Ветроэнергетика и альтернативная энергетика.  

Вернуться   Ветроэнергетика и альтернативная энергетика. > Альтернативная энергетика > Энергия ветра

Энергия ветра все о преобразовании кинетической энергии ветра

Ответ
 
Опции темы Поиск в этой теме Опции просмотра
Старый 28.04.2015, 14:37   #261
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

Давайте опять с начала. Основная идея этой статьи посмотреть шире на оценку эффективности ветрогенераторов, не надо оценивать конструкцию только с одной стороны, кто быстрее крутит. Я просто расширил оценку, и предложил посмотреть а кто сильнее давит.
Давайте придумаем такой пример. Возьмем две одинаковые пластины, одна стоит поперек потока и на нее действует сила прямого давления потока, другая под углом и на нее действует подъемная сила ветра. Вектор силы прямого давления потока будет больше чем вектор подъемной силы ветра. Если мы позволим пластинам двигаться вдоль векторов этих сил, то мы увидим что сила прямого давления потока будет уменьшаться так как пластина убегает от потока, а вектор подъемной силы ветра нет, так как он зависит от угла атаки и скорости потока. Если мы поставим задачу натянуть и удерживать пружину то парусник справится с этой задачей лучше винта, если крутить генератор то винт справится лучше. При выполнении разных задач то одна конструкция лучше то другая а оцениваются они только по одному показателю, кто лучше крутит.
Я не собирался изобретать устройство генератора на пьезоэлектриках, но если хотите давайте пофантазируем. Допустим что существует какой то хитрый механизм который передает давление пластины, на которую в свою очередь давит поток, на пьезоэлектрик. Через секунду что то выключается, пластина больше не во что не упирается и свободно движется по ветру, еще через секунду что то опять включается и пластина со всей силой патока и инерцией снова давит на пьезоэлектрик, через секунду опять и опять…
Я не разобрался в идеи вашей конструкции но я Вас уверяю что если стоит задача сильно давить то парусник справится с ней лучше. Вектор силы прямого давления потока на много больше чем вектор подъемной силы ветра.
Примерно год назад читал статью, точно не помню но наверное в Израиле, в рамках разработки новых материалов и источников энергии, придумали подкладывать пьезоэлектрики под дорожное полотно и проезжающие машины вырабатывали электроэнергию. Как я понял у них все получилось, единственное что их смущало это цена дороги. И по моему статья заканчивалась тем что надо научится делать дешевые пьезоэлектрики и технологию можно внедрять. Поэтому я думаю технически все решаемо.
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Старый 28.04.2015, 15:56   #262
KAA
VIP
 
Аватар для KAA
 
Регистрация: 08.10.2014
Адрес: Киров
Сообщений: 776
Вес репутации: 7
KAA на пути к лучшему
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Андрей П Посмотреть сообщение
Вектор силы прямого давления потока на много больше чем вектор подъемной силы ветра.
При одинаковой скорости и площади. Пусть ветер 5м/с. Ветер давит на пластину 1м2 и на винт той же площади ометания. Если винт стоит то понятно на пластину он давит много сильнее. Но если винт вращается например с быстроходностью 5 то скорость набегания потока на конец лопасть чуть больше 25 м/с. И подъемная сила будет большой. Вектор этой силы можно разложить на проекцию которая заставляет винт вращаться и проекцию направленную в сторону куда дует ветер.
У меня сделан трехлопастной винт из трубы. Так вот если его просто держать на ветру позволив вращаться в подшипниковых опорах без нагрузки то сила давления на винт будет побольше чем держать зонтик того же размера. Этот же принцип используется в автожирах и вертолетах в режиме аварийной посадки (авторотация) и тут подъемная сила свободно вращающегося ротора явно больше чем если бы у них вместо винта был диск. Так что тут результирующий вектор силы явно в пользу винта.
Я не говорю что винт лучше для ветряка чем ветроколесо. И то и другое работает и снимает с ветра энергию. Но крутить электрогенератор лучше винтом, а крутить кривошип насоса качающего воду проще ветроколесом (никаких дополнительных преобразований энергии и тут эффективность ветроколеса пожалуй выше).

