Centralele eoliene sunt clasificate în funcție de două caracteristici principale: geometria roții eoliene și poziția acesteia în raport cu direcția vântului.
Rezistența la debitul vântului incident este caracterizată printr-un parametru numit umplere geometrică și egală cu raportul ariei de proiecție a palelor pe un plan perpendicular cu debitul cu zona măturată de acestea. Deci, de exemplu, cu lame identice, o roată cu patru lame are o dublă umplutură geometrică decât una cu două lame.
Turbinele eoliene cu o umplere geometrică mare a roții de vânt dezvoltă o putere semnificativă cu un vânt relativ slab, iar puterea maximă se obține la viteze mici ale roții.
Turbinele eoliene cu umplutură mică ating puterea maximă la viteze mari și merg în acest mod mai mult timp. Prin urmare, primele instalații sunt utilizate, de exemplu, ca pompe de apă și, chiar și în vânturi ușoare, rămân funcționale, iar a doua - ca generatoare electrice unde este necesară o viteză mare.
Principalele soiuri de turbine eoliene sunt prezentate în Fig. 15.
Se împart în două grupuri:
Turbine eoliene cu palier cu axa de rotație orizontală (b ÷ d);
Turbine eoliene cu axa de rotație verticală (rotativă: padelă (a) și ortogonală (e)).
Tipurile de turbine eoliene cu aripi diferă numai în funcție de numărul de lame.
Turbine eoliene Vane Pentru motoarele cu vânt cu aripi, a căror cea mai mare eficiență este obținută atunci când fluxul de aer este perpendicular pe planul de rotație al paletelor aripilor, este necesar un dispozitiv de rotație automată a axelor de rotație. În acest scop, se folosește o aripă stabilizatoare. Motoarele eoliene pentru carusel au avantajul că pot funcționa în orice direcție a vântului fără a-și schimba poziția.
Coeficientul de utilizare a energiei eoliene în turbinele eoliene cu aripi este mult mai mare decât în \u200b\u200bcele rotative. În același timp, caruselul are un cuplu mult mai mare. Este maxim pentru agregatele de lame rotative la viteza relativă zero a vântului.
Distribuția turbinelor eoliene cu aripi se explică prin amploarea vitezei de rotație a acestora. Pot fi conectate direct la un generator de curent electric fără un multiplicator. Multiplicatorul este o cutie de viteze care mărește viteza de rotație a arborelui generator. Viteza de rotație a turbinelor eoliene cu aripi este invers proporțională cu numărul de aripi, prin urmare, unitățile cu mai mult de trei lame nu sunt practic utilizate.
Turbine eoliene rotative. Diferența de aerodinamică oferă avantajelor giratorii un avantaj față de morile de vânt tradiționale. Odată cu creșterea vitezei vântului, cresc rapid tracțiunea, după care viteza de rotație se stabilizează. Morile de vânt ale caruselului sunt lente și acest lucru permite utilizarea de circuite electrice simple, de exemplu, cu un generator asincron, fără riscul unui accident în cazul unei rafale accidentale de vânt. Viteza lentă prezintă o cerință limitativă - utilizarea unui generator cu mai mulți poli care funcționează la viteze mici. Astfel de generatoare nu sunt răspândite, iar utilizarea de multiplicatori este ineficientă datorită eficienței scăzute a acestora din urmă.
Un avantaj și mai important al proiectării caruselului a fost capacitatea sa de a monitoriza „de unde vine vântul” fără trucuri suplimentare, ceea ce este foarte important pentru fluxurile de curățare a suprafeței. Turbina eoliană rotativă este cea mai ușoară de utilizat. Proiectarea sa asigură un cuplu maxim la pornirea unei turbine eoliene și autoreglarea automată a vitezei maxime de rotație în timpul funcționării. Odată cu creșterea sarcinii, viteza de rotație scade și cuplul crește până când se oprește complet.
Turbine eoliene ortogonale. Turbinele eoliene ortogonale sunt cele mai promițătoare pentru energia mare. Astăzi, atunci când se utilizează turbine eoliene ortogonale, există anumite dificultăți, dintre care una este problema lansării lor.
În instalațiile ortogonale, se folosește același profil de aripă ca într-o aeronavă subsonică (vezi tipul e, Fig. 15). Avionul, înainte de a se „apleca” pe forța de ridicare a aripii, trebuie să circule. Același lucru este cazul instalației ortogonale. În primul rând, trebuie să aduceți energie la ea - pentru a-l desfășura și a-l aduce la anumiți parametri aerodinamici și abia atunci va trece de la modul motor la modul generator.
