lecture06 (1185068)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Агеев В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (курс лекций)6. Энергия ветра и возможности ее использования6.1. Происхождение ветра, ветровые зоны РоссииОсновной причиной возникновения ветра является неравномерное нагревание солнцем земной поверхности.Земная поверхность неоднородна: суша, океаны, горы, леса обусловливают различное нагревание поверхности под одной и той же широтой. Вращение Земли также вызывает отклонения воздушных течений. Все эти причины осложняют общую циркуляцию атмосферы. Возникает ряд отдельныхциркуляции, в той или иной степени связанных друг с другом.На экваторе у земной поверхности лежит зона затишья со слабыми переменными ветрами.

На север и на юг от зоны затишья расположены зоныпассатов, которые вследствие вращения Земли с запада на восток имеют отклонение к западу. Таким образом, в северном полушарии постоянные ветрыприходят с северо-востока, в южном с юго-востока, как показано на схемерис. 6.1.1. Пассаты простираются примерно до 30° северной и южной широти отличаются равномерностью воздушных течений по направлению и скорости. Средняя скорость юго-восточных пассатов северного полушария у поверхности земли достигает 6-8 м/сек. Эти ветры вблизи большихконтинентов нарушаются сильными годовыми колебаниями температуры идавления над материками. Высота слоя пассатов простирается от 1 до 4 км.Выше над пассатами находится слой переменных ветров, а над этим слоемнаходится зона антипассатов, дующих в направлении, противоположномнаправлению пассатов. Высота слоя антипассатов меняется от 4 до 8 км взависимости от времени года и от места.В субтропических широтах в поясах высокого давления зоны пассатовсменяются штилевыми областями.

К северу и югу от этих областей приблизительно до 70°на всех высотах дуют ветры между западным и юго-западнымрумбами в северном полушарии и между западным и северо-западным — вhttp://dhes.ime.mrsu.ru – Кафедра теплоэнергетических систем1Агеев В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (курс лекций)южном полушарии. В этих широтах, кроме того, в атмосфере непрерывновозникают и затухают вихревые движения, усложняющие простую схемуобщей циркуляции атмосферы, показанную на рис.

6.1.1.Местные ветры. Особые местные условия рельефа земной поверхности(моря, горы и т. п.) вызывают местные ветры.Бризы. Вследствие изменения температур днём и ночью возникают береговые морские ветры, которые называются бризами.Рис. 6.1.1. Схема общей циркуляции земной атмосферы.Днём при солнечной погоде суша нагревается сильнее, чем поверхность моря, поэтому нагретый воздух становится менее плотным и поднимается вверх. Вместе с этим более холодный морской воздух устремляется насушу, образуя морской береговой ветер. Поднимающийся над сушей воздухтечёт в верхнем слое в сторону моря и на некотором расстоянии от берегаопускается вниз.Таким образом возникает циркуляция воздуха с направлением внизу –на берег моря, вверху – от суши к морю.

Ночью над сушей воздух охлаждается сильнее, чем над морем, поэтому направление циркуляции изменяется:внизу воздух течёт на море, а вверху с моря на сушу. Зона распространенияhttp://dhes.ime.mrsu.ru – Кафедра теплоэнергетических систем2Агеев В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (курс лекций)бриза около 40 км в сторону моря и 40 км в сторону суши. Высота распространения бризов в наших широтах достигает от 200 до 300 м. В тропическихстранах бризы наблюдаются почти в течение всего года, а в умеренном поясетолько летом, при жаркой погоде. У нас бризы можно наблюдать летом у берегов Чёрного и Каспийского морей.Муссоны. Годовые изменения температуры в береговых районах больших морей и океанов также вызывают циркуляцию, аналогичную бризам, нос годовым периодом.

Эта циркуляция, более крупного размера, чем бризы,.называется муссонами. Возникают муссоны по следующим причинам. Летомконтинент нагревается сильнее, чем окружающие его моря и океаны; благодаря этому над континентом образуется пониженное давление, в воздух внизу устремляется к континенту от океанов, а вверху наоборот, течёт от континентов к окружающим океанам. Эти ветры носят название морских муссонов.

Зимой континенты значительно холоднее, чем поверхность моря; надними образуется область повышенного давления; вследствие этого нижниеслои воздуха направляются от континента к океанам, а в верхних слоях – наоборот, от океанов к континентам. Эти ветры называются материковымимуссонами.Сильные муссоны можно наблюдать на южном побережье Азии – вИндийском океане и Аравийском море, где летом они имеют юго-западноенаправление, а зимой – северо-восточное.

