Hệ thống tuabin gió hiện đại. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế

 Bình luận bài viết

Hiện nay có rất nhiều hệ thống tua-bin gió có cả trục quay ngang và trục quay dọc. Chúng khác nhau không chỉ về hình thức và thiết kế mà còn về khả năng kỹ thuật, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của chúng. Dựa trên thiết kế của bộ thu năng lượng gió và vị trí của nó trong luồng không khí, một số hệ thống động cơ gió được phân biệt.

Chúng ta đã nói về tua bin gió kiểu băng chuyền và tua bin gió kiểu trống. Cái gọi là động cơ gió quay cũng được biết đến (Hình 23). Các cánh của nó quay, giống như một tua bin gió băng chuyền, trong mặt phẳng nằm ngang và dẫn động một trục thẳng đứng.

Hình 23. Tua bin gió quay

Tua bin gió cánh gạt hiện nay đã phổ biến rộng rãi, loại lâu đời nhất là cối xay gió thông thường. Bộ phận chính của bất kỳ tuabin gió cánh gạt nào là bánh xe gió. Nó bao gồm một số lưỡi dao và quay dưới tác động của gió. Với sự trợ giúp của một cặp bánh răng côn gắn trên đầu tuabin gió (Hình 24), chuyển động quay của bánh xe được chuyển thành chuyển động nhanh hơn của trục thẳng đứng hoặc thành chuyển động tịnh tiến của thanh truyền động.

Hình 24. Sơ đồ của một tuabin gió cánh gạt

Để biến đầu và bánh xe gió thành gió, cối xay gió có một giá đỡ, còn các tua-bin gió nhỏ hiện đại có một cái đuôi có đuôi thẳng đứng ở cuối. Tua bin gió cánh gạt lớn có các cơ chế phức tạp khác để tự động căn chỉnh bánh xe gió theo hướng gió. Để đảm bảo tốc độ quay của bánh xe gió không vượt quá mức tối đa, có một thiết bị đặc biệt để điều khiển tốc độ tự động.

Thông thường, trên bề mặt trái đất, luồng không khí do các chướng ngại vật khác nhau không đồng đều và suy yếu nên bánh xe gió được lắp đặt trên cột hoặc tháp cao, phía trên các chướng ngại vật.

Dựa trên thiết kế của bánh xe gió, tua bin gió cánh gạt hiện đại được chia thành tốc độ cao và tốc độ thấp.

Trong tuabin gió tốc độ thấp, bánh xe gió bao gồm một số lượng lớn các cánh quạt (Hình 25). Nó di chuyển dễ dàng. Nhờ đó, tuabin gió tốc độ thấp thuận tiện khi làm việc với bơm piston và các máy khác cần lực ban đầu lớn khi khởi động.

Hình 25. Tua bin gió nhiều cánh hiện đại TB-5 công suất tới 2,5 mã lực

Tua bin gió tốc độ thấp chủ yếu được sử dụng ở những khu vực có tốc độ gió trung bình không vượt quá 4,5 mét mỗi giây. Theo quy luật, tất cả các cơ chế của tuabin gió nhiều tấm đều đơn giản hơn một chút so với cơ chế của tua bin gió tốc độ cao. Tuy nhiên, bánh xe gió của tuabin gió tốc độ thấp có kết cấu khá cồng kềnh. Với kích thước lớn của bánh xe như vậy khó có thể tạo được sự ổn định cần thiết, nhất là khi tốc độ gió cao. Vì vậy, hiện nay các tuabin gió nhiều cánh được chế tạo với đường kính bánh xe gió không quá 8 mét. Công suất của một tuabin gió như vậy đạt tới 6 mã lực. Công suất này khá đủ để cung cấp nước lên bề mặt từ các giếng sâu tới 200 mét.

Tua bin gió tốc độ cao có không quá bốn cánh với hình dạng được sắp xếp hợp lý trong bánh xe gió (ví dụ, xem Hình 27).

Hình 27. Tua bin gió 1-D-18 có công suất lên tới 30 kilowatt

Điều này cho phép chúng chịu được gió rất mạnh. Ngay cả khi có gió giật mạnh, các cơ chế điều khiển được thiết kế tốt sẽ tạo ra chuyển động quay đồng đều của các bánh xe gió của tua-bin gió tốc độ cao.