Цитата:
Сообщение от Андрей П Посмотреть сообщение
Примерно год назад читал статью, точно не помню но наверное в Израиле, в рамках разработки новых материалов и источников энергии, придумали подкладывать пьезоэлектрики под дорожное полотно и проезжающие машины вырабатывали электроэнергию. Как я понял у них все получилось, единственное что их смущало это цена дороги. И по моему статья заканчивалась тем что надо научится делать дешевые пьезоэлектрики и технологию можно внедрять. Поэтому я думаю технически все решаемо.
Еще придумали в кроссовки тонкопленочные элементы запихивать и у них получалось снять порядка 10 Вт что достаточно чтоб зарядить мобильник.
KAA вне форума   Ответить с цитированием
Старый 28.04.2015, 20:00   #263
Андрей П
новичок
 
Регистрация: 09.11.2013
Адрес: Краснодар
Сообщений: 55
Вес репутации: 8
Андрей П на пути к лучшему
По умолчанию

С выводом я полностью согласен а вот в сравнениях винта и зонтика (кто сильней давит) Вы сделали не правильные выводы. Парусность винта это потерянная энергия, которую винт взять не может. У винта лопасть не может двигаться по направлению потока поэтому не может получить пользу от давления потока, она может воспользоваться только возникающей подъемной силой. Чем качественней сделан винт тем ниже парусность и тем выше его КИЭВ, и наоборот чем хуже винт тем ниже КИЭВ и выше парусность. Давайте вспомним теорию, идеальный винт имеет бесконечное количество бесконечно тонких и бесконечно длинных лопастей. Бесконечно тонких это значит подъемная сила есть а сопротивления среды нет. Простой пример классический горизонтальный ветряк и парусный горизонтальный ветряк, классический ветряк имеет низкую парусность и более высокий КИЭВ в сравнении с парусной горизонталкой. Хотя у парусной горизонталки столько плюсов и более высокий стартовый порог и работает при таких слабых ветрах которые классической горизонталки и не снились и лопасти делать не надо брезент натянул и пойдет. Только вот мачту надо строить мама не горюй.
Андрей П вне форума   Ответить с цитированием
Старый 28.04.2015, 21:32   #264
983
Ёж (технобомж)
 
Аватар для 983
 
Регистрация: 15.04.2012
Адрес: Zakarpatija , Mukačevo
Сообщений: 1,148
Вес репутации: 11
983 на пути к лучшему
Отправить сообщение для 983 с помощью Skype™
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Андрей П Посмотреть сообщение
Чем качественней сделан винт тем ниже парусность и тем выше его КИЭВ, и наоборот чем хуже винт тем ниже КИЭВ и выше парусность.
этот логический вывод справедлив лишь для многголопастных тихоходных ветроколёс, и то, в случае, если они недогружены.
Для быстроходных, как это не парадоксально, всё немного не так,
да и вообще ветер -- стихия прикольная и противоречивая и не всегда подчиняется нашим стереотипам ))

Добавлено через 3 минуты
Цитата:
Сообщение от Андрей П Посмотреть сообщение
работает при таких слабых ветрах которые классической горизонталки и не снились
только и энергии при этом даёт мизер-мизер ...
поторму, как тот самый, " слабый ветер" несёт в себе тот самый мизер, который ещё надобно умножить на КИЭВ, которыйу парусника в полтора -- 2 раза ниже, чем у традиционного лопастного ветроколеса.