Mulți sunt interesați de energia eoliană. Motivele acestui interes sunt diferite: pentru cineva, aceasta este una dintre puținele oportunități de a furniza electricitate casa; cineva vede o moară de vânt ca o sursă de alimentare de rezervă; alții doresc independența completă față de rețelele electrice centrale. Astăzi există o astfel de oportunitate - este necesar să instalați pe site un generator eolian și echipamente auxiliare nu foarte sofisticate. Cu toate acestea, există încă câteva nuanțe care ar trebui cunoscute în avans.
Energia eoliană cinetică poate fi transformată atât în \u200b\u200benergie electrică, cât și în cea mecanică sau termică. Astfel, cu ajutorul vântului, este posibilă nu numai furnizarea de energie electrică a casei, ci, de exemplu, ridicarea apei din puț, fără transformarea intermediară a energiei cinetice a fluxului de vânt în energie electrică.
În acest caz sau în acest caz, va fi necesară o instalație de energie eoliană, care include o turbină eoliană echipată cu un convertor de energie și o baterie. Convertoarele de putere pot fi generatoare electrice, pompe hidraulice, compresoare. De exemplu, dacă o centrală eoliană va servi doar pentru irigare, atunci nu are sens să primiți mai întâi energie electrică, apoi să o utilizați pentru a alimenta pompe electrice. Legătura suplimentară de transformare a energiei reduce eficiența instalației eoliene. În practica economică, doar două tipuri de traductoare sunt utilizate în principal - electrice și mecanice (pentru pomparea apei). În primul caz, vorbim despre acumularea de energie electrică, care este folosită de consumatori; în al doilea, pe pompele de vânt care asigură presiunea necesară în sistemele de irigare prin picurare, stropitoare, sisteme menajere de alimentare cu apă.
Tipuri de turbine eoliene
Orice turbină eoliană are lame, care, în timp ce navighează, preiau o parte din energia cinetică a fluxului eolian. Forma acestor lame și designul roții de vânt pot fi diferite. Există trei tipuri principale de motoare eoliene: paleta (similară cu o elică), rotativă (rotativă) și tambur. Cele mai comune corpuri de lucru cu aripi ale unei roți de vânt, a cărei axă de rotație este amplasată pe orizontală. Ponderea lor este de cel puțin 90% din numărul total de turbine eoliene.
Este vorba despre astfel de „mori de vânt”, în număr mare, care pot fi găsite în Europa, în special în Olanda. Proiectele eoliene din această țară, care au început încă de la mijlocul secolului trecut, s-au plătit deja de multe ori. Contrar credinței populare că o centrală eoliană nu este capabilă să genereze o cantitate suficientă de energie electrică adecvată costurilor instalării și întreținerii sale, în toate satele din Olanda acestea se hrănesc exclusiv cu „mori de vânt”. O puternică instalație eoliană este capabilă să furnizeze energie electrică la câteva sute (!) De căsuțe. Turbina eoliană a acestei instalații este instalată pe o structură foarte solidă și stabilă, care se bazează pe o placă masivă de beton armat îngropată la 15-20 de metri. Acesta, la fel ca rădăcina unui copac, deține un turn înalt, în interiorul căruia se află o scară care vă permite să întrețineți turbina eoliană. Nu sunt utilizate vergeturi.
Turbine eoliene Vane constau dintr-o roată de vânt, cap, mecanism de orientare (coadă) și un turn (sau catarg - în funcție de dimensiune).
Roata de vânt poate fi echipată cu una până la opt sau mai multe lame. În funcție de numărul lor, turbinele eoliene sunt împărțite în viteză mare (până la 4 lame), viteză medie (4 ... 8 lame) și viteză mică (de la 8 lame).
Capul este proiectat astfel încât să poată roti în jurul axei verticale a turnului. Forma sa depinde de puterea și scopul turbinei eoliene - la rândul lor, de factorii care determină sistemul de transmisie, designul acesteia și numărul de etape.
Coada funcționează pe principiul unei palete meteorologice și întoarce capul în vânt. Suprafața sa depinde de parametrii aerodinamici ai palelor de vânt.
Turnul ridică turbina eoliană peste toate obstacolele care reduc fluxul de presiune al vântului și asigură, de asemenea, siguranța rotirii paletelor. Când viteza vântului depășește 35-45 m / s, sistemul de frânare este activat, care oprește complet turbina eoliană.
Numărul de palete al unei roți de vânt cu aripi depinde de viteza medie a vântului în zona de instalare a instalației eoliene. Pe spații deschise, pe coastele mării și oceanice, se folosesc motoare eoliene cu aripi mici, pentru lansarea cărora este necesară o viteză minimă a vântului de 5-8 m / s. Acestea sunt cele mai simple în proiectarea turbinelor eoliene cu eficiență ridicată, dar care creează mult zgomot.
În zonele în care viteza vântului depășește rar 5 m / s, de regulă, se recomandă instalarea de turbine eoliene cu mai multe lame. Ei lucrează aproape în tăcere, dar au și o eficiență mai mică decât lobul scăzut; În plus, fabricarea de turbine eoliene cu mai multe lame necesită mai multe materiale, deoarece în timpul funcționării, o turbină eoliană de acest tip se confruntă cu încărcături de girotă crescute.
Turbine eoliene rotative (sunt carusel) au, de asemenea, un design simplu, dar au o eficiență mult mai mică - maxim 18%. Problema folosirii lor constă și în faptul că folosesc generatoare electrice multipolare destul de rare. Turbinele eoliene rotative au o axă de rotație verticală și lame, care funcționează ca o pânză. Unul dintre avantajele acestui tip de turbină eoliană este lipsa unui mecanism de orientare. Axa de rotație verticală permite utilizarea în siguranță a unei roți de vânt rotative la o înălțime mică a turnului. Astfel de turbine eoliene pornesc la viteze mici ale vântului și nu fac zgomot. Principalul dezavantaj al turbinelor eoliene cu rotor este coeficientul scăzut de utilizare a vântului, deoarece doar o parte din lame sunt implicate în mod constant în lucrare; restul depășesc rezistența vântului sau sunt izolați de ea printr-o umbrelă (carcasă).
În ultimul deceniu, piața instalațiilor de energie eoliană (turbine eoliene) s-a umplut semnificativ în primul rând cu modele compacte care ar putea găsi aplicații în gospodării și ferme. Sunt proiectate pentru o viteză inițială mică a vântului de 2,5 ... 3 m / s și instalarea unei turbine eoliene la o înălțime de 6 ... 17 m. Cantitatea nominală de energie electrică este generată chiar și la 6 ... 8 m / s (viteza turbinei eoliene de 250 ... 300 r / m.).
Generatoare eoliene la locul de muncă
Viteza vântului nu este constantă și, prin urmare, nu este posibilă obținerea de electricitate „curată” cu parametri stabili de la convertor. Generatorul, de regulă, produce o tensiune de 0 ... 56 V. Energia „murdară” generată este acumulată de bateriile cu care este echipată turbina eoliană, ceea ce asigură funcționarea neîntreruptă a sistemului. În timpul vânturilor puternice, unitatea funcționează la putere maximă și stochează energie pentru utilizarea viitoare pentru a-i oferi calm sau cu vânturi joase. Adesea, panourile solare sunt folosite împreună cu o turbină eoliană, care asigură încărcarea bateriei în timpul verii, când vânturile sunt deosebit de slabe.
Pentru a converti curentul direct al bateriilor în curent alternativ cu parametrii 220V / 50 Hz, turbinele eoliene sunt echipate cu invertoare.
Pentru a depăși încărcările maxime, turbinele eoliene sunt combinate cu surse auxiliare de electricitate, cum ar fi generatoarele de motorină și benzină, precum și (ca auxiliar) rețeaua de energie centralizată.
Turbinele eoliene individuale cu putere redusă devin treptat mai ieftine și mai eficiente. Odată cu aceasta, perspectivele pentru aplicarea lor pentru case private și ferme sunt în creștere. De exemplu, pentru căsuțele din zonele îndepărtate, este important să existe o instalație autonomă eoliană cu o capacitate de 20-50 kW, ceea ce garantează funcționarea principalelor echipamente electrice în absența tuturor celorlalte surse.
Pompe de vânt
Oamenii au învățat să ridice apa din adâncime cu ajutorul vântului cu mult timp în urmă, dar această metodă nu a fost uitată astăzi, mai ales în cazul în care sursele de electricitate nu sunt disponibile. Ideea invenției este simplă - pentru a utiliza energia eoliană pentru a conduce o pompă de apă.
Cele mai comune pompe de vânt au fost în Statele Unite. Odată ce au decis soarta economiei țării, și astăzi au devenit un fel de clădire religioasă din cadrul tradițional al ranșului american.
În spațiul post-sovietic, pompele de vânt sunt o raritate, deși în perioada de boom a grădinii și grădinii de la mijlocul anilor 80, popularitatea lor a crescut. Circumstanțe forțate. În zilele noastre, condițiile prealabile apar și pentru a apela la deja uitate „Margarete” și „Vărsător”, deoarece ponderea energiei electrice în costul legumelor crește de la an la an.
Turbina eoliană „Camomile” a fost dezvoltată de NPO „Vetroen”. Desenele sale inițiale au fost publicate în revista „Model Designer” în 1988, care a prezentat manualul pentru fabricarea independentă a unei pompe eoliene.
