Како ветерницата работи во ветровито време?

Предците на ветерниците се појавија пред речиси четири илјади години во Египет. Првично, ветерницата имаше постојан правец на сечилата и погонот на ременот до оската на каменоломот. Подоцна во дизајнот се појавија запчаници и лежишта, ротациони механизми. Таков уред без радикални промени беше успешно искористен до почетокот на минатиот век и сега има и апликација.

Причини за успех на силата на ветерот

Карактеристиките на енергијата на ветерот се уникатни. Заслужува посебно споменување на имотите што го предизвикале континуираниот успех на ветерниците. Споредувањето на карактеристиките на изворите на енергија овозможува да се разбере таквата долга и географски широка примена на енергијата на ветерот:

• ветерот е слободен и неисцрпен. Ова може да се каже само за водата, сонцето и геотермалните извори. Нуклеарна енергија, јаглен, масло не може да се пофали на ова;
• Трансформацијата на ветерот е еколошки процес, како и сите природни извори на енергија. Но, нафтените, јагленовите и нуклеарните реакции во процесот на трансформација создаваат отпад што е штетен за флората и фауната, вклучувајќи ги и луѓето;
• ветерот е достапен насекаде во светот. Значи, можете да кажете повеќе за соларната енергија. Ниту еден друг извор на енергија не е толку чест;
• Да се ​​преведе енергијата на ветерот е многу едноставна. Истата едноставност е својствена само во енергијата на речната вода. Од било кој друг извор, кинетичката енергија ќе се добива само преку сложени технологии, создавајќи специјални структури и уреди, постојано следење и контролирање на процесот.

Но, постојат ветер и недостатоци. На пример, пословичната нестабилност. Насоката на ветрот се менува толку често што дури мораше да создадеме мелници со ротирачко тело. И промената на силата на ветерот од ураганот до смирување не дозволува да се смета на стабилноста на снабдувањето со енергија. Другите природни извори на енергија се исто така нестабилни и со нивните недостатоци. Сонцето не дава енергија во текот на ноќта, а во текот на денот може да оди подалеку од облаците. Реките не се насекаде, но каде што има, тие можат да се исушат или замрзне со месеци.

Друг недостаток е ниската густина на ветрот - 1,29 kg / m3. На пример, густината на водата е речиси еден тон. За да се добие иста количина на енергија, областа на сечилото на ветерницата треба да биде 750 пати поголема од онаа на водената мелница. И за такви дизајни, мора да има соодветен случај.

Но, сепак, речиси четири илјади години ветрот беше на побарувачката, како извор на енергија, на европските, азиските и африканските континенти. И сега не забораваат за него.

Како ветрот ги врти сечилата

Бидејќи воздухот има маса, движењето на воздухот има кинетичка енергија. Кога објектот се појавува на патеката на ветер што дува во одредена насока, нивната интеракција може да се опише со помош на сили вектори. Ветерот ќе ја одбие пречката и ќе се одврати од спротивната насока. Во овој случај, сечилото фиксирано на оската на конструкцијата ќе се наведнува долж оската на ротација и ќе се ротира на неа. Графички изгледа вака:

Ветерот по контактот се рефлектира од ножот, оставајќи му дел од енергијата:

1. на свиткување на сечилото во насока на ветрот, кој дизајнот се противи со силата F2-1, што создава потенцијална енергија. Магнитудата на оваа сила ќе го намали векторот на силата на ветерот Fv2-1;
2. создавајќи кинетичка енергија на ротација, силата F2-2 дејствува на сечилото. Во овој случај, векторот на силата на ветерот Fv2-2 се намалува, менувајќи ја насоката.

Големината на кинетичката енергија се пренесува од ветрот низ ножеви зависи од масата на воздухот во интеракција со Ване, својата брзина, насока во однос на ножот - нормалата, толку подобро.

Самата мелница, освен структурата на сечила, можно е да се минимизира загубата на триење, со примена на лежиштето на оската, и механизмот на трансфер - брзина или генератор директно со поставување на оската на сечила.

Знаејќи како работи мелницата, можете да се обидете сами да го направите. Барем за декоративни цели.

Како да се пресметаат крилјата на мелницата

Прво треба да одлучите што и каде да ја изградите мелницата. Обично машина за ветер е ставена на отворено место, на пример - во земјата. Ако дрвјата се блиски и тесни околу оградата, ќе треба да направите висок корпус за ветерницата. Во овој случај, потребна е фондација.

Фондацијата е потребна и за низок, но тежок корпус. За работи во земјата, доволно е да се постават конкретни или густи редови од тули до длабочина од 0,7 метри долж периметарот на идната структура. За декоративни структури, доволно е да се поплочи и да се залепи еден слој тула, што ја изолира структурата од влага.

Сега треба да одлучиме за што треба да се гради фабриката. Постојат многу опции:

• за подигнување на вода од бунар;
• да генерира електрична енергија;
• за одбивање на молови;
• за складирање на градинарски алат;
• во декоративна ознака.

Редоследот на опциите е претставен со цел да се намалат барањата за моќ на уредот, т.е. да се поедностави механизмот. Дефиницијата на барања за дизајн останува право и должност на сопственикот.

Само запомнете дека вистинската моќност на ветерните турбини на домаќинствата не надминува 500 W при брзина на ветерот од 5-8 m / s. Сепак, електричната енергија може да се складира, вклучувајќи и ако е потребно, моќни потрошувачи за кратко време. На пример, пумпа за подигнување на вода.

Главната работа во ветерницата е сечилата. Прво на сите, за да се одреди дизајнот на ножеви, треба да знаете дека колку повеќе енергија - толку е поголема површината на проекцијата на рамнината на ротација треба да има сечила. Ова се постигнува со зголемување на бројот, должината, површината и аголот на ротација на сечилата.

За да се пресмета просечната моќност на структурата, потребно е знаење за јачината на ветровите типични за теренот. Покрај тоа, сечилата на мелницата мора да бидат нормални на преодните правци на ветерот. Оваа информација треба да се најде на интернет по барање на "статистика за брзина на ветер" и "ветер роза" за вашиот регион.

Останува да се пресмета големината на сечилата. На пример, просечниот ветер е 5 m / s, а потрошувачката на енергија на апаратот е 100 вати. Загубите на трансформација на кинетичката енергија на ротација на оската на мелницата во електрична сочинуваат околу 20% - 40%.

Ефикасноста може да се пресмета, со оглед на точните вредности пасош генератор ефикасност на оската на исправувач, стабилизатор, DC-DC конвертор во наизменични напон од 220 V. Во пресметување проценти загуби не се собираат, потребно е да се секвенцијално се размножуваат на ефикасноста на секоја единица да добие ефикасност ротација во систем конверзија на електрична енергија . Друга половина од силата на ветерот е изгубена на сечилата.

Намалете ги загубите на конверзија со елиминирање на, на пример, DC кон AC конвертор, ако погонот може да работи на енергија од батеријата. Отсуството на било кој друг уред е исто така можно, ако напонот и струјата не се од големо значење за работата на уредот - на пример, мала бленда со ламба, дури и попрактична - ЛЕР.

Моќта на ветерот е директно пропорционална со густината на воздухот, множи со брзината на ветерот во третиот степен (за 5 m / s - 125). Ако го делиме резултатот со два пати поголема површина на проекцијата на сечилата врз рамнината на ротација, ја добиваме моќноста што генераторот може да ја произведе на оската на ротација на сечилата.

На пример, можете да ја пресметате површината на проекцијата за 4 сечила шири 0,5 m, формирајќи круг со дијаметар од 2 m, ротирање под агол од 60 степени до рамнината на ротација. Областа според формулата d / 2 * sin (30) * 0.5 * 4 е еднаква на 2/2 * 0.25 * 4 = 1 квадратен метар.

Таков дизајн, со најчестата просечна брзина на ветерот во Русија од 5 m / s, добива од ветерната енергија во износ од 1,29 * 125/2 * 1 = 80 W. Отстранете ја половина од конверзијата во ротирачко движење, отстранете 25% од конверзијата во електрична енергија и ќе останете околу 30 вати за потрошувачите. Максималната моќ на ветерот со таков ветер на лопатките, целосно преклопување во проекцијата на површината на кругот, може да расте 3,14 пати. Како резултат на тоа, потрошувачот ќе добие максимум од околу 100 вати. Не е толку лошо.

Ако за декоративни цели се користат диоди кои емитуваат светлина, големина на мелница ќе се смени до смешно, ќе има низок ветер по земјата.

Без претворање во електрична енергија, енергијата на ветерот се користи за отфрлање на мали инсекти кои живеат под земја. Доволно е да го намали до 15 сантиметри во жлебот дрвени оска на ротација ветерници вибрации почвата ги исплаши за неколку метри, без нарушување на сопствениците.

Сорти на сечила на ветерни турбини

Дизајнот на сечилата не е само со вертикална ротација, туку и со хоризонтална ротација. Сечилата може да има структура на завртки, променет едро. Милс биле изградени со векови и така што во секоја градба била единствена. Модерен дизајн, исто така, зачудувачки во различни.

Статистика и перспективи

Во Русија на крајот на 19 век, работеле околу 200.000 мелници од брашно. Типична турбина на ветер произведува моќност од 3,5 kW, голема со дијаметар на сечивата од 24 метри - до 15 kW. Вкупната моќност што ја произведоа во тоа време достигнаа 750 mW. Сега се користат енергетски генератори на ветер и неколку единици на мелници од друга намена. И сите тие генерираат 50 пати помалку енергија од пред 100 години, дури 15 мегавати. Развојни планови. се разбира. се создадени, бидејќи потенцијалот на ветерот над нашата земја е десетици милијарди киловати.

Додека планови не беа реализирани, можеме да парафразираме добро познат израз на Владимир Мајаковски и велат: "Ако објектот мелница - така - тоа е потребно за некого значи - некој сака тие да бидат?" Фасцинантната убавина на работните мелници стана моќен инспиративен фактор за занаетчиите кои создаваат ремек-дела во дворовите и приградските населби.