Tarihsel olarak, rüzgar enerjisini kullanan ilk sabit ünite, yel değirmeni, rüzgar tarafından manuel olarak yönlendirildi. Ana çalışma gövdesi, rüzgar yönünde monte edilmiş yatay bir dönme eksenine sahip çok kanatlı bir tekerlekti. Bu tür rüzgar türbinleri, Orta Çağ'da ve daha sonra tahıl öğütmek, su kaldırmak ve pompalamak ve ayrıca bazı endüstrileri çalıştırmak için yaygın olarak kullanıldı. Yüksek rüzgar hızlarında fabrika yapımı büyük yel değirmenleri 60 kW'a kadar güç üretebilir. 19. yüzyılda, Rusya'daki yel değirmenlerinin sayısı 200 bini aştı, toplam kapasiteleri yaklaşık 1,3 milyon kW idi ve 1930'da SSCB'de 800 binden fazla vardı.
Çark rüzgar türbinlerinin rüzgar tekerlekleri: 1 - çok kanatlı, 2 - üç kanatlı, 3 - iki kanatlı, 4 - karşı ağırlıklı tek kanatlı
Şu anda bilinen birçok farklı yel değirmeni türü - rüzgar türbinleri(). Kanatlı rüzgar çarklarına ve yatay bir dönüş eksenine sahip rüzgar türbinleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında en büyük gelişmeyi iki ve üç kanatlı rüzgar türbinleri almıştır. Rüzgar çarkının torku, hava akışı kanatların profili etrafında akarken üretilen kaldırma kuvveti tarafından oluşturulur. Sonuç olarak, kanatların süpürdüğü alandaki hava akışının kinetik enerjisi, rüzgar çarkının mekanik dönüş enerjisine dönüştürülür.
yel değirmenleri
yel değirmenleri
Rüzgar çarkının ekseninde geliştirilen güç, çapının karesi ve rüzgar hızının küpü ile orantılıdır. Klasik N.E. teorisine göre. İdeal bir rüzgar çarkı için Zhukovsky, rüzgar enerjisi kullanım faktörü £ = 0,593. Yani ideal bir (sonsuz sayıda kanatlı) kesitinden geçen enerjinin %59,3'ünü çekebilir. Gerçekte, pratikte, en iyi yüksek hızlı tekerlekler için, rüzgar enerjisi kullanım faktörünün maksimum değeri 0,45-0,48'e ve düşük hızlı tekerlekler için 0,36-0,38'e kadardır.
Rüzgar çarkının önemli bir özelliği, kanat ucunun hızının rüzgar akış hızına oranı olan Z hızıdır. Bıçağın ucu genellikle rüzgar çarkının düzleminde rüzgar hızından birkaç kat daha yüksek bir hızda hareket eder. İki bıçaklı bir tekerlek için en uygun hız değerleri, üç bıçaklı bir - 4-5, altı bıçaklı bir - 2.5-3.5 için 5-7'dir. yel değirmenleri
Tasarım özelliklerinden bir rüzgar çarkının gücü, kanatların şekli ve profilinin yanı sıra çapından da etkilenir. Güç, bıçak sayısına çok az bağlıdır. Rüzgar çarkının dönüş frekansı rüzgarın hızı ve hızı ile doğru orantılı ve çapı ile ters orantılıdır. Rüzgar hızı yüksekliğe bağlı olduğundan, tekerleğin merkezinin yüksekliği de güç miktarını etkiler.
Güç, belirtildiği gibi, rüzgar hızıyla üçüncü güce orantılıdır. Tasarım rüzgar hızı ve üzerinde rüzgar türbininin anma gücü ile çalışması sağlanır. Bir rüzgar türbininin tasarım kapasitesinin altındaki rüzgar hızlarında, nominal değerin %20-30'u veya daha azı olabilir.
Bu tür çalışma koşullarında, düşük verimleri nedeniyle jeneratörlerde büyük enerji kayıpları meydana gelir. düşük yüklerde ve asenkron jeneratörlerde ek olarak, telafi edilmesi gereken büyük reaktif akımlar meydana gelir. Bu eksikliği gidermek için, bazı rüzgar türbinleri, nominal gücü 100 ve rüzgar türbininin nominal gücünün %20 - 30'u olan 2 jeneratör kullanır. Hafif rüzgarlarda ilk jeneratör kapatılır. Bazı rüzgar türbinlerinde, küçük bir jeneratör, aynı zamanda, yüksek rüzgar enerjisi kullanım faktörü değeri ile tesisi düşük hızlarda düşük rüzgar hızlarında çalıştırma yeteneği sağlar. yel değirmenleri
Rüzgarda bir rüzgar çarkının montajı, yani. rüzgar yönüne dik, bir kuyruk (kuyruk) yardımıyla çok düşük güç birimlerinde, küçük ve orta güç birimlerinde - bir rüzgar gülü mekanizması vasıtasıyla ve modern büyük tesislerde - özel olarak üretilir. rüzgar türbini motorunun üst kısmına monte edilmiş bir rüzgar yönü sensöründen (rüzgar gülü) bir kontrol impulsu alan yönlendirme sistemi. Rüzgar gülü mekanizması, dönüş düzlemi ana tekerleğin dönüş düzlemine dik olan bir veya iki küçük rüzgar çarkıdır, rüzgar türbini kafasının platformunu rüzgar gülleri bir düzlemde paralel olana kadar döndüren solucanı sürmek için çalışır. rüzgarın yönüne.