Ambele unități au designul cel mai simplificat. Acestea sunt proiectate pentru a absorbi apa de la o adâncime de până la 8 m și funcționează deja la o viteză a vântului de 3 m / s. Roata eoliană Camomile are 12 lame și conduce diafragma pompei cu ajutorul unui mecanism cu levier cu came cu tracțiune verticală care trece în interiorul suportului turbinei eoliene.
La o viteză a vântului de 5 m / s, pompa de vânt Romashka ridică o adâncime de 8 metri până la 300 de litri de apă pe oră și este capabilă să o livreze la o înălțime de 10 metri. Împerecheată cu un sistem de irigare prin picurare, această unitate oferă o oportunitate reală de a cultiva culturi de grădină în zone îndepărtate, dacă există un rezervor sau o adâncime de până la 8 metri adâncime.
Principiul de funcționare al tuturor motoarelor eoliene este același: sub presiunea vântului, roata de vânt se rotește cu palele, transmitând cuplul prin sistemul de transmisie către arborele generatorului care generează electricitate, la pompa de apă. Cu cât diametrul roții de vânt este mai mare, cu atât fluxul de aer captează și cu atât mai multă energie produce agregatul.
Dispunerea tradițională a morilor de vânt - cu o axă de rotație orizontală (Fig. 3) Este o soluție bună pentru unități de dimensiuni mici și capacități. Când intervalul de lame a crescut, acest aranjament a fost ineficient, deoarece la diferite înălțimi vântul bate în direcții diferite. În acest caz, nu numai că nu este posibilă orientarea optimă a unității în vânt, dar există și un pericol de distrugere a lamelor. În plus, capetele lamelor unei instalații mari, care se mișcă cu viteză mare, creează zgomot. Cu toate acestea, principalul obstacol în calea utilizării energiei eoliene este încă unul economic - puterea unității rămâne mică, iar ponderea costurilor operațiunii sale este semnificativă. Unitățile cu consum redus pot genera energie de aproximativ trei ori mai scumpe.
Figura 3 - Turbina eoliană cu palete
Sisteme de turbine eoliene existente în funcție de schema dispozitivului cu roți de vânt și de poziția acestuia în curentul de vânt sunt împărțite în trei clase.
Clasa întâi include turbine eoliene în care roata eoliană este situată pe un plan vertical; planul de rotație este perpendicular pe direcția vântului și, prin urmare, axa roții de vânt este paralelă cu debitul. Astfel de turbine eoliene sunt numite palete.
Viteza este raportul dintre viteza periferică (ωR) a capătului lamei și viteza vântului V:
|
Motoarele cu vânt cu palete, conform GOST 2656-44, în funcție de tipul roții de vânt și de viteză, se împart în trei grupe (figura 4):
Ø motoare eoliene cu mai multe lame, cu viteză mare Zn2 lire sterline;
Ø motoare eoliene cu viteză mică, cu viteză mică, inclusiv mori cu vânt, cu viteză mare Zn> 2;
Ø motoare eoliene cu viteză mică, Zn³3.
Figura 4 - Schemele roților de vânt ale motoarelor cu vânt cu aripi: 1 - multi-lamă; 2–4 - lobul mic
la clasa a doua includ sisteme de turbine eoliene cu axa verticală de rotație a roții de vânt . Conform schemei constructive, acestea sunt împărțite în grupuri:
- rotativ, în care lamele care nu funcționează sunt fie acoperite de un ecran, fie sunt situate cu o margine împotriva vântului (figura 5, poz. 1);
- rotativturbine eoliene Savonius.
K clasa a treia include mori de vânt care funcționează pe principiul unei roți de moară de apă și numit tambur (figura 5, pct. 7 ) . Pentru aceste turbine eoliene, axa de rotație este orizontală și perpendiculară pe direcția vântului.
Figura 5 - Tipuri de turbine eoliene: 1 - rotative; 2-3 multi-lobi; 4-5 - lobul scăzut; 6 - ortogonal; 7 - tambur
Principalele dezavantaje ale turbinelor eoliene rotative și cu tambur urmează de la principiul locației suprafețelor de lucru ale roții de vânt în curentul de vânt:
1. Deoarece lamele rotorului ale roții se deplasează în direcția fluxului de aer, sarcina vântului nu acționează simultan asupra tuturor palelor, ci la rândul său. Drept urmare, fiecare lamă prezintă o sarcină intermitentă, coeficientul de utilizare a energiei eoliene este foarte scăzut și nu depășește 10%.
2. Mișcarea suprafețelor roții de vânt în direcția vântului nu permite dezvoltarea de revoluții mari, deoarece suprafețele nu se pot mișca mai repede decât vântul.
3. Dimensiunile părții utilizate a fluxului de aer (suprafața de măturare) sunt mici în comparație cu dimensiunile roții în sine, ceea ce crește semnificativ greutatea acesteia, referită la o unitate a puterii instalate a turbinei eoliene.