А то, что парусный будет крутиться от малейшего ветерка и радовать глаз, так с этим никто и не спорит.
__________________
73 !
983 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 07.03.2016, 18:39   #265
WindPower
новичок
 
Регистрация: 07.03.2016
Адрес: Москва
Сообщений: 1
Вес репутации: 0
WindPower на пути к лучшему
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Георгий херсон Посмотреть сообщение
Добрый вечер! Кто нибудь дайте ссылку на чертеж крыло Жуковского. Хочу попробывать собрать вертикальный на четыре лопасти с редуктором.
Посмотрите тут http://www.siliumtech.com/vetrogeneratory/
WindPower вне форума   Ответить с цитированием
Старый 09.03.2016, 04:23   #266
Remel220
VIP
 
Регистрация: 08.12.2014
Адрес: Таганрог Ростовской обл.
Сообщений: 613
Вес репутации: 7
Remel220 на пути к лучшему
По умолчанию

...Но если винт вращается например с быстроходностью 5 то скорость набегания потока на конец лопасть чуть больше 25 м/с. И подъемная сила будет большой. Вектор этой силы можно разложить на проекцию которая заставляет винт вращаться и проекцию направленную в сторону куда дует ветер.

Поясните малограмотному в вопросах пропеллеров: зачем на ветряках использовать авиационные профили? Подъёмная сила винта ведь действует по горизонтальной оси. В случае тяги самолёта это плюс. А в случае ветрогенератора, это получается лишнее давление на мачту? Я не правильно понимаю? Кто нить может разрисовать силы, действующие на лопасть, вращающуюся от ветра?

Грубо говоря, если быстро вращать винт с профилем крыла, расположив перпендикулярно оси двигателя, то уже только за счёт подъёмной силы под профилем возникает сила, тянущуя двигатель в сторону винта. И зачем на ветряке такая сила?

Последний раз редактировалось Remel220; 09.03.2016 в 05:07.
Remel220 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 09.03.2016, 10:45   #267
KAA
VIP
 
Аватар для KAA
 
Регистрация: 08.10.2014
Адрес: Киров
Сообщений: 776
Вес репутации: 7
KAA на пути к лучшему
По умолчанию

Где то на форуме уже было разрисовано. Если расположить лопасти параллельно оси вращения то конечно стартовый момент получится больше и вся сила будет направлена в сторону вращения вала, но как только винт начнет вращаться поток будет набегать уже совсем не параллельно лопасти а "сверху". И чем быстрее будет крутится винт тем меньше будет подъемная сила (угол набегания потока станет отрицательным). И очень быстро вместо разгона лопасти начнут тормозить, разгон прекратится.

Предположим винт крутится с быстроходностью 5 (концы лопастей двигаются в 5 раз быстрее скорости ветра). Тогда если смотреть относительно кончика лопасти: вектор скорости ветра идет параллельно оси вращения, а вектор скорости набегания потока воздуха просто за счет вращения перпендикулярно оси вращения и направлен против вращения да еще и в 5 раз больше. И эти вектора нужно сложить. Угол вектора суммарного набегания на лопасть будет арктангенс от отношения модулей векторов. То есть для быстроходности 5 получаем arctg(1/5)=11,3 градуса от плоскости вращения. Значит хорду лопасти нужно расположить между нулем и 11 градусами, да еще и так чтоб вектор подъемной силы давал максимальную проекцию в направлении вращения винта ветрогенератора. Как видно выбор угла не велик, и направить всю силу в сторону вращения невозможно (а мы еще и силу лобового сопротивления не учитывали).

Дальше скорость набегания на кончик лопасти например при ветре 5 м/с и быстроходности 5 по теореме Пифагора корень_квадратный(5*5+25*25)=25,5 м/с - намного больше скорости ветра и подъемная сила будет намного больше чем от простого набегания ветра на лопасть.
А проекция вектора подъемной силы вдоль оси вращения это "побочный продукт".
Когда винт крутится с текущей быстроходностью больше или меньше расчетной (недогружен или перегружен) то "полезная" проекция силы будет меньше максимальной (если бы винт крутился на запланированной быстроходности) и КИЭВ будет меньше.