Những đặc điểm tích cực này của tua-bin gió tốc độ cao cho phép chúng hoạt động trong điều kiện gió có thể thay đổi ở bất kỳ cường độ nào.

Do đó, tua-bin gió tốc độ cao có thể được chế tạo với đường kính bánh xe gió rất lớn, đạt tới năm mươi mét trở lên và phát triển công suất vài trăm mã lực.

Do bánh xe gió có tính đồng nhất cao và ổn định nên động cơ gió tốc độ cao được sử dụng để dẫn động nhiều loại máy móc và máy phát điện. Tua bin gió tốc độ cao hiện đại là loại máy vạn năng.

Thật thuận tiện khi so sánh động cơ gió của các hệ thống khác nhau bằng cách đưa ra khái niệm tốc độ bình thường. Tốc độ này được xác định bằng tỷ số giữa tốc độ ngoại vi ở đầu ngoài của cánh quay ở tốc độ gió 8 mét/giây với tốc độ dòng khí.

Các cánh của động cơ gió băng chuyền, quay và trống trong quá trình vận hành di chuyển dọc theo luồng không khí và tốc độ của bất kỳ điểm nào không bao giờ được lớn hơn tốc độ gió. Do đó, tốc độ bình thường của các tuabin gió loại này sẽ luôn nhỏ hơn một (vì tử số sẽ nhỏ hơn mẫu số).

Các bánh xe gió của tuabin gió có cánh quay theo hướng gió, do đó tốc độ chuyển động của các phần cuối cánh của chúng đạt giá trị cao. Nó có thể cao hơn nhiều lần so với tốc độ dòng khí. Càng ít cánh quạt và hình dạng của chúng càng tốt thì bánh xe gió càng ít chịu lực cản. Điều này có nghĩa là nó quay càng nhanh. Những ví dụ điển hình nhất về tua bin gió cánh gạt hiện đại có tốc độ bình thường lên tới chín đơn vị. Hầu hết các tuabin gió do nhà máy sản xuất đều có tốc độ 5 - 7 đơn vị. Để so sánh, chúng tôi lưu ý rằng ngay cả những máy nghiền nông dân tốt nhất cũng chỉ có tốc độ 2-3 chiếc (và theo nghĩa này, chúng tiên tiến hơn động cơ quay, quay và trống gió).

Khi số lượng cánh quạt trên bánh xe gió tăng lên, khả năng di chuyển ra xa của nó ở tốc độ gió thấp cũng tăng lên. Do đó, động cơ gió có cánh nhiều cánh, trong đó tổng diện tích các cánh chiếm 60-70% bề mặt quét (xem Hình 20) của bánh xe gió, đi vào hoạt động ở tốc độ gió 3-3,5 mét. môi giây.

Hình 20. Nhà máy giàn

Tua bin gió tốc độ cao với số lượng cánh quạt nhỏ khởi động ở tốc độ gió 4,5 đến 6 mét mỗi giây. Do đó, chúng phải được đưa vào hoạt động mà không cần tải hoặc với sự trợ giúp của các thiết bị đặc biệt.

Khả năng khởi động tốt và thiết kế đơn giản của tua bin gió quay, tua bin gió quay và tang trống đã thu hút nhiều nhà phát minh và nhà thiết kế, những người coi chúng là tua bin gió lý tưởng. Tuy nhiên, trên thực tế, những chiếc máy này có một số nhược điểm đáng kể. Những nhược điểm này làm cho chúng khó sử dụng ngay cả với những máy thông thường và đơn giản như máy bơm piston và máy nghiền lưỡi dao.

Tua bin gió với máy thu năng lượng gió kiểu rôto sử dụng năng lượng dòng không khí rất kém, hệ số sử dụng năng lượng gió của chúng thấp hơn 2-2,5 lần so với tua bin gió cánh gạt. Do đó, với các bề mặt bằng nhau được quét bởi các cánh quạt, tua bin gió cánh gạt có thể phát công suất lớn gấp 2-2,5 lần so với các nhà máy điện gió băng chuyền, quay và trống.

Tua bin gió kiểu cánh quạt hiện chỉ được sử dụng dưới dạng lắp đặt thủ công nhỏ với công suất lên tới 0,5 mã lực. Ví dụ, chúng được sử dụng để điều khiển các thiết bị thông gió khác nhau trong các chuồng chăn nuôi, lò rèn và các khu vực sản xuất nông nghiệp khác.