У восточных берегов Азии такженаблюдаются муссоны. Зимою дуют суровые северозападные материковыеветры; летом юго-восточные и южные морские влажные ветры. Эти ветрызначительно влияют на климат Дальневосточного края.Различные зоны страны имеют ветровые режимы, сильно отличающиеся один от другого. Значение среднегодовой скорости ветра в данномрайоне дает возможность приближенно судить о целесообразности использования ветродвигателя и об эффективности агрегата. Карта ветроэнергетических ресурсов России представлена на рис. 6.1.2.Прибрежные зоны северной части страны, Каспийское побережье и сеhttp://dhes.ime.mrsu.ru – Кафедра теплоэнергетических систем3Агеев В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (курс лекций)верная часть Сахалина отличаются, как это видно на карте, высокой интенсивностью ветрового режима.

Здесь среднегодовые скорости ветра превышают 6 м/сек. В этих районах часто наблюдаются ураганные ветры (выше 30м/сек), которые сопровождаются снежными метелями и буранами. Поэтому вуказанной зоне можно использовать только агрегаты с ветродвигателями высокой быстроходности (двух-трехлопастные), прочность которых рассчитанана ветровые нагрузки при скоростях ветра 40 м/сек. В Арктике и на побережье наиболее эффективно применение ветроэлектрических станций, работающих совместно с тепловым резервом, а также небольших ветроэлектрических агрегатов.Рис. 6.1.2. Карта ветроэнергетических ресурсов России. Цифрами обозначены зоны со среднегодовыми скоростями ветра: 1 – выше 6 м/сек; 2 – от 3,5до 6 м/сек; 3 – до 3,5 м/сек.Большинство областей европейской части России относятся к зонесредней интенсивности ветра.

В этих районах среднегодовая скорость ветрасоставляет от 3,5 до 6 м/сек. К этой же зоне относится часть территории, лежащая юго-восточнее озера Байкал.Третья зона занимает обширную территорию Восточной Сибири иДальнего Востока, некоторых областей европейской части России. В этой зоне скорости ветра относительно невелики – до 3,5 м/с, и широкое применение здесь ветроэнергетических установок не рекомендуется.http://dhes.ime.mrsu.ru – Кафедра теплоэнергетических систем4Агеев В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (курс лекций)6.2.

Классификация ветродвигателей по принципу работыСуществующие системы ветродвигателей по схеме устройства ветроколеса и его положению в потоке ветра разделяются на три класса.Первый класс включает ветродвигатели, у которых ветровое колесорасполагается в вертикальной плоскости; при этом плоскость вращения перпендикулярна направлению ветра, и, следовательно, ось ветроколеса параллельна потоку. Такие ветродвигатели называются крыльчатыми.Быстроходностью называется отношение окружной скорости конца лопасти к скорости ветра:Z=ωRV.(6.2.1)Крыльчатые ветродвигатели, согласно ГОСТ 2656-44, в зависимости оттипа ветроколеса и быстроходности, разделяются на три группы (рис. 6.2.1).− ветродвигатели многолопастные, тихоходные, с быстроходностьюZn ≤ 2 .− ветродвигатели малолопастные, тихоходные, в том числе ветряныемельницы, с быстроходностью Z n > 2 .− ветродвигатели малолопастные, быстроходные, Z n ≥ 3 .Ко второму классу относятся системы ветродвигателей с вертикальной осью вращения ветрового колеса.

По конструктивной схеме они разбиваются на группы:− карусельные, у которых нерабочие лопасти либо прикрываются ширмой, либо располагаются ребром против ветра;− роторные ветродвигатели системы Савониуса.К третьему классу относятся ветродвигатели, работающие по принципу водяного мельничного колеса и называемые барабанными. У этихветродвигателейосьвращениягоризонтальнаиперпендикулярнанаправлению ветра.http://dhes.ime.mrsu.ru – Кафедра теплоэнергетических систем5Агеев В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (курс лекций)Рис. 6.2.1. Схемы ветроколес крыльчатых ветродвигателей: 1 - многолопастных; 2-4 - малолопастныхОсновные недостатки карусельных и барабанных ветродвигателей вытекают из самого принципа расположения рабочих поверхностей ветроколесав потоке ветра, а именно:1.

Так как рабочие лопасти колеса перемещаются в направлении воздушного потока, ветровая нагрузка действует не одновременно на все лопасти, а поочерёдно. В результате каждая лопасть испытывает прерывную нагрузку, коэффициент использования энергии ветра получается весьма низкими не превышает 10%, что установлено экспериментальными исследованиями.2.

Движение поверхностей ветроколеса в направлении ветра не позволяет развить большие обороты, так как поверхности не могут двигаться быстрее ветра.3. Размеры используемой части воздушного потока (ометаемая поверхность) малы по сравнению с размерами самого колеса, что значительно увеличивает его вес, отнесённый к единице установленной мощностиветро-двигателя.У роторных ветродвигателей системы Савониуса наибольший коэффициент использования энергии ветра 18%.Крыльчатые ветродвигатели свободны от перечисленных выше недосhttp://dhes.ime.mrsu.ru – Кафедра теплоэнергетических систем6Агеев В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (курс лекций)татков карусельных и барабанных ветродвигателей.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций