Пропеллерлік жел турбинасының конструкциясы және оның аэродинамикалық характеристикаларын анықтау



Дата14.06.2018
өлшемі43.49 Kb.
#74725
ПРОПЕЛЛЕРЛІК ЖЕЛ ТУРБИНАСЫНЫҢ КОНСТРУКЦИЯСЫ ЖӘНЕ ОНЫҢ АЭРОДИНАМИКАЛЫҚ ХАРАКТЕРИСТИКАЛАРЫН АНЫҚТАУ
Ершина А.Қ.

Физика-математика ғылымдарының докторы, профессор

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университеті

Аннотация

Мақалада пропеллерлік жел турбинасының құрылысы мен жұмыс істеу принциптері қарастырылған. Сонымен қатар жел турбинасының аэродинамикалық характеристикалары: қалақшаның көтеру күші мен маңдайлық кедергі күшінің коэффициенттері, турбинаның қуаты, жел энергиясын пайдалану коэффициенті мен жүрдектік дәрежесі және т.б.теориялық негізде анықталған. Нәтижесінде теориялық жолмен анықталған мәндер экспериментпен салыстырылған.

Қайнар сөздер: қалақшаның көтеру күші, маңдайлық кедергі күші, жүрдектік дәрежесі, жел энергиясын пайдалану коэффициенті.
Қазіргі таңда шетелдерде әрбір қондырғының орнатылған қуаты бірнеше мегаватқа жететін пропеллер типті жел агрегаттары кеңінен пайдалануда. Кез келген механикалық аппараттар сияқты бұл агрегаттың да артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Артықшылығы: пропеллерлік жел энергетикалық қондырғыларының технологиясы жақсы меңгерілген; оны жасап шығару өндірісі жақсы жолға қойылғандықтан шетелдерде тиімділігі жоғары жел электр стансалары жұмыс істеуде. Пропеллерлік агрегаттар мемлекеттің энергетикалық балансына едәуір пайда келтірумен қатар, осы региондарға экологиялық тұрғыдан кейбір зияндылығын тигізуде. Мысалы, пропеллерлік жел стансалары атмосферадағы жоғары турбулизацияның салдарынан (1-суретті қара) аппараттың артында дауыл тәрізді құйынды қозғалыс түзеді. Кең диапазонды және жиілігі жоғары дыбыс толқындары қоршаған тірі организмдерге төзуге болмайтындай жағдайлар туғызады. Осындай жел электр стансасының орнатылған қуаты неғұрлым жоғары болса, соғұрлым регионның тіршіліксіз территориясы да үлкен болады.Тұрғындар, құстар мен жәндіктер мекенін тастап, басқа жерлерге қоныс аударады [1,2].
wind energy: wind turbines of horns rev wind farm
1-сурет. Пропеллер типті жел электр қондырғыларының артындағы турбуленттік құйын

Идеал пропеллерлік жел дөңгелегінің классикалық теориясын қарастырайық [3].



2-суретте стационар жел өрісінде диаметрі желдөңгелектің өлшемімен сәйкес ағын түтігінің ауамен өзара әсерлесу схемасы келтірілген. 2-суреттен көріп отырғанымыздай желдөңгелек ауа ағынына маңдайлық кедергі тудырады, соның нәтижесінде турбинаның алдындағы қысым жоғарылайды, ауа ағынының біраз бөлігі желдөңгелек арқылы өтіп, өзінің энергиясын соған береді, ал қалған бөлігі жел дөңгелекті орай ағады. Физикалық моделі былай болады. Желдөңгелектен қашық жерде жел жылдамдығы берілген. Өткізгіш диск тәрізді турбинаның көлденең қимасынан ауа өткен кезде, ауа ағымы тежеледі, яғни оның жылдамдығы белгілі бір шамаға кемиді.
2-сурет. Пропеллерлік турбина мен ауа ағынының өзара әсерлесу схемасы
Өзінің кинетикалық энергиясының бір бөлігін жел турбинасына бергендіктен, ағынның жылдамдығы тағы да белгілі бір шамаға азаяды, сонымен турбинаның артындағы жылдамдық мына түрде жазылады мұндағы - желдөңгелектің артындағы ағын түтігінің жалпы жылдамдығының кемуіне сәйкес келеді. Қарастырылып отырған ағын түтігінің турбинадағы жоғалтқан секундтық кинетикалық энергиясы мына теңдікпен өрнектеледі
(1)
мұндағы бірлік уақытта ауданнан өтетін ауа массасының мөлшері немесе