Yatay bir dönüş ekseni ile kanatlı, kulenin önüne ve arkasına yerleştirilebilir. İkinci durumda, kanat, kulenin gölgesinden geçerken, aynı zamanda gürültü seviyesini önemli ölçüde artıran değişken kuvvetlerin sürekli tekrarlanan etkisine maruz kalır. Rüzgar çarkının gücünü kontrol etmek ve dönüş hızını sınırlamak için, kanatların veya bunların parçalarının uzunlamasına eksenleri etrafında dönmesi ve ayrıca kanatlar, kanatlar üzerindeki valfler ve diğer yöntemler dahil olmak üzere bir dizi yöntem kullanılır. yel değirmenleri
Rüzgar çarkının yatay dönme eksenine sahip rüzgar türbinlerinin ana avantajları, kanatların etrafındaki hava akışı koşullarının sabit olması, rüzgar çarkı döndüğünde değişmemesi, ancak yalnızca rüzgar hızı tarafından belirlenmesidir. Bu nedenle, rüzgar enerjisi kullanım faktörünün oldukça yüksek değerinin yanı sıra, kanat tipi rüzgar türbinleri şu anda en yaygın olarak kullanılmaktadır.
Savonius rotoru: a) iki kanatlı, b) dört kanatlıDiğer bir rüzgar türbini türü de Savonius rotorudur.
Tork, dışbükey ve içbükey parçaların farklı dirençleri nedeniyle Savonius rotoru rotor etrafında aktığında oluşur. Savonius rotoru. Çark basittir, ancak çok düşük bir rüzgar enerjisi kullanım faktörüne sahiptir - yalnızca 0,1 - 0,15. yel değirmenleri
Dikey rotorlu rüzgar santralleri (): a - F şeklinde, b - L şeklinde, c - düz kanatlı. 1 - kule (mil), 2 - rotor, 3 - uzantılar, 4 - destek, 5 - tork iletimi
Son yıllarda, bir dizi yabancı ülkede, özellikle Kanada'da, 1920'de Fransa'da önerilen Darrieus rotorlu bir rüzgar türbini geliştirmeye başladılar. Bu Darrieus rotoru dikey bir dönme eksenine sahiptir ve iki ila dört kavisli kanattan oluşur. .
Kanatlar, rüzgar akışından kanatlar üzerinde oluşan kaldırma kuvvetlerinin etkisi altında dönen uzaysal bir yapı oluşturur. Darrieus rotorunda rüzgar enerjisi kullanım faktörü 0.30 - 0.35 değerlerine ulaşmaktadır. Son zamanlarda, düz kanatlı bir Darrieus döner motorunun geliştirilmesi gerçekleştirilmiştir.
Dikey tip yel değirmenleri
Darrieus rüzgar türbinlerinin (rotorlar) ana avantajı, bir rüzgar yönlendirme mekanizmasına ihtiyaç duymamalarıdır. Tabanın yakınında hafif bir yüksekliğe yerleştirilmiş bir jeneratörü ve diğer mekanizmaları vardır. Bütün bunlar tasarımı büyük ölçüde basitleştirir. Bununla birlikte, bu rüzgar türbinlerinin ciddi bir organik dezavantajı, çalışma sırasında döngüsel olarak tekrarlanan Darrieus rotorunun bir dönüşü sırasında kanat etrafındaki akış koşullarındaki önemli bir değişikliktir.
Bu, yorulma olaylarına neden olabilir ve Darrieus rotorunun elemanlarının tahrip olmasına ve Darrieus rotoru tasarlanırken (özellikle yüksek güçlü rüzgar türbinlerinde) dikkate alınması gereken ciddi kazalara yol açabilir. Ek olarak, başlamak için bükülmemiş olmaları gerekir.
Rüzgâr enerjisi kullanım faktörünün £, çeşitli hızlar için Z hızına bağlılığı yel değirmenlerişekilde gösterilmiştir.
