7 тап Баламалы энергия. Жел атмосфера абаттарында
 Скачать 31.3 Kb.
|
|
Жел атмосфера қабаттарында қысымның біркелкі таралмауынан пайда болады әрі жоғары қысымнан төменгі қысымға қарай бағытталады. Ауа қысымы уақыт пен кеңістікте тұрақты болмайтындықтан желдің жылдамдығы мен бағыты үнемі өзгеріп отырады. Желдің бағытын көкжиектің қай тұсынан соғуына байланысты анықтайды және оны градуспен немесе румбымен (16 румбылық жүйемен), ал жылдамдығын – м/с, км/сағ, узелмен немесе балмен (Бофорт шкаласы бойынша) өрнектейді. Биіктікке көтерілген сайын үйкеліс күшінің азаюына байланысты жел қуаты өзгереді, сонымен қатар ол градиенттердің өзгеруіне де тәуелді болады. Жел үлкен аумақты қамти отырып, көлемді ауа ағындарын (муссондар, пассаттар, т.б.) туғызады, осыдан жергілікті және жалпы атмосфералық айналым пайда болады. Қазақстанның барлық өңірінде (әсіресе, жазық жерлерде) күшті желдер жиі болып тұрады, оның максимумы қыс айларына (40 – 45 м/с) және көктем мен күзге (20 – 35 м/с) келеді. Өте күшті желдер Каспий жағалауы және биік тау асулары мен аңғарларында байқалады. Дүниежүзілік желдер жіктеліміне Қазақстан аумағында тұрақты соғатын 23 жел тіркелген. Оларды Қазақстан бойынша мынадай аймақтарға бөледі: ашық далада (Жосалы, Сілеті, т.б.); шөл және шөлейт, үлкен ашық су қоймалары төңірегінде (Каспий теңізі, Балқаш, Алакөл көлдері, т.б.); тау аңғарларында және тау аралық өңірлерде («Жетісу қақпасы», «Шілік аңғары», «Жаңғызтөбе», «Қордай», т.б.); орташа биіктіктегі таулар мен қырқаларда («Ерейментау», «Ұлытау», «Қарқаралы», «Мұғалжар», т.б.) соғатын желдер. Жел арзан электр энергиясын өндіру, құдықтан су тарту, диірмен айналдыру, егін суару, т.б. үшін пайдаланылады. Жел Жел-ауаның горизонталь бағытта қозғалуы. Желдің пайда болуы-қысым айырмашылығына байланысты. Желдің бағытын өлшейтін құрал-флюгер жел бағар Желдің жылдамдығын өлшейтін құрал-анемометр Желдің күшін 12балмен есептейді. Жылдамдығы-1м\с Бриз-французша-жеңіл жел, тәулік ішінде соғатын жел, күндіз құрлықтан теңізге, түнде теңізден құрлыққа қарай соғады. Муссон-арабша-маусым, қыста құрлықтан теңізге қарай, жазда теңізден құрлыққа қарай соғады. Тұрақты желдер-Пассат, Батыс желдер. Пассат дегеніміз-тропиктік ендіктен экваторға қарай соғатын жел. Батыс желдері-оңтүстік тропиктен қоңыржай ендіктерге қарай соғады. Көгілдір отын-желдің энергиясы. Ауа райы дегеніміз-белгілі бір жердегі белгілі бір уақыттағы тропосфераның күйі. Ауа райын зерттейтін ғылым-метеорология Климат-ауа райының белгілі бір жерге тән көпжылдық режимі. Әр түрлі жел агрегаттарын, жел дөңгелегінің айналу жылдамдығына тәуелді болып келетін бұрау моменті мен жел энергиясын пайдалану коэффициентінің өзгеру барысын көрсететін аэродинамикалық сипаттамалары негізінде бір-бірімен салыстыру ыңғайлы болып саналады. Аэродинамикалық сипаттамаларды тұрғызуға қажетті шамалар есептеу немесе жел дөңгелегінің моделін аэродинамикалық құбырда үрлеу арқылы экспериментальды жолдармен алынады. Алынған шамалар бойынша төменде келтірілген түрдегі график салынады. Жел дөңгелегінің аэродинамикалық сипаттамалары  Сурет 1 Абсцисса осі бойына шанақ (лопасть) ұшының шеңберлік жылдамдығының жел жылдамдығына қатынасымен анықталатын жел дөңгелегі айналу жылдамдығының мәндері Z салынады.  бұл жерде  - бұрыштық жылдамдық, рад/c; R – жел дөңгелегінің радиусы, м. , бұл жерде М- жел дөңгелегі туындататын момент. Жел энергиясын пайдалану коэффициенті мына төмендегі өрнекпен анықталады:  Аэродинамикалық сипаттама салыстырмалы шамалар негізінде тұрғызылатын болғандықтан олар кез келген өлшемдегі жел дөңгелектері үшін жалпы болып саналады, тек ғана олардың геометриялық ұқсастығы сақталса болғаны. Сипаттаманың бас параметрлерін анықтау қисығының негізгі нүктелері болып мына шамалар алынады:  жел энергиясын пайдалану коэффициентінің максималдық мәніне (  max); сәйкес номиналдық жылдам жүріс (модульдер саны); - модульдер саны номинальды ZН болған кезде жел дөңгелегі туындататын номиналды салыстырмалы бұрау моменті; - жел дөңгелегінің бастапқы орнынан қозғалу,яғни Z = 0 кезіндегі одан туындайтын бастапқы салыстырмалы момент;Z0 – синхронды жылдам жүрістік, бұл кезде  =0; - жел дөңгелегі туындататын максималдық момент;  бұл қатынас жел дөңгелегінің үстеме жүктемелену қабылеті деп аталады.Жылдам жүрістігі әртүрлі жел дөңгелектерінің келтірілген сипаттамалары (2-сурет), сонымен қатар теориялық және экспериментальдық зерттеулердің нәтижелері бойынша мына төмендегі шешімдерді қабылдауға болады: Шанақтардың саны, олардың ені және шабуыл бұрышы көп болған сайын жел дөңгелегінің жылдам жүрістігі және қисық сызығы күрт төмендеу пішінінде болып келеді. Жылдам жүрісті жел дөңгелектері номинальдық моменттен бірнеше есе кіші бастапқы моментті туындата алады, ал синхрондық жылдам жүрістік номинальдық мәннен 2...2,5 есе жоғары болады.Жел дөңгелегінің қуаты, басқа тең шарттар жағдайында, шанақ ауданының жел әсер ететін беткейге қатынасымен анықталатын  толықтыру коэффициенті мен шанақтар санына аса тәуелді емес. Оған негізгі ықпал ететін шамалар шанақтардың пішіні мен профилі, олардың ауа ағынындағы қалпы және жел дөңгелегінің диаметрі.Бастапқы моменттің төмендеуі жылдам жүрістіктің өсуімен салыстырғанда тезірек өтеді. Мысалы ZН екі есе ұлғайғанда алты-жеті есе төмендейді. Сонымен қатар М0/МH қатынасымен анықталатын ықшамдылық (приемистость) алты шанақты дөңгелекте екі шанақты дөңгелекке қарағанда 3,3 есе жоғары.Тұрақты аэродинамикалық схема үшін жел дөңгелегінің айналу жиілігі оның жылдам жүрістігі мен жел жылдамдығына тура пропорционал да, жел дөңгелегінің диаметріне кері пропорционал. Жел агрегаттарын таңдау кезінде жұмыс машиналарының жүктеме сипаттамалары мен жел дөңгелектерінің аэродинамикалық сипаттамалары есепке алынады. Мысалы бастапқы кедергілік моменті жоғары, жай жүрісті жұмыс машинасын қозғалту үшін көп шанақты жай жүрісті жел дөңгелегін (ZН= 1,5....3) пайдалану тиімді болып келеді. Бұл амал желдің минималдық жұмыстық жылдамдығының мәнін төмендетуге, редуктордың беріліс қатынасы мен механикалық шығындарды азайтуға мүмкіндік тудырады, бірақ бұл жағдайда желді пайдалану коэффициенті төмендейді. Аз бастапқы момент пен үлкен айналу жиілігін талап ететін генераторды агрегаттау үшін шанақ саны аз, жылдам жүрісті жел дөңгелектерін (ZН=5...8) қолдану тиімді. Жылдам жүрісі әртүрлі жел дөңгелектерінің сипаттамалары  Сурет 2. 1-2 шанақты; 2-3 шанақты; 3-6 шанақты; 4-18 шанақты; тұтас сызықтар M(Z); үзік сызықтар (Z)Жел дөңгелектері шанақтарының санына тәуелді жел энергиясын тиімді түрлендіру үшін оған сәйкес үйлесімді (оптимальное) модульдер саны қажет. Сондықтан n-шанақты жел дөңгелегінің үйлесімді жылдам жүрістігі төмендегі шартқа сәйкес келеді: Мысалы, 2 шанақты жел дөңгелегі үшін коэффициенті ZН = 4 /2=6 ал 4 шанақты дөңгелек үшін ZН = 3 тең болған кезде максималды мәнге жетеді.Жел агрегаттарының жүргізу және жұмыстық сипаттамаларын бірнеше тәсілдермен жақсартуға болады (жел дөңгелегінің екпін алу периодында жүктемені сөндіру, әртүрлі аэродинамикалық құрылғылар мен муфталарды қолдану). Жылдам жүрісті жел агрегаттарында шанақтарды бұруды автоматты басқару жүйелері қолданылады. Әдебиет Ветроэнергетика: Новейшие разработки/Под ред. Д.де Рензо.-М: Энергоатомиздат. 1982 г. Зубарев В.В. , Минин В.А. , Степанов И.Р. Использование энергии ветра в районах севера. Л-д , «Наука» Ленинградское отделение, 1989. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра.-М:Энергоатомиздат. 1983г |