Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Ветроэнергетические установки

Читайте также:
  1. АЭС, предприятия по переработке радиоактивных материалов и радиоактивные отходы. Медицинские установки.
  2. В зависимости от целевой установки организма его функции могут быть основными и вспомогательными.
  3. Выбор и расчет насосной установки
  4. Выбор расчетного режима работы холодильной установки
  5. Гелиоустановки с тепловым насосом для систем отопления и горячего водоснабжения
  6. Гендерные предубеждения и гендерные установки.
  7. Грузинская школа установки
  8. ЗАМЕРНЫЕ УСТАНОВКИ.
  9. Идеологические установки коммунистов по отношению к культуре

Нагрев воздуха в поле силы земного тяготения приводит к возникновению свободного движения атмосферы. Использование кинетической энергии движения воздушных масс и определяет работу ветроэнергетических установок (ВЭУ). Мощность воздушного потока зависит от его кинематических характеристик: скорости и направления движения, продолжительности ветреной и штилевой погоды, характера изменения скорости ветра во времени, площади поперечного сечения струй воздуха. На эти характеристики влияет ряд не зависящих от человека факторов: метеоусловия, колебания температуры и атмосферного давления, рельеф местности, период суток и года, что обусловливает их непредсказуемость и изменение по случайному закону. Поэтому определить заранее, какими будут скорость и направление ветра в данный момент времени, не представляется возможным. Вместе с тем, их значения, усредненные для каждого периода времени, допустим, лета или зимы, остаются стабильными в течение многих лет. Это позволяет оценить ветроэнергетические ресурсы конкретного района и принять обоснованное решение о выборе оптимальной мощности ВЭУ.

При использовании энергии ветра различают ветродвигатели, ветроэнергетические агрегаты и ветроэнергетические установки. Ветродвигатель – устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию. Ветроэнергетический агрегат – совокупность ветродвигателя и технологической машины (электрогенератора, насоса, компрессора), привод которой осуществляется с помощью ветродвигателя. Ветроэнергетическая установка включает в себя ветроэнергетический агрегат и ряд дополнительных устройств, необходимых для бесперебойной работы технологических машин в период безветрия и обеспечения высокого КПД эксплуатации ветродвигателя при любом направлении и силе ветра. К таким устройствам относятся резервный (дублирующий) двигатель, включаемый в штилевую погоду, аккумулятор энергии, системы автоматического регулирования ориентации ветродвигателя в потоке воздуха при различном направлении ветра и частоте вращения ротора.

Мощность ветродвигателя прямо пропорциональна плотности воздушного потока, площади поперечного сечения потока воздуха, охватываемой лопастями ветродвигателя, а также скорости потока ветра в третьей степени.

Существует несколько модификаций ветродвигателей, однако наиболее широко распространены ветродвигатели лопастного типа. Лопасти имеют определенный профиль, и при обтекании их потоком воздуха на передней кромке лопасти возникает избыточное давление, а на кормовой кромке лопасти - разрежение. Разность давлений и создает силу, под действием которой вращается ротор ветродвигателя.

Трехлопастные ветродвигатели имеют лопасти, которые вращаются в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, на которой установлен электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию. Щит управления агрегата расположен в отдельном здании, находящемся обычно под башней, на которой смонтирован ветродвигатель. Ветродвигатель должен свободно поворачиваться относительно вертикальной оси, проходящей через центр башни. Поворот осуществляется автоматически с помощью стабилизатора, который устанавливает ветродвигатель так, что при любом направлении ветра плоскость вращения лопастей перпендикулярна вектору скорости набегающего воздушного потока. Ветродвигатель работает при этом с максимальным КПД.

Ветродвигатель немецкого инженера Вагнера состоит из двух лопастей с углом между ними 110°. Лопасти укреплены на валу под углом 55° к горизонту и поэтому попеременно находятся внизу, занимая горизонтальное положение, что обеспечивает размещение ветродвигателя на земле, а значит, необходимость в башне отпадает. С помощью стабилизатора ветровой агрегат автоматически принимает выгоднейшее положение относительно потока воздуха.

Ветродвигатель французского инженера Дарье по форме лопастей напоминает миксер - воздушная турбина с вертикальной осью вращения. На валу турбины закреплено эллипсовидное алюминиевое кольцо из двух полуколец в виде ленты шириной 5 м, длиной 27 м. Во время вращения на лопасть, движущуюся в направлении обдува, ветер оказывает большее, а на встречную лопасть меньшее давление. Разность этих давлений и заставляет вращаться воздушную турбину. Электрогенератор, приводимый во вращение валом турбины, располагается на земле. Это упрощает его монтаж и обслуживание. Ветровой агрегат не нуждается в башне, не требуется и стабилизатор для слежения и фиксации положения турбины в потоке воздуха: лопасти ветродвигателя одинаково хорошо воспринимают силовое воздействие ветра независимо от направления его движения. Ветродвигатель создает незначительное динамическое сопротивление воздушному потоку, что обеспечивает должную механическую прочность установки в штормовую погоду. Недостаток: для пуска ротор ВЭУ необходимо раскрутить каким-либо вспомогательным двигателем (обычно, электромотором).

Ветродвигатель вихревого типа выполнен в виде полой вертикальной цилиндрической башни с верхним коническим основанием, в котором расположена воздушная турбина. По высоте башни на ее боковой поверхности сделаны продольные щелевые вырезы. Каждый вырез снабжен створкой, с помощью которой при необходимости вырез может быть закрыт. При работе ветродвигателя открыты вырезы, расположенные на поверхности башни со стороны набегающего потока воздуха. При штормовой погоде открыты все вырезы, и воздух свободно продувает башню, оказывая на нее минимальное силовое воздействие. Вырезы являются входными каналами для воздуха, поступающего в башню. Они устроены так, что воздух входит в башню тангенциально, начинает в ней вращаться, и образует вихрь, который под действием центробежной силы прижимается к стенкам башни и отбрасывается от ее оси, где возникает область пониженного давления. Поднимаясь вверх, воздух входит в коническое основание, где благодаря уменьшению радиуса вращения центробежная сила в направлении движения потока возрастает и достигает максимального значения в горловине башни. За счет центробежных сил в центре горловины разрежение становится наибольшим, и сюда, через проемы, устремляется воздух, который затем идет в воздушную турбину, где его кинетическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора двигателя. Эта энергия с помощью вала передается на приводимую ветродвигателем технологическую машину или электрогенератор.

Вихревые ветродвигатели просты по конструкции, не нуждаются в специальной ориентации башни относительно направления ветра, управление работой створок может быть автоматизировано. Вихревые ветродвигатели работают и в безветренную погоду, если перепад температур воздуха в нижней и верхней части башни будет более 10 °С. Такой перепад температур легко создать за счет солнечной энергии.

Основным недостатком всех ВЭУ является зависимость от погодных условий и невозможность в связи с этим прогнозирования графика выработки энергии. Если же в состав ВЭУ входит аккумулятор энергии, то ветровой агрегат работает непрерывно с максимальной мощностью: при ее недостатке включается дополнительный двигатель, а при избытке излишки вырабатываемой энергии поступают в аккумулятор. В качестве дублирующих двигателей чаще всего используют дизельные установки и гидроаккумулирующие электростанции. К недостаткам ВЭУ относятся также значительные (на единицу выработанной энергии) площади, занимаемые ВЭУ, шум, создаваемый вращающимися лопастями ветродвигателя, часть спектра звукового излучения которого может приходиться на опасную инфразвуковую область.




Дата добавления: 2015-04-20; просмотров: 36 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

1 | 2 | 3 | 4 | <== 5 ==> | 6 | 7 |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав