referaty.sk – Všetko čo študent potrebuje
Zora
Sobota, 22. januára 2022
Princíp práce veterných turbín
Dátum pridania: 29.07.2008 Oznámkuj: 12345
Autor referátu: Kasper
 
Jazyk: Slovenčina Počet slov: 2 412
Referát vhodný pre: Vysoká škola Počet A4: 7.3
Priemerná známka: 2.98 Rýchle čítanie: 12m 10s
Pomalé čítanie: 18m 15s
 
Konštruktéri lietadiel sa obvykle snažia celkovými nákladmi vyhnúť strate rýchlosti, pretože lietadlo bez vztlaku svojich krídiel spadne ako skala [3].

Spočítanie rýchlosti a smerov vetra (Rýchlosti vetra)
Vietor, ktorý zasahuje lopatky rotora veternej turbíny neprichádza zo smeru v ktorom vietor fúka v krajine, t.j. spredu turbíny. To je kvôli tomu, že lopatky rotora sa pohybujú.

K pochopeniu tohto, si predstavíme bicykel, ktorý je vybavený zástavkou (alebo veterným krídielkom) k udaniu smeru vetra. Ak máme úplne bezveterné počasie a bicykel sa pohybuje smerom dopredu, povedzme rýchlosťou 7 m/s, bicykel sa bude pohybovať vzduchom rýchlosťou 7 m/s. Na bicykli môžeme zmerať rýchlosť vetra tých 7 m/s vzhľadom k bicyklu. Zástavka smeruje priamo dozadu, pretože vietor prichádza priamo spredu bicykla.

Teraz predpokladáme, že bicykel sa pohybuje dopredu konštantnou rýchlosťou 7 m/s. Ak vietor fúka priamo sprava, tiež rýchlosťou 7 m/s, zástavka bude jasne ofukovaná čiastočne naľavo, pod 45° uhlom vzhľadom k bicyklu. S menším vetrom, napr. 5 m/s, vlajka bude ofukovaná naľavo menej a uhol bude nejakých 35°. Smer vetra, výsledný vietor ako je meraný z bicykla, sa mení kedykoľvek, keď sa zmení rýchlosť vetra.

Vietor fúka rýchlosťou 7 m/s spredu a 5 až 7 m/s sprava. Geometriou a trigonometriou sa dá zistiť, že rýchlosť vetra meraná na bicykli bude medzi 8,6 až 9,9 m/s [4].

Aerodynamika rotora
K pochopeniu ako sa vietor pohybuje vzhľadom k lopatkám rotora veternej turbíny, sme pripevnili červené pásky k špičke lopatiek rotora modelu veternej turbíny a žlté pásky približne k ¼ dĺžky lopatky smerom od hlavice. Necháme pásky voľne sa vznášať vo vzduchu (zahrňujeme prúdy vzduchu vytvorené samotnými lopatkami a odstredivou silou). Obrázok 18 dáva pohľad na turbínu zo strany a Obrázok 19 pohľad spredu turbíny.

Obrázok 18 Pohľad na turbínu zo strany                  Obrázok 19 Pohľad spred turbíny

Pretože väčšina veterných turbín ma konštantnú rýchlosť otáčania, rýchlosť ktorou sa špička lopatky rotora pohybuje vzduchom (rýchlosť špičky) je typicky 64 m/s, zatiaľ čo v strede hlavice je rýchlosť nulová. Vo vzdialenosti ¼ dĺžky lopatky smerom od hlavice rýchlosť bude približne 16 m/s.

Žlté pásky v blízkosti hlavice rotora budú fúkané viac smerom k zadnej časti turbíny než červené pásky pri špičkách lopatiek. To je obvykle kvôli tomu, že rýchlosť pri špičkách lopatiek je približne 8 krát vyššia ako rýchlosť vetra zasahujúca prednú časť turbíny.

Príčina zatočenia lopatiek rotora
Lopatky rotorov veľkých veterných turbín sú vždycky zatočené. Je videné z lopatky rotora, že vietor prichádza v oveľa strmšom uhle (väčšinou z hlavného smeru vetra v krajine), pohybujúc sa smerom k päte lopatky a stredu rotora.

Ako je uvedené pri strate rýchlosti, ak lopatka je zasiahnutá pri uhle nábehu, ktorý je príliš strmý, zastaví sa odovzdávanie vztlaku lopatke rotora. Preto, lopatka rotora musí byť točená, tak aby dosiahla optimálneho uhla nábehu po celej dĺžke lopatky. Avšak, v prípade riadenej straty rýchlosti (= strate vztlaku) veterných turbín je obzvlášť dôležité, že lopatka je stavaná tak, aby pri vysokých rýchlostiach vetra dochádzalo k strate rýchlosti postupne smerom od päty lopatky a smerom von [5].

Riadenie aerodynamiky
Špičkový výkon veternej turbíny môže byť riadený pridelením lopatiek pre efekt spomalenia rýchlosti (zariadenia pre reguláciu poklesu vztlaku), alebo nastavovaním sklonu (zariadenia pre riadenie uhla sklonu) k poskytnutiu najlepších prítokových uhlov. Jedným zo zrejmých rozdielov je, že pre reguláciu uhla sklonu potrebujeme prepracované automatické zariadenia. Pridelením lopatiek pre reguláciu spomalenia rýchlosti vzniká problém predpovedania dvoch nestálych zaťažení (dynamického spomaľovania rýchlosti a trojrozmerných účinkov rotácie) [6].

ZÁVER

Poznanie a správne aplikovanie zákonitostí aerodynamiky je pre správnu funkciu veternej turbíny rozhodujúce. Vzhľadom na to, že vytvorenie modelu a prevedenie skúšok veľkej veternej turbíny je náročné na čas a materiálne zabezpečenie, venujú sa výrobe veľkých turbín špecializované firmy s dlhoročnými skúsenosťami. Moderné veterné turbíny preberajú technológie známe z lietadiel a helikoptér, plus niektoré ich vlastné zdokonalené riešenia kvôli skutočnosti, že pracujú vo veľmi rozdielnom prostredí s meniacou sa rýchlosťou a smerom vetra.
 
späť späť   2  |  3  |   4   
 
Copyright © 1999-2019 News and Media Holding, a.s.
Všetky práva vyhradené. Publikovanie alebo šírenie obsahu je zakázané bez predchádzajúceho súhlasu.