Turbine eoliene rotative au avantajul că pot lucra în orice direcție a vântului fără a-și schimba poziția.
Turbinele eoliene cu rotor Savonius au cea mai mare utilizare a energiei eoliene de 18%.
Turbinele eoliene cu palete nu conțin dezavantajele de mai sus ale turbinelor eoliene pentru carusel și tambur. Calitățile aerodinamice bune ale turbinelor eoliene cu aripi, capacitatea constructivă de a le produce la putere mare, greutatea relativ ușoară pe unitatea de putere sunt principalele avantaje ale turbinelor eoliene din această clasă
Utilizarea comercială a turbinelor eoliene cu aripi a început în 1980. În ultimii 14 ani, puterea turbinelor eoliene a crescut de 100 de ori: de la 20 ... 60 kW cu un diametru al rotorului de aproximativ 20 m la începutul anilor 1980 la 5000 kW cu un diametru al rotorului mai mare de 100 m până în 2003 (Fig. 7.6).
Tipurile de turbine eoliene cu aripi diferă numai în funcție de numărul de lame.
Pentru turbine eoliene cu aripi, a cărei cea mai mare eficiență este obținută atunci când fluxul de aer este perpendicular pe planul de rotație al paletelor aripilor, este necesar un dispozitiv pentru rotirea automată a axei de rotație. În acest scop, se folosește o aripă stabilizatoare.
Coeficientul de utilizare a energiei eoliene (Fig. 4) pentru turbinele eoliene cu palete este mult mai mare decât pentru cele rotative. În același timp, caruselul are un cuplu mult mai mare. Este maxim pentru agregatele de lame rotative la viteza relativă zero a vântului.
Distribuția turbinelor eoliene cu aripi se explică prin amploarea vitezei de rotație a acestora. Pot fi conectate direct la un generator de curent electric fără un multiplicator. Viteza de rotație a turbinelor eoliene cu aripi este invers proporțională cu numărul de aripi, prin urmare, unitățile cu mai mult de trei lame nu sunt practic utilizate.
Diferența de aerodinamică oferă instalațiilor pentru carusel un avantaj față de morile de vânt tradiționale (Figura 7). Odată cu creșterea vitezei vântului, acestea cresc rapid tracțiunea, după care viteza de rotație se stabilizează. Morile de vânt ale caruselului sunt lente și acest lucru permite utilizarea de circuite electrice simple, de exemplu, cu un generator asincron, fără riscul unui accident în cazul unei rafale accidentale de vânt. În mișcare lentă, este prezentată o cerință limitativă - utilizarea unui generator cu mai mulți poli cu viteză mică. Astfel de generatoare nu sunt răspândite, iar utilizarea de multiplicatori (Multiplicator [lat. Multiplicator multiplicator] - angrenaj în creștere) nu este eficientă datorită eficienței scăzute a acestora din urmă.
Un avantaj și mai important al proiectării caruselului a fost capacitatea sa, fără trucuri suplimentare, de a monitoriza „de unde bate vântul”, ceea ce este foarte important pentru fluxurile de curățare a suprafeței. Turbine eoliene de acest tip sunt construite în SUA, Japonia, Anglia, Germania, Canada.
Turbina eoliană rotativă este cea mai ușoară de utilizat. Proiectarea sa asigură un cuplu maxim la pornirea unei turbine eoliene și autoreglarea automată a vitezei maxime de rotație în timpul funcționării. Odată cu creșterea sarcinii, viteza de rotație scade și cuplul crește până la o oprire completă.
Când debitul interacționează cu lama, apar următoarele:
1) forța de rezistență paralelă cu vectorul vitezei relative a fluxului incident;
2) forța de ridicare perpendiculară cu forța de rezistență;
3) turbulența lobului cu flux fluidizat;
4) turbulizarea fluxului, adică perturbări haotice ale vitezei sale în mărime și direcție;
5) un obstacol în calea fluxului.
Obstacolul în fluxul de intrare este caracterizat printr-un parametru numit umplere geometrică și egal cu raportul ariei de proiecție a palelor pe un plan perpendicular cu fluxul cu zona măturată de acestea.
Principalele caracteristici de clasificare ale centralelor eoliene pot fi determinate după următoarele criterii:
1. Dacă axa de rotație a roții eoliene este paralelă cu fluxul de aer, instalația va fi axială orizontală, dacă axa de rotație a pădurii eoliene este perpendiculară cu fluxul de aer, vertical axial.
2. Instalațiile care utilizează forța de tracțiune ca forță de rotație (mașini de tracțiune), de regulă, se rotesc cu o viteză liniară mai mică decât viteza vântului, iar instalațiile care utilizează forța de ridicare (mașini de ridicare) au o viteză liniară a capetelor palelor, semnificativ mai mare viteza vântului.
