Тепловые машины

Стирлинги

Топливные элементы

Аккумуляторы

ДВС

Энергия ветра

Самодельный генератор на постоянных магнитах

Самодельный ветряк с лопастями из шпона

Статья о древесных гранулах и сравнении их с другими видами топлива

Самодельная ветроустановка с вертикальной осью вращения

Самодельный трех лопастный ветряк с автомобильным генератором переделанным на постоянные магниты

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы с самодельным генератором

Самодельный тихоходный ветряк

Схема электрическая тихоходного ветряка

Самодельный ветряк с самодельным генератором

Теория идеального ветряка или в чем ошибка Владимира Сидорова

Знак вопроса

Перевод инструкции к программе Profili

Быть или не быть?

Ветрогирлянды

Что такое число Рейнольдса?

Теория паруса

Теория идеального ветряка

Расчет лопастей ветряка

Старинный ветряк, сохранившийся в курском областном музее.

Вопросы по расчету лопастей

Расчет минимального ветра, необходимого для страгивания ветряка

Концентраторы ветрового потока

Ветровая энергия для дома

Оптимальный угол атаки в ветряке

Винт-турбина

Поляры плоской пластины и желобков, а также GOE417A

Как изготовить деревянные лопасти для ветряка

Программа для трансформации профилей

Идеальный коэффициент использования энергии ветра.

Г. X . САБИНИН ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ВЕТРЯКА

Программа для расчета потерь напора

Парашютный ветряк

Вертикальный ветряк, как двигатель судна

Энергия воды

Самодельная мини гидроэлектростанция Кимкетовых

Принцип работы гидротарана и расчетные формулы.

Статья из довоенной технической энциклопедии про гидротаран.

Самодельная микро ГЭС. Часть 1. Напорная установка

Теория и расчет напорной микро ГЭС

Теория и расчет пропеллерной проточной микро ГЭС

Турбина Пельтона. Физика работы и основные формулы.

Электрооборудование

Сложности при изучении магнетизма.

Как измерить характеристики неизвестного магнита?

Расчет магнитного поля в железе генератора.

Расчет бандажа для постоянных магнитов

Электрогенераторы ВИНДЭК для ветряков и микро ГЭС

Электрические характеристики велосипедного генератора

Электрические характеристики генератора Г303В

Определение внутреннего сопротивлениия генератора

Устройство автомобильных генераторов

Книги и ссылки

Авторское право

Дела домашние

Анализ и поиск решений

Физическое здоровье детей

Карта сайта

>>Ветроэнергетика

Н. Е. Жуковский

Ветряная мельница типа НЕЖ
(1920г.)

 

§1. Идеальный коэффициент использования энергии ветра.
§2. Основные формулы мельницы типа НЕЖ
§3. Наивыгоднейший коэффициент ξ для мельницы тиа НЕЖ.
§4. Графический способ определения наивыгоднейшего коэффициента использования.
§5. Теория анемометров.

 

§2. Основные формулы мельницы типа НЕЖ

 

     Если нет спрямляющего аппарата, то вращательный момент, производящий работу мельницы, может получиться только при образовании момента количества движения отходящей струи в обратную сторону. В типе НЕЖ циркуляция скорости отходящего потока около замкнутых контуров, охватывающих ось потока, есть постоянная величина J , поэтому окружная скорость отходящего потока выражается формулой

     Поток, пройдя через плоскость крыльев мельницы, приобретает эту скорость. Кроме того, подходя к мельнице и переходя за нее, он постоянно теряет осевую скорость. Пусть в плоскости мельницы потеря скорости будет w , а дальше за мельницей 2w . Проведем два близкие сечения струи, заключающие между собой крылья мельницы, и выделим из струи весьма тонкую часть aba’b’, заключенную между этими сечениями и двумя смежными круговыми поверхностями тока. Приложим к этой кольцевой массе теорему о количестве движения, называя через dT работу, которую она сообщит крыльям мельницы. Соответственно вращающий момент будет:

он будет действовать на жидкую массу против стрелки часов и сообщит ей вращение в сторону, противоположную вращению мельницы. Мы получим:

      Делим обе части равенства на , где R – радиус мельницы, и вводим обозначения:

; ; ;

; ;

получим:

     (2)

     Чтобы определить элемент dP осевого давления рассматриваемой массы жидкости на крылья мельницы, заметим, что, допуская вследствие близости сечений AB и A’B’ малое изменение осевой скорости при переходе от AB к A’B’, будем иметь:

,

где p давление в AB , а p’ в A’B’.

     С другой стороны, по теореме живых сил можем написать, что работа

,

полученная при проталкивании жидкости от большого напора p к меньшему p’, пошла на сообщение валу мельницы работы dT и на живую силу от увеличения окружной скорости. Это дает:

или

     Делим обе части на и вводим отвлеченное обозначение осевой силы:

Получаем:

Подставляя сюда значение из формулы(2) и деля на , получим:

     (3)

      Окружное усилие . Если хотим его выразить в отвлеченных числах, то надо разделить на . Это дает нам:

     Вследствие сказанного формула (2) может буть представлена в виде:

      (4)

Видоизменяя формулу (3):

     (3’)

В формулах (3) и (4) очень просто сделать переход к обыкновенным обозначениям:

      (5)

     (5)

     Формулы (5) показывают, что равнодействующая dR силы давления ветра на часть мельницы, заключенную между смежными соосными цилиндрами, перпендикулянра к средней геометрической сумме относительных скоростей ветра в сечениях AB и A’B’ (осевую скорость в обоих сечениях мы принимаем постоянной, а окружная в сечении AB есть нуль, а в сечении A’B’ есть ) и равна этой скорости, умноженной на . Направление dR получается поворачиванием вышеупомянутого вектора средней скорости на прямой угол в сторону, обратной циркуляции. (Предложенный здесь вывод пополняет сказанное в §9 нашей четвертой статьи «Вихревая теория гребного винта».)

     Если принять, что сила лобового сопротивления, т.е. сила, направленная по относительной скорости, получается через умножение dR на некоторый определенный из опыта коэффициент μ, то мы должны видоизменить формулы (2) и (4), прибавляя к силам и компоненты силы , повернутой на прямой угол, на фиг. 4 по часовой стрелке. Вместо этого мы можем в указанном направлении повернуть компоненты силы и . Первую придется вычесть из , а вторую прибавить к . Таким образом формулы (2) и (3), принимая во внимание трение жидкости, преобразуются в нижеследующие выражения:

      (6)

     (7)

     Если совершить интегрирование этих формул по , изменяя его от радиуса втулки ξ до 1, то найдем полную работу , отданную мельницей, и полное ее давление на ось в отвлеченных числах:

     (8)

     (9)

     К этим двум уравнениям надо прибавить поверхностное условие, которое состоит в том, что давление внутри струи на линии ae равно давлению на прилегающей незавихренной части AE (фиг. За), так что то и другое давление может быть определено по формуле Бернулли, причем постоянное в формуле в отдаленных точках E и e одинаково.

     При переходе же через мельницу по олинии тока ce постоянное претерпевает скачок. Он определяется так. Теорема Бернулли может быть приложена и в относительном движении, прибавив потенциал центробежной силы. Можно написать:

или

      Взявши средние величины и совершив интеграцию по часовой стрелке, имеем:

     Для точек, лежащих до мельницы, интеграл, взятый по замкнутому контуру, будет нуль, а для точек, лежащих внутри струи, он будет J по солнцу. Мы имеем:

     (10)

Таким образом для точек, лежащих внутри струи мельницы, постоянное в формуле Бернулли убавляется на величину .

     Пишем для точки E обыкновенную формулу Бернулли, а для точки e формулу (10) и вычитаем:

V’ скорость на наружной части.

Подставляем значения V² и V’²:

Разделим на :

     (11)

 

      Формулы (8), (9) и (11) суть основные формулы для решения вопроса о мельницах.

     [ На снимке сверху представлен первый ветродвигатель типа НЕЖ, спроектированный Н.В. Красовским под руководством В.П. Ветчинкина в 1918 году и установленный в 1920 году в Кучинском аэродинамическом институте, на фиг. В на следующей странице в более крупном масштабе показана форма лопастей этого ветродвигателя. ]

Предыдущая страница

Следующая страница