Rüzgar enerjisi kullanım faktörünün £ rüzgar çarkının hızına tipik bağımlılığı Z: 1 - ideal bir kanatlı rüzgar çarkı; 2,3 ve 4 - iki, üç ve çok kanatlı çarklı rüzgar türbinleri; 5 - Darier rotoru; 6 - Savonius rotoru; 7 – Danimarkalı bir değirmenin dört kanatlı rüzgar çarkı
Yatay dönme eksenine sahip iki ve üç bıçaklı tekerleklerin en büyük ξ değerine sahip olduğu görülebilir. Onlar için yüksek £, geniş bir Z hızı aralığında korunur. Rüzgar türbinlerinin geniş sınırlar içinde değişen rüzgar hızlarında çalışması gerektiğinden, ikincisi önemlidir. Bu tür kurulumların son yıllarda en büyük dağıtımı almasının nedeni budur.
Çoğu rüzgar türbini türü o kadar uzun zamandır bilinmektedir ki, tarih onların mucitlerinin isimleri hakkında sessizdir.
Rüzgar türbini türleri:
Ana rüzgar türbini türleri şekilde gösterilmiştir. İki gruba ayrılırlar:
yatay dönme eksenine sahip rüzgar türbinleri (kanat tipi) (2...5);
dikey dönüş eksenine sahip rüzgar türbinleri (atlıkarınca: kanatlı (1) ve ortogonal (6)).
Kanatlı rüzgar türbinlerinin türleri sadece kanat sayısı bakımından farklılık gösterir.
kanatlı
En yüksek verimi, hava akışı kanat kanatlarının dönüş düzlemine dik olduğunda elde edilen kanatlı rüzgar türbinleri için, dönüş eksenini otomatik olarak döndürmek için bir cihaz gereklidir.
Bu amaçla bir dengeleyici kanat kullanılır.
Carousel rüzgar türbinleri, konumlarını değiştirmeden rüzgarın herhangi bir yönünde çalışabilme avantajına sahiptir.
Kanatlı rüzgar türbinlerinin rüzgar enerjisi kullanım faktörü (bakınız şekil) karusellerinkinden çok daha yüksektir.
Aynı zamanda, karusellerin çok daha fazla torku vardır.
Sıfır bağıl rüzgar hızında atlıkarınca kanatlı üniteler için maksimumdur.
Kanatlı rüzgar türbinlerinin yayılması, dönüş hızlarının büyüklüğü ile açıklanmaktadır.
Bir çarpan olmadan doğrudan bir elektrik akımı jeneratörüne bağlanabilirler.
Kanatlı rüzgar türbinlerinin dönüş hızı kanat sayısı ile ters orantılıdır, bu nedenle üçten fazla kanatlı üniteler pratik olarak kullanılmaz.
atlıkarınca
Aerodinamikteki fark, atlıkarıncalara geleneksel rüzgar türbinlerine göre bir avantaj sağlar.
Rüzgar hızındaki bir artışla, çekiş kuvvetini hızla arttırırlar, bundan sonra dönüş hızı stabilize olur.
Carousel rüzgar türbinleri düşük hızlıdır ve bu, örneğin bir asenkron jeneratörle, kazara bir rüzgar durumunda kaza riski olmadan basit elektrik devrelerinin kullanılmasına izin verir.
Yavaşlık, bir sınırlayıcı gereksinimi ortaya koyar - düşük hızlarda çalışan çok kutuplu bir jeneratörün kullanılması.
Bu tür jeneratörler yaygın olarak kullanılmamaktadır ve çarpanların kullanımı (çarpan [lat. Çarpan - çarpma] - yükseltici dişli kutusu), ikincisinin düşük verimliliği nedeniyle etkili değildir.
Atlıkarınca tasarımının daha da önemli bir avantajı, yüzey temizleme akışları için çok önemli olan "rüzgarın nereden estiğini" ek hileler olmadan takip edebilme yeteneğiydi.
Bu tip rüzgar türbinleri ABD, Japonya, İngiltere, Almanya, Kanada'da inşa edilmiştir.
Carousel kanatlı rüzgar türbini, çalıştırılması en kolay olanıdır. Tasarımı, rüzgar türbini başlatılırken maksimum tork ve çalışma sırasında maksimum dönüş hızının otomatik olarak düzenlenmesini sağlar.
Yükün artmasıyla dönüş hızı azalır ve tork tamamen durana kadar artar.
Dikey
Uzmanların inandığı gibi ortogonal rüzgar türbinleri büyük ölçekli enerji için umut vaat ediyor.
Günümüzde ortogonal yapıların rüzgar fanları bazı zorluklarla karşı karşıyadır. Bunlar arasında, özellikle fırlatma sorunu.
Ortogonal kurulumlarda, ses altı bir uçakta olduğu gibi aynı kanat profili kullanılır (bkz. Şekil 6).
