920 โรเตอร์ Darrieus นี้มีแกนหมุนในแนวตั้งและประกอบด้วยใบมีดโค้งสองถึงสี่ใบ .

ใบมีดสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่หมุนภายใต้การกระทำของแรงยกที่เกิดขึ้นบนใบมีดจากกระแสลม ในโรเตอร์ Darrieus ปัจจัยการใช้พลังงานลมถึงค่า 0.30 - 0.35 เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการพัฒนาเครื่องยนต์โรตารี่ Darrieus ที่มีใบมีดตรง

กังหันลมแบบแนวตั้ง

ข้อได้เปรียบหลักของกังหันลม (โรเตอร์) ของ Darrieus คือไม่ต้องใช้กลไกการปรับทิศทางลม พวกเขามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและกลไกอื่น ๆ วางไว้ที่ความสูงเล็กน้อยใกล้กับฐาน ทั้งหมดนี้ทำให้การออกแบบง่ายขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบทางอินทรีย์ที่ร้ายแรงของกังหันลมเหล่านี้คือการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในเงื่อนไขของกระแสน้ำรอบๆ ปีกระหว่างการหมุนโรเตอร์ Darrieus หนึ่งครั้ง ซึ่งจะเกิดขึ้นซ้ำเป็นรอบระหว่างการทำงาน

สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์ความล้าและนำไปสู่การทำลายองค์ประกอบของโรเตอร์ Darrieus และอุบัติเหตุร้ายแรง ซึ่งต้องนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบโรเตอร์ Darrieus (โดยเฉพาะที่กังหันลมกำลังสูง) นอกจากนี้ ในการเริ่มต้น พวกเขาต้องไม่บิดเบี้ยว

ขึ้นอยู่กับปัจจัยการใช้พลังงานลม £ บนความเร็ว Z สำหรับต่าง ๆ กังหันลมแสดงในรูป

การพึ่งพาอาศัยกันโดยทั่วไปของปัจจัยการใช้พลังงานลม £ ต่อความเร็วของล้อลม Z: 1 - ล้อลมที่มีปีกในอุดมคติ; 2,3 และ 4 - กังหันลมแบบใบพัดสอง, สามและหลายใบ 5 - โรเตอร์ Darier; 6 - โรเตอร์ซาโวเนียส; 7 – กังหันลมสี่ใบมีดของโรงสีเดนมาร์ก

จะเห็นได้ว่าล้อสองและสามใบมีดที่มีแกนหมุนในแนวนอนมีค่ามากที่สุดคือ ξ สำหรับพวกเขา £สูงจะถูกเก็บรักษาไว้ในช่วงความเร็ว Z ที่หลากหลาย สิ่งหลังเป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากกังหันลมต้องทำงานที่ความเร็วลมที่แตกต่างกันภายในขอบเขตกว้าง นั่นคือเหตุผลที่การติดตั้งประเภทนี้ได้รับการเผยแพร่มากที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

กังหันลมส่วนใหญ่เป็นที่รู้จักกันมานานว่าประวัติศาสตร์ไม่พูดถึงชื่อนักประดิษฐ์

ประเภทของกังหันลม:

กังหันลมประเภทหลักแสดงไว้ในรูป พวกเขาแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

กังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวนอน (ประเภทใบพัด) (2...5);

กังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวตั้ง (ม้าหมุน: ใบมีด (1) และมุมฉาก (6))

ประเภทของกังหันลมใบพัดแตกต่างกันในจำนวนใบพัดเท่านั้น

มีปีก

สำหรับกังหันลมแบบใบพัด ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อการไหลของอากาศตั้งฉากกับระนาบการหมุนของปีกใบพัด จำเป็นต้องมีอุปกรณ์สำหรับหมุนแกนหมุนโดยอัตโนมัติ

เพื่อจุดประสงค์นี้จะใช้ปีกกันโคลง

กังหันลมแบบหมุนมีข้อได้เปรียบที่สามารถทำงานได้ในทุกทิศทางของลมโดยไม่ต้องเปลี่ยนตำแหน่ง

ปัจจัยการใช้ประโยชน์จากพลังงานลม (ดูรูปที่) ของกังหันลมแบบใบพัดจะสูงกว่าแบบหมุนมาก

ในขณะเดียวกัน ม้าหมุนก็มีแรงบิดมากขึ้น

เป็นค่าสูงสุดสำหรับชุดใบมีดหมุนที่ความเร็วลมสัมพัทธ์เป็นศูนย์

การแพร่กระจายของกังหันลมมีปีกอธิบายโดยขนาดของความเร็วในการหมุน

สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้ตัวคูณ

ความเร็วในการหมุนของกังหันลมแบบใบพัดจะแปรผกผันกับจำนวนปีก ดังนั้นจึงไม่ใช้งานยูนิตที่มีใบพัดมากกว่าสามใบ

ม้าหมุน

ความแตกต่างของหลักอากาศพลศาสตร์ทำให้ม้าหมุนได้เปรียบเหนือกังหันลมแบบดั้งเดิม

ด้วยความเร็วลมที่เพิ่มขึ้น แรงฉุดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นความเร็วในการหมุนจะคงที่

กังหันลมแบบหมุนมีความเร็วต่ำและช่วยให้สามารถใช้วงจรไฟฟ้าอย่างง่ายได้ เช่น กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส โดยไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดอุบัติเหตุในกรณีที่เกิดลมกระโชกแรงโดยไม่ได้ตั้งใจ

ความช้าทำให้เกิดข้อกำหนดที่จำกัดอย่างหนึ่ง นั่นคือ การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหลายขั้วที่ทำงานด้วยความเร็วต่ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายและการใช้ตัวคูณ (ตัวคูณ [ตัวคูณ - ตัวคูณ - ตัวคูณ] - กล่องเกียร์แบบสเต็ปอัพ) ไม่ได้ผลเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำของตัวหลัง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญยิ่งกว่าของการออกแบบม้าหมุนคือความสามารถในการติดตาม "ที่ลมพัดมาจากที่ใด" โดยไม่ต้องใช้เทคนิคเพิ่มเติม ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับการไหลของการขจัดสิ่งสกปรกบนผิวน้ำ

กังหันลมประเภทนี้ผลิตในประเทศสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น อังกฤษ เยอรมนี แคนาดา

กังหันลมใบพัดหมุนเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการใช้งาน การออกแบบให้แรงบิดสูงสุดเมื่อเริ่มต้นกังหันลมและควบคุมความเร็วรอบการหมุนสูงสุดโดยอัตโนมัติระหว่างการทำงาน

เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น ความเร็วในการหมุนจะลดลงและแรงบิดจะเพิ่มขึ้นจนหยุดจนสุด

มุมฉาก

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่ากังหันลมตั้งฉากมีแนวโน้มว่าจะใช้พลังงานขนาดใหญ่

ทุกวันนี้ พัดลมระบายอากาศของโครงสร้างมุมฉากประสบปัญหาบางประการ โดยเฉพาะปัญหาการเปิดตัว

ในการติดตั้งแบบมุมฉาก โปรไฟล์ปีกแบบเดียวกันถูกใช้ในเครื่องบินแบบเปรี้ยงปร้าง (ดูรูปที่ 6)

เครื่องบินจะต้องวิ่งขึ้นก่อน "พิง" กับแรงยกของปีก เช่นเดียวกับในกรณีของการตั้งค่ามุมฉาก

ขั้นแรก คุณต้องนำพลังงานมาสู่มัน - หมุนมันขึ้นมาและนำไปที่พารามิเตอร์แอโรไดนามิก จากนั้นมันจะเปลี่ยนจากโหมดเครื่องยนต์เป็นโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การส่งกำลังเริ่มขึ้นเมื่อความเร็วลมอยู่ที่ประมาณ 5 เมตร/วินาที และกำลังส่งถึงพิกัดที่ความเร็ว 14...16 เมตร/วินาที

การคำนวณเบื้องต้นของกังหันลมมีไว้สำหรับการใช้งานในช่วงตั้งแต่ 50 ถึง 20,000 กิโลวัตต์

ในการติดตั้งที่เหมือนจริงด้วยกำลัง 2,000 กิโลวัตต์ เส้นผ่านศูนย์กลางของวงแหวนตามปีกที่ขยับจะอยู่ที่ประมาณ 80 เมตร

กังหันลมอันทรงพลังมีขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถใช้สิ่งเล็กๆ น้อยๆ ได้ - ใช้ตัวเลข ไม่ใช่ขนาด

โดยการจัดหาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่องพร้อมตัวแปลงแยกต่างหาก เป็นไปได้ที่จะสรุปกำลังขับที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในกรณีนี้ ความน่าเชื่อถือและความอยู่รอดของกังหันลมจะเพิ่มขึ้น

พลังลม
อุปกรณ์ที่แปลงพลังงานลมเป็นพลังงานหมุนเวียน ตัวทำงานหลักของกังหันลมคือหน่วยหมุน - ล้อที่ขับเคลื่อนด้วยลมและเชื่อมต่อกับเพลาอย่างแน่นหนา การหมุนซึ่งขับเคลื่อนอุปกรณ์ที่ทำงานที่มีประโยชน์ เพลาถูกติดตั้งในแนวนอนหรือแนวตั้ง กังหันลมมักใช้เพื่อสร้างพลังงานที่บริโภคเป็นระยะ: เมื่อสูบน้ำเข้าถัง บดเมล็ดพืช ในเครือข่ายพลังงานชั่วคราว ฉุกเฉิน และในพื้นที่
ประวัติอ้างอิงแม้ว่าลมพื้นผิวจะไม่พัดตลอดเวลา แต่เปลี่ยนทิศทางและความแรงของลมไม่คงที่ กังหันลมเป็นหนึ่งในเครื่องจักรที่เก่าแก่ที่สุดในการรับพลังงานจากแหล่งธรรมชาติ เนื่องจากความน่าเชื่อถือที่น่าสงสัยของรายงานที่เป็นลายลักษณ์อักษรเกี่ยวกับกังหันลมในสมัยโบราณ จึงไม่เป็นที่แน่ชัดว่าเครื่องจักรดังกล่าวปรากฏตัวครั้งแรกเมื่อใดและที่ไหน แต่เมื่อพิจารณาจากบันทึกบางอย่าง พวกมันมีอยู่แล้วก่อนศตวรรษที่ 7 AD เป็นที่ทราบกันดีว่าพวกเขาถูกใช้ในเปอร์เซียในศตวรรษที่ 10 และในยุโรปตะวันตกอุปกรณ์ประเภทนี้ตัวแรกปรากฏขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 12 ในช่วงศตวรรษที่ 16 แบบเต็นท์ของกังหันลมดัตช์ก็ถูกสร้างขึ้นในที่สุด ไม่มีการเปลี่ยนแปลงพิเศษในการออกแบบจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อจากการวิจัยรูปร่างและการเคลือบของปีกของโรงสีได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากเครื่องจักรความเร็วต่ำมีขนาดใหญ่ ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เริ่มสร้างกังหันลมความเร็วสูง กล่าวคือ ผู้ที่ล้อลมสามารถหมุนรอบต่อนาทีเป็นจำนวนมากโดยมีค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมสูง
กังหันลมประเภทสมัยใหม่ปัจจุบันมีการใช้กังหันลมสามประเภทหลัก ได้แก่ กลอง ใบพัด (แบบสกรู) และโรตารี่ (ที่มีโปรไฟล์ตัวแทนจำหน่ายรูปตัว S)
กลองและปีกแม้ว่าล้อลมแบบดรัมจะมีอัตราการใช้พลังงานลมต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับเครื่องไล่ลมแบบสมัยใหม่อื่น ๆ แต่ก็มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ฟาร์มหลายแห่งใช้เพื่อสูบน้ำหากไม่มีไฟฟ้าหลักด้วยเหตุผลบางประการ รูปร่างทั่วไปของล้อที่มีใบมีดโลหะดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1. ล้อลมแบบดรัมและใบพัดหมุนบนเพลาแนวนอน ดังนั้น ต้องหมุนล้อลมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ในการทำเช่นนี้พวกเขาจะได้รับหางเสือ - ใบมีดตั้งอยู่ในระนาบแนวตั้งซึ่งช่วยให้การหมุนของล้อลมไปสู่ลม เส้นผ่านศูนย์กลางล้อของกังหันลมประเภทใบพัดที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ 53 ม. ความกว้างสูงสุดของใบพัดคือ 4.9 ม. ล้อลมเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความจุ 1,000 กิโลวัตต์ ซึ่งพัฒนาด้วยความเร็วลมที่ อย่างน้อย 48 กม./ชม. ใบพัดได้รับการปรับเพื่อให้ความเร็วการหมุนของล้อลมคงที่และเท่ากับ 30 รอบต่อนาทีในช่วงความเร็วลมตั้งแต่ 24 ถึง 112 กม./ชม. เนื่องจากลมพัดในบริเวณที่มีกังหันลมค่อนข้างบ่อย กังหันลมมักจะสร้างพลังงานลมสูงสุด 50% และป้อนกริดพลังงานสาธารณะ กังหันลมแบบใบพัดใช้กันอย่างแพร่หลายในพื้นที่ชนบทห่างไกลเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับฟาร์ม รวมถึงการชาร์จแบตเตอรี่ของระบบวิทยุสื่อสาร พวกเขายังใช้ในโรงไฟฟ้าบนเครื่องบินและขีปนาวุธนำวิถี

