Проектиране и приложение на вятърни турбини

Нарастването на производството на енергия поради използването на невъзобновяеми природни ресурси е ограничено от прага, зад който стои пълното производство на суровини. Алтернативната енергия, включително производството на вятърна енергия, ще осигури намаляване на тежестта върху местообитанието.

Движението на всяка маса, включително въздух, генерира енергия. Вятърният двигател преобразува кинетичната енергия на въздушния поток в механична енергия. Това устройство е в основата на вятърната енергия, алтернативна посока в използването на природните ресурси.

към съдържанието?

Ефективност

Оценяването на енергийната ефективност на агрегат от определен тип и конструкция, сравняването му с показателите на подобни двигатели е доста просто. Необходимо е да се определи коефициентът на използване на вятърната енергия (KWEV). Изчислява се като съотношението на мощността, получена на вала на вятърния двигател, към мощността на вятърния поток, действащ върху повърхността на вятърната мелница.

Коефициентът на използване на вятърната енергия за различни инсталации варира от 5 до 40%. Оценката ще бъде непълна без да се вземат предвид разходите за проектиране и изграждане на съоръжението, количеството и цената на произведената електроенергия. При алтернативната енергия срокът на изплащане на вятърната турбина е важен фактор, но също така отчитането на произтичащия ефект върху околната среда е задължително.

към съдържанието?

Класификация

Според принципите на използване на генерираната енергия вятърните двигатели се разделят на два класа: • линеен; • цикличен.

към съдържанието?

Линеен тип

Линейна или подвижна вятърна турбина преобразува енергията на въздушния поток в механична енергия на движение. Може да е платно, крило. От инженерна гледна точка това не е вятърен двигател, а двигател.

към съдържанието?

Цикличен тип

При цикличните двигатели самият корпус е неподвижен. Въздушният поток се върти,извършване на циклични движения, неговите работни части. Механичната енергия на въртене е най-подходяща за генериране на електричество, универсална форма на енергия. Цикличните вятърни турбини включват вятърни мелници. Вятърните колела, вариращи от древни вятърни мелници до съвременни инсталации за вятърна енергия, се различават по своя дизайн и пълното използване на силата на въздушния поток. Устройствата се делят на високоскоростни и бавнооборотни, както и според хоризонталната или вертикалната посока на оста на въртене на ротора.

към съдържанието?

Хоризонтална

Вятърните двигатели с хоризонтална ос на въртене се наричат ​​крилати.Към вала на ротора са закрепени няколко лопатки (крила) и маховик. Самият вал е разположен хоризонтално. Основните елементи на устройството: вятърна мелница, глава, опашка и кула. Вятърната мелница е монтирана под въртяща се около вертикална ос глава, в която е закрепен валът на двигателя и са разположени трансмисионните механизми. Опашката действа като лопатка, завъртайки главата на вятърната мелница срещу посоката на вятъра.

При високи скорости на движение на въздушните потоци (15 m / s и по-високи) е рационално да се използват високоскоростни хоризонтални вятърни двигатели. Дву- и трилопатковите агрегати от водещи производители осигуряват 30% ефективност. Самоизработеният вятърен двигател има коефициент на използване на въздушния поток до 20%. Ефективността на устройството зависи от внимателното изчисление и качеството на остриетата.

Лопатковите вятърни двигатели и вятърните турбини осигуряват висока скорост на въртене на вала, което позволява мощността да се предава директно към вала на генератора. Значителен недостатък е, че при слаб вятър такива вятърни двигатели изобщо няма да работят. Има проблеми с пускането при преминаване от безветрие към усилен вятър.

Спокоенхоризонталните двигатели имат повече лопатки. Значителна зона на взаимодействие с въздушния поток ги прави по-ефективни при слаб вятър. Но инсталациите имат значителна плаваемост, което изисква приемането на мерки за защита от пориви на вятъра. Най-добрият индикатор KVEV е 15%. Такива инсталации не се използват в индустриален мащаб.

към съдържанието?

Вертикален тип въртележка

В такива устройства лопатките са монтирани по вертикалната ос на колелото (ротора), за да приемат въздушния поток. Тялото и системата от клапи гарантират, че вятърният поток удря половината от вятърната мелница, полученият момент на прилагане на силите осигурява въртенето на ротора.

В сравнение с лопатковите агрегати, въртящият се вятърен двигател произвежда по-голям въртящ момент. Когато скоростта на въздушния поток се увеличи, той бързо влиза в работен режим (по сила на теглене), стабилизира се според скоростта на въртене. Но такива единици са бавни. За преобразуване на въртенето на вала в електрическа енергия е необходим специален генератор (многополюсен), способен да работи при ниски скорости. Генератори от този тип не са често срещани. Приложението на системата на скоростната кутия е ограничено от ниската ефективност.

Каруселният вятърен двигател е по-лесен за работа. Самият дизайн осигурява автоматично регулиране на броя на оборотите на ротора, което ви позволява да проследявате посоката на вятъра.

към съдържанието?

Вертикален: ортогонален

Ортогоналните вятърни турбини и вятърните турбини са най-обещаващите за мащабно производство на електроенергия. Диапазонът на използване на такива агрегати, в зависимост от скоростта на вятъра, е от 5 до 16 m/s. Произвежда се от тях, капацитетът е увеличен до 50 хиляди kW. Профилът на лопатката на ортогонална инсталация е подобен на профила на крило на самолет. За да започне крилото да работи, е необходимо да се приложи въздушен поток към него, както по време на разгонване на самолет приМахам от себе си, събличам Вятърният двигател също трябва да се завърти предварително, след като е изразходвал енергия. След изпълнение на това условие инсталацията преминава в генераторен режим.

към съдържанието?

Изводи

Вятърната енергия е един от най-обещаващите възобновяеми енергийни източници. Опитът от промишленото използване на вятърни двигатели и вятърни турбини показва, че ефективността зависи от поставянето на вятърни генератори на места с благоприятни въздушни потоци. Използването на съвременни материали в конструкцията на блоковете, използването на нови схеми за производство и съхранение на електроенергия ще осигури по-нататъшно повишаване на надеждността и енергийната ефективност на вятърните турбини.