Uçak, kanadın kaldırma kuvvetine "yaslanmadan" önce koşmalıdır. Aynı durum ortogonal kurulum için de geçerlidir.
İlk önce, ona enerji getirmeniz gerekir - döndürün ve belirli aerodinamik parametrelere getirin ve ancak o zaman motor modundan jeneratör moduna geçecektir.
PTO, rüzgar hızı yaklaşık 5 m/s olduğunda başlar ve nominal güce 14...16 m/s hızında ulaşılır.
Rüzgar türbinlerinin ön hesaplamaları, 50 ila 20.000 kW aralığında kullanımlarını sağlar.
2000 kW gücünde gerçekçi bir kurulumda, kanatların hareket ettiği halkanın çapı yaklaşık 80 metre olacaktır.
Güçlü rüzgar türbini büyük boyutlara sahiptir. Ancak, küçük olanlarla idare edebilirsiniz - bir beden değil, bir numara alın.
Her elektrik jeneratörüne ayrı bir konvertör verilerek, jeneratörlerin ürettiği çıkış gücünü özetlemek mümkündür.
Bu durumda rüzgar türbininin güvenilirliği ve bekası artmaktadır.
RÜZGAR GÜCÜ
rüzgar enerjisini dönme enerjisine dönüştüren bir cihaz. Bir rüzgar türbininin ana çalışma gövdesi, dönen bir ünitedir - rüzgar tarafından tahrik edilen ve dönüşü, yararlı işler yapan ekipmanı çalıştıran, mile sıkıca bağlı bir tekerlek. Mil yatay veya dikey olarak monte edilir. Rüzgar türbinleri genellikle periyodik olarak tüketilen enerjiyi üretmek için kullanılır: tanklara su pompalarken, tahıl öğütürken, geçici, acil durum ve yerel güç şebekelerinde.
Tarih referansı. Yüzey rüzgarları her zaman esmemesine, yön değiştirmesine ve kuvvetlerinin sabit olmamasına rağmen rüzgar türbini, doğal kaynaklardan enerji elde etmek için kullanılan en eski makinelerden biridir. Rüzgar türbinleri hakkında eski yazılı raporların şüpheli güvenilirliği nedeniyle, bu tür makinelerin ilk ne zaman ve nerede ortaya çıktığı tam olarak belli değil. Ancak, bazı kayıtlara bakılırsa, 7. yüzyıldan önce zaten varlardı. AD 10. yüzyılda İran'da kullanıldığı ve Batı Avrupa'da bu tip ilk cihazların 12. yüzyılın sonunda ortaya çıktığı bilinmektedir. 16. yüzyıl boyunca Hollanda yel değirmeninin çadır tipi nihayet oluşturuldu. Araştırmalar sonucunda değirmenlerin kanatlarının şekilleri ve kaplamalarının önemli ölçüde iyileştirildiği 20. yüzyılın başına kadar tasarımlarında özel bir değişiklik gözlemlenmedi. Düşük hızlı makineler hantal olduğundan, 20. yüzyılın ikinci yarısında. yüksek hızlı rüzgar türbinleri inşa etmeye başladı, yani. rüzgar çarkları yüksek rüzgar enerjisi kullanım katsayısı ile dakikada çok sayıda devir yapabilenlerdir.
Modern rüzgar türbini türleri.Şu anda, üç ana tip rüzgar türbini kullanılmaktadır - tambur, kanat (vida tipi) ve döner (S-şekilli kovucu profilli).
Davul ve kanatlı. Tambur tipi rüzgar çarkı, diğer modern kovuculara kıyasla rüzgar enerjisi kullanım oranı en düşük olmasına rağmen, en yaygın kullanılanıdır. Birçok çiftlikte, herhangi bir nedenle şebeke elektriği yoksa su pompalamak için kullanılır. Sac bıçaklara sahip böyle bir tekerleğin tipik bir şekli, Şek. 1. Tambur ve kanatlı rüzgar çarkları yatay bir şaft üzerinde döner, bu nedenle en iyi performansı elde etmek için rüzgara döndürülmeleri gerekir. Bunu yapmak için, onlara bir dümen verilir - rüzgar çarkının rüzgara dönüşünü sağlayan dikey bir düzlemde bulunan bir bıçak. Dünyanın en büyük kanat tipi rüzgar türbininin tekerlek çapı 53 m, kanadının maksimum genişliği 4,9 m'dir.Rüzgar tekerleği, rüzgar hızında gelişen 1000 kW kapasiteli bir elektrik jeneratörüne doğrudan bağlıdır. en az 48 km/s. Kanatları, rüzgar çarkının dönüş hızı 24 ila 112 km/s rüzgar hızı aralığında sabit ve 30 rpm'ye eşit kalacak şekilde ayarlanmıştır. Bu tür rüzgar türbinlerinin bulunduğu alanda rüzgarların oldukça sık esmesi nedeniyle, rüzgar türbini genellikle RÜZGAR maksimum gücünün %50'sini üretir ve kamu elektrik şebekesini besler. Kanatlı rüzgar türbinleri, uzak kırsal alanlarda, radyo iletişim sistemlerinin pillerini şarj etmek de dahil olmak üzere, çiftliklere elektrik sağlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca uçak ve güdümlü füzelerin yerleşik enerji santrallerinde de kullanılırlar.
