Ветроэнергетика. 1 ДПВ.Ветроэнергетика 9 вариант. Контрольная работа по дисциплине Ветроэнергетика
![]()
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение ФАКУЛЬТЕТ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭНЕРГЕТИКИ КАФЕДРА Теплогазоснабжения и вентиляции КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине « Ветроэнергетика» № зачетной книжки__________ Выполнил студент группы________________ ______________________ Принял преподаватель ______________________ Симферополь, 2020 г. 2 Исходные данные: 1. Среднегодовая скорость ветра, м/с – 8,5. 2. Номинальная (расчетная) скорость ветра, м/с – 9. 3. Номинальная мощность, кВт – 21. 4. Количество лопастей, шт. – 5. 5. Коэффициент быстроходности Z = 4. 6. Плотность воздуха принимаем 1,2040 кг/м3. 7. Коэффициент использования энергии ветра ξ = 0,21. 1. Определение геометрических параметров ВЭУ. Диаметр ротора определяем по зависимости скорости ветра и ометаемой площадки: ![]() Для горизонтально-осевых машин ометаемая площадь определяется по формуле: ![]() Формула для определения диаметра ротора для ВЭУ имеет вид: ![]() Оттуда диаметр ротора равен: ![]() Отсюда ![]() Определяем величину номинальной угловой скорости: ![]() ![]() 3 В соответствии с определением коэффициента быстроходности – это отношение окружной скорости конца лопасти к скорости ветра. Тогда максимальная скорость конца лопасти составит: ![]() В соответствии с определением ![]() Откуда частота вращения ротора ветроколеса равна: ![]() ![]() Таким образом для заданных номинальной мощности N = 21 кВт и расчетной скорости ветра V = 9 м/с, диаметр ротора равен 17 м, номинальная частота вращения ротора n =40 об/мин. 2. Профилирование лопасти ветроколеса Для расчетов принимаем форму лопасти ВЭУ - трапеции, с диаметром комлевого сечения ![]() ![]() Радиус комлевого сечения лопасти равен: ![]() Радиус среднего сечения лопасти равен: ![]() Площадь лопасти: ![]() 4 Длина лопасти: ![]() Обозначив площадь всех лопастей через S, ометаемую площадь ветроколеса через F, получим коэффициент заполнения ометаемой площади: ![]() По данным Г. Х. Софинина КЗ = 0,05, отсюда суммарная площадь всех лопастей: ![]() ![]() 3. Определение параметров обратной стороны площади лопасти. Определение параметров обратной стороны площади лопасти: ![]() откуда ширина лопасти в среднем сечении: ![]() Ширина лопасти в комлевом сечении может принимать значения: ![]() Принимая ![]() ![]() 5 Поскольку лопасть имеет площадь трапеции можно определить ширину лопасти на диаметре законцовки: ![]() Далее на основании конструктивных соображений и опытных данных продувок определяем толщину профиля лопасти: - на конце лопасти берут профиль толщиной ![]() - по мере приближения втулки к комелю ![]() Принимаем для расчетов сечения ![]() ![]() 5. Определение углов установки профиля ветроколеса Вследствие вращения ветроколеса воздушный поток набегает с относительной скоростью W, которая слагается геометрически из скорости ветра V и окружной скорости wr, где r – расстояние элемента лопасти от оси вращения ветроколеса. Скорость потока, набегающего на элемент лопасти, будет равна: ![]() Тогда число относительных модулей определяем из выражения: ![]() С другой стороны число модулей для любого радиуса R ветроколеса с известной быстроходностью z может быть выражен: 6 ![]() где R – радиус ветроколеса r – любое текущее значение радиуса ветроколеса. Угол набегания на ветроколесо ![]() ![]() ![]() Угол атаки профиля , для среднего сечения лопасти ![]() Определим угол набегания потока на среднее сечение ветроколеса: r = R; z = 4; ![]() ![]() Тогда угол установки лопасти в среднем сечении ![]() ![]() Тогда: ![]() Определим угол установки лопасти на радиусе ступицы: ![]() ![]() ![]() Определим угол закручивания лопасти на законцовке: ![]() ![]() ![]() 7 . ![]() Мощность, развиваемая ВЭУ, зависит от скорости ветра и в общем виде определяется по формуле: ![]() Принимая коэффициент использования энергии ветра ![]() ![]() Подставляя значения скоростей ветра можно вычислить развиваемую мощность. Минимальная скорость, при которой ВЭУ начинает генерировать электрическую энергию для данного типа установок обычно равна Vmin=4м/с, а максимум соответствует заданной номинальной скорости ветра Vном=9м/с. Результаты расчетов сводим в таблицу 1. Таблица 1 -Результаты расчета мощности ветроустановки
|