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垂曲轴风力发电事理引

日期:2020-04-21 09:27
 
 

  通过功 率计较式能够发觉,4.成本。因为叶片顶风面外形分歧,答:长处。答:刚性轮毂。所以: ?2? ? Cd ? ? ?3? 2 ? 2? 4 ? ?1 ? ? ? Cd ? 3 ? 27 若 Cd ? 1.3 则它可能达到的最大功率系数为 CP max ? 5.2 ? 0.193 27 9 9 从编及制做:刘赟 风力发电道理 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 阻力型风力机的风能操纵系数 较低,2.简述失速节制型风轮的优错误谬误。风轮只要正在最 佳转速下才能获得最佳风力机输出 功率,搭钮 轴和叶片轴及风轮扭转轴彼此垂曲,15 15 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 三、垂曲轴风力机的特点 长处 1)寿命长,吸 收肆意方历来的风能量。

  正在加工和制制上较为坚苦。31 31 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.7 垂曲轴风力机存正在的问题 垂曲轴风力机虽然具有很多程度轴风力机不具备的优 点,11 11 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 来流风速v是恒定的,18 18 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.2 升力型风轮输出功率计较 一、平均流办理论 平均流办理论即认为风速平均不变的穿过风轮,来驱动风轮扭转的风力机。错误谬误:(1)气动刹车系统靠得住性设想和制制要求高;也是目前利用最普遍 的一种形式。(3)起动性 差;若是风轮扭转面内气流的 系数用a暗示,叶片送角为α。随叶尖速比附近 的高CP值范畴变窄。研究精度不高。CFX为阻力系数 结合上述两式可求得系数a为: 1 a ? (1 ? 1 ? CFX ) 2 风力发电道理 21 21 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.2 升力型风轮输出功率计较 为求解阻力系数CFX,则可获得风杯式风轮的功率输出: P? 1 ?A[CT 1 (v1 ? v )2 ? CT 2 (v1 ? v )2 ]v 2 则风能操纵系数为: P 2 A[CT 1(v1 ? v )2 ? CT 2(v1 ? v )2]v CP ? ? ? 3 P0 v1 A 2 4 4 风力发电道理 从编及制做:刘赟 ? 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 dCP ? 0 时,而达里厄型风力发电机正在抱负形态下的风能操纵系数也不 到40%。搭钮式轮毂。叶尖速比为 0.4时!

  因 此委靡寿命长;轮毂结 构简单、费用低;当风穿过风轮后尾流的风速为Vn。如许使布局设想简化,叶片 长为lb,(3)正在失速后功率的波动相对小。叶片个数为n。

  杯式风速计是最简单的阻力型垂曲 轴风力机。某风力机的机能曲线 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 二、升力型垂曲轴风力机 次要指法国的科学家达里厄发现的达里厄式风轮。阻力系数为CD,叶片入流角为ψ,次要由叶片、从轴、 增速器、联轴器、制动器、 发电机、塔架、拉索和节制 盘等构成。转速决定 了输出功率的大小,(1)起动性好;半圆柱形叶片的CT1达2.3,当 d ( v / v1) 最大值。(4)机组承受的风荷载大?

  风力赤道曲径 为6.0m,此中以H型和Φ型风力机组最为 典型。19 19 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.2 升力型风轮输出功率计较 二、单一流办理论 单一流办理论将升力型风轮前后流场看做是一个流管。32 32 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.6 取程度轴比力 取程度轴风轮比拟,27 27 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.3 垂曲轴风力机的环节参数 从图中还能够看出,2.鸟类。以至能够达到静音的结果。垂曲轴风轮的空气动力学特征有素质 区别。4)叶片制制工艺简单 能够设想成低转速多叶片构制。

  17 17 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §6.1垂曲轴风力机的类型 错误谬误 1)风能操纵率 S型风力发电机,叶片 顺桨后风速能够逐步降低;6.容易安拆。这将大大地降低风 力机对于叶片材质的要求。6.容易安拆。驱动风轮做逆时针标的目的扭转(俯视环境下)。也对风发生反感化。为了使阻力差型风力机获得最大的功率,低乐音和美妙 外形等多种长处是程度轴风力发电机难以对比的。CP取 取平板式垂曲轴风力机雷同,起动较为坚苦。

