Deve lâminas de turbina eólica de ser simples, dobradas ou curvadas
O vento é um recurso energético, até que os governos colocar um imposto sobre ele, mas o vento também é muito imprevisível e uma fonte confiável de energia, como ela está em constante mudança na força e direção. Portanto, para garantir que aproveitemos ao máximo a energia eólica disponível, é importante que o design da lâmina da turbina eólica tenha um desempenho ideal.
para produzir quantidades úteis de energia, As turbinas eólicas geralmente precisam ser grandes e altas, mas para trabalhar com eficiência, elas também precisam ser bem projetadas e projetadas, o que as torna caras também. A maioria das turbinas eólicas projetadas para a produção de eletricidade consistiu em uma hélice de duas ou três pás girando em torno de um eixo horizontal. É óbvio dizer que esses projetos de pás de turbinas eólicas convertem a energia do vento em uma potência de eixo utilizável chamada torque.
isto é conseguido extraindo a energia do vento retardando-a para baixo ou desacelerando o vento enquanto passa sobre as lâminas. As forças que desaceleram o vento são iguais e opostas às forças de elevação do tipo impulso que giram as lâminas.
assim como uma asa de avião, as pás da turbina eólica funcionam gerando sustentação devido à sua forma curva. O lado com a maior curva gera baixa pressão de ar, enquanto o ar de alta pressão abaixo empurra do outro lado do aerofólio em forma de lâmina. O resultado líquido é uma força de levantamento perpendicular ao sentido do fluxo do ar sobre a lâmina das turbinas. O truque aqui é projetar a lâmina do rotor de forma a criar a quantidade certa de Elevação e empuxo da lâmina do rotor, produzindo desaceleração ideal do ar e, portanto, melhor eficiência da lâmina.
se as pás da hélice das turbinas girarem muito lentamente, ele permite que muito vento passe sem ser perturbado e, portanto, não extrai tanta energia quanto poderia. Por outro lado, se a lâmina da hélice girar muito rapidamente, ela aparece ao vento como um grande disco giratório plano, o que cria uma grande quantidade de arrasto.
então a relação de velocidade ideal da ponta, TSR, que é definida como a relação entre a velocidade da ponta do rotor e a velocidade do vento, depende do perfil da forma da lâmina do rotor, do número de pás da turbina e do próprio design da lâmina da hélice da turbina eólica. Então, qual é a melhor forma de lâmina e design para um design de lâmina de turbina eólica.
geralmente, as pás das turbinas eólicas são moldadas para gerar a potência máxima do vento ao custo mínimo de construção. Mas os fabricantes de lâminas de turbinas eólicas estão sempre procurando desenvolver um design de lâmina mais eficiente. Melhorias constantes no projeto de pás de vento produziram novos projetos de turbinas eólicas que são mais compactos, mais silenciosos e são capazes de gerar mais energia a partir de menos vento. Acredita-se que, ao curvar ligeiramente a lâmina da turbina, eles são capazes de capturar 5 a 10% mais energia eólica e operar com mais eficiência em áreas que normalmente têm velocidades do vento mais baixas.
Projeto Da Lâmina Da Turbina Eólica
assim que tipo de forma da lâmina produziria a maior quantidade de energia para uma turbina eólica – as lâminas planas são o projeto mais antigo da lâmina e foram usadas por milhares de anos em moinhos de vento, mas esta forma larga plana está se tornando menos comum do que outros tipos de As lâminas planas empurram contra o vento e o vento empurra contra as lâminas.
a rotação resultante é muito lenta porque as lâminas que estão girando de volta no curso superior após a geração de energia estão em oposição à saída de energia. Isso ocorre porque as pás estão agindo como pás enormes se movendo na direção errada, empurrando contra o vento, dando-lhes o nome de pás do rotor baseadas em arrasto.
no entanto, os projetos de lâmina plana oferecem benefícios significativos para o DIY em comparação com outros projetos de lâmina de vento. As pás planas do rotor são fáceis e baratas de cortar de folhas de madeira compensada ou metal, garantindo que as pás tenham uma forma e tamanho consistentes. Eles também são os mais fáceis de entender, exigindo menos habilidades de design e construção, mas a eficiência e a facilidade de geração de energia elétrica são muito baixas.
