Kysymys:
Kuinka pienen koulu tuulivoimalan terät mitoitetaan oikein?
jhabbott
2015-01-23 02:59:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Haluan suunnitella pienen tuuliturbiinin, joka voidaan helposti kuljettaa luokkahuoneesta urheilukentälle suhteellisen matalan tuulen olosuhteissa (5-15 km / h) ja joka voi käyttää pienen ultrakirkkaan 5 V: n LED: n - aivan tarpeeksi osoittaa, että se toimii.

Kuinka voin laskea tehon, jonka saan erilaisista terän halkaisijoista näissä tuuliolosuhteissa, ja tehon, joka tarvitaan pienen tasavirtamoottorin / generaattorin käyttämiseen riittävästi LEDin sytyttämiseen?

Teho ~~~ = Z x 600 x A x Cd x (V / 10) ^ 3. wattia | Cd = vedä kerroin - valitse 1 aloittaaksesi. 0
Kaksi vastused:
#1
+9
Dave Tweed
2015-01-23 03:56:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kuten käy, olen juuri äskettäin käynyt läpi laskelman itse toiselle sivustolle.

Ottaen huomioon nopean verkkohakun seuraavat seikat, ei ole vaikea selvittää numeroita.

  • (suuren) tuulimyllyn suurin hyötysuhde on noin 40%.
  • Ilmatiheys on 1,225 kg / m 3
  • LEDin sytyttämiseen tarvitaan noin 50 mW (10 mA 5 V: lla).

Ensinnäkin tarvitsemme noin 50 mW / 0,40 = 125 mW ilmavirtaa virtaamaan tuulimylly tarvitsemamme sähkön luomiseksi (jättämällä huomiotta muut tekijät, kuten pienen tuulimyllyn todellinen hyötysuhde ja generaattorin hyötysuhde).

Tuulimyllyn läpi virtaavan ilman teho on 0,5 mv 2 , jossa m on "levyn" läpi virtaavan ilman massanopeus, joka määritetään terien halkaisijan perusteella. Oletetaan esimerkiksi, että meillä on levy 0,03 m 2 (halkaisijaltaan noin 20 cm). Ilman massanopeus on levyn pinta-ala kerrottuna ilman nopeudella kerrottuna ilman tiheydellä:

$$ \ text {Mass rate} = 0.03 \ text {m} ^ 2 \ cdot v \ cdot 1.225 \ text {kg / m} ^ 3 = v \ cdot 0.03675 \ text {kg / m} $$

Tämän ilman teho on siis:

$$ P = 0.5 \ cdot \ text {Mass rate} \ cdot v ^ 2 $$

Korvaa ja ratkaise $ v $:

$$ v = \ sqrt [ 3] {\ frac {0.125 \ text {W}} {0.5 \ cdot 0.03675 \ text {kg / m}}} ​​= 1.9 \ text {m / s} $$

... tai noin 7 km / h.

Ottaen huomioon aikaisemmin huomiotta jätetyt tehokkuudet sekä vaihteiston häviöt, joita saatetaan tarvita generaattorin kierroslukujen saamiseksi käyttökelpoiselle tasolle, ammuisin todennäköisesti noin 4 × pinta-ala tai noin 2 x halkaisija (40-50 cm) kohtuullisten tulosten saamiseksi.

Hieno vastaus, ja minua kiinnostaa. Oletetaanko tässä 3 tai 4 terää? Millaista materiaalia tulisi käyttää turbiiniin, jonka julistaja aikoo suorittaa jalkapallokentälle?
@KTM: Se ei oleta mitään. Tällaiset yksityiskohdat ovat piilossa verkossa löytämässäni tuuliturbiinin tehokkuuden numerossa.
Woops, näyttää siltä, ​​että olen unohtanut OP: n viimeisen lauseen (ja voi nähdä, miksi vedit soveltamisalan linjan sinne, missä teit).
Tämä on täydellinen, olin huolissani siitä, että jos rakensin kokeilun ja se ei toimi, en tiedä onko se liian pieni vai oliko jotain muuta vialla. Minulla on nyt tarpeeksi tietoa aloittaaksesi.
#2
+2
KTM
2015-01-23 03:32:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Yritä leikata muutama balsa-puusta nähdäksesi, mitä saat. Kokeilu on luultavasti paras menetelmä niin pienessä mittakaavassa, eikä matematiikka vie sinua kovin pitkälle ilman laajaa materiaalien tuntemusta (ts. Mitä halvempi materiaali, sitä vähemmän todennäköisesti terä näyttää isolta).

Olen työskennellyt kesäaktiviteeteissani yliopistossa KidWindin materiaalien avulla, ja on todella hauskaa rakentaa oma ja kokeilla sitä. Olimme aina perustaneet tuulitunnelin ja turbiinitelineet / roottorin, jonka lapset sitten suunnittelivat ja kiinnittivät terät. Tonnia hauskaa, ja tulet hämmästymään siitä, millaiset muodot todella toimivat pirun arvoisina. Toiminnan suorittaminen kesti jopa alle tunnin.

http://challenge.kidwind.org/events/building-a-turbine

http://learn.kidwind.org/learn/science_fair_projects

Sivu, jossa on valokuva tunnelista (mallinnimme tästä omamme): http: // challenge.kidwind.org/?/national/tunnel



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...