Державна освітня установа вищоїпрофесійної освіти
В«Казанський державний технологічнийуніверситет В»
Кафедра теоретичних основ теплотехніки
(ТОТ)
РЕФЕРАТ
з дисципліни
Нетрадиційні і поновлювані джерела енергії
Вітрогенератори
Керівник,
доцент________ (Заріпов.З.І.)
(підпис із зазначенням дати підписання)
Виконавець,
студент групи2271-81___ (Ілалов Р.Р.)
(підписіз зазначенням дати підписання)
Казань2009
Зміст
1.Вступ
2.Типи вітрогенераторів
3.Компоненти вітроустановки
4.Вітрогенератори і навколишнє середовище
5. Проблемиексплуатації промислових вітрогенераторів
6.Висновок
1.Вступ
Ще в Давньому Єгипті затри з половиною тисячі років до нашої ери застосовувалися вітрові двигуни дляпідйому води і розмелювання зерна. За п'ятдесят з гаком століть вітряні млинимайже не змінили свій вигляд. Наприклад, в Англії є млин, побудованийв середині XVII ст. Незважаючи на свій похилий вік, вона справно працює іпо сей день. У Росії до революції налічувалося приблизно 250 тис.вітряних млинів, загальна потужність яких становила близько 1,5 млн. кВт. На нихрозмелювалося до 3 млрд. пудів зерна на рік.
Рис.1. Перська вітрянамлин
Рис.2. Грецькавітряк
З появою вітрянихмлинів, була полегшена одна з найважчих селянських робіт - обертанняважких кам'яних жорен, перетирають зерно в муку. Тепер це робив вітер,крутячи крила млина. Одна з перших вітряних млинів була знайдена в Персії -в ній крила були насаджені на ту ж вісь, що і жорна. Усім була хорошаперська млин, але от біда - вона могла працювати лише при сильномустійкому вітрі. Коли його пориви вщухали, обертати жорна доводилося постаринці - за допомогою биків, а то і рабів. І ось, приблизно шістсот роківназад, почалося будівництво млинів баштового типу з величезними крилами,розташованими горизонтально до поверхні землі. Одна з перших таких млинівз'явилася в Голландії, здавна славилася винахідливими майстрами. У 1745році якийсь Едмунд Лі ощасливив малюнків винаходом нового типу крил -дерев'яних каркасів, обтягнутих матерією. Вигадка виявилася настільки вдалою,що застосовується в вітряних млинах і зараз.
Рис.3. Вітрянамлин Едмунда Лі
Вітрякивиявилися прекрасними джерелами дармовий енергії. Не дивно, що зіЗгодом їх стали використовувати не тільки для розмелювання зерна. Вітряки оберталидискові пилки на великих лісопилках, піднімали вантажі на великі висоти,використовувалися для підйому води. Поряд з водяними млинами вони залишалися,практично, найпотужнішими машинами минулого. У тій же Голландії, наприклад,де вітряків було найбільше, вони успішно працювали до середини нашого століття.Частина їх діє і в даний час. Що цікаво, млини в середньовіччівикликали у деяких забобонний страх - настільки незвичними були навітьнайпростіші механічні пристосування. Мельникам приписували спілкування знечистою силою. Час йшов, і люди все частіше замислювалися про вітер як про джерелібезкоштовної енергії. Настав такий етап розвитку технології, коли сталибудувати електрогенератори. І в Данії в 1890 році побудували першийвітрогенератор для виробництва електрики. Такі вітрогенераторивстановлювалися у важкодоступних місцях, куди було незручно чи невигіднопередавати струм з звичайних електростанцій. Зрештою, вітрові турбіни сталидавати чверть всієї потрібної датської промисловості енергії. Між 1920 і 1930роками вітрові генератори стали з'являтися в Австралії та США. У 1937 році вКриму була побудована найбільша в світі, як говорили тоді, вітроелектричністанція. Вона дійсно була значних розмірів, але струм, якийвітрогенератор давав в електричну мережу Севастополя, потужністю своєї неперевищував 100 кВт.
