Ukuran Baling-baling turbin Angin

Posted: July 7, 2010 in Teknologi Pembangkit dari Angin
Tags: , , ,

Orang-orang senang bahwa pisau dapat menghasilkan torsi pada posisi paling sekitar lintasan melingkar yang karena mereka tahu bahwa perahu layar dapat mengatur untuk berlayar melawan angin oleh “memaku” pada sudut untuk angin. Setiap orang menerima bahwa tidak ada torsi yang dihasilkan menghadap langsung melawan angin. Orang-orang lebih senang bahwa kapal layar dapat berlayar melawan arah angin asalkan angin tersebut berpergian lebih cepat dari perahu. Pemahaman intuitif rusak ketika pisau tersebut berpergian menurut jurusan angin dan lebih cepat daripada angin dan namun matematikawan mengatakan bahwa pisau masih menghasilkan torsi daripada dikonsumsi!

Diagram berikut memperlihatkan pandangan atas skenario gerakan melawan arah angin. Angin kepala diproduksi karena gerakan pisau. Angin bertiup sebenarnya adalah dari bawah ke atas. Ketika dua angin yang ditambahkan untuk menghasilkan vektor angin jelas, kekuatan angin kurang dan sekarang di sudut dangkal dengan pisau sehingga pisau tidak terhenti dan akan menghasilkan angkat pada sudut kanan ke arah sudut rata-rata angin yang jelas sebelum dan sesudah defleksi dengan pisau. Ini vektor lift dapat diuraikan menjadi dua komponen, salah satu komponen mempercepat ke depan pisau dan komponen lainnya adalah di sepanjang boom pisau menghubungkan ke sumbu turbin.

Mengapa vektor angkat hampir pada sudut kanan tampak angin? Angin dibelokkan melalui sudut kecil dengan pisau tapi tidak banyak melambat karena airfoil memiliki tarik yang sangat rendah. Gaya membelokkan alirannya di sudut kanan ke sudut Rata-rata arus sebelum dan sesudah defleksi. Jika defleksi sudut kecil, maka ini adalah hampir sama dengan di sudut kanan ke aliran udara masuk (sudut benar dimiringkan ke belakang dengan beberapa derajat). Rasio lift untuk menyeret untuk suatu airfoil dapat antara 10 dan 100 yang menjelaskan mengapa komponen drag tidak mengalahkan kita sampai sudut masuk aliran udara turun di bawah beberapa derajat. Jadi sumbu vertikal turbin angin menghasilkan listrik pada semua posisi pisau kecuali pisau hampir sejajar dengan angin (melawan angin atau melawan arah angin).

Bangunan sumbu vertikal sendiri turbin angin

Sekarang Anda tahu cara kerjanya, Anda akan ingin membangun satu. Berikut adalah beberapa tebakan untuk bereksperimen.

Airfoil: NACA63-4-021

turbin jenis komersial dapat menggunakan Airfoils simetris seperti NACA0015 untuk menghindari saat pitching, tapi rumah built H-rotor (terlihat seperti H dari jauh) dengan pisau lebih kaku dan booming mungkin dapat menggunakan airfoil melengkung seperti NACA 4415. Ini memiliki sisi datar untuk lampiran lebih mudah booming dan analisis vektor yang dilakukan menunjukkan bahwa menggunakan camber atau meningkat sudut serang akan menghasilkan torsi lebih pada satu setengah siklus dari yang lain tapi mungkin lebih secara keseluruhan (Lihat http://home. inreach.com / integener / untuk alasan di balik ini.). Juga, bahkan jika Anda ingin profil simetris relatif terhadap angin, angin sakal itu sudah benar-benar sedikit karena jalan yang melingkar dari pisau melengkung dan profil simetris tidak ideal. Anda justru akan membutuhkan profil simetris terdistorsi sesuai dengan garis camber rata-rata yang merupakan busur lingkaran murni dari diameter yang sama dengan rotor. Berikut ini adalah tabel dari camber% diperlukan untuk lebar berbagai pisau rasio diameter. Blade chordwidth untuk rasio diameter rotor (chord / diameter) Dibutuhkan camber (busur lingkaran murni) ketika berputar cepat

Perlu diketahui bahwa dapat cambers signifikan dan berada dalam kisaran Airfoils melengkung konvensional (meskipun standar camber aerofoil bukan busur lingkaran murni). Saya ragu bahwa penggunaan sebuah pisau miring adalah menguntungkan karena sudah sulit untuk mempertahankan sudut menyerang di bawah kios selama seluruh siklus dan saya akan perlu melakukan putaran integrasi komputer seluruh siklus harus diyakinkan.

