मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर और छोटे-ब्लेड प्रोपेलर के बीच क्या अंतर हैं? पवन टरबाइन डिज़ाइन देखें कि अन्य शब्दकोशों में "पवन टरबाइन" क्या है

पवन इंजन
एक उपकरण जो पवन ऊर्जा को घूर्णी ऊर्जा में परिवर्तित करता है। पवन टरबाइन का मुख्य कार्य भाग एक घूमने वाली इकाई है - एक पहिया जो हवा से संचालित होता है और एक शाफ्ट से मजबूती से जुड़ा होता है, जिसके घूमने से उपकरण चलते हैं जो उपयोगी कार्य करते हैं। शाफ्ट को क्षैतिज या लंबवत रूप से स्थापित किया जा सकता है। पवन टर्बाइनों का उपयोग आमतौर पर समय-समय पर खपत होने वाली ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है: जब एक टैंक में पानी पंप करना, अनाज पीसना, अस्थायी, आपातकालीन और स्थानीय बिजली आपूर्ति नेटवर्क में।
ऐतिहासिक सन्दर्भ.हालाँकि सतही हवाएँ हमेशा नहीं चलतीं, अपनी दिशा बदलती हैं और उनकी ताकत स्थिर नहीं होती, पवन टरबाइन प्राकृतिक स्रोतों से ऊर्जा प्राप्त करने की सबसे पुरानी मशीनों में से एक है। पवन टर्बाइनों के प्राचीन लिखित विवरणों की संदिग्ध विश्वसनीयता के कारण, यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि ऐसी मशीनें पहली बार कब और कहाँ दिखाई दीं। लेकिन, कुछ अभिलेखों को देखते हुए, वे 7वीं शताब्दी से पहले ही अस्तित्व में थे। विज्ञापन यह ज्ञात है कि इनका उपयोग 10वीं शताब्दी में फारस में किया गया था, और पश्चिमी यूरोप में इस प्रकार के पहले उपकरण 12वीं शताब्दी के अंत में दिखाई दिए। 16वीं शताब्दी के दौरान. तम्बूनुमा प्रकार की डच पवनचक्की अंततः बन गई। 20वीं सदी की शुरुआत तक उनके डिजाइन में कोई महत्वपूर्ण बदलाव नहीं देखा गया, जब शोध के परिणामस्वरूप, मिल पंखों के आकार और कोटिंग में काफी सुधार हुआ। चूँकि 20वीं सदी के उत्तरार्ध में कम गति वाली मशीनें बोझिल होती हैं। उच्च गति वाली पवन टर्बाइनों का निर्माण शुरू हुआ, अर्थात्। जिनके पवन पहिये पवन ऊर्जा उपयोग की उच्च दक्षता के साथ प्रति मिनट बड़ी संख्या में चक्कर लगा सकते हैं।
आधुनिक प्रकार की पवन टरबाइनें।वर्तमान में, तीन मुख्य प्रकार के पवन टर्बाइनों का उपयोग किया जाता है - ड्रम, विंग (स्क्रू प्रकार) और रोटर (एस-आकार के रिपेलर प्रोफाइल के साथ)।
ढोल और फलक.यद्यपि ड्रम-प्रकार के पवन चक्र में अन्य आधुनिक रिपेलर्स की तुलना में सबसे कम पवन ऊर्जा उपयोग दर है, यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यदि किसी कारण से मुख्य बिजली नहीं है तो कई खेत इसका उपयोग पानी पंप करने के लिए करते हैं। शीट मेटल ब्लेड वाले ऐसे पहिये का एक विशिष्ट आकार चित्र में दिखाया गया है। 1. ड्रम और वेन प्रकार के पवन पहिये क्षैतिज शाफ्ट पर घूमते हैं, इसलिए सर्वोत्तम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए उन्हें हवा में घुमाया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, उन्हें एक पतवार दी जाती है - एक ऊर्ध्वाधर विमान में स्थित एक ब्लेड, जो यह सुनिश्चित करता है कि हवा का पहिया हवा में बदल जाए। दुनिया की सबसे बड़ी वेन-प्रकार की पवन टरबाइन के पहिये का व्यास 53 मीटर है, इसके ब्लेड की अधिकतम चौड़ाई 4.9 मीटर है। पवन पहिया सीधे 1000 किलोवाट की शक्ति वाले विद्युत जनरेटर से जुड़ा हुआ है, जो हवा में विकसित होता है कम से कम 48 किमी/घंटा की गति। इसके ब्लेड को इस तरह से समायोजित किया जाता है कि पवन चक्र की घूर्णन गति स्थिर रहती है और 24 से 112 किमी/घंटा की हवा की गति सीमा में 30 आरपीएम के बराबर होती है। इस तथ्य के कारण कि जिस क्षेत्र में ऐसे पवन टरबाइन स्थित हैं, वहां अक्सर हवाएं चलती हैं, पवन टरबाइन आमतौर पर अधिकतम बिजली का 50% उत्पादन करता है और सार्वजनिक विद्युत ग्रिड को शक्ति प्रदान करता है। रेडियो संचार प्रणालियों की बैटरियों को चार्ज करने सहित, खेतों को बिजली प्रदान करने के लिए सुदूर ग्रामीण क्षेत्रों में वेन पवन टरबाइनों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग विमान और निर्देशित मिसाइलों के ऑनबोर्ड प्रणोदन प्रणालियों में भी किया जाता है।

एस-आकार का रोटर।ऊर्ध्वाधर शाफ्ट पर लगा एस-आकार का रोटर (चित्र 2) अच्छा है क्योंकि ऐसे रिपेलर वाले पवन टरबाइन को हवा में लाने की आवश्यकता नहीं होती है। यद्यपि इसके शाफ्ट पर टॉर्क प्रति आधे चक्कर में न्यूनतम से अधिकतम एक तिहाई तक भिन्न होता है, यह हवा की दिशा पर निर्भर नहीं करता है। जब एक चिकना गोलाकार सिलेंडर हवा के प्रभाव में घूमता है, तो हवा की दिशा के लंबवत एक बल सिलेंडर के शरीर पर कार्य करता है। इस घटना का अध्ययन करने वाले जर्मन भौतिक विज्ञानी (1852) के नाम पर इसे मैग्नस प्रभाव कहा जाता है। 1920-1930 में, ए. फ्लेटनर ने ब्लेड वाले पवन पहियों के बजाय घूमने वाले सिलेंडर (फ्लेटनर रोटर्स) और एस-आकार के रोटर्स का इस्तेमाल किया, और एक जहाज के प्रणोदक के रूप में भी इस्तेमाल किया, जिसने यूरोप से अमेरिका और वापस जाने के लिए संक्रमण किया।

पवन ऊर्जा उपयोग दर.हवा से प्राप्त शक्ति आमतौर पर छोटी होती है - 32 किमी/घंटा की हवा की गति पर एक अप्रचलित प्रकार की डच पवनचक्की द्वारा 4 किलोवाट से कम शक्ति विकसित की जाती है। पवन प्रवाह की शक्ति, जिसका उपयोग किया जा सकता है, किसी दिए गए आकार के क्षेत्र में प्रति इकाई समय में बहने वाली वायु द्रव्यमान की गतिज ऊर्जा से बनती है। पवन टरबाइन में, यह क्षेत्र रिपेलर की घुमावदार सतह से निर्धारित होता है। समुद्र तल से ऊँचाई, उस पर हवा का दबाव और उसके तापमान को ध्यान में रखते हुए, प्रति इकाई क्षेत्र में उपलब्ध शक्ति N (किलोवाट में) समीकरण N = 0.0000446 V3 (m/s) द्वारा निर्धारित की जाती है। पवन ऊर्जा उपयोग गुणांक को आमतौर पर पवन टरबाइन शाफ्ट पर विकसित शक्ति और पवन चक्र की घुमावदार सतह पर कार्यरत पवन प्रवाह की उपलब्ध शक्ति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। पवन चक्र ब्लेड के बाहरी किनारे की गति और हवा की गति यू के बीच एक निश्चित अनुपात में यह गुणांक अधिकतम हो जाता है; इस w/u अनुपात का मान पवन टरबाइन के प्रकार पर निर्भर करता है। पवन ऊर्जा उपयोग गुणांक पवन चक्र के प्रकार पर निर्भर करता है और 5-10% (फ्लैट पंखों वाली डच मिल, w/u = 2.5) से 35-40% (प्रोफाइल विंग रिपेलर, 5 Ј w/u Ј 10) तक होता है। .
साहित्य
पवन ऊर्जा। एम., 1982 यारस एल. एट अल. पवन ऊर्जा। एम., 1982

कोलियर का विश्वकोश। - खुला समाज. 2000 .

समानार्थी शब्द:

देखें अन्य शब्दकोशों में "विंड मोटर" क्या है:

पवन चक्की... वर्तनी शब्दकोश-संदर्भ पुस्तक

इंजन, वायवीय पवन इंजन, पवनचक्की, विंडरोटर रूसी पर्यायवाची शब्दकोष। पवन टरबाइन संज्ञा, पर्यायवाची शब्दों की संख्या: 4 पवन टरबाइन (8) ... पर्यायवाची शब्दकोष

यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए पवन ऊर्जा का उपयोग करता है। वेन पवन टरबाइन मुख्य रूप से व्यापक हैं, जिसमें पवन चक्र के घूर्णन की धुरी वायु प्रवाह की दिशा के साथ मेल खाती है... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

पवन चक्की- वीडी पवन ऊर्जा को पवन चक्र के घूर्णन की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण। [गोस्ट आर 51237 98] विषय पवन ऊर्जा समानार्थी शब्द वीडी एन पवन मोटर ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका

पवन चक्की- पवन इंजन... संक्षिप्ताक्षरों और लघुरूपों का शब्दकोश

पवन इंजन- (पवन टरबाइन) एक मोटर जो यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए हवा की गतिज ऊर्जा का उपयोग करती है। वी. पवनचक्की का आदिम दृश्य। ये हैं: फलक, हिंडोला, या रोटरी, और ड्रम... बिग पॉलिटेक्निक इनसाइक्लोपीडिया

एक इंजन जो यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए हवा की गतिज ऊर्जा का उपयोग करता है। हवा के एक कामकाजी अंग के रूप में, जो हवा के प्रवाह की ऊर्जा (दबाव) को समझता है और इसे शाफ्ट के घूर्णन की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, इसका उपयोग किया जाता है... ... महान सोवियत विश्वकोश

एक मशीन जो हवा की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है। पवन टरबाइन का कामकाजी हिस्सा एक पवन पहिया है, जो वायु प्रवाह का दबाव प्राप्त करता है और इसे शाफ्ट के घूर्णन की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। अंतर करना... ... प्रौद्योगिकी का विश्वकोश

मैं; एम. पवन ऊर्जा द्वारा संचालित इंजन. * * * एक पवन टरबाइन यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए पवन ऊर्जा का उपयोग करता है। सबसे आम वेन पवन टरबाइन हैं, जिनमें पवन चक्र के घूर्णन की धुरी के साथ मेल खाता है... ... विश्वकोश शब्दकोश

गतिज का उपयोग करने वाला एक इंजन यांत्रिक उत्पादन के लिए पवन ऊर्जा। ऊर्जा। पंख के आकार के वी. होते हैं (चित्र देखें), आमतौर पर घूर्णन के क्षैतिज अक्ष के साथ, एक गुणांक के साथ। 0.48 तक पवन ऊर्जा का उपयोग (सबसे सामान्य); हिंडोला,... ... बिग इनसाइक्लोपीडिक पॉलिटेक्निक डिक्शनरी

पवन चक्र पंख पवन टरबाइन का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। पवन जनरेटर की शक्ति और गति उनके ब्लेड के आकार पर निर्भर करती है।

इस ब्रोशर में हम इस कार्य की जटिलता के कारण नए पंखों की गणना पर ध्यान नहीं देंगे, बल्कि तैयार पंखों का उपयोग करेंगे जिनका एक निश्चित आकार होता है और जो पवन ऊर्जा उपयोग की उच्च दक्षता और उच्च गति की विशेषता रखते हैं। हमें केवल इस प्रश्न को हल करने की आवश्यकता है कि ज्ञात पंखों के आयामों के आधार पर, उनकी मूल विशेषताओं को बनाए रखते हुए, वांछित शक्ति के लिए नए पंखों के आयामों को कैसे निर्धारित किया जाए।

कम-शक्ति वाली पवन चक्कियों के लिए, हम अभ्यास से ज्ञात निम्नलिखित विशेषताओं के साथ उच्च गति वाले दो-ब्लेड वाले पवन चक्र को स्वीकार करेंगे:

पवन ऊर्जा उपयोग गुणांक…………………………0.35

पवन चक्र की गति को ब्लेड की नोक की परिधीय गति और हवा की गति के अनुपात के रूप में समझा जाना चाहिए

अलग-अलग व्यास के पवन पहियों के लिए समान गति को 7 के बराबर लेने पर, हमें समान पवन गति पर पवन पहियों की अलग-अलग गति मिलेगी। सबसे छोटे व्यास वाला पवन पहिया सबसे अधिक गति विकसित करेगा। सामान्य तौर पर, समान गति वाले पवन पहियों की क्रांतियां उनके व्यास के विपरीत अनुपात में एक-दूसरे से संबंधित होंगी, यानी।

इसका मतलब है कि D 1 व्यास वाला पवन पहिया प्रति मिनट उतनी बार चक्कर लगाएगा, जितनी बार इस पवन चक्र D 1 का व्यास दूसरे पवन चक्र D 2 के व्यास से कम होगा। उदाहरण के लिए, यदि 1.5 मीटर व्यास वाला पवन पहिया 714 आरपीएम बनाता है, तो 3 मीटर व्यास वाला पवन पहिया 357 आरपीएम बनाएगा, यानी आधा, हालांकि उनकी गति समान है।

विभिन्न व्यासों के पवन पहिया ब्लेडों के आकार की गणना करने की सुविधा के लिए, लेकिन एक ही गति के साथ, तालिका में। चित्र 4 1 मीटर व्यास वाले दो-ब्लेड वाले पवन पहिये के आयाम दिखाता है। तालिका के शीर्ष पर इसके आयामों के अक्षर पदनाम के साथ एक ब्लेड का चित्र है, और तालिका में चित्र के नीचे डिजिटल मान हैं। इनमें से आयाम दिए गए हैं.

बाईं ओर, 4 कॉलम बाएं चित्र में ब्लेड के आयाम दिखाते हैं; दाईं ओर, 10 कॉलम में, इस ब्लेड के पांच प्रोफाइल के आयाम दिए गए हैं। प्रोफ़ाइल आयाम कैसे सेट करें यह दाईं ओर तालिका चित्र में दिखाया गया है।

पवन चक्र के व्यास में परिवर्तन के साथ उसकी स्वीकृत विशेषताओं का अनुपालन करने के लिए, इन ब्लेडों के सभी आयामों को उसी अनुपात में बदलना आवश्यक है जिसमें हम पवन चक्र के व्यास को बदलते हैं। इस मामले में, हम ज्यामितीय समानता बनाए रखेंगे, जिसके बिना पुनर्गणना की इस पद्धति का उपयोग करना असंभव होगा।

चूंकि पवन चक्र तालिका में दिए गए आयामों के साथ है। 4, का व्यास 1 मीटर है, तो दूसरे पवन चक्र के व्यास का एकता से अनुपात D के बराबर होगा, अर्थात।

इसलिए, भिन्न व्यास वाले विंड व्हील ब्लेड के आयाम प्राप्त करने के लिए, तालिका में दिए गए प्रत्येक आयाम आवश्यक है। 4, इस व्यास के मान से गुणा करें। केवल प्रत्येक ब्लेड अनुभाग के पच्चर कोण और उनकी संख्या अपरिवर्तित रहनी चाहिए। उदाहरण के लिए, 1.2 मीटर व्यास वाले पवन चक्र के लिए, तालिका के प्रत्येक आकार की आवश्यकता होती है। 4 को 1.2 से गुणा करने पर हमें प्राप्त होता है:

टेबल को बड़ा करने के लिए उस पर माउस से क्लिक करें

ब्लेड के तैयार आकार को प्राप्त करने के लिए, आकार में यह आवश्यक है, पी

तालिका में गणना की गई। 5, कागज की एक शीट पर पांच ब्लेड प्रोफाइल के लिए बिंदु बनाएं और एक पैटर्न का उपयोग करके बिंदुओं के साथ आकृति का पता लगाएं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 13. प्रत्येक अनुभाग की प्रोफाइल पूर्ण आकार में बनाई गई है ताकि ब्लेड का निर्माण करते समय टेम्पलेट्स को उनसे काटा जा सके।

1 किलोवाट की शक्ति वाले जनरेटर के लिए, आपको 3.5 मीटर व्यास वाले पवन चक्र की आवश्यकता होती है। इस पवन चक्र के ब्लेड के आयाम प्राप्त करने के लिए, आपको तालिका में दिए गए आयामों की आवश्यकता होती है। 4 1 मीटर व्यास वाले पवन चक्र के आयामों को 3.5 से गुणा करें और एक तालिका बनाएं, और फिर ब्लेड प्रोफाइल बनाएं जो निर्माण के दौरान आवश्यक होगी।

ऊपर दी गई विशेषताओं के साथ दो-ब्लेड पवन पहियों की शक्ति और गति तालिका में दी गई है। 6.

किसी दी गई शक्ति के पवन चक्र के व्यास को चुनते समय और गियर अनुपात का निर्धारण करते समय इस तालिका का उपयोग किया जाना चाहिए यदि जनरेटर की गति पवन चक्र की गति से अधिक हो जाती है, तो यह 8 मीटर/सेकंड की पवन गति पर विकसित होती है।

उदाहरण के लिए, पवन-विद्युत इकाई के लिए 900 आरपीएम पर 60 डब्ल्यू की शक्ति के साथ एक ऑटोमोबाइल-प्रकार जीबीएफ जनरेटर का उपयोग करते समय, डी==1.2 मीटर और 0.169 एचपी की शक्ति वाला एक पवन पहिया उपयुक्त है। साथ। 895 आरपीएम पर (तालिका 6 की पहली दो पंक्तियाँ देखें)।

इस मामले में, पवन चक्र को जनरेटर शाफ्ट पर लगाया जा सकता है। इसका परिणाम संचालन के लिए सबसे सरल और सबसे सुविधाजनक पवन-विद्युत इकाई है।

यदि हम 400 वॉट की शक्ति के साथ एक पवन-विद्युत इकाई बनाने की योजना बना रहे थे, तो 3 मीटर के पवन चक्र व्यास को अपनाना आवश्यक होगा, जो 8 मीटर/सेकंड की हवा की गति पर 1,060 एचपी विकसित करता है। साथ। या 1.060 X 0.736 = 0.78 किलोवाट। जनरेटर दक्षता को 0.5 के बराबर लेते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

पवन चक्र 8 मीटर/सेकंड की हवा की गति पर 357 आरपीएम विकसित करता है, और 390 वाट की शक्ति वाले जनरेटर को 1,000 आरपीएम की आवश्यकता होती है। इसलिए, इस मामले में, एक गियरबॉक्स की आवश्यकता होती है जो पवन चक्र से जनरेटर तक संचरण की गति को बढ़ाता है। गियरबॉक्स को संबंध में गति बढ़ानी होगी।

मान 2.8 को गियर अनुपात कहा जाता है। इस अनुपात का उपयोग करके गियरबॉक्स के गियर दांतों की संख्या निर्धारित की जाती है। उदाहरण के लिए, यदि हम मानते हैं कि जनरेटर शाफ्ट पर लगे गियर में 16 दांत हैं, तो विंड व्हील शाफ्ट पर लगे ड्राइव गियर में 16 दांत होने चाहिए

उच्च गति वाले पवन पहियों में एक बहुत ही महत्वपूर्ण खामी है, जो यह है कि वे अच्छी तरह से शुरू नहीं होते हैं, इसलिए, वे केवल उच्च हवा की गति पर ही काम करना शुरू कर सकते हैं।

कई नौसिखिया पवन इंजीनियर सोचते हैं कि पवन चक्र पर ब्लेडों की संख्या जितनी अधिक होगी, वह उतनी ही अधिक शक्ति विकसित करेगा। यह विचार गलत है. दो पवन पहिये, छोटे-ब्लेड और मल्टी-ब्लेड, समान रूप से अच्छी तरह से निर्मित ब्लेड और घुमावदार सतह के समान व्यास के साथ समान शक्ति विकसित करेंगे। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि चूंकि वे समान रूप से अच्छी तरह से निष्पादित होते हैं, तो उनकी पवन ऊर्जा उपयोग दर बराबर होगी, अर्थात, वे समान मात्रा में ऊर्जा को कार्यशील मशीन में स्थानांतरित करेंगे। दोनों पवन पहियों पर आने वाली पवन ऊर्जा की मात्रा समान है, क्योंकि उनकी बहने वाली सतहें समान हैं। जहाँ तक क्रांतियों की बात है, ब्लेड जितने कम होंगे, गति उतनी ही अधिक होगी, यदि दोनों पवन पहियों पर उनकी चौड़ाई समान हो; दूसरे शब्दों में, स्वेप्ट सतह बनाने वाले ब्लेडों की कुल सतह जितनी छोटी होगी, क्रांतियों की संख्या उतनी ही अधिक होगी।

किसी दी गई शक्ति के लिए घरेलू पवनचक्की (पवन जनरेटर) के पंखों के आयामों का निर्धारण कैसे करें

पवन चक्र पंख पवन टरबाइन का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। पवन जनरेटर की शक्ति और गति उनके ब्लेड के आकार पर निर्भर करती है। हम इस कार्य की जटिलता के कारण इस ब्रोशर में नए पंखों की गणना पर ध्यान नहीं देंगे, बल्कि तैयार पंखों का उपयोग करेंगे जिनका एक निश्चित आकार होता है और जो उच्च द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं

पवन जनरेटर ब्लेड की गणना

प्रोपेलर पवनचक्की के हमले के इष्टतम कोण पर

पवन टर्बाइनों की गणना के तरीकों में, हमले के कोण को निर्धारित करने की सिफारिश की जाती है जिस पर ब्लेड की अधिकतम वायुगतिकीय गुणवत्ता प्राप्त की जाती है। वे। यह प्रस्तावित है कि निर्देशांक के मूल से ध्रुवीय तक एक स्पर्शरेखा का निर्माण किया जाए, और पवनचक्की की गणना के लिए स्पर्शरेखा बिंदु के निर्देशांक को प्रारंभिक के रूप में लिया जाए। सबसे अधिक संभावना है, इसका मतलब विमानन के साथ एक सादृश्य है, जहां लिफ्ट और खींचने का अनुपात बढ़ता है, विमान की ग्लाइडिंग की अवधि बढ़ जाती है। या अधिकतम लिफ्ट वाले ब्लेड का उपयोग करने का सुझाव दिया जाता है। एक पवन टरबाइन विभिन्न कानूनों के अनुसार संचालित होती है।

चावल। 1 पवन टरबाइन में वायुगतिकीय बल

चित्र 1 ब्लेड पर वायुगतिकीय बलों के प्रभाव का एक आरेख दिखाता है। पवनचक्की के पास आने पर हवा की गति एक निश्चित मात्रा तक धीमी हो जाती है, जो ज़ुकोवस्की (बेट्ज़) सिद्धांत के अनुसार 2/3 के बराबर है, और सबिनिन के सिद्धांत के अनुसार यह 0.586 है। ब्लेड की परिधिगत गति गति का एक अतिरिक्त घटक देती है, जिसे तब पाया जा सकता है जब हम ब्लेड को स्थिर मानते हैं और हवा को घूर्णन के विपरीत दिशा में चलती है। ये दो घटक त्रिभुज नियम के अनुसार जोड़े जाते हैं और पवन चक्र के तल पर प्रवाह का कुल वेक्टर देते हैं। गति कोण ψ अनुपात ए / जेड द्वारा निर्धारित किया जाता है और हवा की गति पर निर्भर नहीं करता है:

यहां और नीचे, ब्लेड की नोक के लिए सभी गणनाएं की गई हैं। अन्य अनुभागों के लिए, सूत्रों में हर जगह Z को अभिव्यक्ति Zr / R से बदलना आवश्यक है, जहां Z हवा की गति और ब्लेड टिप की गति के अनुपात के रूप में निर्धारित गति है; आर - पवनचक्की की त्रिज्या; आर - चयनित अनुभाग की त्रिज्या.

गति कोण ψ हमले के कोण α और ब्लेड स्थापना कोण β का योग है। हमले का कोण ब्लेड की विशेषताओं से निर्धारित होता है, इसलिए, पवनचक्की की गति को देखते हुए, ब्लेड की गणना के कार्य को स्पष्ट करना संभव है।

ब्लेड पर बहने वाला प्रवाह दो बलों का कारण बनता है: ड्रैग बल एक्स, प्रवाह की ओर निर्देशित, और लिफ्ट बल वाई, इसके लंबवत।

सीएक्स, सीवाई - खींचें और उठाएं गुणांक;

ρ - वायु घनत्व;

एस - ब्लेड तत्व का क्षेत्र;

वी तटबंध – अवतरण वेक्टर का परिमाण, जो बदले में इसके बराबर है:

कोष्ठकों में अंतिम पद बहुत छोटा है, और उच्च गति वाली पवनचक्कियों में आने वाली गति ब्लेड की परिधीय गति के लगभग बराबर होती है।

परिधीय बल को लिफ्ट बल के प्रक्षेपण और घूर्णन के तल पर खींचें के प्रक्षेपण के बीच अंतर के रूप में प्राप्त किया जाता है।

अंतिम कोष्ठक में अभिव्यक्ति को वायुगतिकीय परिधि बल गुणांक, या संक्षेप में परिधि गुणांक कहा जा सकता है

पवनचक्की की शक्ति परिधीय बल और परिधीय गति का उत्पाद है।

यह सूत्र पवनचक्की की शक्ति नहीं, बल्कि सिरे पर स्थित ब्लेड के तत्व की शक्ति देता है। पवनचक्की की शक्ति की गणना त्रिज्या पर एकीकृत करके की जाती है, लेकिन लेख का उद्देश्य अलग है।)

आइए चित्र 2 में ब्लेड के ध्रुवीय पर विचार करें।

चावल। 2 परिधीय बल गुणांक ज्ञात करना।

आइए ध्रुवीय पर एक स्पर्शरेखा OA खींचें। और आइए गति रेखा OZ बनाएं, जो समीकरण द्वारा दी गई है

वे। वेग सीधी रेखा Cy अक्ष के साथ वेग कोण ψ बनाती है, जिसकी चर्चा पहले की गई थी।

OB बिंदु A पर लिफ्ट के परिमाण के बराबर है। इसलिए:

कोण ABD कोण ψ के बराबर है, और कर्ण AB बिंदु A पर ड्रैग गुणांक है। इसलिए, पैर BD बराबर है:

खंड DE दो खंडों का अंतर है

परिणाम वही अभिव्यक्ति है जो पवनचक्की शक्ति सूत्र में है। पावर फॉर्मूला में अन्य सभी घटक दिए गए हैं, इसलिए पावर इस सेगमेंट द्वारा निर्धारित की जाती है या, दूसरे शब्दों में, ओजेड स्पीड लाइन से ऑपरेटिंग बिंदु तक की दूरी। ग्राफ़ से यह स्पष्ट है कि गुणांक Ccr गति रेखा Z' के ध्रुवीय से संपर्क बिंदु पर अधिकतम है, न कि अधिकतम वायुगतिकीय गुणवत्ता के बिंदु पर। इसलिए, गति निर्धारित करके और एक हाई-स्पीड लाइन बनाकर, आप पवनचक्की के संचालन का स्पष्ट रूप से विश्लेषण कर सकते हैं।

TsAGI प्रोफ़ाइल R -ll-12

चित्र में. चित्र 3 TsAGI P-ll-12 प्रोफ़ाइल को दिखाता है, जो पवन टरबाइनों में लोकप्रिय क्लार्क - Y प्रोफ़ाइल पर तुलना के लिए लगाया गया है। एक्सटेंशन 5 के लिए TsAGI P-ll-12 प्रोफ़ाइल की ध्रुवता चित्र में दिखाई गई है। 4

चावल। 3 TsAGI प्रोफाइल R-ll-12 और क्लार्क - Y

बाईं ओर ध्रुवीय को समन्वय अक्षों के साथ विभिन्न पैमानों के साथ अपने सामान्य रूप में दिखाया गया है। दाएँ ध्रुव पर, समान पैमाने पर खींचे गए, समान निर्माण किए जाते हैं। Z = 2 पर उच्च गति वाली सीधी रेखा 16° के आक्रमण कोण पर अधिकतम परिधीय गुणांक देती है। अधिकतम लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात का बिंदु 2 डिग्री के हमले के कोण पर पहुंच जाता है। इस बिंदु पर, परिधीय गुणांक इष्टतम बिंदु की तुलना में लगभग तीन गुना कम है। बेशक, पवनचक्की में आप 2 डिग्री के हमले का कार्यशील कोण चुन सकते हैं। पवन टरबाइन की शक्ति पवन ऊर्जा पर निर्भर करती है। इसलिए, परिधीय गुणांक, जो तीन गुना कम हो गया है, को ब्लेड की जीवा को तीन गुना बढ़ाकर मुआवजा देने की आवश्यकता होगी। (एक आदर्श मामला माना जाता है) वर्ग, ब्लेड की मात्रा 9 गुना बढ़ जाएगी। जैसे-जैसे क्षेत्र बढ़ता है, घर्षण हानियाँ बढ़ती हैं। कीव गिर रहा है. ब्लेड का बढ़ाव कम हो जाता है और इसका प्रेरक प्रतिरोध बढ़ जाता है। अधिकतम वायुगतिकीय गुणवत्ता के बिंदु पर, पवनचक्की के तल में वायु ब्रेकिंग की डिग्री और परिधि बल के परिमाण के संदर्भ में पवनचक्की बेहतर ढंग से समन्वित होती है। समन्वय बढ़ता है कीव. इसलिए, गणना सभी कारकों को ध्यान में रखकर की जानी चाहिए। यहां, केवल परिधीय गुणांक और ब्लेड की चौड़ाई का मान, जो सीधे उस पर निर्भर करता है, पर विचार किया जाता है।

चित्र: 4 TsAGI प्रोफ़ाइल पोलर R-ll-12

बढ़ती गति के साथ, इष्टतम बिंदु (न्यूनतम ब्लेड चौड़ाई पर) अधिकतम वायुगतिकीय गुणवत्ता के बिंदु तक पहुंचता है। 6 की गति और 8° के आक्रमण कोण के साथ, परिधीय गुणांक में लाभ, और इसलिए 2° की तुलना में ब्लेड की चौड़ाई में, 1.5 गुना है। लेकिन ध्रुवों के विश्लेषण से यह पता चलता है कि उच्च गति मूल्यों पर ध्रुवीय के साथ नीचे एक ऑपरेटिंग बिंदु चुनना समझ में आता है। यदि अपर्याप्त भार है या आपातकालीन मोड में कोई भार नहीं है, तो पवनचक्की गति पकड़ लेती है और तेज गति से चलने लगती है। गति कोण कम हो जाता है, और चूंकि अनियमित पवन टर्बाइनों में स्थापना कोण स्थिर रहता है, इसलिए हमले का कोण कम हो जाता है। ऑपरेटिंग बिंदु नीचे की ओर शिफ्ट हो जाता है, और गति रेखा ध्रुवता के करीब पहुंच जाती है। कुछ गति पर, परिधीय गुणांक शून्य हो जाएगा। पृथक्करण के दौरान इस क्षण (सीमा मान Z) की शुरुआत ऑपरेटिंग बिंदु की प्रारंभिक स्थिति पर निर्भर करती है। शुरुआती बिंदु जितना कम चुना जाएगा, पवनचक्की को फैलने की गति उतनी ही कम होगी। लेकिन इस कथन का व्यवहार में परीक्षण किया जाना चाहिए।

हाई-स्पीड सीधी रेखा Z = 6 का निर्माण करते समय, यह स्पष्ट रूप से देखा जाता है कि 3 से 12 डिग्री तक के हमले के कोणों की सीमा में ध्रुवीय हाई-स्पीड सीधी रेखा के लगभग समानांतर चलता है। यह इस तथ्य को स्पष्ट करता है कि पवन टरबाइनों की गणना के लिए विभिन्न सिद्धांतों और अवधारणाओं के उपयोग का डिज़ाइन किए गए उच्च गति वाले पवन टरबाइन के संचालन पर वस्तुतः कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

धुरी के करीब स्थित ब्लेड के खंड बाहरी खंडों की तुलना में अधिक धीमी गति से चलते हैं, इसलिए उनकी गति सीधी रेखाएं कम होती हैं। आंतरिक अनुभागों में एक इष्टतम बिंदु होता है, अर्थात। परिधीय गुणांक का अधिकतम मान हमले के उच्च कोण पर होता है, इसलिए ब्लेड का इंस्टॉलेशन कोण और मोड़, जो तकनीकी रूप से जटिल होते हैं, कम हो जाते हैं।

गति रेखाओं के निर्माण के परिणामस्वरूप, विभिन्न गति के लिए इष्टतम बिंदुओं का एक परिवार प्राप्त होता है। इनमें से कौन सा बिंदु सबसे इष्टतम है? आपको कौन सी गति पसंद करनी चाहिए? पवनचक्की शक्ति के सूत्र में, गति Z को तीसरी शक्ति में शामिल किया गया है, और परिधि गुणांक को पहले में शामिल किया गया है। इसलिए, परिधिगत गुणांकों को संबंधित गति घनों से गुणा करके, हम मैक्सिमा की एक श्रृंखला प्राप्त करते हैं जिसमें से अधिकतम का चयन किया जा सकता है। उच्च गति पर अधिकतम-अधिकतम लगभग आधे लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात के क्षेत्र में होता है

यहां K अधिकतम Cy/Cx अनुपात है। विचाराधीन प्रोफ़ाइल के लिए, अधिकतम 2 डिग्री के आक्रमण कोण पर होता है और 24 के बराबर होता है।

इस ब्लेड का लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात 24 है, इसलिए, अधिकतम-अधिकतम Z = 10 के आसपास होगा। परिमाण के क्रम को समझने के लिए यह अनुमान अनुमानित है।

चित्र 4 में बाएँ ग्राफ़ का उपयोग करके परिधीय गुणांक का निर्माण करना असंभव है। अक्षों के अनुदिश विभिन्न पैमाने होते हैं, समकोण विकृत होते हैं और लंबाई विकृत होती है। सही ग्राफ़ से यह निर्धारित किया जा सकता है कि

Z = 2 पर उत्पाद Z3Cab इसके बराबर है:

वे। Z = 10 की गति पर, टिप पर ब्लेड की चौड़ाई काफी उच्च गति वाले प्रोपेलर Z = 6 की तुलना में 2.3 गुना कम हो जाती है।

मैं आपका ध्यान एक बार फिर इस तथ्य की ओर आकर्षित करना चाहता हूं कि अधिकतम-अधिकतम बिंदु ब्लेड की न्यूनतम चौड़ाई देता है, न कि अधिकतम शक्ति। शक्ति हवा से निर्धारित होती है. और शक्ति भी घाटे से निर्धारित होती है, अर्थात। कीव पवन टर्बाइन, जिन पर यहां विचार नहीं किया गया है।

कार्यक्रम - पवन जनरेटर की डिजाइन और सत्यापन वायुगतिकीय गणना - फ़ाइल तकनीकी रिपोर्ट.doc

तकनीकी रिपोर्ट.doc

पवन जनरेटर ब्लेड की वायुगतिकीय विशेषताओं की गणना और इसके ज्यामितीय मापदंडों का निर्धारण।

बी - ब्लेड की संख्या

रिपोर्ट पवन पहिया ब्लेड और समग्र रूप से पवन टरबाइन की वायुगतिकीय विशेषताओं की गणना के परिणाम प्रस्तुत करती है। ब्लेड की ज्यामितीय विशेषताएँ प्रस्तुत की गई हैं।

^ 1. गणना के लिए प्रारंभिक डेटा।

अनुमानित हवा की गति V=12 m/s.

इस वर्ग के पवन जनरेटर बनाने के अनुभव से, सापेक्ष गति का मान 6...8 के भीतर है। मौजूदा पवन जनरेटर के लिए पवन ऊर्जा उपयोग कारक (या पावर फैक्टर सीपी) 0.43...0.47 की सीमा में है। ब्लेड टिप की गति 80…100 मीटर/सेकेंड तक होती है। यह सीमा वायुगतिकीय शोर और ब्लेड के कटाव संबंधी घिसाव के कारण है। पवन जनरेटर ब्लेड अनुभागों के वायुगतिकीय प्रोफ़ाइल के रूप में, हम NACA 44100 श्रृंखला प्रोफ़ाइल का उपयोग कर सकते हैं, जो वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। लैमिनर प्रोफाइल का उपयोग उच्च प्रदर्शन प्राप्त करना संभव बनाता है, लेकिन उच्च विनिर्माण परिशुद्धता, ब्लेड की सतह के संदूषण की अनुपस्थिति, संरचनात्मक कंपन की अनुपस्थिति और हवा के प्रवाह की अशांति के अधीन है। उपरोक्त शर्तों का अनुपालन करने में विफलता से लैमिनर ब्लेड प्रोफाइल वाले पवन जनरेटर का प्रदर्शन 25...30% कम हो जाता है।

सापेक्ष गति =7.

^ तालिका 1. NACA 44100 प्रोफ़ाइल के निर्देशांक।

कहा पे: - नई सापेक्ष प्रोफ़ाइल मोटाई।

सापेक्ष गति (गति) =7.

चित्र 2. हवा की गति (=7) के आधार पर पवन चक्र की शक्ति और क्रांतियाँ।

जैसा कि गणना परिणामों से देखा जा सकता है, डिज़ाइन किया गया पवन पहिया प्रारंभिक डेटा की आवश्यकताओं और इस वर्ग के पवन टरबाइन बनाने के अभ्यास को पूरा करता है।

ब्लेड ज्यामिति का निर्माण निम्नानुसार किया गया है। हवा की दिशा में देखने पर रोटर के घूमने की दिशा वामावर्त होती है। अनुभागों के स्थापना कोणों को घूर्णन के तल से दर्शाया गया है। एक सकारात्मक मान हवा की दिशा के विरुद्ध है (चित्र 3)।

परिणामी ब्लेड ज्यामिति डेटा तालिका 2 में प्रस्तुत किया गया है

इलेक्ट्रॉनिक रूप में, ब्लेड की ज्यामिति के निर्माण का डेटा फाइलों में प्रस्तुत किया गया है:

VG100.scr - प्रोग्राम के लिए स्क्रिप्ट फ़ाइल (या स्क्रिप्ट फ़ाइल)।

VG100.dwg VG100.scr फ़ाइल के डेटा के आधार पर ऑटोकैड (चित्र 4) में निर्मित एक ब्लेड मॉडल है।

VG100.CATPart - CATIA में निर्मित ब्लेड मॉडल (चित्र 5)

चित्र 4. ब्लेड का फ़्रेम मॉडल।

1. पैट्रिक जे. मोरियार्टी, एयरोडिन थ्योरी मैनुअल , राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला, दिसंबर 2005 एनआरईएल/ईएल-500-36881।

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तकनीकी रिपोर्ट - कार्यक्रम - पवन जनरेटर की डिजाइन और सत्यापन वायुगतिकीय गणना - तकनीकी

शीर्षक: कार्यक्रम - पवन जनरेटर की डिजाइन और सत्यापन वायुगतिकीय गणना; फ़ाइल: तकनीकी रिपोर्ट.doc; दिनांक: 03/16/2010 15:48; आकार: 467kb.

गैर-नवीकरणीय प्राकृतिक संसाधनों के उपयोग के माध्यम से ऊर्जा उत्पादन की वृद्धि उस सीमा तक सीमित है जिसके परे कच्चे माल का पूर्ण उत्पादन होता है। पवन ऊर्जा उत्पादन सहित वैकल्पिक ऊर्जा से पर्यावरण पर भार कम होगा।

वायु सहित किसी भी द्रव्यमान की गति से ऊर्जा उत्पन्न होती है। पवन टरबाइन वायु प्रवाह की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह उपकरण पवन ऊर्जा का आधार है, जो प्राकृतिक संसाधनों के उपयोग में एक वैकल्पिक दिशा है।

क्षमता

एक निश्चित प्रकार और डिज़ाइन की इकाई की ऊर्जा दक्षता का मूल्यांकन करना और समान इंजनों के प्रदर्शन के साथ इसकी तुलना करना काफी सरल है। पवन ऊर्जा उपयोग कारक (डब्ल्यूईएफ) निर्धारित करना आवश्यक है। इसकी गणना पवन टरबाइन शाफ्ट पर प्राप्त शक्ति और पवन चक्र की सतह पर कार्यरत पवन प्रवाह की शक्ति के अनुपात के रूप में की जाती है।

विभिन्न प्रतिष्ठानों के लिए पवन ऊर्जा उपयोग दर 5 से 40% तक है। सुविधा के डिजाइन और निर्माण की लागत, उत्पन्न बिजली की मात्रा और लागत को ध्यान में रखे बिना मूल्यांकन अधूरा होगा। वैकल्पिक ऊर्जा में, पवन टरबाइन लागत की वापसी अवधि एक महत्वपूर्ण कारक है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप पर्यावरणीय प्रभाव को भी ध्यान में रखना आवश्यक है।

वर्गीकरण

उत्पन्न ऊर्जा के उपयोग के सिद्धांतों के आधार पर पवन टर्बाइनों को दो वर्गों में विभाजित किया गया है:
रैखिक;
चक्रीय.

रैखिक प्रकार

एक रैखिक या गतिशील पवन टरबाइन वायु प्रवाह की ऊर्जा को गति की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह एक पाल या पंख हो सकता है। इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, यह पवन टरबाइन नहीं है, बल्कि एक प्रणोदन उपकरण है।

चक्रीय प्रकार

चक्रीय इंजनों में आवास स्वयं स्थिर होता है। वायु प्रवाह घूमता है, चक्रीय गति करता है, इसके कार्यशील भाग। यांत्रिक घूर्णी ऊर्जा बिजली पैदा करने के लिए सबसे उपयुक्त है, जो ऊर्जा का एक सार्वभौमिक रूप है। चक्रीय पवन इंजनों में पवन पहिये शामिल हैं। प्राचीन पवन चक्कियों से लेकर आधुनिक पवन ऊर्जा संयंत्रों तक पवन पहिये, डिज़ाइन समाधान और वायु प्रवाह शक्ति के पूर्ण उपयोग में भिन्न होते हैं। उपकरणों को उच्च गति और कम गति के साथ-साथ रोटर के घूर्णन अक्ष की क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर दिशा के अनुसार विभाजित किया गया है।

क्षैतिज

क्षैतिज घूर्णन अक्ष वाले पवन टरबाइनों को वेन इंजन कहा जाता है।रोटर शाफ्ट से कई ब्लेड (पंख) और एक फ्लाईव्हील जुड़ा हुआ है। शाफ्ट स्वयं क्षैतिज रूप से स्थित है। डिवाइस के मुख्य तत्व: पवन पहिया, सिर, पूंछ और टॉवर। पवन पहिया एक ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर घूमने वाले सिर में लगा होता है, जिसमें इंजन शाफ्ट लगा होता है, और ट्रांसमिशन तंत्र स्थित होते हैं। पूंछ एक मौसम फलक की भूमिका निभाती है, जो हवा के प्रवाह की दिशा के विपरीत पवन चक्र के साथ सिर को घुमाती है।

वायु प्रवाह की उच्च गति (15 मीटर/सेकेंड और अधिक) पर, उच्च गति वाली क्षैतिज पवन टर्बाइनों का उपयोग तर्कसंगत है। अग्रणी निर्माताओं की दो और तीन ब्लेड इकाइयाँ KIEV को 30% प्रदान करती हैं। स्व-निर्मित पवन टरबाइन में वायु प्रवाह उपयोग दर 20% तक होती है। डिवाइस की दक्षता सावधानीपूर्वक गणना और ब्लेड के निर्माण की गुणवत्ता पर निर्भर करती है।

