Расчет параметров возобновляемого источника энергии малой мощности

Министерство образования и науки Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------                                                                                             

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Водохозяйственное и гидротехническое строительство»

Дисциплина «Оборудование и сооружения ВИЭ»

Расчетная работа №1

«Расчет параметров ВЭУ малой мощности»

Студент  Кузнецов А.А.

Группа 43101/14

Руководитель  Денисов Р.С.

Санкт-Петербург 2014

Содержание

1.   Теория идеального ветроколеса. 3

2.   Методика последовательного расчета параметров ВЭУ.. 3

3.   Расчет параметров ВЭУ по заданным исходным данным.. 4

4.   Построение рабочей характеристики ВЭУ.. 6

5.   Расчет моментов ВК.. 7

6.   Расчет лобовой нагрузки. 8

1.  Теория идеального ветроколеса

Теория идеального ветроколеса показывает соотношение теряемой скорости при идеальном ветроколесе.

Выводы теории:

1)  максимальный коэффициент использования энергии ветра С_р=0,593;

2)  потеря скорости ветра в плоскости ветроколеса V₁=V;

3)  полная потеря скорости ветра за ветроколесом V₂=V или V₂=V₁;

4)  коэффициент нагрузки В=0,888.

2.  Методика последовательного расчета параметров ВЭУ

1)  Определение быстроходность ВК:

                                                           (1)

где V – скорость, приходящая на лопасти;

ω – угловая частота вращения ВК;

D – диаметр ВК.

2)  Угловая частота вращения ВК:

                                                   (2)

3)  Мощность ВК:

                                        (3)

где F=-площадь ВК.

3.  Расчет параметров ВЭУ по заданным исходным данным

1)  Используя аэродинамическую характеристику определяем значение Z:

Z=7.

2)  Определяем диаметр ВК:

.               (4)

3)  Угловая частота вращения ВК:

.                                        (5)

4)  Номинальное число оборотов ВК:

.

Принимаем .

Далее необходимо выполнить пересчет данных:

Так как , то выполняем пересчет угловой частоты вращения:

.

Далее пересчитываем параметр :

.

По графику находим =0,5.

Площадь ВК: .

Изменяется .      (6)

Мощность ВЭУ:

                (7)

Далее сводим выполненные расчеты таблицу 1.

Таблица 1 - Основные параметры ВЭУ для заданной мощности

Характеристика	Значение	Единицы измерения
	9,4	кВт
	240	об/мин
	25,12	1/с
	7,1	-
	0,5	-
	27,3	м2
	5,9	м

Расчет лопастей:

R_{ступицы}=0,9 м;

R=2,95-0,9=2,05 м.

.                                                                                                     (8)

Cтроим график зависимости b(r) (рисунок 2).

Рисунок 2 - График зависимости b (r)

4.  Построение рабочей характеристики ВЭУ

Выбираем из справочника ВЭУ-10/7. Основные параметры ВЭУ приведены в таблице 2. Источник: http://kombitel.ru/.

Таблица 2 – Основные параметры ВЭУ – 10/7

Характеристика	Значение	Единицы измерения
	10	кВт
D	7	м
Vнач	3	м/с
Vном	11	м/с
Vост	40	м/с
Н	10	м

Строим рабочую характеристику ВЭУ-10/7 (рисунок 3).

Рисунок 3 - Рабочая характеристика ВЭУ-10/7

5.  Расчет моментов ВК

1)  Определяем базисный момент:

 Нм.           (9)

2)  m_нач, m_макс, m_ном определяем из графика:

m_нач=0,0069;

m_макс=0,0912;

m_ном=0,0712.

3)  Определяем начальный момент:

М_нач==5391,7*0,0069=36,7 Нм.                (10)

4)  Максимальный момент:

М_макс==5391,7*0,0912=491,7 Нм.            (11)

5)  Номинальный момент:

М_ном==5391,7*0,0712=384,0 Нм.             (12)

6.  Расчет лобовой нагрузки

Необходимо определить коэффициент нагрузки В и В_пор:

B=0,764 – определяется из графика;

B_пор=0,932, определяется из условия B_пор=f(z_пор)=f(z*1,5).

Далее определяем номинальную лобовую нагрузку и лобовую нагрузку при порыве:

Р_{л ном}= Н/м²;      (13)

Р_{л порыв} = Н/м².                                                                                                 (14)

Схема ветроэлектрического агрегата ВЭУ-10/7 представлена на рисунке 4.