Sementara itu, saya sarankan untuk menggunakan profil simetris lemak seperti NACA63-4-021, dengan tambahan lingkaran camber murni (sehingga simetris terhadap aliran udara pada saat berputar cepat). Jari-jari besar terdepan pada profil akan memberikan ember rendah-drag lebar antara 0,4 dan Cl dari -0,4 dan bahkan ketika benar-benar terhenti dan sisi pada angin, jari-jari besar terdepan dapat membelokkan angin untuk memberikan daya dorong mulai . Ketika angin mengalir dengan cara yang salah (dari sisi tajam ke tepi tumpul) lagi hidung “besar” sekarang akan memberikan kontribusi yang menyeret apa yang kita inginkan ketika mesin sedang dimulai atas dan di bawah TSR 1. Fraksi lemak tebal (21%) memberikan pisau kaku dari pada bagian tipis seperti NACA4415 (15%).

pisau desain alat Club Cycom adalah mampu menghasilkan bidang NACA63-4-021 dari setiap lebar chord dan melengkung ke sebuah busur lingkaran dengan melengkungkan 0%, 1,25%, 2.5%, 5% dan 10%. Meskipun alat ini dirancang untuk sumbu horisontal desain turbin angin adalah mungkin untuk bervariasi parameter untuk mendapatkan plot yang kita inginkan. Berikut adalah bagaimana. Plot bagian melalui ujung pisau dan mengubah koefisien lift sampai akord adalah panjang yang Anda inginkan. Menyesuaikan sudut serangan untuk mendapatkan pengaturan sudut akhir dari 0 derajat. Pastikan bahwa “Draw X sebagai jarak permukaan silinder” dicentang (benar)) dan bahwa airfoil dengan jumlah yang tepat camber lingkaran tambahan yang ditentukan. Sebuah drag Young badan rendah 60% laminar aliran, ketebalan 30% dapat digunakan untuk booming dan struts. Pelanggan akan dapat memuat darr025.zip skenario untuk melihat sebidang NACA63-4-021 lingkaran murni melengkung sebesar 2,5% (dikategorikan sebagai NACA63-4-021025). A screen shot ditampilkan di bawah.
NACA63-4-021 lingkaran melengkung sampai 2,5%

Blade akord lebar: 15 cm (2 pisau NACA63-4-0210125) atau 30 cm (mono-pisau NACA63-4-021025)

rasio kecepatan akan Tip sekitar 4 atau 5 dan kami tidak ingin nomor Reynolds terlalu rendah dalam angin rendah sehingga kita memilih lebar akord yang wajar.
Jumlah pisau: 2 atau 1
Sekali lagi kami ingin menyimpan bilangan Reynolds yang tinggi untuk aliran yang lebih baik dilampirkan. Beberapa pisau berarti lebar akord yang lebih luas yang juga berarti kekuatan yang lebih baik / rasio beban.
Diameter: 3 meter
Menebak yang solid = 0,1 akan baik untuk TSR H-rotor pada kisaran 4 atau 5. Solid = Nc / D dimana N adalah jumlah pisau, c adalah lebar dan chord D adalah diameter. Mendapatkan kekuatan sentrifugal kecil sebagai radius lebih besar begitu besar baik. Anda mungkin akan perlu gigi itu ke generator. Jika generator adalah dinamo, ini dapat dijalankan sebagai motor untuk membantu memulai. Untuk m 5 / s angin dan TSR dari 4 rotasi adalah 127 RPM.
Tinggi (panjang bilah): 2 meter
Kebanyakan desain memiliki area menyapu persegi. Anda dapat mengurangi panjang ini jika Anda merasa pisau Anda tidak cukup ringan dan kaku. Anda mungkin ingin beberapa struts atau kawat. pisau desain alat Club Cycom akan menghitung RPM dan faktor G-force untuk TSR diberikan, windspeed dan jari-jari. Mereka menjadi sangat besar di angin kencang.
Bahan: Foam / pisau fiberglass
Busa / fiberglass pisau konstruksi ringan. Tidak seperti mesin sumbu horisontal, gaya sentrifugal adalah pada sudut kanan pisau. Merampingkan boom dan struts. Sebuah ledakan ganda, melampirkan pada posisi 0,25 dan 0,75 pisau panjang terbaik keseimbangan beban dan menolak jenis pisau gerakan jungkat-jungkit. Untuk desain-mono pisau, Anda masih harus memiliki keseimbangan boom tetapi dengan berat-counter bukan pisau kedua. modus Motor mulai mungkin penting bagi pisau Namun mono mono-pisau tidak perlu vertikal melainkan sedikit helically diatur sehingga hanya sebagian kecil dari panjang adalah di tempat yang mati pada satu waktu, sisa pisau panjang yang menghasilkan torsi. Dengan cara ini dapat dimulai diri.
Keselamatan
angin sumbu vertikal dapat trubines sulit untuk menghentikan dan tidak dapat yawed keluar dari angin. Pertimbangkan menambahkan parasut centrifugally dioperasikan atau rencana untuk menghancurkan aman otomatis dalam badai. Perhatikan bahwa tidak dibangun Cycom mesin ini. Jika Anda membangun satu dan bertahan hidup, beritahukan kami tahu kalau itu berhasil.
Hasil Uji
Cycom tidak membangun mesin atas. Yang sangat kasar setengah ukuran berat dengan menggunakan pendekatan tipis 1 meter bilah kayu kasar diukir pada roda sepeda goyah gagal untuk memulai diri dan bahkan ketika secara manual dimulai, ia gagal terus dalam angin cahaya yang tersedia. Tampaknya bahwa sulit untuk mencapai kecepatan tinggi diperlukan untuk menjaga sudut serangan di bawah warung. Jelas beberapa profil gemuk, skala yang layak dan perawatan akan dibutuhkan untuk membuat mesin bekerja. Di bawah TSR cara untuk mengatur sudut serang oleh tilting pisau atau perubahan camber akan dibutuhkan. Beberapa orang menggunakan cam dan ekor bervariasi sudut pisau selama siklus. Lihat http://www.windstuffnow.com/main/darrieus_type.htm.
Mendekati savonius
Memilih sesuatu dengan solid jauh lebih tinggi seperti 1,2 akan mengurangi TSR dan membawa kita lebih dekat ke savonius rotor. Memilih 3 pisau akan memastikan diri mulai dari posisi apapun. Sebuah camber lebih tinggi akan dibutuhkan. Dengan 3 mata pisau yang akord / rasio diameter 0,4 jadi kami menggunakan camber 10%
(Pelanggan dapat memuat skenario darr10.zip). Plot yang dihasilkan adalah chord 23cm lebar dan diameter rotor sehingga harus 23/0.4 = 57cm. Garis referensi vertikal hitam pada plot akan menjadi centreline dari boom. screenshot adalah ditunjukkan di bawah ini.

NACA63-4-021 bentuk melengkung melingkar 10%
Operasi rotor di atas dapat dijelaskan dalam banyak cara saja yang harus meyakinkan pembaca bahwa setidaknya akan berputar.

1. Penjelasan vektor lift memberikan pada awal halaman ini.
2. Sebagai mesin tarik, hambatan angin asimetris karena perampingan menjadi lebih baik dalam satu arah yang lain.
3. Setiap masuk angin volume rotor akan dibelokkan oleh ekornya saat meninggalkan disk rotor. Karena ekor semua tangensial ke lingkaran rotasi, udara akan meninggalkan tangensial, dan, seperti motor roket, pisau akan mendorong ke arah berlawanan dengan jet meninggalkan.

Ada beberapa masalah dengan di atas 3 rotor berbilah di windspeeds rendah, katakanlah 5m / s.

1. Kepadatan yang sangat tinggi dari 1,2 dengan 3 bilah berarti tip optimum rasio kecepatan rendah, mungkin hanya 1.4. RPM rendah (juga berarti pembangkit listrik tenaga kurang untuk berat tertentu.
2. The chord kecil dan kecepatan rendah berarti sejumlah Reynolds rendah (bilangan Reynolds untuk fluida udara adalah Re = 68.459 * V * L dimana V adalah kecepatan dalam m / s dan L adalah akord panjang dalam meter). Jika windspeed adalah 5m / s maka Re = 68.459 * 5 * 1,4 * 0,23 = 110.218 dan Airfoils tidak sering begitu efisien di bawah Re = 100,000.
3. Ada 3 kali sebagai bahan banyak dan biaya maka dalam 3 blades

Suatu pengaturan mungkin lebih ekonomis untuk hanya menggunakan satu pisau saja (bentuk yang sama, chord dan diameter). Ini kemudian akan menciptakan sebuah kekokohan sebesar 0,4 yang akan mengaktifkan TSR optimum yang lebih tinggi dari 2,4 mungkin, meningkatkan RPM dan bilangan Reynolds. Sebuah berat badan-kontra akan diperlukan keseimbangan. Perhatikan bahwa sebagai kekuatan sentrifugal tikungan tips pisau luar, titik keseimbangan akan mengubah, sehingga baik konter-berat juga akan bergerak untuk mencocokkan atau motor mounting bisa fleksibel memungkinkan untuk beberapa bergetar tanpa stres (seperti kipas langit-langit). Sebuah motor / generator seperti kipas langit-langit dapat digunakan untuk memulai. Sebuah tiang 16 50 Hz induksi ceiling fan akan ingin menjalankan di 375 RPM dan, dalam teori, jika angin upaya untuk mendorong motor induksi rotor kipas lebih cepat daripada ini kemudian akan menghasilkan listrik daripada mengkonsumsi itu (dan menyebabkan meter listrik rumah tangga Anda untuk menjalankan mundur jika Anda menghasilkan lebih dari yang Anda konsumsi). Pada 5 mx windspeed / s rotasi batang 402 RPM harus menyebabkan beberapa pembangkit listrik, mungkin hanya 4 watt jika pisau Anda kurang dari 1 meter panjang walaupun ini akan lebih dari digunakan dalam magnetising generator dan kerugian perlawanan untuk langit-langit yang tidak dimodifikasi fan. Kipas langit-langit yang tidak dimodifikasi 3-kecepatan hasil yang diuji sangat aneh. Modus kecepatan penuh, sarat dengan kipas terpasang, diputar di 216 RPM (23 radian / detik) dan dikonsumsi 43,2 Watts. RPM ini benar-benar sangat jauh dari kecepatan sinkron. Tubuh motor menjadi sangat panas, menunjukkan efisiensi yang rendah. Kipas yang sama, dibongkar dengan semua pisau dihapus, diputar di 349 RPM (bukan lebih rendah dari kecepatan sinkron diharapkan dari 375) dan dikonsumsi 53,62 Watts (bahkan lebih tinggi dari kipas dimuat!). Tubuh punya motor lebih panas menunjukkan bahwa ada beberapa interaksi sangat aneh dengan fase kedua berkelok-kelok dan kapasitor pada kecepatan off-desain. Kemungkinan bahwa kapasitor dan fase akan perlu disesuaikan untuk modus generator. langit-langit Multi-motor kecepatan kipas dengan demikian tidak direkomendasikan sebagai generator sampai modus operasi mereka yang aneh dipahami dan efisien operasi motor induksi standar dapat dicapai. Untuk windspeeds lebih tinggi Anda ingin meningkatkan diameter dan lebar chord untuk menjaga RPM di sekitar 400 karena yang terbaik untuk menjalankan sebuah generator induksi dalam 10% dari kecepatan sinkron nya. Jika Anda mengubah akord tersebut / rasio diameter kemudian ingat untuk mengubah camber dari airfoil tersebut.

Informasi didapat di sini

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s