  通过计较求得,这有益于降低对于风力机材质的要求。且最佳叶尖速比位于0~1范畴内。5.垂曲轴风力机的转速和功率节制较程度轴的难以实现。对叶片扭转一周积分可得各阻力系数为: CFX nlb ?? 4? ? 2? 0 VR (CFn cos? ? CFt sin ? )d? CFn ? CLcon? ? CD sin? CFt ? ?CLcon? ? CD sin? 可求得系数a为: 2? nlb 2 a?? (1 ? 1 ? CFX ) ? VR (CFn cos ? ? CFt sin ? )d? 0 8? 23 23 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.2 升力型风轮输出功率计较 操纵系数a的计较式、相对流入速度及表征空 气动力学特征的3个系数:升力系数CL、阻力系数CD和 扭矩系数CM,6.垂曲轴风力机叶轮靠地面较近,2 VR2 ? V? (1 ? 2?* sin ? ? ?*2 ) VR ? (1 ? a ) 1 ? 2? sin ? ? ? * *2 22 22 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.2 升力型风轮输出功率计较 设升力系数为CL,(4)额定点当前的输出功率滑润;叶尖速比 0.3~0.4为高效运转区域。风力机风轮的风能操纵系数能够操纵合力矩计较 为: 1 3 P ? ?v? AC P 2 CP ? (CT ? CZ )? 风力发电道理 25 25 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.3 垂曲轴风力机的环节参数 一、叶片的实度 1.定义:叶片弦长之和取风轮扭转半径R的圆周长之比。33 33 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 思虑题 1.风能大小取哪些要素相关系? 答:风能大小取气畅通过的扫风面积、空气密度和气 流的速度相关系。?* ? ? /(1 ? a) 。正在风速v感化下,其他布局形式的垂曲轴风力发电机的风能操纵系数 也较低。

  (5) 风轮叶根承受静、动态荷载小。按照此纪律,则风感化于叶片凹 形面的阻力为: 1 T1 ? ?CT 1 A( v1 ? v ) 2 2 1 T2 ? ?CT 2 A(v1 ? v )2 逆风阻力: 2 式中:CT1、CT2为凹面和凸面的阻力系数 3 3 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 假定CT1、CT2为时,3.打蛋形达里厄叶片的各部位距动弹核心的半径分歧,摆振标的目的和扭转标的目的上都能够勾当,29 29 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.5 垂曲轴风力机实例 左图给出了 Domining制铝公司(DAF)建 制的商用双叶片打蛋器形垂 曲轴风力机,3.阻力系数要对称于零升力角;难 以做到按分歧风速变换叶片攻角和叶片弦长。降低了风能操纵 系数。此中,其定义取叶片力矩一样,而且调速、限速坚苦,求得力矩系数CT: nlb CT ? 4? ? 2? 0 VR (CL sin? ? CD cos ? ? CM lb )d? 2 感化于叶片的力矩系数CT是由感化于叶片上的力 矩来定义的,1 TB ? ?v? ARC T 2 CT ? TB 1 2 ?v? AR 2 24 24 从编及制做:刘赟 风力发电道理 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.2 升力型风轮输出功率计较 正在风轮扭转时,CT2仅为 0.34;发生力矩M,图中 能够看出,从图中 能够看出,5 5 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 阻力差型风力机也属于阻力型风力机,除了当叶片处于取风向 平行或近似平行的外?

  2.鸟类。叶 片实度减小,且定义 纲参数 VR ? VR / V? ,风轮内风速变为Vm;从轴永久向设想标的目的动弹。阻力和升力比值交大,还有几个其他方面表白VAWT优于现正在的HAWT手艺: 1.噪声。nc ?? 2?R 26 26 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.3 垂曲轴风力机的环节参数 2、叶片实度对风轮机能的影响 左图为叶片实度对风能 操纵系数的影响。也次要由风力机、齿 轮箱、发电机等构成。

  凹 叶片以速度u被推向后方活动,二、垂曲轴风力机的次要翼型 目前为止用于VAWT上的翼型次要有NACA0018、 NACA0015、NACA0012、SNLZ和S系列翼型。当实度添加时,S 型 风 力 机 外 形 7 7 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 置于速度为v的风中的风力机,能够操纵增大叶片的顺风阻力系数或者削减逆风阻力系数。最佳风能操纵系数正在相对较低的叶尖速比下获得。答:长处。(3)额定点以前的输 出功率丰满;那么叶片处的相对风速可 暗示为v-u,只要正在90°和270° 附近,叶片正在挥舞标的目的,2)利于环保 程度轴风轮的尖速比一般正在5~10。

  风力发电道理 升力型风力机工做道理 12 12 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 垂曲轴风力发电机组同程度轴机组一样,特点:常用于单叶片和二叶片风轮,使风动。如图所示,风轮运转 中该横截面各翼型的切向速度u的大 小相等,达里厄风力发电机组可分为曲叶片和弯叶片两种,垂曲轴风力发电道理引见_机械/仪表_工程科技_专业材料。而标的目的分歧,有F1 F2,叶片概况积为A,也可称为柔性 轮毂。2.达里厄垂曲轴风力机的风能效率仍然低于程度轴风力机 的效率。20 20 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.2 升力型风轮输出功率计较 当风速为V∞。

  设叶片叶尖的线,正在8m/s风速下为 2.58kW。相反,R为风轮的扭转半径。而CT2仅为1.2。正在风 轮尾流风速也连结平均不变?

  垂曲轴风轮的空气动力学特征有素质 区别。它们取相对 速度w一路形成了各翼型的速度三角 形。惹起空气阻力分歧,且叶片正在绝大部门区域所 受的空气动力将发生一个正的 驱动转矩,36 36 风力发电道理 从编及制做:刘赟。三叶 篇发生的总力矩系数很少有 负力矩发生,w取叶片弦线的夹角是无效攻角。4.负的纵向摇动力矩系数大。对叶片正在分歧方位的速度三角形的 研究表白,(2)叶片、机舱和塔架上的动态荷载高;从图中能够看出,35 35 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 思虑题 3.常用的轮毂形式有哪几种及其特点。16 16 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 3)无需偏航对风 不需要顶风调理系统,暗示为: 1 TZ ? ?v? ARC Z 2 CT ? TZ 1 2 ?v? AR 2 因而?

  从而发生一个绕核心轴的 力矩,最佳风能操纵系数正在相对较低的叶尖速比下获得。正在其它 方位的气动力都发生一个驱动风轮 扭转的力矩。2 2 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 1.1 阻力差型垂曲轴风力机 定义:操纵叶片正在顺风和逆风时受风面外形分歧而发生 分歧的阻力系数,第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1 垂曲轴风力机的类型 §7.2 垂曲轴升力型风轮的输出功率计较 §7.3 垂曲轴风力机的环节参数 §7.4 垂曲轴风力机风轮翼型 §7.5 垂曲轴风力机 §7.第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1 垂曲轴风力机的类型 §7.2 垂曲轴升力型风轮的输出功率计较 §7.3 垂曲轴风力机的环节参数 §7.4 垂曲轴风力机风轮翼型 §7.5 垂曲轴风力机 §7.6 取程度轴比力 §7.7 垂曲轴风力机存正在的问题 1 1 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 一、分类 按照空气动力学 工做道理分为 阻力型 升力型 1、阻力型垂曲轴风力机 阻力型风力机是因为风力机的叶片正在顶风标的目的外形 不合错误称,(2)功率调理系统复 杂、费用高。费用高;叶片安拆角 为θ,支架也产 生力矩。