Điều gì quyết định công suất của tuabin gió?

Chúng ta biết rằng năng lượng của luồng không khí không phải là hằng số, vì vậy bất kỳ tuabin gió nào cũng có công suất thay đổi. Công suất của bất kỳ tuabin gió nào đều phụ thuộc vào tốc độ gió. Người ta đã xác định rằng khi tốc độ gió tăng gấp đôi thì công suất trên cánh của tuabin gió tăng gấp 8 lần và khi tốc độ dòng khí tăng gấp 3 lần thì công suất của tuabin gió tăng gấp 27 lần.

Công suất của tuabin gió cũng phụ thuộc vào kích thước của máy thu năng lượng gió. Trong trường hợp này, nó tỷ lệ thuận với diện tích được quét bởi các cánh của bánh xe gió hoặc rôto. Ví dụ, đối với tuabin gió cánh gạt, bề mặt được quét bởi các cánh sẽ là diện tích hình tròn mô tả điểm cuối của cánh trong một vòng quay đầy đủ. Đối với tuabin gió dạng trống, băng chuyền và quay, bề mặt quét của các cánh là diện tích hình chữ nhật có chiều cao bằng chiều dài của cánh và chiều rộng bằng khoảng cách giữa các mép ngoài của các cánh đối diện.

Tuy nhiên, bất kỳ bánh xe gió hoặc rôto nào cũng chỉ chuyển đổi một phần năng lượng của luồng không khí đi qua bề mặt bị cánh quạt quét thành công cơ học hữu ích. Phần năng lượng này được xác định bởi hệ số sử dụng năng lượng gió. Giá trị của hệ số sử dụng năng lượng gió luôn nhỏ hơn một. Đối với tuabin gió tốc độ cao hiện đại tốt nhất, hệ số này đạt 0,42. Đối với các tuabin gió tốc độ cao và tốc độ thấp của nhà máy nối tiếp, hệ số sử dụng năng lượng gió thường là 0,30-0,35; điều này có nghĩa là chỉ khoảng một phần ba năng lượng của luồng không khí đi qua các bánh xe gió của tuabin gió được chuyển thành công hữu ích. Hai phần ba năng lượng còn lại vẫn chưa được sử dụng.

Nhà khoa học Liên Xô G. X. Sabinin, dựa trên tính toán, đã xác định rằng ngay cả một tuabin gió lý tưởng cũng có hệ số sử dụng năng lượng gió chỉ 0,687.

Tại sao hệ số này không thể bằng hoặc thậm chí gần bằng một?

Điều này được giải thích là do một phần năng lượng gió được sử dụng để hình thành các xoáy ở các cánh quạt và tốc độ gió phía sau bánh xe gió giảm xuống.

Như vậy, công suất thực tế của tuabin gió phụ thuộc vào hệ số sử dụng năng lượng gió. Công suất của tuabin gió tỷ lệ thuận với giá trị của nó. Điều này có nghĩa là khi tỷ lệ sử dụng năng lượng gió tăng lên thì công suất của tuabin gió cũng tăng lên và ngược lại.

Tua bin gió dạng trống, quay và quay có cánh đơn giản có tỷ lệ sử dụng năng lượng gió rất thấp. Giá trị của chúng rất khác nhau từ 0,06 đến 0,18. Đối với động cơ cánh gạt, hệ số này dao động từ 0,30 đến 0,42.

Ngoài ra, công suất hữu ích của bất kỳ tuabin gió nào cũng tỷ lệ thuận với hiệu suất của cơ cấu truyền động cũng như mật độ không khí. Thông thường, hiệu suất của cơ cấu tuabin gió hiện đại là từ 0,8 đến 0,9.

Từ những gì đã nói về công suất của tuabin gió, suy ra rằng đối với một cơn gió nhất định, tuabin gió đó sẽ có công suất cao hơn, trong đó lượng luồng không khí lớn nhất chảy qua bề mặt được quét bởi các cánh và các cánh quạt. của bánh xe gió có một cấu hình được sắp xếp hợp lý.

Tác giả: Karmishin A.V.

