風(fēng)力機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-11-19 23:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大的尖速比。尖速比在515 時(shí)，具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)。通常可取 68 。 ——高速風(fēng)力機(jī)在制造成本，運(yùn)行平穩(wěn)性等方面均優(yōu)于低速風(fēng)力機(jī)。但啟動(dòng)風(fēng)速較高。 尖速比的最終值： 在初定的基礎(chǔ)上，需根據(jù)額定風(fēng)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速選擇齒輪箱傳動(dòng)比，再計(jì)算尖速比，作為設(shè)計(jì)參數(shù)。,二、葉片數(shù),取決于葉輪的尖速比 ，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 。 由于葉片數(shù)少的風(fēng)力機(jī)在高尖速比運(yùn)行的具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，適合于發(fā)電。 三葉片的風(fēng)力機(jī)運(yùn)行和功率輸出較平穩(wěn)，兩葉片的可降低成本。,三、風(fēng)輪直徑D,風(fēng)輪直徑D 主要取決于兩個(gè)因素： ——風(fēng)力機(jī)輸出功率P ——額定風(fēng)速V1 計(jì)算公式的推導(dǎo)： ——葉輪輸出功率：P1=1/2 Cp?SV13 =P/(?1?2) 于是 ： P =1/2 Cp?V13 ?1?2 D 2 ?/4 ——直徑D 的簡(jiǎn)化計(jì)算公式： D 2 =8P/(? Cp? ?1?2 V13) ?5.6P/ V13 其中，取 Cp ? 0.45，? ? 1.25， ?1?2 ? 0.81,四、額定風(fēng)速（設(shè)計(jì)風(fēng)速） V1,額定風(fēng)速的影響： 直接影響著葉輪乃至風(fēng)力機(jī)尺寸及成本，是一個(gè)非常重要的參數(shù)。 額定風(fēng)速的確定： 取決于使用地區(qū)的風(fēng)能資源分布，包括： ——平均風(fēng)速的大??； ——風(fēng)速的頻率分布。 技術(shù)人員應(yīng)該具備相關(guān)的背景知識(shí),五、實(shí)度,定義：葉輪的葉片面積之和與風(fēng)輪掃面積之比。 它是和尖速比密切相關(guān)的一個(gè)重要參數(shù)。 取值： 對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，由于尖速比較高，要求有較高的轉(zhuǎn)速，起動(dòng)風(fēng)速高，因此，可取較小的實(shí)度。通常大致在5~20%之間。 可參考Hutter的研究結(jié)果（圖略）。 作用： ——決定葉輪的力矩特性，尤其是起動(dòng)力矩； ——決定葉輪的重量與材料成本。,六、翼型的升阻比,翼型決定著風(fēng)力機(jī)的效率，具體體現(xiàn)在翼型的升阻比（L/D）上。 升阻比愈高： ——風(fēng)能利用系數(shù)愈大，則風(fēng)力機(jī)的效率愈高。 ——性能曲線中風(fēng)能利用系數(shù)Cp受葉片數(shù)或尖速比的影響愈小,七、其它參數(shù),葉輪中心離地面高度H 取決于安裝地點(diǎn)（山谷、丘陵等），垂直風(fēng)梯度，安裝條件，單機(jī)容量等因素。 葉輪錐角?——葉片和旋轉(zhuǎn)平面的夾角。 ——減少氣動(dòng)力引起的葉根彎曲應(yīng)力（對(duì)下風(fēng)式風(fēng)力機(jī)）； ——防止葉片梢部與塔架碰撞（對(duì)上風(fēng)式）。 葉輪傾角?——葉輪轉(zhuǎn)軸與水平面的夾角。 減少葉片梢部與塔架碰撞的機(jī)會(huì),3.6.2 葉片的載荷分析,對(duì)葉片運(yùn)行載荷分析與計(jì)算，不僅是葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所必須的，而且更為重要的是分析整個(gè)風(fēng)力機(jī)各部件受載的基礎(chǔ)。 風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行情況下，作用在其上的載荷就比較復(fù)雜，主要有氣動(dòng)載荷，重力和慣性載荷。它們都隨時(shí)間而變化，特別是氣動(dòng)載荷受陣風(fēng)和風(fēng)向變化的影響是隨機(jī)的，要準(zhǔn)確計(jì)算是困難的。 除了正常運(yùn)行情況外，還有其它工況，如啟動(dòng)—停機(jī)，突然停機(jī)等，都將導(dǎo)致額外的載荷。本節(jié)僅討論正常運(yùn)行工況下的載荷問(wèn)題。,一、葉片的受力分析,作用在葉片上的力 簡(jiǎn)化為三種力：空氣動(dòng)力、離心力和重力。 各作用力的影響,二、陣風(fēng)效應(yīng),陣風(fēng)期間，風(fēng)速在一秒內(nèi)可變化15~20m/s甚 至更多，風(fēng)向在一秒內(nèi)可改變幾十度。此時(shí)，葉 片處在不利的攻角下，導(dǎo)致所受彎矩的增加—— 陣風(fēng)效應(yīng)。 U β
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