S-şekilli rotor. Dikey bir şaft üzerine monte edilmiş S-şekilli rotor (Şekil 2) iyidir çünkü böyle bir kovucuya sahip bir rüzgar türbininin rüzgara getirilmesine gerek yoktur. Milindeki tork, yarım turda maksimum değerinin minimumdan üçte birine değişse de, rüzgarın yönüne bağlı değildir. Düzgün dairesel bir silindir rüzgar etkisi altında döndüğünde, silindir gövdesine rüzgar yönüne dik bir kuvvet etki eder. Bu fenomene, onu inceleyen Alman fizikçiden (1852) sonra Magnus etkisi denir. 1920-1930'da A. Flettner, kanatlı rüzgar çarkları yerine döner silindirler (Flettner rotorları) ve S şeklindeki rotorları ve ayrıca Avrupa'dan Amerika'ya ve geriye geçiş yapan bir gemi için pervane olarak kullandı.
Rüzgar enerjisi kullanım faktörü. Rüzgardan alınan güç genellikle küçüktür - 4 kW'dan az, eski bir Hollanda yel değirmeni tarafından 32 km / s rüzgar hızında geliştirilmiştir. Kullanılabilecek rüzgar akışının gücü, belirli bir büyüklükteki alana birim zamanda dik hareket eden hava kütlelerinin kinetik enerjisinden oluşur. Bir rüzgar türbininde bu alan, kovucunun rüzgar üstü yüzeyi tarafından belirlenir. Deniz seviyesinden yüksekliği, üzerindeki hava basıncı ve sıcaklığı dikkate alındığında, birim alan başına mevcut güç N (kW olarak), N = 0.0000446 V3 (m/s) denklemi ile belirlenir. Rüzgar enerjisi kullanım katsayısı genellikle rüzgar türbini şaftında geliştirilen gücün rüzgar çarkının rüzgar yönündeki yüzeyine etki eden rüzgar akışının mevcut gücüne oranı olarak tanımlanır. Bu katsayı, rüzgar çarkı kanadının w dış kenarının hızı ile rüzgar hızı u arasındaki belirli bir oranda maksimum olur; bu oranın değeri w/u rüzgar türbininin tipine bağlıdır. Rüzgar enerjisi kullanım katsayısı rüzgar çarkının tipine bağlıdır ve %5-10 (Düz kanatlı Hollanda değirmeni, w/u = 2,5) ile %35-40 (profilli pervane kovucu, 5 Ј w/u Ј 10) arasında değişir. ).
EDEBİYAT
Rüzgar gücü. M., 1982 Yaras L. ve diğerleri Rüzgar enerjisi. M., 1982
Collier Ansiklopedisi. - Açık toplum. 2000 .
Eş anlamlı:Diğer sözlüklerde "WIND MOTOR" un ne olduğunu görün:
Rüzgar türbini … Yazım Sözlüğü
Motor, pnömowind motoru, rüzgar türbini, rüzgar türbini Rusça eşanlamlılar sözlüğü. rüzgar türbini n., eşanlamlı sayısı: 4 yel değirmeni (8) ... eşanlamlı sözlük
Mekanik enerji üretmek için rüzgar enerjisini kullanır. Çoğunlukla kanatlı rüzgar türbinleri yaygındır, rüzgar çarkının dönme ekseni hava akış yönü ile çakışır ... Büyük Ansiklopedik Sözlük
rüzgar türbini- VD Rüzgar enerjisini rüzgar türbini dönüşünün mekanik enerjisine dönüştürmek için bir cihaz. [GOST R 51237 98] Konular rüzgar enerjisi Eşanlamlılar VD EN rüzgar motoru ... Teknik Çevirmenin El Kitabı
rüzgar türbini- rüzgar türbini... Kısaltmalar ve kısaltmalar sözlüğü
RÜZGAR GÜCÜ- (rüzgar türbini) mekanik enerji üretmek için rüzgarın kinetik enerjisini kullanan bir motor. V. yel değirmeninin ilkel görünümü. Rüzgar türbinleri var: 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 onu şaftın dönüşünün mekanik enerjisine dönüştüren rüzgarın çalışan bir gövdesi olarak, kullanırlar ... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
Rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye çeviren bir makine. Rüzgar türbininin çalışma gövdesi, hava akışının basıncını algılayan ve bunu şaft dönüşünün mekanik enerjisine dönüştüren bir rüzgar çarkıdır. Ayırmak… … teknoloji ansiklopedisi
İ; m.Rüzgar kuvvetiyle çalışan bir motor. * * * Bir rüzgar türbini, mekanik enerji üretmek için rüzgar enerjisini kullanır. Çoğunlukla kanatlı rüzgar türbinleri yaygındır, rüzgar çarkının dönme ekseninin çakıştığı ... ... ansiklopedik sözlük
Kinetik kullanan bir motor mekanik üretmek için rüzgar enerjisi enerji. V. kanatlı (bkz. şek.), kural olarak, yatay bir dönme ekseni ile bir katsayı ile ayırt edin. 0,48'e kadar rüzgar enerjisi kullanımı (en yaygın); atlıkarınca, ... ... Büyük ansiklopedik politeknik sözlük
makalenin içeriği
rüzgar türbini, rüzgar enerjisini dönme enerjisine dönüştüren bir cihaz. Bir rüzgar türbininin ana çalışma gövdesi, dönen bir ünitedir - rüzgar tarafından tahrik edilen ve mile sıkı bir şekilde bağlanan bir tekerlek, dönüşü faydalı işler yapan ekipmanı çalıştırır. Mil yatay veya dikey olarak monte edilir. Rüzgar türbinleri genellikle periyodik olarak tüketilen enerjiyi üretmek için kullanılır: tanklara su pompalarken, tahıl öğütürken, geçici, acil durum ve yerel güç şebekelerinde.
Tarih referansı.
Yüzey rüzgarları her zaman esmemesine, yön değiştirmesine ve kuvvetlerinin sabit olmamasına rağmen rüzgar türbini, doğal kaynaklardan enerji elde etmek için kullanılan en eski makinelerden biridir. Rüzgar türbinleri hakkında eski yazılı raporların şüpheli güvenilirliği nedeniyle, bu tür makinelerin ilk ne zaman ve nerede ortaya çıktığı tam olarak belli değil. Ancak, bazı kayıtlara bakılırsa, 7. yüzyıldan önce zaten varlardı. AD 10. yüzyılda İran'da kullanıldığı ve Batı Avrupa'da bu tip ilk cihazların 12. yüzyılın sonunda ortaya çıktığı bilinmektedir. 16. yüzyıl boyunca Hollanda yel değirmeninin çadır tipi nihayet oluşturuldu. Araştırmalar sonucunda değirmenlerin kanatlarının şekilleri ve kaplamalarının önemli ölçüde iyileştirildiği 20. yüzyılın başına kadar tasarımlarında özel bir değişiklik gözlemlenmedi. Düşük hızlı makineler hantal olduğundan, 20. yüzyılın ikinci yarısında. yüksek hızlı rüzgar türbinleri inşa etmeye başladı, yani. rüzgar çarkları yüksek rüzgar enerjisi kullanım katsayısı ile dakikada çok sayıda devir yapabilenlerdir.
Modern rüzgar türbinleri türleri.
Şu anda, üç ana tip rüzgar türbini kullanılmaktadır - tambur, kanat (vida tipi) ve döner (S-şekilli kovucu profilli).
Davul ve kanatlı.
Tambur tipi rüzgar çarkı, diğer modern kovuculara kıyasla rüzgar enerjisi kullanım oranı en düşük olmasına rağmen, en yaygın kullanılanıdır. Onunla birçok çiftlikte herhangi bir nedenle şebeke elektriği yoksa su pompalayın. Sac bıçaklara sahip böyle bir tekerleğin tipik bir şekli, Şek. 1. Tambur ve kanatlı rüzgar çarkları yatay bir şaft üzerinde döner, bu nedenle en iyi performansı elde etmek için rüzgara döndürülmeleri gerekir. Bunu yapmak için, onlara bir dümen verilir - rüzgar çarkının rüzgara dönüşünü sağlayan dikey bir düzlemde bulunan bir bıçak. Dünyanın en büyük kanat tipi rüzgar türbininin tekerlek çapı 53 m, kanadının maksimum genişliği 4,9 m'dir.Rüzgar tekerleği, rüzgar hızında gelişen 1000 kW kapasiteli bir elektrik jeneratörüne doğrudan bağlıdır. en az 48 km/s. Kanatları, rüzgar çarkının dönüş hızı 24 ila 112 km/s rüzgar hızı aralığında sabit ve 30 rpm'ye eşit kalacak şekilde ayarlanmıştır. Bu tür rüzgar türbinlerinin bulunduğu alanda rüzgarların oldukça sık esmesi nedeniyle rüzgar türbini genellikle maksimum gücün ~ %50'sini üretir ve kamu elektrik şebekesini besler. Kanatlı rüzgar türbinleri, uzak kırsal alanlarda, radyo iletişim sistemlerinin pillerini şarj etmek de dahil olmak üzere, çiftliklere elektrik sağlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca uçak ve güdümlü füzelerin yerleşik enerji santrallerinde de kullanılırlar.