Рис.4. Вітрогенератор вКаліфорнії
Росія має у своєму розпорядженнізначними ресурсами вітрової енергії, яка може бути використана внаступних регіонах: області: Архангельська, Астраханська, Волгоградська,Калінінградська, Камчатська, Ленінградська, Магаданська, Мурманська,Новосибірська, Пермська, Ростовська, Сахалінська, Тюменська; краю:Краснодарський, Приморський, Хабаровський; а також: Дагестан, Калмикія, Карелія,Комі, Ненецький автономний округ, Таймирський автономний округ, Хакасія, Чукотка,Якутія, Ямало-Ненецький автономний округ.
2. Типи верогенертаторов
Розроблено великукількість вітрогенераторів. Залежно від орієнтації осі обертання повідношенню до напрямку потоку вітрогенератори можуть бути класифікованінаступним чином (малюнок 5-7):
• з горизонтальною віссюобертання, паралельної напрямку вітрового потоку;
• з горизонтальною віссюобертання, перпендикулярної напрямку вітру (подібні водяному колесу);
• з вертикальною віссюобертання, перпендикулярної напрямку вітрового потоку .
Рис.5. Вітрогенераториз горизонтальною віссю обертання
Рис.6. Вітрогенераториз вертикальною віссю обертання з використанням сили опору і підйомноїсили
Рис.7. Вітрогенераториінших типів
Розроблені такожпристрої для перетворення енергії вітру в електроенергію без застосуваннярухомих частин. До них відноситься, наприклад, пристрій, в якому длявироблення електричної енергії на основі термоелектричного ефекту Томсоназастосовується процес охолодження у вітровому потоці.
а) Вітрогенератори згоризонтальною віссю обертання
Вітрогенератори згоризонтальною віссю обертання можуть використовувати для перетворення енергіївітру підйомну силу або силу опору. Пристрої, що використовують підйомнусилу, переважніше, оскільки вони можуть розвинути в кілька разів більшусилу, ніж пристрої з безпосередньою дією сили опору.Останні, крім того, не можуть переміщатися зі швидкістю, що перевищує швидкістьвітру. Внаслідок цього лопаті, на які діє підйомна сила(Вітроколеса), можуть бути більш швидкохідними (швидкохідність-відношенняокружної швидкості елемента поверхні до швидкості вітру) та мати кращеспіввідношення потужності і маси при меншій вартості одиниці встановленої потужності.
Вітроколесо може бутивиконано з різною кількістю лопатей; від однолопастний вітрогенераторів зконтрвагами до багатолопатеве (з числом лопатей до 50 і більше). Вітроколеса згоризонтальною віссю обертання виконують іноді фіксованими у напрямку,тобто вони не можуть обертатися відносно вертикальної осі, перпендикулярноїнапрямку вітру. Такий тип вітрогенераторів використовується лише за наявностіодного, пануючого напрямку вітру. У більшості ж випадків система, наякої укріплено вітроколесо (так звана голівка), виконується поворотною,орієнтується за напрямком вітру. У малих вітрогенераторів як правилозастосовуються для цієї мети хвостові оперення, у великих - орієнтацією управляєелектроніка.
Для обмеження частотиобертання вітроколеса при великій швидкості вітру використовується ряд методів, у томучислі установка лопатей у флюгерне ​​положення, використання клапанів,встановлених на лопатях або обертових разом з ними, а також пристрої длявиведення вітроколеса під вітру за допомогою бокового плану, розташованогопаралельно площині обертання колеса.
Лопаті можуть бутибезпосередньо закріплені на валу генератора, або ж обертаючий момент можепередаватися від його обода через вторинний вал до генератора, або інший робочоїмашині.
З малюнка 8 видно, яквстановлена ​​потужність Руст, що розвивається вітроколеса з горизонтальною віссюобертання, залежить від його розмірів.
Рис.8. Потужностівітрогенераторів різних розмірів при швидкості вітру 7,6 м/с
Перпендикулярненапрямок дії вітру на установки з горизонтальною віссю обертаннявиявилося малоефективним, оскі...