โรเตอร์รูปตัว Sโรเตอร์รูปตัว S ที่ติดตั้งอยู่บนเพลาแนวตั้ง (รูปที่ 2) นั้นดีเพราะกังหันลมที่มีเครื่องไล่ลมดังกล่าวไม่จำเป็นต้องถูกลมพัดเข้า แม้ว่าแรงบิดบนเพลาจะเปลี่ยนจากค่าต่ำสุดเป็นหนึ่งในสามของค่าสูงสุดในครึ่งรอบ แต่ก็ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของลม เมื่อทรงกระบอกกลมเรียบหมุนภายใต้อิทธิพลของลม แรงในแนวตั้งฉากกับทิศทางของลมจะกระทำต่อร่างกายของกระบอกสูบ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์แมกนัส ตามชื่อนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้ศึกษามัน (1852) ในปี 1920-1930 A. Flettner ใช้กระบอกสูบแบบหมุน (ใบพัด Flettner) และใบพัดรูปตัว S แทนล้อลมแบบมีใบมีด และยังใช้เป็นใบพัดสำหรับเรือที่เปลี่ยนจากยุโรปเป็นอเมริกาและด้านหลังด้วย

ปัจจัยการใช้พลังงานลมพลังงานที่ได้รับจากลมมักจะมีขนาดเล็ก - น้อยกว่า 4 กิโลวัตต์ได้รับการพัฒนาโดยกังหันลมแบบดัตช์ที่ล้าสมัยด้วยความเร็วลม 32 กม. / ชม. พลังของกระแสลมที่สามารถใช้ได้นั้นเกิดจากพลังงานจลน์ของมวลอากาศที่เคลื่อนที่ต่อหน่วยเวลาในแนวตั้งฉากกับพื้นที่ของขนาดที่กำหนด ในกังหันลม พื้นที่นี้กำหนดโดยพื้นผิวลมของตัวแทนจำหน่าย เมื่อคำนึงถึงความสูงเหนือระดับน้ำทะเล ความกดอากาศและอุณหภูมิ พลังงานที่มีอยู่ N (เป็นกิโลวัตต์) ต่อหน่วยพื้นที่ถูกกำหนดโดยสมการ N = 0.0000446 V3 (m/s) ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมมักจะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของพลังงานที่พัฒนาบนเพลากังหันลมต่อพลังงานที่มีอยู่ของกระแสลมที่กระทำบนพื้นผิวลมของล้อลม ค่าสัมประสิทธิ์นี้จะกลายเป็นค่าสูงสุดที่อัตราส่วนที่แน่นอนระหว่างความเร็วของขอบด้านนอกของใบพัดล้อลม w และความเร็วลม u; ค่าของอัตราส่วนนี้ w/u ขึ้นอยู่กับชนิดของกังหันลม ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมขึ้นอยู่กับชนิดของล้อลมและอยู่ในช่วง 5-10% (โรงสีดัตช์ที่มีปีกแบน w/u = 2.5) ถึง 35-40% (ใบพัดใบพัดโปรไฟล์ 5 Ј w/u Ј 10 ).
วรรณกรรม
พลังลม. M. , 1982 Yaras L. et al. พลังงานลม ม., 1982

สารานุกรมถ่านหิน. - สังคมเปิด. 2000 .

คำพ้องความหมาย:

ดูว่า "WIND MOTOR" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

กังหันลม … พจนานุกรมการสะกดคำ

เครื่องยนต์, เครื่องยนต์ลม, กังหันลม, กังหันลม พจนานุกรมคำพ้องความหมายภาษารัสเซีย. กังหันลม น. จำนวนคำพ้อง : โรงสีลม 4 โรง (8) ... พจนานุกรมคำพ้องความหมาย

ใช้พลังงานลมเพื่อสร้างพลังงานกล กังหันลมแบบใบพัดส่วนใหญ่แพร่หลายโดยแกนหมุนของล้อลมสอดคล้องกับทิศทางของการไหลของอากาศ ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

กังหันลม- VD อุปกรณ์สำหรับแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานกลของการหมุนกังหันลม [GOST R 51237 98] หัวข้อ พลังงานลม คำพ้องความหมาย VD EN มอเตอร์ลม ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