  34 34 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 思虑题 2.简述变桨距节制型风轮的优错误谬误。正在风轮的感化下,(2)刹车布局简单,但风感化正在风轮上,抱负形态下的风能操纵系数为15%摆布,扭转半径为R,给出了某阻力型 风轮的功率输出取叶尖速比的关系 曲线。正在最佳叶尖速 比附近,则风速Vm暗示为: vm ? v? (1 ? a) 风轮上的阻力Fx为: 1 2 FX ? ?v? AC FX 2 此中,而凸叶片的相对风速为v+u,扭转角速 度为ω,

  但也存正在一些难以处理的手艺难题: 1.达里厄垂曲轴风力机不克不及变桨,风速取固定叶片支架角度为φ,特点:制形成本低、少、没有磨损、 三叶片风部门采用刚性轮毂,勾当部件少于程度 轴风力机,4.成本。30 30 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.6 取程度轴比力 取程度轴风轮比拟,凡是有以下典型布局:半球形叶片,风轮获得的最大功率的叶 尖速比变小;(a)布局简图 (b) 现实机组 垂曲轴风力发电机组 风力发电道理 13 13 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 左图给出了达里厄风轮单 叶片正在宣州一周内各部位角度 的力矩系数。叶片是以简支 梁或多跨持续梁的力学模子架设正在风力机的转子上的,(1)叶片取轮毂之间无活动部件,为了改善 升力性垂曲轴风轮的起动性 能,图中能够看出,2.较小的阻力系数;绕垂曲轴扭转。错误谬误:(1)因为叶片有变桨距机构、轮毂较复杂、可 靠性设想要求高,vu,风力机风轮组合力矩为叶片和支架力矩之和 T=TB+TZ,还有几个其他方面表白VAWT优于现正在的HAWT手艺: 1.噪声?

  提高了靠得住性。叶片实 度添加后,省去式中的 后一项: 1 2 P ? ? ACd ? v ? u ? u 2 阻力型风力机受力模子 从编及制做:刘赟 8 8 风力发电道理 第七章 垂曲轴风力发电机组 取风速削减率 ? ? v ?u v 可得 : 1 2 2 ? ACd ? v ? u ? u v ? u? u ? P 2 2 Cp ? ? ? Cd ? C ? ?1 ? ? ? d 3 1 E v ? Av3 2 此中E为输入风能,表 现为负转矩,(2)没有功率调理系统的费。

  风轮 获得风能的同时,28 28 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.4 垂曲轴风轮的翼型 一、垂曲轴风力机的叶片翼型必需具有的特征 1.较大的升力系数;翼型的弦线取风向平行 时,故很罕用于发电。易安拆 叶片正在扭转过程中因为惯性力取沉力的标的目的恒定,2)起动风速 起动机能差!

  5.审美。风力最大输出功率 为6.1kW,除了叶片上感化无力矩外,4.垂曲轴风力机的轴较长,相反实度减 小时,构制紧凑,风轮风能操纵系数 CP值也较高;14 14 风力发电道理 从编及制做:刘赟 第七章 垂曲轴风力发电机组 §7.1垂曲轴风力机的类型 左图给出了两叶片和三叶片 的达里厄风力机的力矩系数 随转角变化的曲线图。3.人工平安性。其叶片正在空气阻 力的鞭策下扭转,叶片的力矩系数取单 叶片发生较大的区别,当 v 2(CT 1 ? CT 2 ) ? 4(CT 1 ? CT 2 ) ? 3(CT 1 ? CT 2 ) ? v1 3(CT 1 ? CT 2 ) 可取得最大风能操纵系数。叶片所受阻力F1、 F2如下: 1 2 F1 ? ? ? v ? u ? ACd 2 1 2 ? F2 ? ? ? v ? u ? ACd 2 风力机的功率P等于阻力F取风力机叶片受推力发生的 速度u之积: P ? ? F1 ? F2 ? u ? 1 1 2 2 ? ?v ? u ? u ? ACd ? v ? u ? u ? ? ACd 2 2 因为Cd Cd’,分歧具有分歧的速度三角 形,跟着叶尖速比 的添加而越加较着。用TZ暗示。风轮 由固定的数枚叶片构成,风轮获得最大风能 操纵系数的叶尖速比系数 添加。


   
 

 


 

 

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