3. Pentru majoritatea instalațiilor, umplerea geometrică a roții de vânt este determinată de numărul de lame. Turbinele eoliene cu o umplere geometrică mare a roții eoliene dezvoltă o putere semnificativă cu un vânt relativ slab, iar puterea maximă se obține cu viteze mici ale roții. Turbinele eoliene cu umplutură mică ating puterea maximă la viteze mari și merg în acest mod mai mult timp. Prin urmare, primele instalații sunt utilizate, de exemplu, ca pompe de apă, și chiar și pe vânturi slabe, acestea rămân funcționale, iar a doua ca generatoare electrice unde este necesară o viteză mare.
4. Instalațiile pentru executarea directă a lucrărilor mecanice sunt adesea numite o moară de vânt sau o turbină, instalațiile pentru producerea de energie electrică, adică o combinație între o turbină și un generator electric, se numesc generatoare eoliene, generatoare de aer și, de asemenea, instalații cu conversie de energie.
5. Pentru generatoarele de aer conectate direct la un sistem energetic puternic, viteza de rotație este constantă datorită efectului asincronizării, dar astfel de instalații utilizează energia eoliană mai puțin eficient decât unitățile cu o viteză de rotație variabilă.
6. Roata eoliană poate fi conectată direct la generatorul electric (cuplaj dur) sau printr-un convertor de energie intermediar care acționează ca un tampon. Prezența unui tampon reduce consecințele fluctuațiilor frecvenței de rotație a roții eoliene și permite utilizarea mai eficientă a energiei eoliene și a puterii generatorului. În plus, există scheme parțial decupulate pentru conectarea roții la generator, numită cuplaj moale. Astfel, o conexiune non-rigidă, împreună cu inerția roții de vânt, reduce influența fluctuațiilor vitezei vântului asupra parametrilor de ieșire a generatorului. Pentru a reduce acest efect, permite, de asemenea, conectarea elastică a lamelor cu axa roții de vânt, de exemplu, folosind îmbinări cu arc.
Roată de vânt cu axă orizontală. Luați în considerare roțile de vânt de tip elice cu axă orizontală. Forța rotativă principală a acestui tip de roată este ridicarea. În ceea ce privește vântul, roata de vânt în poziția de lucru poate fi amplasată în fața sau în spatele turnului de sprijin.
Turbinele eoliene folosesc de obicei turbine eoliene cu două și trei paste, acestea din urmă se caracterizează printr-o călătorie foarte lină. Generatorul electric și cutia de viteze care o conectează la roata de vânt sunt de obicei amplasate deasupra turnului de sprijin din capul rotativ.
Roțile cu mai multe palete care dezvoltă un cuplu mare în vânturile ușoare sunt utilizate pentru pomparea apei și în alte scopuri care nu necesită o viteză mare a roții de vânt.
Generatoare eoliene cu ax vertical (Figura 7). Generatoarele cu vânt cu axa de rotație verticală datorită geometriei lor în orice direcție a vântului sunt în poziția de lucru. În plus, o astfel de schemă permite numai extensiei arborelui să instaleze o cutie de viteze cu generatoare în partea de jos a turnului.
Dezavantajele principale ale unor astfel de instalații sunt: \u200b\u200bsensibilitatea mult mai mare la fracturile lor de oboseală datorită proceselor mai auto-oscilante care apar mai des în ele și pulsării cuplului, ceea ce duce la pulsări nedorite ale parametrilor de ieșire ale generatorului. Din această cauză, marea majoritate a generatoarelor eoliene sunt realizate în conformitate cu schema axelor orizontale, cu toate acestea, cercetările privind diversele tipuri de instalații cu axe verticale continuă.
Cele mai frecvente tipuri de instalații cu axe verticale sunt următoarele:
1. Rotor de cupă (anemometru). O roată de vânt de acest tip se rotește prin forța rezistenței. Forma lamei în formă de bol oferă o dependență aproape liniară a vitezei roții de viteza vântului.
2. Rotor de sabonius. Această roată se rotește, de asemenea, cu o forță de tracțiune. Lamele sale sunt realizate din foi subțiri curbate de formă dreptunghiulară, adică sunt simple și ieftine. Momentul de rotație este creat datorită rezistenței diferite exercitate de palele rotorului concave și curbate în raport cu acesta. Datorită umplerii geometrice mari, această roată de vânt are un cuplu mare și este utilizată pentru pomparea apei.
3.Rotor Daria. Cuplul este generat de forța de ridicare care are loc pe două sau trei suprafețe de rulmenți curbe subțiri cu profil aerodinamic. Forța de ridicare este maximă în momentul în care lama traversează fluxul de aer de intrare la viteză mare. Rotorul Darier este utilizat în generatoarele de energie eoliană. De regulă, rotorul nu se poate roti independent, de aceea este folosit de obicei un generator care funcționează în modul motor.