Xem các bài viết khác razdela Nguồn năng lượng thay thế.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Trong thế giới công nghệ âm thanh hiện đại, các nhà sản xuất không chỉ nỗ lực đạt được chất lượng âm thanh hoàn hảo mà còn kết hợp chức năng với tính thẩm mỹ. Một trong những bước cải tiến mới nhất theo hướng này là hệ thống loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D mới, được giới thiệu tại sự kiện Thế giới Samsung 2024. Samsung HW-LS60D không chỉ là một chiếc loa mà còn là nghệ thuật của âm thanh kiểu khung. Sự kết hợp giữa hệ thống 6 loa có hỗ trợ Dolby Atmos và thiết kế khung ảnh đầy phong cách khiến sản phẩm này trở thành sự bổ sung hoàn hảo cho mọi nội thất. Samsung Music Frame mới có các công nghệ tiên tiến bao gồm Âm thanh thích ứng mang đến cuộc hội thoại rõ ràng ở mọi mức âm lượng và tính năng tối ưu hóa phòng tự động để tái tạo âm thanh phong phú. Với sự hỗ trợ cho các kết nối Spotify, Tidal Hi-Fi và Bluetooth 5.2 cũng như tích hợp trợ lý thông minh, chiếc loa này sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của bạn. ... >>

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Nghề mới - thợ mỏ vũ trụ 19.09.2018 Bất chấp mọi khó khăn, NASA đang chuẩn bị một cách có phương pháp cho việc khai thác trong không gian. Đặc biệt là đối với "Trường khai thác Colorado" này đã công bố một tập hợp các khóa đào tạo cho các thợ mỏ không gian. Theo các chuyên gia NASA, tổng chi phí khoáng sản có thể được khai thác từ các thiên thể vũ trụ nhỏ là khoảng 100 tỷ USD cho mỗi cư dân trên hành tinh của chúng ta. Số lượng khổng lồ các kim loại và vật liệu có giá trị này nằm rải rác trên 780 tiểu hành tinh tồn tại trong hệ mặt trời của chúng ta. Hầu hết chúng sẽ rất khó đi tới, nhưng một phần rắn lưu thông trong vành đai tiểu hành tinh giữa sao Hỏa và sao Mộc. Đó là vành đai này mà NASA đã nhắm mục tiêu đầu tiên. Theo dự báo của các nhân viên của tổ chức, đến năm 2030 một "cơn sốt vàng" thực sự có thể bắt đầu trong không gian. Các tổ chức khác cũng đang tích cực suy nghĩ về cách đạt được giải độc đắc về khai thác không gian. Vì mục đích này, Trường Đại học Nghiên cứu và Giảng dạy Mỏ Colorado đang mở các khóa học cho các thợ mỏ vũ trụ. Sinh viên trong các khóa học sẽ được giới thiệu những kiến ​​thức cơ bản về địa cơ, năng lượng mặt trời và hạt nhân và luyện kim, các phương pháp khai thác cũng như chiết xuất các chất có giá trị từ quặng. Danh sách các ngành học sẽ bao gồm vật lý thiên văn, người máy và những điều cơ bản về thiết kế tàu vũ trụ. Trường đại học có kế hoạch cho ra mắt những máy khai thác không gian đầu tiên trong vòng 5-8 năm - chỉ vào thời điểm này, những tàu thăm dò đầu tiên để trinh sát bên trong tiểu hành tinh sẽ được phóng vào không gian.

Tin tức thú vị khác:

▪ Chim ruồi châu Âu là loài chim ban đầu

▪ Multicopter - trực thăng điện nhiều cánh quạt

▪ Não nhân tạo cũng cần ngủ

▪ Thuốc tránh thai ảnh hưởng đến trí nhớ

▪ Trao đổi chất nhanh và chậm

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Chống sét. Lựa chọn bài viết

▪ Kẻ mạnh luôn đổ lỗi cho kẻ yếu. biểu thức phổ biến

▪ bài báo Những cuộc dạo chơi thực sự của Dostoevsky quanh St. Petersburg đã ảnh hưởng đến cuốn tiểu thuyết Tội ác và Trừng phạt như thế nào? đáp án chi tiết

▪ bài viết Y sĩ của phòng (khoa) cấp cứu. Mô tả công việc

▪ bài viết Bộ điều hợp tự động ghi tin nhắn điện thoại. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Thiết bị sạc-xả chế độ kép. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024