czy łopaty turbiny wiatrowej powinny być płaskie, wygięte lub zakrzywione
wiatr jest darmowym zasobem energii, dopóki rządy nie nałożą na niego podatku, ale wiatr jest również bardzo nieprzewidywalnym i niewiarygodnym źródłem energii, ponieważ stale zmienia się zarówno pod względem siły, jak i kierunku. Tak więc, aby zapewnić jak najlepsze wykorzystanie dostępnej energii wiatrowej, ważne jest, aby konstrukcja łopatki turbiny wiatrowej była optymalna.
aby uzyskać użyteczną ilość energii, turbiny wiatrowe muszą być zazwyczaj duże i wysokie, ale aby pracować wydajnie, muszą być również dobrze zaprojektowane i zaprojektowane, co sprawia, że są również drogie. Większość turbin wiatrowych przeznaczonych do produkcji energii elektrycznej składała się z dwu-lub trójłopatowego śmigła obracającego się wokół osi poziomej. Oczywiste jest, że te śmigła, takie jak łopatki turbiny wiatrowej, przekształcają energię wiatru w użyteczną moc wału zwaną momentem obrotowym.
osiąga się to poprzez wydobycie energii z wiatru, spowalniając go lub zwalniając wiatr, gdy przechodzi przez łopaty. Siły spowalniające wiatr są równe i przeciwne do sił podnoszących typu wzdłużnego, które obracają łopaty.
podobnie jak skrzydło samolotu, łopaty turbin wiatrowych pracują poprzez generowanie windy ze względu na ich zakrzywiony kształt. Strona o największej krzywej generuje niskie ciśnienie powietrza, podczas gdy powietrze pod wysokim ciśnieniem popycha po drugiej stronie łopatki. Efektem netto jest siła podnoszenia prostopadła do kierunku przepływu powietrza nad łopatą turbiny. Sztuką jest zaprojektowanie łopaty wirnika w taki sposób, aby stworzyć odpowiednią ilość podnoszenia i ciągu łopaty wirnika, co zapewnia optymalne spowolnienie powietrza, a tym samym lepszą wydajność łopaty.
jeśli łopaty śmigieł turbin obracają się zbyt wolno, pozwala to na niezakłócone przechodzenie zbyt dużego wiatru, a tym samym nie pobiera tyle energii, ile potencjalnie może. Z drugiej strony, jeśli śmigło obraca się zbyt szybko, wydaje się wiatrowi jako duży płaski obracający się dysk, który tworzy dużą ilość oporu.
następnie optymalny stosunek prędkości końcówki, TSR, który jest zdefiniowany jako stosunek prędkości końcówki wirnika do prędkości wiatru, zależy od profilu kształtu łopatki wirnika, liczby łopatek turbiny i samej konstrukcji łopatki śmigła turbiny wiatrowej. Jaki jest najlepszy kształt i konstrukcja łopaty dla projektu łopaty turbiny wiatrowej.
zasadniczo łopaty turbin wiatrowych są ukształtowane tak, aby generować maksymalną moc z wiatru przy minimalnych kosztach budowy. Ale producenci łopat turbin wiatrowych zawsze chcą opracować bardziej wydajną konstrukcję łopat. Ciągłe ulepszenia w konstrukcji łopat wiatrowych doprowadziły do powstania nowych konstrukcji turbin wiatrowych, które są bardziej kompaktowe, cichsze i są w stanie generować więcej energii z mniejszego wiatru. Uważa się, że lekko zakrzywiając łopatki turbiny, są w stanie przechwytywać od 5 do 10 procent więcej energii wiatrowej i działać bardziej wydajnie w obszarach, które zwykle mają niższe prędkości wiatru.
konstrukcja łopat turbiny wiatrowej
więc jaki rodzaj kształtu łopaty wytworzyłby największą ilość energii dla turbiny wiatrowej – płaskie łopaty są najstarszą konstrukcją łopat i były używane od tysięcy lat na wiatrakach, ale ten płaski szeroki kształt staje się mniej powszechny niż inne rodzaje konstrukcji łopat. Płaskie ostrza naciskają na wiatr, a wiatr popycha na łopatki.
powstały obrót jest bardzo powolny, ponieważ łopatki, które obracają się z powrotem po skoku w górę po wygenerowaniu mocy, są w opozycji do mocy wyjściowej. Dzieje się tak, ponieważ łopatki działają jak ogromne łopatki poruszające się w złym kierunku, pchające pod wiatr, nadając im nazwę łopatek wirnika opartych na przeciąganiu.
jednak płaskie ostrza oferują znaczące korzyści dla MAJSTERKOWICZÓW w porównaniu z innymi konstrukcjami ostrzy wiatrowych. Płaskie łopaty wirnika są łatwe i tanie do cięcia z arkuszy sklejki lub metalu, zapewniając, że łopaty mają jednolity kształt i rozmiar. Są one również najłatwiejsze do zrozumienia, wymagające mniej umiejętności projektowych i budowlanych, ale tam wydajność i łatwość generowania energii elektrycznej jest bardzo niska.
zakrzywione łopaty są bardzo podobne do długiego skrzydła samolotu (znanego również jako Aerofłot), które ma zakrzywioną powierzchnię na górze. Zakrzywione ostrze ma powietrze przepływające wokół niego z powietrzem poruszającym się po zakrzywionej górnej części ostrza szybciej niż pod płaską stroną ostrza, co powoduje niższy obszar ciśnienia na górze, a zatem, w rezultacie, jest poddawane aerodynamicznym siłom podnoszącym, które tworzą ruch.