กังหันลม- กังหันลม... พจนานุกรมตัวย่อและตัวย่อ

พลังลม- (กังหันลม) เครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานจลน์ของลมเพื่อสร้างพลังงานกล มุมมองดั้งเดิมของกังหันลมวี มีกังหันลม: มีปีก ม้าหมุน หรือหมุน และกลอง ... สารานุกรมโปลีเทคนิคที่ยิ่งใหญ่

เครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานจลน์ของลมเพื่อสร้างพลังงานกล ในฐานะที่เป็นร่างการทำงานของลมซึ่งรับรู้พลังงาน (ความดัน) ของกระแสลมและแปลงเป็นพลังงานกลของการหมุนของเพลาพวกเขาใช้ ... ... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

เครื่องจักรที่แปลงพลังงานจลน์ของลมเป็นพลังงานกล โครงสร้างการทำงานของกังหันลมคือล้อลมที่รับรู้แรงดันของการไหลของอากาศและแปลงเป็นพลังงานกลของการหมุนเพลา แยกแยะ… … สารานุกรมของเทคโนโลยี

ฉัน; ม. เครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงลม. * * * กังหันลมใช้พลังงานลมเพื่อสร้างพลังงานกล กังหันลมใบพัดส่วนใหญ่เป็นที่แพร่หลายซึ่งแกนหมุนของล้อลมเกิดขึ้นพร้อมกับ ... ... พจนานุกรมสารานุกรม

เครื่องยนต์ที่ใช้จลนศาสตร์ พลังงานลมเพื่อสร้างกลไก พลังงาน. แยกแยะ V. vaned (ดูรูปที่) ตามกฎแล้วโดยมีแกนหมุนในแนวนอนพร้อมค่าสัมประสิทธิ์ พลังงานลมใช้มากถึง 0.48 (โดยทั่วไป); ม้าหมุน, ... ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

เนื้อหาของบทความ

กังหันลม,อุปกรณ์ที่แปลงพลังงานลมเป็นพลังงานหมุนเวียน ตัวทำงานหลักของกังหันลมคือหน่วยหมุน - ล้อที่ขับเคลื่อนด้วยลมและเชื่อมต่อกับเพลาอย่างแน่นหนา การหมุนซึ่งขับเคลื่อนอุปกรณ์ที่ทำงานได้ดี เพลาถูกติดตั้งในแนวนอนหรือแนวตั้ง กังหันลมมักใช้เพื่อสร้างพลังงานที่บริโภคเป็นระยะ: เมื่อสูบน้ำเข้าถัง บดเมล็ดพืช ในเครือข่ายพลังงานชั่วคราว ฉุกเฉิน และในพื้นที่

ประวัติอ้างอิง

แม้ว่าลมพื้นผิวจะไม่พัดตลอดเวลา แต่เปลี่ยนทิศทางและความแรงของลมไม่คงที่ กังหันลมเป็นหนึ่งในเครื่องจักรที่เก่าแก่ที่สุดในการรับพลังงานจากแหล่งธรรมชาติ เนื่องจากความน่าเชื่อถือที่น่าสงสัยของรายงานที่เป็นลายลักษณ์อักษรเกี่ยวกับกังหันลมในสมัยโบราณ จึงไม่เป็นที่แน่ชัดว่าเครื่องจักรดังกล่าวปรากฏตัวครั้งแรกเมื่อใดและที่ไหน แต่เมื่อพิจารณาจากบันทึกบางอย่าง พวกมันมีอยู่แล้วก่อนศตวรรษที่ 7 AD เป็นที่ทราบกันดีว่าพวกเขาถูกใช้ในเปอร์เซียในศตวรรษที่ 10 และในยุโรปตะวันตกอุปกรณ์ประเภทนี้ตัวแรกปรากฏขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 12 ในช่วงศตวรรษที่ 16 แบบเต็นท์ของกังหันลมดัตช์ก็ถูกสร้างขึ้นในที่สุด ไม่มีการเปลี่ยนแปลงพิเศษในการออกแบบจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อจากการวิจัยรูปร่างและการเคลือบของปีกของโรงสีได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากเครื่องจักรความเร็วต่ำมีขนาดใหญ่ ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เริ่มสร้างกังหันลมความเร็วสูง กล่าวคือ ผู้ที่ล้อลมสามารถหมุนรอบต่อนาทีเป็นจำนวนมากโดยมีค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมสูง

กังหันลมประเภทสมัยใหม่

ปัจจุบันมีการใช้กังหันลมสามประเภทหลัก ได้แก่ กลอง ใบพัด (แบบสกรู) และโรตารี่ (ที่มีโปรไฟล์ตัวแทนจำหน่ายรูปตัว S)

กลองและปีก

แม้ว่าล้อลมแบบดรัมจะมีอัตราการใช้พลังงานลมต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับเครื่องไล่ลมแบบสมัยใหม่อื่น ๆ แต่ก็มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ในหลายฟาร์มด้วยนั่นเอง สูบน้ำถ้าไม่มีไฟฟ้าหลักไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม รูปร่างทั่วไปของล้อที่มีใบมีดโลหะดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1. ล้อลมแบบดรัมและใบพัดหมุนบนเพลาแนวนอน ดังนั้น ต้องหมุนล้อลมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ในการทำเช่นนี้พวกเขาจะได้รับหางเสือ - ใบมีดตั้งอยู่ในระนาบแนวตั้งซึ่งช่วยให้การหมุนของล้อลมไปสู่ลม เส้นผ่านศูนย์กลางล้อของกังหันลมประเภทใบพัดที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ 53 ม. ความกว้างสูงสุดของใบพัดคือ 4.9 ม. ล้อลมเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความจุ 1,000 กิโลวัตต์ ซึ่งพัฒนาด้วยความเร็วลมที่ อย่างน้อย 48 กม./ชม. ใบพัดได้รับการปรับเพื่อให้ความเร็วการหมุนของล้อลมคงที่และเท่ากับ 30 รอบต่อนาทีในช่วงความเร็วลมตั้งแต่ 24 ถึง 112 กม./ชม. เนื่องจากลมพัดค่อนข้างบ่อยในบริเวณที่มีกังหันลมดังกล่าว กังหันลมมักจะสร้างพลังงานสูงสุดประมาณ 50% และป้อนกริดพลังงานสาธารณะ กังหันลมแบบใบพัดใช้กันอย่างแพร่หลายในพื้นที่ชนบทห่างไกลเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับฟาร์ม รวมถึงการชาร์จแบตเตอรี่ของระบบวิทยุสื่อสาร พวกเขายังใช้ในโรงไฟฟ้าบนเครื่องบินและขีปนาวุธนำวิถี

โรเตอร์รูปตัว S

โรเตอร์รูปตัว S ที่ติดตั้งอยู่บนเพลาแนวตั้ง (รูปที่ 2) นั้นดีเพราะกังหันลมที่มีเครื่องไล่ลมดังกล่าวไม่จำเป็นต้องถูกลมพัดเข้า แม้ว่าแรงบิดบนเพลาจะเปลี่ยนจากค่าต่ำสุดเป็นหนึ่งในสามของค่าสูงสุดในครึ่งรอบ แต่ก็ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของลม เมื่อทรงกระบอกกลมเรียบหมุนภายใต้อิทธิพลของลม แรงในแนวตั้งฉากกับทิศทางของลมจะกระทำต่อร่างกายของกระบอกสูบ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์แมกนัส ตามชื่อนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้ศึกษามัน (1852) ในปี 1920–1930 A. Flettner ใช้กระบอกสูบแบบหมุน (ใบพัด Flettner) และใบพัดรูปตัว S แทนล้อลมแบบมีใบมีด และยังใช้เป็นใบพัดสำหรับเรือที่เปลี่ยนจากยุโรปเป็นอเมริกาและด้านหลัง

ปัจจัยการใช้พลังงานลม

พลังงานที่ได้รับจากลมมักจะมีขนาดเล็ก - น้อยกว่า 4 กิโลวัตต์ได้รับการพัฒนาโดยกังหันลมแบบดัตช์ที่ล้าสมัยด้วยความเร็วลม 32 กม. / ชม. พลังของกระแสลมที่สามารถใช้ได้นั้นเกิดจากพลังงานจลน์ของมวลอากาศที่เคลื่อนที่ต่อหน่วยเวลาในแนวตั้งฉากกับพื้นที่ของขนาดที่กำหนด ในกังหันลม พื้นที่นี้กำหนดโดยพื้นผิวลมของตัวแทนจำหน่าย เมื่อคำนึงถึงความสูงเหนือระดับน้ำทะเล ความกดอากาศและอุณหภูมิ พลังงานที่มีอยู่ นู๋(เป็นกิโลวัตต์) ต่อหน่วยพื้นที่ถูกกำหนดโดยสมการ

นู๋\u003d 0.0000446 V 3 (m / s)

ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมมักจะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของพลังงานที่พัฒนาบนเพลากังหันลมต่อพลังงานที่มีอยู่ของกระแสลมที่กระทำบนพื้นผิวลมของล้อลม ค่าสัมประสิทธิ์นี้จะสูงสุดที่อัตราส่วนที่แน่นอนระหว่างความเร็วของขอบด้านนอกของใบพัดกังหันลม wและความเร็วลม ยู; ความหมายของอัตราส่วนนี้ w/ยูขึ้นอยู่กับชนิดของกังหันลม ปัจจัยการใช้พลังงานลมขึ้นอยู่กับชนิดของล้อลมและอยู่ในช่วง 5-10% (โรงสีดัตช์ที่มีปีกแบน w/ยู= 2.5) สูงสุด 35–40% (ใบพัดใบพัดโปรไฟล์ 5 J w/ยู 10 ปอนด์)

อุปกรณ์ที่แปลงพลังงานลมเป็นพลังงานหมุนเวียน ตัวทำงานหลักของกังหันลมคือหน่วยหมุน - ล้อที่ขับเคลื่อนด้วยลมและเชื่อมต่อกับเพลาอย่างแน่นหนา การหมุนซึ่งขับเคลื่อนอุปกรณ์ที่ทำงานที่มีประโยชน์ เพลาถูกติดตั้งในแนวนอนหรือแนวตั้ง กังหันลมมักใช้เพื่อสร้างพลังงานที่บริโภคเป็นระยะ: เมื่อสูบน้ำเข้าถัง บดเมล็ดพืช ในเครือข่ายพลังงานชั่วคราว ฉุกเฉิน และในพื้นที่
ประวัติอ้างอิงแม้ว่าลมพื้นผิวจะไม่พัดตลอดเวลา แต่เปลี่ยนทิศทางและความแรงของลมไม่คงที่ กังหันลมเป็นหนึ่งในเครื่องจักรที่เก่าแก่ที่สุดในการรับพลังงานจากแหล่งธรรมชาติ เนื่องจากความน่าเชื่อถือที่น่าสงสัยของรายงานที่เป็นลายลักษณ์อักษรเกี่ยวกับกังหันลมในสมัยโบราณ จึงไม่เป็นที่แน่ชัดว่าเครื่องจักรดังกล่าวปรากฏตัวครั้งแรกเมื่อใดและที่ไหน แต่เมื่อพิจารณาจากบันทึกบางอย่าง พวกมันมีอยู่แล้วก่อนศตวรรษที่ 7 AD เป็นที่ทราบกันดีว่าพวกเขาถูกใช้ในเปอร์เซียในศตวรรษที่ 10 และในยุโรปตะวันตกอุปกรณ์ประเภทนี้ตัวแรกปรากฏขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 12 ในช่วงศตวรรษที่ 16 แบบเต็นท์ของกังหันลมดัตช์ก็ถูกสร้างขึ้นในที่สุด ไม่มีการเปลี่ยนแปลงพิเศษในการออกแบบจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อจากการวิจัยรูปร่างและการเคลือบของปีกของโรงสีได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากเครื่องจักรความเร็วต่ำมีขนาดใหญ่ ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เริ่มสร้างกังหันลมความเร็วสูง กล่าวคือ ผู้ที่ล้อลมสามารถหมุนรอบต่อนาทีเป็นจำนวนมากโดยมีค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมสูง
กังหันลมประเภทสมัยใหม่ปัจจุบันมีการใช้กังหันลมสามประเภทหลัก ได้แก่ กลอง ใบพัด (แบบสกรู) และโรตารี่ (ที่มีโปรไฟล์ตัวแทนจำหน่ายรูปตัว S)
กลองและปีกแม้ว่าล้อลมแบบดรัมจะมีอัตราการใช้พลังงานลมต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับเครื่องไล่ลมแบบสมัยใหม่อื่น ๆ แต่ก็มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ฟาร์มหลายแห่งใช้เพื่อสูบน้ำหากไม่มีไฟฟ้าหลักด้วยเหตุผลบางประการ รูปร่างทั่วไปของล้อที่มีใบมีดโลหะดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1. ล้อลมแบบดรัมและใบพัดหมุนบนเพลาแนวนอน ดังนั้น ต้องหมุนล้อลมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ในการทำเช่นนี้พวกเขาจะได้รับหางเสือ - ใบมีดตั้งอยู่ในระนาบแนวตั้งซึ่งช่วยให้การหมุนของล้อลมไปสู่ลม เส้นผ่านศูนย์กลางล้อของกังหันลมประเภทใบพัดที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ 53 ม. ความกว้างสูงสุดของใบพัดคือ 4.9 ม. ล้อลมเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความจุ 1,000 กิโลวัตต์ ซึ่งพัฒนาด้วยความเร็วลมที่ อย่างน้อย 48 กม./ชม. ใบพัดได้รับการปรับเพื่อให้ความเร็วการหมุนของล้อลมคงที่และเท่ากับ 30 รอบต่อนาทีในช่วงความเร็วลมตั้งแต่ 24 ถึง 112 กม./ชม. เนื่องจากลมพัดในบริเวณที่มีกังหันลมค่อนข้างบ่อย กังหันลมมักจะสร้างพลังงานลมสูงสุด 50% และป้อนกริดพลังงานสาธารณะ กังหันลมแบบใบพัดใช้กันอย่างแพร่หลายในพื้นที่ชนบทห่างไกลเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับฟาร์ม รวมถึงการชาร์จแบตเตอรี่ของระบบวิทยุสื่อสาร พวกเขายังใช้ในโรงไฟฟ้าบนเครื่องบินและขีปนาวุธนำวิถี
โรเตอร์รูปตัว Sโรเตอร์รูปตัว S ที่ติดตั้งอยู่บนเพลาแนวตั้ง (รูปที่ 2) นั้นดีเพราะกังหันลมที่มีเครื่องไล่ลมดังกล่าวไม่จำเป็นต้องถูกลมพัดเข้า แม้ว่าแรงบิดบนเพลาจะเปลี่ยนจากค่าต่ำสุดเป็นหนึ่งในสามของค่าสูงสุดในครึ่งรอบ แต่ก็ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของลม เมื่อทรงกระบอกกลมเรียบหมุนภายใต้อิทธิพลของลม แรงในแนวตั้งฉากกับทิศทางของลมจะกระทำต่อร่างกายของกระบอกสูบ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์แมกนัส ตามชื่อนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้ศึกษามัน (1852) ในปี 1920-1930 A. Flettner ใช้กระบอกสูบแบบหมุน (ใบพัด Flettner) และใบพัดรูปตัว S แทนล้อลมแบบมีใบมีด และยังใช้เป็นใบพัดสำหรับเรือที่เปลี่ยนจากยุโรปเป็นอเมริกาและด้านหลังด้วย
ปัจจัยการใช้พลังงานลมพลังงานที่ได้รับจากลมมักจะมีขนาดเล็ก - น้อยกว่า 4 กิโลวัตต์ได้รับการพัฒนาโดยกังหันลมแบบดัตช์ที่ล้าสมัยด้วยความเร็วลม 32 กม. / ชม. พลังของกระแสลมที่สามารถใช้ได้นั้นเกิดจากพลังงานจลน์ของมวลอากาศที่เคลื่อนที่ต่อหน่วยเวลาในแนวตั้งฉากกับพื้นที่ของขนาดที่กำหนด ในกังหันลม พื้นที่นี้กำหนดโดยพื้นผิวลมของตัวแทนจำหน่าย เมื่อคำนึงถึงความสูงเหนือระดับน้ำทะเล ความกดอากาศและอุณหภูมิ พลังงานที่มีอยู่ N (เป็นกิโลวัตต์) ต่อหน่วยพื้นที่ถูกกำหนดโดยสมการ N = 0.0000446 V3 (m/s) ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมมักจะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของพลังงานที่พัฒนาบนเพลากังหันลมต่อพลังงานที่มีอยู่ของกระแสลมที่กระทำบนพื้นผิวลมของล้อลม ค่าสัมประสิทธิ์นี้จะกลายเป็นค่าสูงสุดที่อัตราส่วนที่แน่นอนระหว่างความเร็วของขอบด้านนอกของใบพัดล้อลม w และความเร็วลม u; ค่าของอัตราส่วนนี้ w/u ขึ้นอยู่กับชนิดของกังหันลม ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานลมขึ้นอยู่กับประเภทของล้อลมและช่วงตั้งแต่ 5-10% (โรงสีดัตช์ที่มีปีกแบน w/u = 2.5) ถึง 35-40% (ใบพัดใบพัดโปรไฟล์ 5 R€ w/u R€ 10 ) .
วรรณกรรม
พลังลม. M. , 1982 Yaras L. et al. พลังงานลม ม., 1982