as lâminas curvas são muito semelhantes a uma longa asa de avião (também conhecida como aerofólio) que tem uma superfície curva no topo. A lâmina curvada tem o ar que flui em torno dela com o ar que move-se sobre a parte superior curvada da lâmina mais rapidamente do que faz sob o lado liso da lâmina, que faz uma área mais baixa da pressão na parte superior, e consequentemente, é sujeitada às forças de levantamento aerodinâmicas que criam o movimento.
essas forças de elevação são sempre perpendiculares à superfície superior da lâmina curva, o que faz com que a lâmina se mova girando em torno do cubo central. Quanto mais rápido o vento sopra, mais Elevador é produzido na lâmina, portanto, mais rápida é a rotação.
as vantagens de uma lâmina de rotor curva em comparação com uma lâmina plana é que as forças de elevação permitem que as pontas da lâmina de uma turbina eólica se movam mais rápido do que o vento está se movendo, gerando mais energia e maior eficiência. Como resultado, as pás de turbinas eólicas baseadas em elevação estão se tornando mais comuns agora. Além disso, as lâminas de turbina eólica de PVC feitas em casa podem ser cortadas de tubos de drenagem de tamanho padrão com a forma curva já incorporada, dando-lhes a melhor forma de lâmina.
fluxo de ar da lâmina curvada e desempenho
mas as lâminas curvas também sofrem de arrasto ao longo de seu comprimento, que tenta parar o movimento da lâmina. O arrasto é essencialmente o atrito do ar contra a superfície da lâmina. O arrasto é perpendicular ao elevador e está na mesma direção que o fluxo de ar ao longo da superfície da lâmina. Mas podemos reduzir essa força de arrasto dobrando ou torcendo a lâmina e também afinando-a ao longo de seu comprimento, produzindo o design de lâmina de turbina eólica mais eficiente.
o ângulo entre a direção do vento que se aproxima e o tom da lâmina em relação ao vento que se aproxima é chamado de “ângulo de ataque”. À medida que esse ângulo de ataque se torna maior, mais sustentação é criada, mas à medida que o ângulo se torna ainda maior, maior que cerca de 20o, a lâmina começará a diminuir a elevação. Portanto, há um ângulo de inclinação ideal da lâmina do rotor que cria a melhor rotação e as pás modernas do rotor da turbina eólica são realmente projetadas com uma torção ao longo de seu comprimento, de um passo íngreme em sua raiz a um passo muito raso em sua ponta.
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Como a velocidade na ponta de uma lâmina rotativa é mais rápido do que ele é na sua raiz, ou centro, moderno pás do rotor são torcidos ao longo de seu comprimento entre 10 a-20 ° a partir da raiz para as pontas, de modo a que o ângulo de ataque diminui a partir de onde o ar está em movimento relativamente lento perto da raiz, para onde ele está se movendo muito mais rápido na ponta. Esta torção da lâmina maximiza o ângulo de ataque ao longo do comprimento, obtendo a melhor elevação e rotação.
em conclusão, um comprimento da lâmina do rotor das turbinas eólicas determina quanta energia eólica pode ser capturada à medida que giram em torno de um cubo central e o desempenho aerodinâmico das pás da turbina eólica é muito diferente entre uma lâmina plana e uma lâmina curva. As lâminas planas são baratas e fáceis de fazer, mas têm altas forças de arrasto, tornando-as lentas e ineficientes.
para aumentar a eficiência da lâmina da turbina eólica, as pás do rotor precisam ter um perfil aerodinâmico para criar elevador e girar a turbina, mas as pás curvas do tipo aerofólio são mais difíceis de fazer, mas oferecem melhor desempenho e velocidades de rotação mais altas, tornando-as ideais para geração de energia elétrica.
mas para obter o melhor design para pás de turbinas eólicas, podemos melhorar ainda mais a aerodinâmica e a eficiência usando pás de rotor torcidas e cônicas do tipo hélice. Torcer a lâmina muda o ângulo dos ventos ao longo da lâmina com o efeito combinado de torcer e afinar a lâmina ao longo de seu comprimento melhora o ângulo de ataque aumentando a velocidade, eficiência enquanto reduz o arrasto. Além disso, as lâminas cônicas são mais fortes e mais leves do que as lâminas retas, pois a tensão de flexão é reduzida.
o design da lâmina da turbina eólica é crucial para que uma turbina eólica funcione de acordo com as expectativas. Inovações e novas tecnologias usadas para projetar lâminas de turbinas eólicas não pararam aqui, pois novas fórmulas e designs estão sendo considerados para melhorar seu desempenho, eficiência e potência diariamente.
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