. (2)

Турбинаның кедергісін жеңуге жұмсалатын желдің секундтық жұмысын желдөңгелек жазықтығындағы ауа ағынының қозғалыс мөлшерінің толық өзгерісі арқылы өрнектеуге болады


, (3)
(2) және (3) теңдеулерді теңестіріп

. (4)

екендігін табамыз.

Сонымен, өткізгіш диск сияқты желдөңгелектен ауа массасы өткен кездегі жоғалтқан жылдамдығы барлық жоғалтқан жылдамдықтың жартысына тең екен, яғни желдөңгелектің ауаны өткізгіштігі неғұрлым аз болса, де соғұрлым аз, яғни жел электр қондырғысына беретін жел энергиясы да аз.

Егер желдің жасаған жұмысын (1) ағын түтігі ауданнан жинайтын жел энергиясына (5)


(5)
бөліп және ескерсек, онда пропеллерлік турбинаның жел энергиясын пайдалану коэффициентін табамыз:

. (6)
шамасын тежеу коэффициенті деп атайды. Егер белгілі болса, турбинаның қуатын төмендегі формуламен оңай есептеуге болады
. (7)
-дің максимум мәнін табу үшін, бойынша алынған -дің бірінші туындысын нольге теңестірсек болғаны.

немесе . Сонда идеал жел дөңгелек үшін болғанда .

Ал реал жағдайда жел энергиясын пайдалану коэффициенті () теориялық мәнімен салыстырғанда төмен болып келеді. Пропеллерлік жел турбинасы үшін жел энергиясын пайдалану коэффициентінің тәжірибелік мәні =0.3.

3-суретте жел турбиналарының әртүрлі типтері мен конструкциялары үшін жел энергиясын пайдалану коэффициенті  мен жүрдектік дәрежесі  арасындығы тәуелділік көрсетілген [4].

ris2_6_2

3-сурет. Жел турбиналарының әртүрлі типтері мен конструкциялары үшін жел энергиясын пайдалану коэффициенті  мен жүрдектігі  арасындығы тәуелділік


Әдебиеттер


  1. Ершина А.К., Ершин Ш.А., Жапбасбаев У.К. Основы теории ветротурбины Дарье. Алматы, КазгосИНТИ. 2001.-105 с.

  2. Ершина А.К. Механикалық қондырғылар. Оқу құралы. Алматы: типография ТОО «378», 2015.-216 б.

  3. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. М., 1957.-536 с.

  4. Турян К. Дж., Стриклэнд Дж., Х., Бэрг Д.Э. Мощность ветроэлектрических агрегатов с вертикальной осью вращения // Аэрокосмическая техника. 1988. № 8. - С. 105-121.

Каталог: sites -> default -> files -> publications
publications -> Қазақстан республикасының денсаулық сақтау әЛЕУМЕТТІК денсаулық сақтау министрлігі
publications -> Қазақ тіліндегі физикалық ЖӘне техникалық терминологиялық СӨздіктердегі үйлесімсіздік
publications -> Реферат тақырыбы: Сыртқы және ішкі сәулелену әсерінен пайда болатын аурулар Орындаған: Медеубек М. А. Тобы: 103 фк
publications -> Ас қорыту жүйесі
publications -> Тіл – ел байлығы
publications -> В медицинской практике остеомиелитом называют воспаление всех слоев кости от костного мозга до надкостницы
publications -> Делимитация и демаркация государственной границы рк как фактор национальной безопасности
publications -> Морфологические изменения миокарда предсердий при внезапной сердечной смерти у пожилых людей
publications -> Патриоттық тәрбие Аннотация


Достарыңызбен бөлісу:




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет