Ветряк с горизонтальной осью вращения

	Ветряк с горизонтальной осью вращения
Знаете ли Вы, что: В 17 веке в термометрах вместо ртути использовали Бренди.

строим дом
фундамент
цоколь
стены
крыша
перекрытия
погреб
строймеханизмы
коммуникации

строим сауну
печи для сауны
бассейн
СПА
советы по пользованию

благоустройство участка
газон
ландшафтный дизайн
водоём
малые архитектурные формы

сад и огород
парники и теплицы
садоводство
овощеводство
грибоводство

домашняя ферма
рыбоводство
раководство
птицеводство
животноводство

альтернативное энергообеспечение
ветроэнергетика
солнечная энергия
газоснабжение

технологии

ссылки
Контакт

использование ветра
ветряк с вертикальной осью
ветряк с горизонтальной осью
вихревой ветроагрегат
повышение эффективности ветряков

Самые распространенные типы ветряков с 7 века и до наших дней, самые эффективные по использованию энергии ветра – крыльчатые с горизонтальной осью вращения.

Ветроколесо может иметь от 1 до N лопастей. Мощность колеса не зависит от числа лопастей. Энергия воздушного потока определяется формулой:

E=mv²/2=prv³R²/2,
Где: r – плотность воздуха равная 1230 кг/м³ при 15 °С;
V – скорость ветра, м/сек;
R - радиус ветроколеса, м.

Удельная мощность современного ветроколеса классической конструкции, с площадью вращения колеса 1 м², при нормальных атмосферных условиях и при коэффициенте использования энергии ветра 0.48…0,45 равна:

Скорость ветра, м/сек:	4	6	8	10	14	18	22
Мощность, кВт:	0,04	0,13	0,31	0,61	1,6	3,60	6,25

Как правило, все ветроколёса характеризуются быстроходностью или числом модулей, это нам досталось с начала 20 века:
Z=wR/v,
Где: w - частота вращения;
R – радиус вращения ветроколеса, м;
V – скорость ветра, м/сек.

Мощность, развиваемая ветроколесом, равна:
Рвк=Мw= МpR(rV²/2)w = MpR²rZV²/2, кгм/сек;
Где: М – момент, развиваемый ветроколесом.

Аэродинамическая характеристика ветроколеса показывает зависимость отвлечённого (относительного) момента М и коэффициента использования ветра x от числа модулей. Ее величина зависит от числа и ширины лопастей, аэродинамического профиля (ЦАГИ, NASA) и углов заклинивания:
`М = М : (pR³rV²/2);
Чем больше число лопастей, их ширина и угол заклинивания (угол между хордой профиля и плоскостью вращения), тем при прочих равных условиях ниже быстроходность ветроколеса. Расчетная мощность ветроагрегата зависит от диаметра ветроколеса D, коэффициента использования ветра x и расчетной скорости ветра V:

Р_р=4,8 D²V³x10^-4, кгм/сек;

Стандартная высота измерения скорости ветра на метеостанциях составляет 10м. Пересчитывают скорость ветра, применительно к реальной высоте башни ветродвигателя, по формуле:

V_h2=V_h(h₂/h₁)^0,2, м;

Где: h₁ – высота относительно уровня земли, для которой известна скорость ветра V_h;
h₂ – реальная высота башни ветродвигателя.

Самый большой недостаток ветроагрегатов с горизонтальной осью вращения это тот, что при смене направления ветра, ось ветряка в силу большого гироскопического момента, испытывает большие динамические нагрузки. Происходит стопорение вращения, после чего колесу необходимо время на разгон и работа агрегата становится практически импульсной. Регулирование мощности при смене скорости ветра как правило осуществляют путем регулирования углом заклинивания лопастей (шагом). Однако, есть лучший способ, который заключается в изменении диаметра ветроколеса. Но такой способ связан с технологическими трудностями изготовления телескопических лопастей и привода изменения диаметра колеса! И как бы это ни было трудно, выгоды такого способа регулирования мощности ветроколеса неоспоримы! Это прямо вытекает из формулы мощности ветряка. Так что пути совершенствования таких ветряков еще остались.

В дополнение к вышеизложенному можно добавить разработку ветродвигателя на основе эффекта Магнуса, в котором взамен лопастей установлены вращающиеся роторы с индивидуальным электроприводом при запуске ветроагрегата.