S-şekilli rotor.
Dikey bir şaft üzerine monte edilmiş S-şekilli rotor (Şekil 2) iyidir çünkü böyle bir kovucuya sahip bir rüzgar türbininin rüzgara getirilmesine gerek yoktur. Milindeki tork, yarım turda maksimum değerinin minimumdan üçte birine değişse de, rüzgarın yönüne bağlı değildir. Düzgün dairesel bir silindir rüzgar etkisi altında döndüğünde, silindir gövdesine rüzgar yönüne dik bir kuvvet etki eder. Bu fenomene, onu inceleyen Alman fizikçiden (1852) sonra Magnus etkisi denir. 1920–1930'da A. Flettner, kanatlı rüzgar çarkları yerine dönen silindirler (Flettner rotorları) ve S-şekilli rotorlar ve ayrıca Avrupa'dan Amerika'ya ve arkaya geçiş yapan bir gemi için pervane olarak kullandı.
Rüzgar enerjisi kullanım faktörü.
Rüzgardan alınan güç genellikle küçüktür - 4 kW'dan az, eski bir Hollanda yel değirmeni tarafından 32 km / s rüzgar hızında geliştirilmiştir. Kullanılabilecek rüzgar akışının gücü, belirli bir büyüklükteki alana birim zamanda dik hareket eden hava kütlelerinin kinetik enerjisinden oluşur. Bir rüzgar türbininde bu alan, kovucunun rüzgar üstü yüzeyi tarafından belirlenir. Deniz seviyesinden yüksekliği, üzerindeki hava basıncı ve sıcaklığı dikkate alındığında, mevcut güç n(kW cinsinden) birim alan başına denklem ile verilir
n\u003d 0.0000446 V3 (m / s).
Rüzgar enerjisi kullanım katsayısı genellikle rüzgar türbini şaftında geliştirilen gücün rüzgar çarkının rüzgar yönündeki yüzeyine etki eden rüzgar akışının mevcut gücüne oranı olarak tanımlanır. Bu katsayı, rüzgar türbini kanadının dış kenarının hızı arasında belirli bir oranda maksimum olur. w ve rüzgar hızı sen; bu oranın anlamı w/sen rüzgar türbini tipine bağlıdır. Rüzgar enerjisi kullanım faktörü rüzgar çarkının tipine bağlıdır ve %5-10 arasında değişir (düz kanatlı Hollanda değirmeni, w/sen= 2,5) %35-40'a kadar (profilli kanatlı kovucu, 5 J w/sen£10).
rüzgar enerjisini dönme enerjisine dönüştüren bir cihaz. Bir rüzgar türbininin ana çalışma gövdesi, dönen bir ünitedir - rüzgar tarafından tahrik edilen ve dönüşü, yararlı işler yapan ekipmanı çalıştıran, mile sıkıca bağlı bir tekerlek. Mil yatay veya dikey olarak monte edilir. Rüzgar türbinleri genellikle periyodik olarak tüketilen enerjiyi üretmek için kullanılır: tanklara su pompalarken, tahıl öğütürken, geçici, acil durum ve yerel güç şebekelerinde.
Tarih referansı. Yüzey rüzgarları her zaman esmemesine, yön değiştirmesine ve kuvvetlerinin sabit olmamasına rağmen rüzgar türbini, doğal kaynaklardan enerji elde etmek için kullanılan en eski makinelerden biridir. Rüzgar türbinleri hakkında eski yazılı raporların şüpheli güvenilirliği nedeniyle, bu tür makinelerin ilk ne zaman ve nerede ortaya çıktığı tam olarak belli değil. Ancak, bazı kayıtlara bakılırsa, 7. yüzyıldan önce zaten varlardı. AD 10. yüzyılda İran'da kullanıldığı ve Batı Avrupa'da bu tip ilk cihazların 12. yüzyılın sonunda ortaya çıktığı bilinmektedir. 16. yüzyıl boyunca Hollanda yel değirmeninin çadır tipi nihayet oluşturuldu. Araştırmalar sonucunda değirmenlerin kanatlarının şekilleri ve kaplamalarının önemli ölçüde iyileştirildiği 20. yüzyılın başına kadar tasarımlarında özel bir değişiklik gözlemlenmedi. Düşük hızlı makineler hantal olduğundan, 20. yüzyılın ikinci yarısında. yüksek hızlı rüzgar türbinleri inşa etmeye başladı, yani. rüzgar çarkları yüksek rüzgar enerjisi kullanım katsayısı ile dakikada çok sayıda devir yapabilenlerdir.