4.RotorMasgruva. Lamele acestei roți de vânt în stare de funcționare sunt amplasate vertical, dar au capacitatea de a se roti sau de a plia în jurul unei axe orizontale atunci când este oprit. Există diverse opțiuni pentru rotoarele Masgrove, dar toate se opresc când vântul este puternic.
5.Evans rotor. Lamele acestui rotor în caz de urgență și în timpul rotirii sunt rotite în jurul unei axe verticale.
Figura 7 - Generatoare cu vânt cu axă verticală
Concentratoare. Puterea unei turbine eoliene depinde de eficiența energetică a fluxului de aer. Unul dintre modurile de a-l crește este să folosești concentratoare speciale de aer (amplificatoare). Pentru generatoarele eoliene cu axă orizontală, au fost dezvoltate diverse versiuni ale acestor concentratoare. Poate fi difuzoare sau confuzoare (deflectoare), care direcționează fluxul de aer către roata de vânt dintr-o zonă mai mare decât zona măturată a rotorului și alte câteva dispozitive. Concentratoarele nu au primit încă o distribuție largă în fabricile industriale.
Sistemele de turbine eoliene existente în conformitate cu schema dispozitivului cu roți eoliene și poziția acestuia în fluxul eolian se împart în trei clase. În fig. 5.4 prezintă proiectarea de bază a principalelor tipuri de rotori și turbine eoliene.
Clasa întâi include turbine eoliene în care roata eoliană este situată pe un plan vertical; planul de rotație este perpendicular pe direcția vântului și, prin urmare, axa roții de vânt este paralelă cu debitul. Astfel de turbine eoliene se numesc paletă.
Raportul dintre viteza periferică a capătului lamei și viteza vântului: numită viteză
Motoarele cu vânt cu palete, conform GOST 2656-44, în funcție de tipul roții de vânt și de viteză, se împart în trei grupe:
· Motoare eoliene cu mai multe palete, cu viteză mică, cu viteză mare Zn ≤ 2.
· Motoare eoliene cu viteză scăzută, inclusiv mori cu vânt, cu o viteză de Zn\u003e 2.
· Motoare eoliene cu viteză mică, cu turație mare, Zn ≥ 3.
la clasa a doua include sisteme de turbine eoliene cu axa de rotație verticală a roții eoliene. Conform schemei constructive, acestea sunt împărțite în grupuri:
· Rotary, în care lamele care nu lucrează sunt fie acoperite de un ecran, fie sunt situate cu o margine împotriva vântului;
· Turbine eoliene rotative ale sistemului Savonius.
l-sub "\u003e
Când aburul este generat într-un flux de gaz, apa este răcită la temperatura echilibrului termodinamic, care este mult mai mică decât temperatura de saturație la aceeași presiune a mediului. Acest lucru face posibilă creșterea semnificativă a căderii de temperatură a apei, ...
„foamea” de combustibil, precum și poluarea globală a mediului și faptul că creșterea cererii de energie depășește semnificativ creșterea producției sale, obligând multe țări să acorde atenție noilor ...
Instalațiile pompei de căldură sunt clasificate în funcție de principiul de funcționare și de tipul de lichid de răcire de încălzire. În conformitate cu principiul funcționării, se disting compresiunile (compresorul de aer și vapori), de absorbție (absorbție) și, de asemenea, de HPI cu jet de cerneală (ejector). Compresor cu abur TNU în comparație cu aerul ...
un dispozitiv care transformă energia eoliană în energie de rotație. Principalul corp de lucru al turbinei eoliene este o unitate rotativă - o roată condusă de vânt și conectată rigid la arbore, a cărei rotație conduce echipamentul care efectuează lucrări utile. Arborele este montat pe orizontală sau vertical. Turbinele eoliene sunt de obicei folosite pentru a genera energie consumată periodic: la pomparea apei într-un rezervor, la măcinarea cerealelor, în rețelele temporare, de urgență și locale. Istoric istoric. Deși vânturile de suprafață nu sufle mereu, își schimbă direcția, iar puterea lor este instabilă, o turbină eoliană este una dintre cele mai vechi mașini pentru a genera energie din surse naturale. Datorită fiabilității dubioase a rapoartelor scrise antice despre turbine eoliene, nu este clar când și unde au apărut astfel de mașini. Dar, judecând după anumite înregistrări, acestea existau deja înainte de secolul al VII-lea. BC Se știe că în Persia au fost folosite în secolul al X-lea, iar în Europa de Vest primele dispozitive de acest tip au apărut la sfârșitul secolului al XII-lea. În timpul secolului al XVI-lea a fost format în sfârșit moara de vânt olandez de tip cort. Nu au fost observate modificări semnificative în designul lor până la începutul secolului XX, când, ca urmare a cercetărilor, formele și învelișurile aripilor morilor au fost îmbunătățite semnificativ. Deoarece mașinile cu viteză mică sunt voluminoase, în a doua jumătate a secolului XX. au început să construiască turbine eoliene de mare viteză, adică. cei ale căror roți de vânt pot face un număr mare de rotații pe minut cu un coeficient ridicat de utilizare a energiei eoliene. Tipuri moderne de turbine eoliene. În prezent, sunt utilizate trei tipuri principale de motoare eoliene - tambur, paleta (tip șurub) și rotative (cu profil în formă de S al repelătorului). Tambur și înaripat. Deși roata de vânt tip tambur are cel mai mic coeficient de utilizare a energiei eoliene în comparație cu alte repelere moderne, aceasta este utilizată cel mai larg. În multe ferme, apa este pompată cu ea, dacă din anumite motive nu există curent electric. O figură tipică a unei astfel de roți cu lame de tablă este prezentată în Fig. 1. Roțile de vânt tip tambur și aripă se rotesc pe un arbore orizontal, așa că trebuie să fie rotite în vânt pentru a obține cele mai bune performanțe. Pentru a face acest lucru, li se oferă o cârmei - o lamă situată într-un plan vertical, care asigură rotirea roții de vânt către vânt. Diametrul roții celei mai mari turbine eoliene din lume este de 53 m, lățimea maximă a lamei sale este de 4,9 m. Roata eoliană este direct conectată la un generator electric cu o capacitate de 1000 kW, care se dezvoltă la o viteză a vântului de cel puțin 48 km / h. Lamele sale sunt reglate astfel încât viteza de rotație a roții vântului să rămână constantă și egală cu 30 rpm în intervalul de viteze ale vântului de la 24 la 112 km / h. Datorită faptului că în zona în care se află astfel de turbine eoliene, vânturile suflă destul de des, o centrală eoliană generează de obicei 50% din puterea maximă și alimentează rețeaua publică de energie. Motoarele eoliene cu aripi sunt utilizate pe scară largă în zonele rurale îndepărtate pentru a furniza energie electrică fermelor, inclusiv pentru încărcarea bateriilor sistemelor de comunicații radio. De asemenea, sunt utilizate în uzinele de avioane și rachetele ghidate. Rotor în formă de S. Rotorul în formă de S montat pe un arbore vertical (Fig. 2) este bun deoarece o turbină eoliană cu un astfel de repulsor nu trebuie scoasă în vânt. Deși cuplul de pe axul său variază de la minim la o treime din valoarea maximă pe jumătate de revoluție, nu depinde de direcția vântului. Când un cilindru circular neted se rotește sub influența vântului, o forță perpendiculară pe direcția vântului acționează asupra corpului cilindrului. Acest fenomen se numește efectul Magnus, în onoarea fizicianului german care l-a studiat (1852). În anii 1920-1930, A. Flettner a folosit cilindri rotanți (rotori Flettner) și rotori în formă de S pentru a înlocui turbinele eoliene cu lamă, precum și dispozitivele de deplasare ale navei, ceea ce a făcut trecerea din Europa în America și invers. Utilizarea energiei eoliene. Puterea primită de la vânt este de obicei mică - sub 4 kW dezvoltă un tip demodat de moară de vânt olandez la o viteză a vântului de 32 km / h. Puterea de curgere a vântului care poate fi utilizată este generată de energia cinetică a maselor de aer, transportată pe unitatea de timp perpendicular pe aria unei dimensiuni date. Într-o turbină eoliană, această zonă este determinată de suprafața de vânt a repulsorului. Atunci când se ține cont de înălțimea deasupra nivelului mării, de presiunea aerului asupra acesteia și de temperatura sa, puterea disponibilă N (în kW) pe unitate de unitate este determinată de ecuația N \u003d 0,0000446 V3 (m / s). Factorul de utilizare a energiei eoliene este de obicei definit ca raportul dintre puterea dezvoltată pe arborele turbinei eoliene și puterea disponibilă a fluxului de vânt care acționează pe suprafața de vânt a roții de vânt. Acest coeficient devine maxim la un anumit raport între viteza marginii exterioare a lamei roții de vânt w și viteza vântului u; valoarea acestui raport ponderal depinde de tipul de turbină eoliană. Coeficientul de utilizare a energiei eoliene depinde de tipul roții de vânt și variază de la 5-10% (moară olandeză cu aripi plate, w / u \u003d 2,5) până la 35-40% (repelător cu aripi profilate, 5? W / u? 10).