Крутящий момент ветроколеса. Коэффициент крутящего момента и его связь с коэффициентом мощности ВЭУ.
Для определения крутящего момента на выходном валу ветроколеса можно воспользоваться результатами расчетов лобового давления.
При таком подходе в системе ветроколесо — набегающий поток не используется условие сохранения момента движения.
Максимальный крутящий момент ветроколеса Тне может превышать значения, равного произведению максимальной действующей наветроколесо силы на максимальный его радиус R, т.е 
учитывая 
получим 
В общем случае крутящий момент ветроколеса Т можно представить в виде
, где СТ - коэффициент крутящего момента.
Параметр Z, называемый быстроходностью ветроколеса и равный отношению окружной скорости конца лопастей 
к невозмущенной скорости набегающего потока u0: 
, где ω - угловая скорость вращения ветроколеса.
,где Р0 – мощнось ветрового потока.
Так как ‚мощность на валу есть мощность, развиваемая вегроколесом Р, запишем 
учитывая 
получим:
Þ 
Þ 
На рисунке представлены характеристики реальных ветроколес. Видно, что ветроколеса с высоким геометрическим заполнением развивают большой крутящий момент при относительно низких окружных скоростях.
На рис. представлены характеристики реальных ветроколес. Видно, что
ветроколеса с высоким геометрическим заполнением развивают большой крутя-
щий момент при относительно низких окружных скоростях, и наоборот, ветроколеса с небольшим заполнением (например, с двумя узкими лопастями) имеют небольшой начальный крутящий момент и даже не всегда могут самостоятельнораскрутиться.
Максимальное значение коэффициента Ст для обоих типов ветроколес реализуется при высоких скоростяхветра, при которых лобовые давления велики - вплоть до разрушающих.
Рис. 2.22. Зависимость коэффициента крутящего момента CT от быстроходности Z для ветроколес:
1 – многолопастное;
2 – крыльчатое;
3 – трехлопастное;
4 – двухлопастное;
5 – однолопастное
Режимы работы ветроколеса. Понятие коэффициента быстроходности. Быстроходность.
Ветроколесо, в отличие от гидротурбины, обтекается практически безграничным потоком воздуха, поэтому здесь нет возможности
отвести прошедший через ветроколесо воздух за пределы огибаюшего потока, и это определенным образом ограничивает эффективность ветроустановок. Наиболее существенное ограничение связано с тем, что «отработанный» воздушный поток долженпокинуть окрестность ветроколеса, не создавая помех набегающему потоку.
Эффективность преобразования ветроколесом энергии ветрового потока будет ниже оптимальной в двух случаях:
1) лопасти расположены так тесно или ветроколесо вращается так быстро, что каждая лопасть движется в потоке, турбулизированном находящимися впереди идущими лопастями;
2) лопасти расположены так редко или ветроколесо вращается так медленно, что значительная часть воздушного потока проходит черезпоперечное сечение ветроколеса.
Отсюда следует, что для достижения максимальной эффективности частотавращения ветроколеса заданной геометрии должна соответствовать скорости ветра.
Эффективность работы ветроколеса зависит от соотношения двух характерных времен: времени, за которое лопасть перемещается на расстояние, отделяющее ее от соседней лопасти, и времени, за которое создаваемаялопастью область сильного возмущения переместится на расстояние, равное ее характерной длине.
Быстроходность ветроколеса является важной характеристикой, зависящей от трех основных. переменных: радиусаописываемой ветроколесом окружности, его угловой скорости вращения и скорости ветра. Параметр Z, называемый быстроходностью ветроколеса и равный отношению окружной скорости конца лопастей кневозмущенной скорости набегающего потока u0:
, где ω – угловая скорость вращения ветроколеса.
1 – критерий Бетца, 59 %;
2 – критерий Глауэрта;
3 – трехлопастное ветроколесо;
4 – двухлопастное ветроколесо;
5 – вертикально-осевые ветроколеса типа Дарье;
6 – многолопастные ветронасосы;
7 – ротор Савониуса;
8 – однолопастное ветроколесо;
9 – крыльчатое ветроколесо
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1832; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!