МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

ФАКУЛЬТЕТ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭНЕРГЕТИКИ

КАФЕДРА Теплогазоснабжения и вентиляции

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине « Ветроэнергетика»

№ зачетной книжки__________

Выполнил студент

группы________________

______________________

Принял преподаватель

______________________

Симферополь, 2020 г.

2

Исходные данные:

1. Среднегодовая скорость ветра, м/с – 8,5.

2. Номинальная (расчетная) скорость ветра, м/с – 9.

3. Номинальная мощность, кВт – 21.

4. Количество лопастей, шт. – 5.

5. Коэффициент быстроходности Z = 4.

6. Плотность воздуха принимаем 1,2040 кг/м³.

7. Коэффициент использования энергии ветра ξ = 0,21.
1. Определение геометрических параметров ВЭУ.

Диаметр ротора определяем по зависимости скорости ветра и ометаемой площадки:

(1)

Для горизонтально-осевых машин ометаемая площадь определяется по формуле:

; (2)

Формула для определения диаметра ротора для ВЭУ имеет вид:

; (3)

Оттуда диаметр ротора равен:

;

Отсюда м.

Определяем величину номинальной угловой скорости:

; (4)

1/с.

3

В соответствии с определением коэффициента быстроходности – это отношение окружной скорости конца лопасти к скорости ветра. Тогда максимальная скорость конца лопасти составит:

м/с.

---

В соответствии с определением

(5)

Откуда частота вращения ротора ветроколеса равна:

;



Таким образом для заданных номинальной мощности N = 21 кВт и расчетной скорости ветра V = 9 м/с, диаметр ротора равен 17 м, номинальная частота вращения ротора n =40 об/мин.
2. Профилирование лопасти ветроколеса
Для расчетов принимаем форму лопасти ВЭУ - трапеции, с диаметром комлевого сечения , максимальный радиус или радиус законцовки равен:


Радиус комлевого сечения лопасти равен:


Радиус среднего сечения лопасти равен:



Площадь лопасти:

(6)

4

Длина лопасти:


Обозначив площадь всех лопастей через S, ометаемую площадь ветроколеса через F, получим коэффициент заполнения ометаемой площади:

. (7)

По данным Г. Х. Софинина К_З = 0,05, отсюда суммарная площадь всех лопастей:


.
3. Определение параметров обратной стороны площади лопасти.
Определение параметров обратной стороны площади лопасти:
, (8)

откуда ширина лопасти в среднем сечении:

Ширина лопасти в комлевом сечении может принимать значения:
. (9)
Принимая вычисляем ширину лопасти в комлевом сечении:

5

Поскольку лопасть имеет площадь трапеции можно определить ширину лопасти на диаметре законцовки:

---

Далее на основании конструктивных соображений и опытных данных продувок определяем толщину профиля лопасти:

- на конце лопасти берут профиль толщиной ;

- по мере приближения втулки к комелю .

Принимаем для расчетов сечения , тогда:


5. Определение углов установки профиля ветроколеса

Вследствие вращения ветроколеса воздушный поток набегает с относительной скоростью W, которая слагается геометрически из скорости ветра V и окружной скорости wr, где r – расстояние элемента лопасти от оси вращения ветроколеса.

Скорость потока, набегающего на элемент лопасти, будет равна:
; (10)
Тогда число относительных модулей определяем из выражения:

; (11)
С другой стороны число модулей для любого радиуса R ветроколеса с известной быстроходностью z может быть выражен:


6

, (12)
где R – радиус ветроколеса

r – любое текущее значение радиуса ветроколеса.

Угол набегания на ветроколесо состоит из угла “установки” лопасти ветроколеса на данном радиусе r, и углом атаки .

Угол атаки профиля , для среднего сечения лопасти .

Определим угол набегания потока на среднее сечение ветроколеса:

r = R; z = 4;

. (13)



Тогда угол установки лопасти в среднем сечении м равен:
(14)

Тогда:

.

Определим угол установки лопасти на радиусе ступицы:

---

;




Определим угол закручивания лопасти на законцовке:
; (15)
.



7

. .
Мощность, развиваемая ВЭУ, зависит от скорости ветра и в общем виде определяется по формуле:

, кВт. (16)
Принимая коэффициент использования энергии ветра = 0,35 =const во всем рабочем диапазоне скоростей ветра и D = 19м, мощность, развиваемая ветроустановкой, будет равна:


Подставляя значения скоростей ветра можно вычислить развиваемую мощность. Минимальная скорость, при которой ВЭУ начинает генерировать электрическую энергию для данного типа установок обычно равна V_min=4м/с, а максимум соответствует заданной номинальной скорости ветра V_ном=9м/с.
Результаты расчетов сводим в таблицу 1.
Таблица 1 -Результаты расчета мощности ветроустановки

V, м/с	4	5	6	7	8	9
N, кВт	1,87	3,64	6,30	10,01	14,9	21,27

---

Смотрите также файлы

• Анализ социальноэкономического развития территории является одним из основных и традиционных методов региональной экономики.docx

• Почему именно Москва стала центром объединения русских земель.docx

• Роль подвижных игр в физическом развитии детей младшего дошкольного возраста.docx

• Практическая работа 1 Аудит общеобразовательной организации на соответствие показателям проекта Школа Минпросвещения России.docx

• Решение задачи Остальные задания рекомендуется выполнить самостоятельно для более полного усвоения материала.docx