वेन पवन टरबाइन और पवन टरबाइन उच्च शाफ्ट रोटेशन गति प्रदान करते हैं, जो बिजली को सीधे जनरेटर शाफ्ट में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। एक महत्वपूर्ण नुकसान यह है कि कमजोर हवाओं में ऐसे पवन टरबाइन बिल्कुल भी काम नहीं करेंगे। शांत से तेज़ हवा की ओर बढ़ने पर शुरुआती समस्याएं होती हैं।

कम गति वाले क्षैतिज इंजनों में बड़ी संख्या में ब्लेड होते हैं। वायु प्रवाह के साथ संपर्क का महत्वपूर्ण क्षेत्र उन्हें कमजोर हवाओं में अधिक प्रभावी बनाता है। लेकिन प्रतिष्ठानों में महत्वपूर्ण विंडेज है, जिससे उन्हें हवा के झोंकों से बचाने के लिए उपाय करने की आवश्यकता होती है। सबसे अच्छा कीव संकेतक 15% है। ऐसे प्रतिष्ठानों का उपयोग औद्योगिक पैमाने पर नहीं किया जाता है।

लंबवत हिंडोला प्रकार

ऐसे उपकरणों में, वायु प्रवाह प्राप्त करने के लिए ब्लेड को पहिया (रोटर) के ऊर्ध्वाधर अक्ष पर स्थापित किया जाता है। आवास और डैम्पर प्रणाली यह सुनिश्चित करती है कि हवा का प्रवाह पवन चक्र के आधे हिस्से से टकराता है, और बलों के आवेदन के परिणामस्वरूप रोटर का घूमना सुनिश्चित होता है।

वेन इकाइयों की तुलना में, एक रोटरी पवन टरबाइन अधिक टॉर्क उत्पन्न करता है। जैसे-जैसे वायु प्रवाह की गति बढ़ती है, यह तेजी से (कर्षण बल के संदर्भ में) ऑपरेटिंग मोड तक पहुंचता है और घूर्णन गति के संदर्भ में स्थिर हो जाता है। लेकिन ऐसी इकाइयाँ धीमी गति से चलने वाली होती हैं। शाफ्ट रोटेशन को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए, कम गति पर काम करने में सक्षम एक विशेष जनरेटर (मल्टीपोल) की आवश्यकता होती है। इस प्रकार के जेनरेटर बहुत आम नहीं हैं। गियरबॉक्स प्रणाली का उपयोग कम दक्षता के कारण सीमित है।

हिंडोला पवन टरबाइन को संचालित करना आसान है। डिज़ाइन स्वयं रोटर गति का स्वचालित नियंत्रण प्रदान करता है और आपको हवा की दिशा की निगरानी करने की अनुमति देता है।

लंबवत: ऑर्थोगोनल

बड़े पैमाने पर ऊर्जा उत्पादन के लिए, ऑर्थोगोनल पवन टर्बाइन और पवन टर्बाइन सबसे आशाजनक हैं। हवा की गति के संदर्भ में ऐसी इकाइयों के उपयोग की सीमा 5 से 16 मीटर/सेकेंड तक है। इनसे पैदा होने वाली बिजली को बढ़ाकर 50 हजार किलोवाट कर दिया गया है। ऑर्थोगोनल ब्लेड की प्रोफ़ाइल हवाई जहाज के पंखों के समान होती है। विंग को काम करना शुरू करने के लिए, आपको इसमें हवा का प्रवाह लागू करने की आवश्यकता है, जैसे कि हवाई जहाज के टेकऑफ़ रन के दौरान। पवन टरबाइन को भी पहले ऊर्जा खर्च करके चालू करने की आवश्यकता होती है। यह शर्त पूरी होने के बाद, इंस्टॉलेशन जनरेटर मोड पर स्विच हो जाता है।

निष्कर्ष

पवन ऊर्जा सबसे आशाजनक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों में से एक है। पवन टर्बाइनों और पवन टर्बाइनों के औद्योगिक उपयोग के अनुभव से पता चलता है कि दक्षता अनुकूल वायु प्रवाह वाले स्थानों में पवन जनरेटर की नियुक्ति पर निर्भर करती है। इकाइयों के डिजाइन में आधुनिक सामग्रियों के उपयोग, बिजली उत्पादन और भंडारण के लिए नई योजनाओं के उपयोग से पवन टरबाइनों की विश्वसनीयता और ऊर्जा दक्षता में और सुधार होगा।

प्रवाह की शक्ति, या जैसा कि इसे दूसरी ऊर्जा भी कहा जाता है, हवा की गति के घन के समानुपाती होती है। इसका क्या मतलब है - यदि हवा की गति बढ़ जाती है, मान लीजिए, दोगुनी, तो वायु प्रवाह की ऊर्जा 2 3 गुना बढ़ जाएगी, अर्थात् 2 3 = 2x2x2 = 8 गुना।

पवन इंजन द्वारा विकसित शक्ति पवन चक्र के व्यास के वर्ग के अनुपात में भिन्न होगी। इसका क्या मतलब है जब पवन चक्र का व्यास दोगुना हो जाता है - हमें समान हवा की गति पर शक्ति में चार गुना वृद्धि मिलती है।

हालाँकि, पवन चक्र से प्रवाहित होने वाली सारी ऊर्जा को उपयोगी कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। हवा के प्रवाह के प्रति पवन चक्र के प्रतिरोध पर काबू पाने पर कुछ ऊर्जा नष्ट हो जाएगी, साथ ही अन्य नुकसान भी होंगे। इसके अलावा, वायु ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा उस प्रवाह में समाहित होगा जो पहले ही पवन चक्र से गुजर चुका है। वेन पवन टर्बाइनों का सिद्धांत सिद्ध करता है:

• पवन चक्र के पीछे वायु प्रवाह की गति शून्य नहीं है;
• पवन टरबाइन के संचालन का सबसे अच्छा तरीका वह है जिसमें पवन चक्र के पीछे प्रवाह की गति प्रारंभिक प्रवाह गति के 2/3 के बराबर होगी जो पवन चक्र पर प्रवाहित होगी।

ऊर्जा उपयोग कारक

यह एक संख्या है जो दर्शाती है कि पवन चक्र द्वारा वायु प्रवाह शक्ति का कितना उपयोगी उपयोग किया जाएगा। यह गुणांक आमतौर पर ग्रीक अक्षर χ (xi) द्वारा दर्शाया जाता है। इसका मूल्य कई कारकों पर निर्भर करता है, जैसे पवन मोटर का प्रकार, निर्माण की गुणवत्ता और इसके ब्लेड का आकार और अन्य कारक। उच्च गति वाले पवन टर्बाइनों के लिए जिनमें सुव्यवस्थित वायुगतिकीय पंख हैं, गुणांक χ लगभग 0.42 से 0.46 है। इसका मतलब यह है कि इस प्रकार की मशीनें स्थापना से गुजरने वाले लगभग 42% -46% वायु प्रवाह को उपयोगी यांत्रिक कार्यों में परिवर्तित कर सकती हैं। कम गति वाले वाहनों के लिए, यह गुणांक लगभग 0.27 - 0.33 है। आदर्श वेन पवन टर्बाइनों के लिए χ का सैद्धांतिक अधिकतम मान लगभग 0.593 है। वेन इंस्टालेशन काफी व्यापक हो गए हैं, और उद्योग द्वारा इनका बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जाने लगा। वे दो समूहों में विभाजित हैं:

• उच्च गति - ब्लेड की संख्या 4 तक;

कम गति - 4 से 24 ब्लेड तक;

उच्च गति और कम गति वाली पवन टरबाइन

गति फायदों में से एक है, क्योंकि इससे पवन ऊर्जा को विद्युत जनरेटर जैसे उच्च गति वाले उपकरणों में स्थानांतरित करना आसान हो जाता है। इसके अलावा, वे हल्के होते हैं और कम गति वाले की तुलना में उनमें हवा की गति का उपयोग कारक अधिक होता है, जैसा कि ऊपर बताया गया है।

हालाँकि, उनके फायदों के अलावा, उनमें एक गंभीर खामी भी है, जैसे स्थिर पवन चक्र के साथ कई गुना कम टॉर्क और कम गति वाले प्रतिष्ठानों की तुलना में समान पहिया व्यास और हवा की गति। नीचे दो वायुगतिकीय विशेषताएं दी गई हैं:

जहां बिंदीदार रेखा 18-ब्लेड वाला पवन पहिया दिखाती है, और ठोस रेखा 3-ब्लेड वाला पवन पहिया दिखाती है। क्षैतिज अक्ष पवन चक्र के मॉड्यूल Z की संख्या या उसकी गति को दर्शाता है। यह मान ब्लेड टिप की गति ωхR और हवा की गति V के अनुपात से निर्धारित होता है।

पवन इंजन की विशेषताओं से हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि प्रत्येक हवा की गति में क्रांतियों की केवल एक ही संख्या हो सकती है जिस पर अधिकतम χ प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, समान हवा की गति की उपस्थिति में, कम गति वाले उपकरण में उच्च गति वाले की तुलना में कई गुना अधिक टॉर्क होगा, और तदनुसार यह उच्च गति वाले की तुलना में कम हवा की गति पर काम करना शुरू कर देगा। यह काफी महत्वपूर्ण कारक है, क्योंकि इससे पवन टरबाइन के परिचालन घंटों की संख्या बढ़ जाती है।

वेन पवन टरबाइन

उनके संचालन का सिद्धांत वायुगतिकीय बलों पर आधारित है जो वायु प्रवाह के टकराने पर पवन चक्र के ब्लेडों पर उत्पन्न होते हैं। शक्ति बढ़ाने के लिए, पंखों को सुव्यवस्थित, वायुगतिकीय प्रोफाइल दिया जाता है, और वेजिंग कोणों को ब्लेड के साथ परिवर्तनशील बनाया जाता है (शाफ्ट के जितना करीब, कोण उतना बड़ा और अंत में छोटा)। चित्र नीचे दिखाया गया है:

इस तंत्र के तीन मुख्य भाग हैं - ब्लेड, स्विंग, जिसकी सहायता से पहिया हब से जुड़ा होता है। वेजिंग कोण φ पहिये के घूमने के तल और ब्लेड के बीच का कोण है। हमले का कोण α ब्लेड तत्वों पर हवा के प्रभाव का कोण है।

जब पवन चक्र को ब्रेक लगाया गया, तो ब्लेड पर बहने वाले प्रवाह की दिशा और हवा की दिशा मेल खाती थी (तीर वी के साथ)। लेकिन चूंकि पहिये की एक निश्चित घूर्णन गति होती है, तो, तदनुसार, ब्लेड के प्रत्येक तत्व की एक निश्चित गति ωxR होगी, जो पहिया अक्ष से दूरी के साथ बढ़ेगी। इसलिए, एक निश्चित गति से ब्लेड के ऊपर बहने वाले प्रवाह में गति ωxR और V शामिल होगी। इस गति को सापेक्ष प्रवाह गति कहा जाता है और इसे W नामित किया जाता है।

चूंकि केवल हमले के कुछ निश्चित कोणों पर ही वेन पवन टरबाइन के लिए सबसे अच्छा ऑपरेटिंग मोड होता है, इसलिए ब्लेड की पूरी लंबाई के साथ वेजिंग कोण φ को परिवर्तनीय बनाना पड़ता है। पवन इंजन की शक्ति, किसी अन्य की तरह, कोणीय वेग ω और उसके टॉर्क M: P = Mxω के उत्पाद द्वारा निर्धारित होती है। हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि ब्लेड की संख्या में कमी के साथ, क्षण M भी कम हो जाएगा, लेकिन क्रांतियों की संख्या ω बढ़ जाएगी। इसीलिए शक्ति P = Mxω लगभग स्थिर रहेगी और कमजोर रूप से पवनचक्की ब्लेडों की संख्या पर निर्भर करेगी।

अन्य प्रकार की पवन टरबाइनें

जैसा कि आप जानते हैं, पंखों वाले इंजनों के अलावा, ड्रम, हिंडोला और रोटरी पवन इंजन भी होते हैं। हिंडोला और रोटरी प्रकारों में घूर्णन की धुरी ऊर्ध्वाधर होती है, और ड्रम प्रकारों में यह क्षैतिज होती है। शायद पंखों वाले पवन टर्बाइनों और ड्रम और रोटरी पवन टर्बाइनों के बीच मुख्य अंतर यह है कि पंखों वाले पवन टर्बाइनों के सभी ब्लेड एक साथ काम करते हैं, जबकि ड्रम और रोटरी पवन टर्बाइन ब्लेड के केवल उस हिस्से को संचालित करते हैं, जिसकी गति के साथ मेल खाएगी। हवा की दिशा.

हवा की ओर जाने वाले ब्लेडों के प्रतिरोध को कम करने के लिए उन्हें या तो घुमावदार बना दिया जाता है या स्क्रीन से ढक दिया जाता है। इस प्रकार के इंजन का उपयोग करते समय टॉर्क ब्लेड में अलग-अलग दबाव के कारण होता है।

चूंकि रोटरी, हिंडोला और ड्रम प्रकार के पवन इंजनों की दक्षता कम होती है (इन प्रकारों के लिए χ 0.18 से अधिक नहीं होता है), और ये काफी भारी और कम गति वाले भी होते हैं, व्यवहार में उन्हें व्यापक उपयोग नहीं मिला है।

अक्सर लोग यह गलत समझते हैं कि मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर कमजोर हवाओं के लिए होते हैं, और तीन या दो ब्लेड तेज हवाओं के लिए होते हैं। और कई लोग मानते हैं कि कमजोर हवाओं के लिए मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर अधिक प्रभावी होता है, क्योंकि इसमें कई ब्लेड होते हैं, इससे जोर अधिक होता है, ब्लेड अधिक हवा को कवर करते हैं, टॉर्क अधिक होता है और इसलिए शक्ति होती है, लेकिन ऐसा नहीं है इसलिए। ब्लेडों की बड़ी संख्या के कारण, शुरुआती टॉर्क अधिक होता है, इसलिए यदि जनरेटर में मजबूत चुंबकीय चिपकन है, तो शुरुआती टॉर्क को बढ़ाने के लिए कुछ करना होगा, और आमतौर पर यह ब्लेड जोड़ना है।

आइए पहले एक ब्लेड और उस पर कार्य करने वाले भौतिक कारकों की कल्पना करें। ब्लेड में मोड़ होता है, हवा के प्रवाह के सापेक्ष कोण होता है, और उस पर झुकी हुई हवा ब्लेड को दबाव में चलने के लिए मजबूर करती है (रोटेशन की धुरी के साथ आगे की ओर झुकती है)। लेकिन ब्लेड, अपने तल में घूमते हुए, घने वायु प्रवाह के ललाट प्रतिरोध पर काबू पा लेता है। यह प्रवाह ब्लेड को धीमा कर देता है, इसे अधिक गति प्राप्त करने से रोकता है, और गति जितनी अधिक होगी, वायुगतिकीय खिंचाव उतना ही अधिक होगा।

यदि एक, दो या तीन, या 12 से अधिक ब्लेड हैं, तो सभी ब्लेडों का वायुगतिकीय खिंचाव एक के बराबर नहीं रहता है, यह बढ़ जाता है, नुकसान कुल में जुड़ जाता है और प्रोपेलर की गति कम हो जाती है। घूमने में ही बहुत सारी ऊर्जा बर्बाद हो जाती है। इसके अलावा, गुजरने वाले ब्लेड इसे मोड़कर प्रवाह को बहुत परेशान करते हैं, इससे पीछे के ब्लेड को और भी अधिक खिंचाव प्राप्त होता है और फिर से हवा से ली गई शक्ति बर्बाद हो जाती है और गति कम हो जाती है। क्रांतियों पर ही हवा से ली गई बहुत सारी शक्ति खर्च होती है।

इसके अलावा, जब एक घेरे में ब्लेडों का पूरा जंगल होता है, तो प्रोपेलर के माध्यम से हवा का गिरना अधिक कठिन हो जाता है। पवन चक्र हवा के प्रवाह को विलंबित करता है, प्रोपेलर के सामने एक एयर "कैप" बनता है, और इस "कैप" का सामना करने वाले हवा के नए हिस्से किनारों पर बिखर जाते हैं। आप जानते हैं कि हवा बाधाओं के चारों ओर कैसे झुकती है, इसलिए प्रोपेलर हवा के लिए एक ठोस ढाल की तरह है।

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लेकिन कई लोग सोचेंगे कि जितने अधिक ब्लेड होंगे, समय की प्रति इकाई हवा से उतनी ही अधिक ऊर्जा ली जा सकती है, लेकिन यह भी सच नहीं है, यहां जो महत्वपूर्ण है वह ब्लेड की संख्या नहीं है, बल्कि प्रोपेलर की गति और गति है। उदाहरण के लिए, 6 ब्लेड, मान लीजिए, 60 आरपीएम पर एक चक्कर लगाएंगे, हवा के एक घन को पार करेंगे और उसमें से ऊर्जा का एक निश्चित हिस्सा लेंगे, और 3 ब्लेड एक ही समय में दो चक्कर लगाएंगे, और उतनी ही ऊर्जा लेंगे। उर्जा से। यदि आप गति और बढ़ाते हैं, तो अधिक ऊर्जा छीन ली जाएगी। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कितने ब्लेड हैं, एक या दस, क्योंकि दस गुना तेजी से घूमने वाला एक ब्लेड दस धीरे-धीरे घूमने वाले ब्लेड के समान ऊर्जा लेगा।

पवनचक्र की गति.

प्रोपेलर की गति ब्लेड की नोक की गति और मीटर प्रति सेकंड में हवा की गति का अनुपात है। तो, एक ही गति पर, ब्लेड की लंबाई के साथ गति अलग होती है, और इसकी लंबाई के साथ ब्लेड के स्थापना कोण अलग होते हैं। ब्लेड की नोक हमेशा ब्लेड के बीच की तुलना में दोगुनी तेजी से चलती है, इसलिए ड्रैग को कम करने के लिए टिप पर कोण लगभग शून्य होता है, इसलिए ब्लेड न्यूनतम ड्रैग के साथ हवा में कट जाता है।

इसके अलावा, ब्लेड जितनी तेजी से चलता है, ब्लेड पर हवा के हमले का कोण उतना ही अधिक बदल जाता है। आइए कल्पना करें कि आप एक कार में बैठे हैं और बर्फ आपकी साइड की खिड़की से टकरा रही है, लेकिन जब आप गाड़ी चलाना शुरू करते हैं, तो बर्फ पहले से ही विंडशील्ड से टकरा रही होगी, और जब आप गति पकड़ेंगे, तो बर्फ पहले से ही सीधे विंडशील्ड से टकरा रही होगी, हालाँकि जब आप रुकेंगे तो किनारे से बर्फ फिर गिरेगी। इसी तरह, जब ब्लेड गति पकड़ता है, तो हवा उस पर एक अलग कोण से टकराएगी। इसलिए, ब्लेड की नोक केवल 2-5 डिग्री बनाई जाती है, क्योंकि जब यह तेज हो जाती है तो यह हवा के हमले के इष्टतम कोण तक पहुंच जाएगी और अधिकतम संभव ऊर्जा छीन लेगी। ब्लेड के बीच में गति दो गुना कम होती है, इसलिए कोण दोगुना बड़ा होता है, 8-12 डिग्री, और जड़ पर यह और भी अधिक होता है, क्योंकि वहां गति कई गुना कम होती है।

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उच्च गति वाले छोटे-ब्लेड वाले प्रोपेलर के लिए, कोण छोटे बनाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, तीन-ब्लेड वाले प्रोपेलर के लिए सामान्य गति लगभग Z5 होती है, यानी हवा की गति से पांच गुना अधिक गति पर घूमने पर प्रोपेलर की अधिकतम शक्ति होती है। इस मामले में, ब्लेड की नोक लगभग 4 डिग्री, मध्य 12 डिग्री और जड़ लगभग 24 डिग्री है। यदि छह ब्लेड हैं, तो गति दो गुना कम है, जिसका अर्थ है कि कोण दो गुना बड़े हैं। खैर, ब्लेड जितना पतला और उसका क्षेत्रफल जितना छोटा होगा, वह उतना ही तेज़ होगा, और उसका वायुगतिकीय खिंचाव उतना ही कम होगा, इसलिए, तीन ब्लेड, यदि वे चौड़े हैं, तो कम गति होगी, और छह या बारह पतले, संकीर्ण ब्लेड की गति अधिक होगी रफ़्तार।

परिणामस्वरूप, उदाहरण के लिए, तीन-ब्लेड और छह-ब्लेड वाले प्रोपेलर में कम हवाओं में समान शक्ति होगी, क्योंकि Z5 गति वाले तीन ब्लेड एक ही समय में Z2.5 गति वाले छह ब्लेड की तुलना में दोगुने चक्कर लगाएंगे, जिसका अर्थ है कि वे हवा से समान मात्रा में ऊर्जा लेंगे। लेकिन तेज़ हवा में, छह-ब्लेड वाला प्रोपेलर तीन-ब्लेड वाले प्रोपेलर की तुलना में बहुत कम हो जाएगा, क्योंकि तीन ब्लेड में वायुगतिकीय खिंचाव कम होता है और वे उच्च गति प्राप्त करने में सक्षम होंगे, और इसलिए समय की प्रति इकाई अधिक हवा के साथ काम करेंगे, क्योंकि ब्लेड जितनी तेजी से चलेगा, वह हवा से उतनी ही अधिक शक्ति लेगा।

एकमात्र प्लस यह है कि जितने अधिक ब्लेड होंगे, शुरुआती टॉर्क उतना ही बेहतर होगा, और यदि जनरेटर में चुंबकीय चिपका हुआ है, तो मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर पहले शुरू हो जाएगा, लेकिन छोटे-ब्लेड वाले प्रोपेलर के लिए टॉर्क और पावर अधिक होगी।

हां, और टॉर्क, जैसे-जैसे हाई-स्पीड प्रोपेलर गति पकड़ता है, ब्लेड के कोण वास्तव में ब्लेड पर बहने वाली हवा के लिए इष्टतम हो जाएंगे, और हम जानते हैं कि वास्तविक कोण ब्लेड की गति और ब्लेड की गति के आधार पर बदलता है। टॉर्क अधिक होगा, क्योंकि ब्लेड को खींचने पर ऊर्जा की हानि कम होती है।

इसके अलावा, मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर भारी होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे फ्लाईव्हील की तरह काम करते हैं। यदि पहिये ने गति प्राप्त कर ली है, तो प्रोपेलर स्वयं ऊर्जा संग्रहीत करता है और अचानक रुकना अधिक कठिन होता है, लेकिन जब हवा तेज़ चलती है, तब भी इस फ्लाईव्हील को घूमना पड़ता है, इसलिए मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर हवा की ताकत में बदलाव के प्रति कम प्रतिक्रिया करते हैं, और हवा के अल्पकालिक झोंकों का पता भी नहीं चल पाता। और प्रकाश प्रोपेलर हवा के एक छोटे झोंके से भी ऊर्जा प्रदान कर सकते हैं। जब आप वर्तमान ताकत का निरीक्षण करते हैं तो यह एमीटर पर स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। छह-ब्लेड वाला अधिक धीरे से काम करता है, इसमें कोई बड़ा करंट उछाल नहीं होता है। लेकिन तीन ब्लेड वाला प्रत्येक झोंके को संभाल लेता है और सुई तेजी से आगे-पीछे दौड़ती है, लेकिन यह ऊर्जा है जो अंततः बैटरी में जमा हो जाती है, और पुनरावृत्ति में अंतर बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है, खासकर तेज़ हवाओं में और यदि मस्तूल नीचे स्थापित किया गया है जहां हवा का प्रवाह अशांत है.

एक अन्य कारक गति है, एक मल्टी-ब्लेड प्रोपेलर का अर्थ है कम गति वाला, जिसका अर्थ है कि जनरेटर समान है, जिसका अर्थ है कि अधिक जनरेटर, अधिक चुंबक, अधिक घुमावदार तार, अधिक लोहे का वजन, और परिणामस्वरूप कीमत बहुत अधिक है. और जनरेटर आमतौर पर पवन जनरेटर का सबसे महंगा हिस्सा होता है। और क्रांतियों की सबसे महत्वपूर्ण भूमिका होती है, क्योंकि समान हवा की गति पर प्रोपेलर की गति जितनी अधिक होगी, जनरेटर अधिक बिजली का उत्पादन करेगा, और फिर यदि पर्याप्त क्रांतियां नहीं हैं, तो या तो जनरेटर बड़ा और अधिक शक्तिशाली है, या एक गुणक कर सकता है आविष्कार किया जाए.

लेकिन हर जगह अपने स्वयं के, लेकिन, निश्चित रूप से, सबसे सस्ते और सबसे कुशल एकल-ब्लेड प्रोपेलर हैं, लेकिन उन्हें बहुत सटीक और संतुलित बनाने की आवश्यकता है, सब कुछ की गणना की जानी चाहिए, ब्लेड की वायुगतिकी आदर्श होनी चाहिए, अन्यथा कंपन और प्रोपेलर की पिटाई, और फिर एक पवनचक्की जो टूट कर गिर जाएगी, की गारंटी है। सिद्धांत रूप में, यही कारण है कि लगभग कोई भी फैक्ट्री-निर्मित सिंगल-ब्लेड पवनचक्की का उत्पादन नहीं करता है। तीन-ब्लेड वाले प्रोपेलर अधिक इष्टतम साबित हुए; वे इतनी तेज़ गति वाले नहीं हैं, इसलिए प्रोपेलर का कुछ असंतुलन कोई समस्या नहीं है, लेकिन गति भी अधिक है, जिसका अर्थ है कि जनरेटर सस्ता है।

लेकिन फिर भी, उच्च गति वाले ब्लेडों को सही वायुगतिकी की आवश्यकता होती है, अन्यथा सभी दक्षता में काफी गिरावट आ सकती है। इसलिए, घर पर अक्सर एक कच्ची, बड़ी, अप्रभावी, लेकिन आसानी से बनने वाली पवनचक्की बनाना, बिना किसी गणना के उसमें सुधार करना, उसे फिर से बनाना और फिर से दोबारा बनाना, और अंत में, या तो ज्ञान प्राप्त करना आसान होता है, हालांकि अधिक महंगा होता है। और सब कुछ सफल करो, या इसे छोड़ दो और कहो कि यह सब बकवास है, मैंने इसे चीनियों से खरीदा है और चिंता मत करो, तुम अभी भी इसे कारखाने से बेहतर नहीं बना सकते, तुम बस अपना पैसा बर्बाद करोगे .