дипломка. Черноталова Е.А._ЭЭТм_1705а. Разработка ветровой электростанции для промышленного

• Название: Разработка ветровой электростанции для промышленного
• Анкор: дипломка
• Дата: 13.04.2023
• Размер: 1.9 Mb.
• Имя файла: Черноталова Е.А._ЭЭТм_1705а.docx
• Тип: Диссертация; #1059408
• страница: 12 из 19

Аэродинамические параметры ВЭУ

1. 
   Аэродинамичекая мощность
   

Характеристики ветрогенератора зависят от его аэродинамических особенностей.

Электрическая мощность ВЭУ связана с аэродинамической мощностью через коэффициент использования энергии ветра

(3.8)

Реальный горизонтально-осевых установок изменяется в пределах

. Максимальное возможное значение коэффициента использования

энергии ветра, определяемое расчетным путем по Жуковскому-Бетцу равно . На практике это значение получить нельзя из-за возникающих

потерь.

Аэродинамическая мощность является энергией набегающего потока ветра, передаваемой ветроколесу за 1 секунду:

(3.9)

где – аэродинамическая мощность, Вт; – плотность воздуха, проходящего через ротор (принимается в сухом воздухе при температуре и давлении ), – скорость ветрового потока до встречи с ротором, ; – масса воздуха, проходящего через ротор за 1 секунду, кг; – объем воздуха, проходящий через ротор за 1 секунду, ; – ометаемая ветром площадь ветроколеса.

Площадь, ометаемая ветром, для горизонтально-осевых установок

равна


где – диаметр ветроколеса.

(3.10)

Для расчетов нам потребуются технические характеристики ветрогенератора WH6.4-5000W, приведенные в табл. 3.1:

Номинальная мощность ВЭУ – ; Номинальная скорость ветра – .

Из формулы (3.8) находим идеальную аэродинамическую мощность при идеальном коэффициенте использования ветра по Жуковскому:

. (3.11)
Из формулы (3.9) находим ометаемую площадь ротора :
(3.12)
В действительности ометаемая площадь должна быть на 33–35% больше по сравнению с идеальной, так как реальный коэффициент использования ветра не превышает 65–67% от идеального.

Из формулы 3.10 находим диаметр ротора :



Наружный диаметр колеса найдем по формуле:

(3.13)

(3.14)

, (3.15)
где – коэффициент в рабочей точке принимаем . Округляем значение .

Радиус ветроколеса соответственно .

Таким образом, разрабатываемая ВЭУ имеет следующие аэродинамические характеристик:

аэродинамическая мощность ;

ометаемая площадь ветроколеса ; диаметр ротора .

Наружный диаметр ветроколеса

2. 
   Методика расчета ветроколеса с горизонтальной осью вращения Методика предлагает вести расчет ветроколеса по двум уравнениям.
   

Первое уравнение гласит о том, что осевая составляющая силы реакции потока на лопасти, находящиеся в зоне кольцевой струи (рис 3.6) равна силе от воздействия разности давлений перед и за ветроколесом на площадь сечения кольцевой струи плоскостью вращения колеса. Первым уравнением является выражение:

. (3.16)

Рисунок 3.6 – Ветроколесо горизонтального типа:

1 – промежуточное сечение; 2 – Элементарная лопасть; 3– коневое сечение; 4 – периферийное сечение; 5 – кольцевая струя
Второе уравнение отражает теорему об изменении момента количества движения. Данная теорема в применении к ветровому колесу формулируется следующим образом: момент относительно оси ветряка аэродинамических сил, действующих на лопасти (рис. 3.6), равен по величине и противоположен по знаку моменту количества движения, получаемого кольцевой струёй, увлеченной ветряным колесом. Вторым уравнением является выражение:

. (3.17)
Уравнения (3.16) и (3.17) представляют собой основу для аэродинамического расчета ветроколеса.

Предложенная методика позволит рассчитать аэродинамику ветроколеса с горизонтальной осью вращения. В нашем случае можно избежать громоздких расчетов. Так как, предполагается использовать

готовую ветроустановку, в состав которой входит рассчитанное по данной методике ветроколесо.