Практична робота 4 Дослідження характеристик вітроустановок
Submitted by s_kvt on Ндл, 09/15/2013 - 00:26
Назва:
Практична робота 4 Дослідження характеристик вітроустановок
Скачати
ПРАКТИЧНА РОБОТА 4
ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВІТРОУСТАНОВОК
Кінетична енергія вітрового потоку зі швидкістю вітру W0 (м/с):
, (Вт)
де т – масова витрата повітря, її можна визначити з рівняння нерозривності потоку (за відсутності турбулентності):
, (кг)
де ρ – густина повітря (кг/м3); Fоб – площа диску (м2), створеного від обертання вітроколеса, через яку проходить вітровий потік.
Тоді потужність потоку вітру буде:
, (Вт)
Як бачимо, потужність вітрового потоку пропорційна до його площі, швидкості вітру в третій степені і густини повітря. Слід зауважити, що технічно складно одержати велику потужність на одній установці від розсіяної енергії повітряного потоку, враховуючи малу його густину ρпов= 1,3 кг/м3 (для порівняння густина води ρв = 1000 кг/м3).
Потужність, яку розвиває вітроколесо:
, (Вт)
Параметр k визначає ефективність використання вітроколесом енергії вітрового потоку і називається коефіцієнтом потужності. С залежить від конструкції вітроколеса і швидкості вітру. Максимальна проектна потужність ВЕУ визначається для стандартної швидкості вітру W0 = 12 м/с. Тоді з 1 м2 площі Fоб отримаємо потужність близько 300 Вт для значення k = 0,35-0,45.
В процесі проектування ВЕУ за розрахункову швидкість беруть більшу за середньорічну, наприклад, для районів з середньою швидкістю вітру W0 = 4-6 м/с, за розрахункову приймають 8 м/с. Густина повітря, в середньому, становить 1,293 кг/м3, але суттєво залежить від атмосферного тиску і температури. Якщо прийняти сезонну температуру повітря на Україні: для зими -5 °С, для весни і осені + 10 °С, а для літа + 20 °С, і атмосферний тиск повітря близьким до нормального, то густина повітря буде: для зими – 1,18, для весни і осені – 1,054, для літа – 1,016 кг/м3.
Потужність ВЕУ різних типів:
- горизонтального типу:
, (кВт)
де ξ = 0,3-0,35 – коефіцієнт використання енергії вітру; ηГ – ККД електричного генератора, близько 0,875.
- вертикального типу:
, (кВт)
де і – кількість лопастей; b – довжина хорди лопасті; 
– відносна потужність, яка залежить від конструкції агрегату, відносної швидкості руху лопастей (
, Wл – швидкість лопастей) і аеродинамічних якостей лопастей; L – довжина лопасті.
Введемо поняття швидкохідності вітроколеса Z. Це – відношення колової швидкості кінця лопаті Wкл до незбуреної швидкості вітрового потоку W0.
або 
,
де R – радіус вітроколеса, ω – кутова швидкість вітроколеса, υ – частота обертання вітроколеса, об/с.
Завдання 1.
Визначити потужність вітрового потоку на 1 м2 площі, перпендикулярної до нього, якщо протягом місяця середня швидкість вітру W0 (м/с). Густина повітря 1,2 кг/м3. Визначити потужність вітрового потоку повітря внаслідок зміни його густини у різні пори року.
Для варіантів значення величин наведено в табл. 1.
Таблиця 1
|
Варіанти |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
W0, м/с |
4,2 |
4,8 |
3,9 |
4,5 |
4,1 |
4,0 |
3,7 |
5,1 |
4,7 |
4,9 |
4,5 |
3,7 |
5,5 |
5,0 |
4,8 |
4,6 |
4,4 |
4,5 |
Завдання 2.
Визначити діаметр вітроколеса і частоту його обертання для ВЕУ з горизонтальною віссю обертання за такими даними: потужність генератора ВЕУ N (кВт), середня швидкість потоку повітря W0 (м/с), коефіцієнт використання енергії вітру ξ = 0,32. Коефіцієнт швидкохідності Z. ККД генератора – 0,98.
Значення величин для варіантів наведено в табл. 2.
Таблиця 2
|
Варіанти |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
Потужність генератора, кВт |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10 |
|
Швидкість вітру, м/с |
6 |
6,2 |
6,4 |
6,6 |
6,8 |
7 |
7,2 |
7,4 |
7,6 |
7,8 |
8 |
8,2 |
8,4 |
8,6 |
8,8 |
9 |
9,2 |
9,4 |
|
Швидкохід-ність |
7 |
8 |
9 |
7 |
8 |
9 |
7 |
8 |
9 |
7 |
8 |
9 |
7 |
8 |
9 |
7 |
8 |
9 |
Завдання 3.
Розрахувати якою повинна бути швидкість вітру, щоб вітроустановка з радіусом вітроколеса 5 м розвинула потужність 100 кВт. Необхідні дані взяти із попередньої задачі.
Формат:
doc
Розмір:
74 кБ
Розділи екологічної бібліотеки::