Не нашел я сходу где это было расписано и разрисовано. То что расписал это очень вкратце и не учтены некоторые моменты (то что поток ветра слегка замедляется перед винтом и угол получается еще меньше; подъемная сила направлена не перпендикулярно хорде крыла, а "завалена" назад за счет лобового сопротивления ...).
Так что сила вдоль оси вращения это неизбежное зло и плата за высокий КИЭВ.
KAA вне форума   Ответить с цитированием
Старый 10.03.2016, 01:11   #268
Remel220
VIP
 
Регистрация: 08.12.2014
Адрес: Таганрог Ростовской обл.
Сообщений: 613
Вес репутации: 7
Remel220 на пути к лучшему
По умолчанию

Спасибо! Я правильно понимаю, что КИЭВ пропеллерных установок, использующих подъёмную силу, становится максимальным 0,4 - 0,45 где-то при ветрах 9-10 и более м/с. А на малых ветрах от 3м/с и до 5-6 м/с КИЭВ наверно не более 0,2? (Мощность ветра от скорости не обсуждаем пока). Подскажите, где помотреть графики зависимости КИЭВ 3-х лопастного пропеллера от скорости ветра?
Remel220 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 10.03.2016, 01:55   #269
KAA
VIP
 
Аватар для KAA
 
Регистрация: 08.10.2014
Адрес: Киров
Сообщений: 776
Вес репутации: 7
KAA на пути к лучшему
По умолчанию

Нет. КИЭВ максимален на той скорости ветра и быстроходности где его подгоняли под максимум при расчете. Если в таблице расчета лопастей из трубы ты подгоняешь размеры под максимум для 5 м/с на определенной быстроходности (и генератор эту мощность сможет максимально "переварить") то там он и будет. Если при больших ветрах КИЭВ и будет уменьшаться - кубический рост мощности ветра он не перебьет. Он может быть неплохим и на ветрах больше/меньше на быстроходности меньше/больше расчетной. Главное получить нормальный КИЭВ на типичных скоростях ветра для региона.

PS возьми в библиотеке любой винт из последних (там табличка поновее, чем в первых) и по изменяй значения, выделенные желтым. Скорость ветра, быстроходность (с шагом в 0.1) и посмотри как меняется КИЭВ. Вот тебе и представление о графике зависимостей будет.

PS2 Такая зависимость будет для профиля "желобок". Для полнотелых лопастей аэродинамика немного другая (все таки желобок это не идеал аэродинамики) .

Последний раз редактировалось KAA; 10.03.2016 в 02:06.
KAA вне форума   Ответить с цитированием
Старый 10.03.2016, 05:14   #270
Remel220
VIP
 
Регистрация: 08.12.2014
Адрес: Таганрог Ростовской обл.
Сообщений: 613
Вес репутации: 7
Remel220 на пути к лучшему
По умолчанию

...Такая зависимость будет для профиля "желобок". Для полнотелых лопастей аэродинамика немного другая (все таки желобок это не идеал аэродинамики)...

Спасибо! Поизменял, поигрался и мне кажется, что как раз то именно в аэродинамических профилях эта зависимость будет ещё больше проявляться.
А сделанные из трубы можно хоть как то подогнать максимальный КИЭВ для ветра 4-5 м/с.
Мне кажется всё таки возникает противоречие - ближе к аэродинамическому профилю - хуже КИЭВ на малых скоростях ветра и лучше на больших.
Получается для ветра 3-4 м/с пропеллер похож на "лопату" и на ветре 10м/с "лопата" наверняка будет мешать.

Последний раз редактировалось Remel220; 10.03.2016 в 08:03.
Remel220 вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Вкл.

Быстрый переход

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Индекс цитирования
Flag Counter

Часовой пояс GMT +4, время: 04:07.


Powered by vBulletin® Version 3.8.2
Copyright ©2000 - 2021, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Copyright © 2010 Windpower Russia