te siły podnoszenia są zawsze prostopadłe do górnej powierzchni zakrzywionego ostrza, co powoduje, że ostrze porusza się obracając wokół centralnej piasty. Im szybszy wiatr wieje, tym więcej podnoszenia jest wytwarzane na ostrzu, a tym samym szybszy obrót.
zaletą zakrzywionej łopaty wirnika w porównaniu do płaskiej łopaty jest to, że siły unoszenia umożliwiają poruszanie się końcówek łopat turbiny wiatrowej szybciej niż porusza się wiatr, generując więcej mocy i wyższą wydajność. W rezultacie łopaty turbin wiatrowych oparte na windzie stają się coraz bardziej powszechne. Ponadto, wykonane w domu łopatki turbin wiatrowych z PVC można wyciąć ze standardowych rur drenażowych o zakrzywionym kształcie już wbudowanym, co daje im najlepszy kształt ostrza.
zakrzywione ostrze przepływ powietrza i wydajność
ale zakrzywione ostrza również cierpią z powodu przeciągania wzdłuż jego długości, co próbuje zatrzymać ruch ostrza. Opór jest zasadniczo tarciem powietrza o powierzchnię ostrza. Opór jest prostopadły do podnoszenia i jest w tym samym kierunku, co przepływ powietrza wzdłuż powierzchni łopatki. Ale możemy zmniejszyć tę siłę oporu, zginając lub skręcając ostrze, a także zwężając je wzdłuż jego długości, tworząc najbardziej wydajną konstrukcję łopat turbiny wiatrowej.
kąt między kierunkiem nadjeżdżającego wiatru a skokiem łopaty w odniesieniu do nadjeżdżającego wiatru nazywany jest „kątem ataku”. Gdy ten kąt ataku staje się większy, powstaje więcej podnoszenia, ale gdy kąt staje się jeszcze większy, większy niż około 20o, ostrze zacznie zmniejszać podnoszenie. Tak więc istnieje idealny kąt nachylenia łopaty wirnika, który tworzy najlepszy obrót, a nowoczesne łopaty wirnika turbiny wiatrowej są w rzeczywistości zaprojektowane z skręceniem wzdłuż ich długości od stromego skoku u ich korzenia do bardzo płytkiego skoku na ich końcu.
kupuj w Amazon
ponieważ prędkość na czubku obracającego się ostrza jest szybsza niż u jego korzenia lub środka, nowoczesne łopaty wirnika są skręcone wzdłuż swojej długości o od 10 do 20o od korzenia do korzenia, tak że kąt natarcia zmniejsza się z miejsca, w którym powietrze porusza się stosunkowo wolno w pobliżu korzenia, do miejsca, w którym porusza się znacznie szybciej na czubku. Ten skręt ostrza maksymalizuje kąt ataku na całej długości, uzyskując najlepszy skok i obrót.
podsumowując, długość łopaty wirnika turbiny wiatrowej określa, ile energii wiatru można przechwycić, gdy obracają się wokół centralnej piasty, a właściwości aerodynamiczne łopatek turbiny wiatrowej są bardzo różne między łopatką płaską a łopatką zakrzywioną. Płaskie ostrza są tanie i łatwe do wykonania, ale mają duże siły oporu, dzięki czemu są powolne i nieefektywne.
aby zwiększyć wydajność łopat turbiny wiatrowej, łopaty wirnika muszą mieć profil aerodynamiczny, aby utworzyć podnoszenie i obracanie turbiny, ale zakrzywione łopaty typu aerofoil są trudniejsze do wykonania, ale oferują lepszą wydajność i wyższe prędkości obrotowe, co czyni je idealnymi do wytwarzania energii elektrycznej.
ale aby uzyskać najlepszą konstrukcję łopat turbin wiatrowych, możemy poprawić aerodynamikę i wydajność jeszcze bardziej, stosując skręcone, stożkowe łopaty wirnika. Skręcanie ostrza zmienia kąt wiatru wzdłuż ostrza z połączonym efektem skręcania i zwężania ostrza wzdłuż jego długości poprawia kąt ataku, zwiększając prędkość, wydajność przy jednoczesnym zmniejszeniu oporu. Ponadto, stożkowe ostrza są mocniejsze i lżejsze niż proste ostrza, ponieważ naprężenia zginające są zmniejszone.
konstrukcja łopatki turbiny wiatrowej ma kluczowe znaczenie, aby turbina wiatrowa działała zgodnie z oczekiwaniami. Innowacje i nowe technologie wykorzystywane do projektowania łopat turbin wiatrowych nie poprzestały na tym, ponieważ rozważane są nowe formuły i projekty, które poprawiają ich wydajność, wydajność i moc każdego dnia.
aby dowiedzieć się więcej na temat „łopat turbin wiatrowych” i tego, jak działają jako część systemu energetyki wiatrowej, Kliknij tutaj, aby zamówić swoją książkę o energii wiatrowej dla manekinów od Amazon today i dowiedzieć się więcej o turbinach wiatrowych, energii wiatrowej i generatorach wiatrowych do generowania własnej wolnej energii.
sklep w Amazon
sklep w Amazon