Пример расчета ВЭУ с шестью лопастями, снабженными подвижной стабилизирующей плоскостью

Дано:

ВЭУ с четырьмя лопастями типа «Колокол», снабженных подвижной свободно поворачивающейся вокруг вертикальной оси стабилизирующей плоскостью, с шестью ветронаправляющими экрана­ми; радиус ротора R = 0,11т; площадь миделя ротора

А = 0,0598 м ².

Характеристики, полученные при испытаниях модели:

скорость ветра V = 4,8 м/с; обороты ветротурбины n = 170 об/мин; Ст = 0,264

Решение:

1. Определяем скоростной напор:

q = рV²/ 2 = 1,225 · 4.82/2 = 14,112 кг · м ².

2. Определяем крутящий момент:

Мкр = CmARq = 0,264 · 0,0598 · 0,11 · 14.112= 0,0245 кг · м.

3. Определяем угловую скорость вращения ветротурбины:

ω =πn/30 = 3,14 · 170/30 = 17,79 об/мин.

4. Мощность установки:

Р = M/ω = 0,0245 · 17,79 = 0,436 кг · м/с =4,274 Вт.

Традиционная установка той же площади при максимальном коэффициенте использования энергии ветра х = 0,45.

Мощность традиционной установки:

Р = хрАV³0,5 = 0,45 · 1,225 · 0,0598 · 4,8³ · 0,5 =1,823 Вт.

Отношение мощности разработанной установки к мощности традиционной составит:

Nразг/Nтрад = 4,274/1,823=2,345 или на 134,45%.

Сравнивая предлагаемые конструкции установок с традиционными, можно выделить несколько преимуществ:

1. Работа ВЭУ не зависит от изменения направления ветра.

При непостоянстве направления движения воздушного потока , изменяется положение ветронаправляющих экранов, а для ВЭУ с лопастями типа «Колокол» и изменение положения стабилизирующей плоскости.

2. Наличие ветронаправляющих экранов способствует увеличению скорости прохождения ветрового потока через ветровую

турбину. Кроме того, ветронаправляющие экраны изменяют направление движения ветра, сосредоточивая его на лопастях ветротурбины.

3. Эффективность работы предлагаемых ВЭУ значительно выше, чем у традиционных ветродвигателей.

В чем приемущество ветроутсановок,разработанных отечественными конструторами в 2011 годы?

1. Работа ВЭУ не зависит от изменения направления ветра. При непостоянстве направления движения воздушного потока ВЭУ ведет себя как. живой организм, изменяя положение ветронаправляющих экранов, а для ВЭУ с лопастями типа «Колокол» и изменение положения стабилизирующей плоскости, приспосабливаясь к изменяющейся ветровой ситуации.

2. Наличие ветронаправляющих экранов способствует увеличению скорости прохождения ветрового потока через ветровую турбину. Кроме того, ветронаправляющие экраны изменяют на­

правление движения ветра, сосредоточивая его на лопастях ветротурбины, создавая при этом благоприятные условия для ее вращения.

3. Модульный принцип конструкций ВЭУ дает возможность собирать установку из отдельных блоков, способных самостоятельно работать. Эта особенность позволит без особого труда наращивать мощность уже построенных ВЭУ, дополняя установку новыми модулями.

4. Предлагаемая конструкция ВЭУ может работать при скоростях ветра от 3...4 м/с до 20 м/с, а большинство зарубежных ВЭУ начинают работать только при скорости 5...6 м/с.

5. Скорость обтекания конца лопастей менее 330 м/с (меньше скорости звука), что не допускает образования ударных волн, не препятствует обитанию и перелету птиц. Предлагаемые ВЭУ могут располагаться в непосредственной близости от жилья, что может существенно уменьшить расходы на передачу электроэнергии на большие расстояния.

6. Эффективность работы предлагаемых ВЭУ значительно выше, чем у известных ветродвигателей.

Основные техно-экономичсекие показатели сетевых ВЭС в России?

Таблица 2. Технико-экономические показатели сетевых ВЭС в России

Примечание. ВДЭС – ветродизельная электростанция.