Modern rüzgar türbini türleri.Şu anda, üç ana tip rüzgar türbini kullanılmaktadır - tambur, kanat (vida tipi) ve döner (S-şekilli kovucu profilli).
Davul ve kanatlı. Tambur tipi rüzgar çarkı, diğer modern kovuculara kıyasla rüzgar enerjisi kullanım oranı en düşük olmasına rağmen, en yaygın kullanılanıdır. Birçok çiftlikte, herhangi bir nedenle şebeke elektriği yoksa su pompalamak için kullanılır. Sac bıçaklara sahip böyle bir tekerleğin tipik bir şekli, Şek. 1. Tambur ve kanatlı rüzgar çarkları yatay bir şaft üzerinde döner, bu nedenle en iyi performansı elde etmek için rüzgara döndürülmeleri gerekir. Bunu yapmak için, onlara bir dümen verilir - rüzgar çarkının rüzgara dönüşünü sağlayan dikey bir düzlemde bulunan bir bıçak. Dünyanın en büyük kanat tipi rüzgar türbininin tekerlek çapı 53 m, kanadının maksimum genişliği 4,9 m'dir.Rüzgar tekerleği, rüzgar hızında gelişen 1000 kW kapasiteli bir elektrik jeneratörüne doğrudan bağlıdır. en az 48 km/s. Kanatları, rüzgar çarkının dönüş hızı 24 ila 112 km/s rüzgar hızı aralığında sabit ve 30 rpm'ye eşit kalacak şekilde ayarlanmıştır. Bu tür rüzgar türbinlerinin bulunduğu alanda rüzgarların oldukça sık esmesi nedeniyle, rüzgar türbini genellikle RÜZGAR maksimum gücünün %50'sini üretir ve kamu elektrik şebekesini besler. Kanatlı rüzgar türbinleri, uzak kırsal alanlarda, radyo iletişim sistemlerinin pillerini şarj etmek de dahil olmak üzere, çiftliklere elektrik sağlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca uçak ve güdümlü füzelerin yerleşik enerji santrallerinde de kullanılırlar.
S-şekilli rotor. Dikey bir şaft üzerine monte edilmiş S-şekilli rotor (Şekil 2) iyidir çünkü böyle bir kovucuya sahip bir rüzgar türbininin rüzgara getirilmesine gerek yoktur. Milindeki tork, yarım turda maksimum değerinin minimumdan üçte birine değişse de, rüzgarın yönüne bağlı değildir. Düzgün dairesel bir silindir rüzgar etkisi altında döndüğünde, silindir gövdesine rüzgar yönüne dik bir kuvvet etki eder. Bu fenomene, onu inceleyen Alman fizikçiden (1852) sonra Magnus etkisi denir. 1920-1930'da A. Flettner, kanatlı rüzgar çarkları yerine döner silindirler (Flettner rotorları) ve S şeklindeki rotorları ve ayrıca Avrupa'dan Amerika'ya ve geriye geçiş yapan bir gemi için pervane olarak kullandı.
Rüzgar enerjisi kullanım faktörü. Rüzgardan alınan güç genellikle küçüktür - 4 kW'dan az, eski bir Hollanda yel değirmeni tarafından 32 km / s rüzgar hızında geliştirilmiştir. Kullanılabilecek rüzgar akışının gücü, belirli bir büyüklükteki alana birim zamanda dik hareket eden hava kütlelerinin kinetik enerjisinden oluşur. Bir rüzgar türbininde bu alan, kovucunun rüzgar üstü yüzeyi tarafından belirlenir. Deniz seviyesinden yüksekliği, üzerindeki hava basıncı ve sıcaklığı dikkate alındığında, birim alan başına mevcut güç N (kW olarak), N = 0.0000446 V3 (m/s) denklemi ile belirlenir. Rüzgar enerjisi kullanım katsayısı genellikle rüzgar türbini şaftında geliştirilen gücün rüzgar çarkının rüzgar yönündeki yüzeyine etki eden rüzgar akışının mevcut gücüne oranı olarak tanımlanır. Bu katsayı, rüzgar çarkı kanadının w dış kenarının hızı ile rüzgar hızı u arasındaki belirli bir oranda maksimum olur; bu oranın değeri w/u rüzgar türbininin tipine bağlıdır. Rüzgar gücü kullanım katsayısı rüzgar çarkının tipine bağlıdır ve %5-10 (Düz kanatlı Hollanda değirmeni, w/u = 2,5) ile %35-40 (profilli kanatlı kovucu, 5 R€ w/u R€ 10 arasında değişir. ) .
EDEBİYAT
Rüzgar gücü. M., 1982 Yaras L. ve diğerleri Rüzgar enerjisi. M., 1982
