Ang pagpapalit ng enerhiya ng hangin ay isang paraan para makakuha ng murang kuryente. Mayroong maraming mga disenyo ng wind turbines. Ang ilan sa mga ito ay dinisenyo para sa maximum na kahusayan, ang iba ay hindi mapagpanggap sa paggamit. Kasama sa pangalawang grupo ang Savonius rotor, na nilikha mga 100 taon na ang nakakaraan, matagumpay pa rin itong ginagamit upang malutas ang iba't ibang teknikal na problema.
Kasaysayan ng Paglikha
Sigurd Johannes Savonius (1884 - 1931) - imbentor mula sa Finland, nagkamit ng katanyagan para sa kanyang trabaho sa pisika na may kaugnayan sa pag-aaral ng enerhiya ng hangin. Sa panahon ng kanyang buhay, nakatanggap siya ng ilang mga patent na ginagamit hindi lamang upang lumikha ng mga wind turbine, kundi pati na rin sa paggawa ng mga barko, gayundin sa mga sistema ng bentilasyon ng mga modernong railway car at bus.
Ang isa pang imbentor mula sa Germany - si Anton Flettner (1888 - 1861) sa simula ng huling siglo ay nakaisip ng alternatibo sa klasikong layag, na lumilikha ng tinatawag na Flettner rotor. Ang kakanyahan ng imbensyonay nabawasan sa mga sumusunod: isang umiikot na silindro, na tinatangay ng hangin, nakatanggap ng puwersa na nakadirekta sa pahalang na direksyon, na lumalampas sa 50 beses ang lakas ng daloy ng hangin. Dahil sa pagtuklas na ito, maraming barko ang naitayo na gumagamit ng lakas ng hangin para gumalaw. Hindi tulad ng maginoo na mga bangka, ang mga sasakyang ito ay hindi ganap na independiyenteng enerhiya. Kailangan ng mga motor para paikutin ang rotor.
Sa pagmumuni-muni sa layag ni Flettner, napagpasyahan ni Savonius na maaari ding gamitin ang enerhiya ng hangin upang paikutin ito. Noong 1926, binuo at pinatent niya ang disenyo ng isang bukas na silindro na may magkasalungat na direksyon sa loob.
Kaunting pisika
Una, isang maliit na teorya. Napansin ng lahat na kapag nakasakay sa bisikleta, ang hangin ay lumilikha ng isang makabuluhang pagtutol sa paggalaw. At kung mas mataas ang bilis, mas mataas ang halagang ito. Ang pangalawang kadahilanan na nakakaapekto sa paglaban ay ang cross-sectional area ng katawan na apektado ng daloy ng hangin. Ngunit mayroong isang ikatlong dami, na nauugnay sa geometry ng katawan. Ito mismo ang sinusubukang bawasan ng mga taga-disenyo ng katawan ng kotse pagdating sa aerodynamics.
Halimbawa, masasabi nating ang tatlong plate na may parehong cross-sectional area, ngunit may iba't ibang hugis: concave, straight at convex, ay magkakaroon ng ibang drag coefficient. Para sa isang convex na hugis, ito ay magiging 0.34, para sa isang tuwid - 1.1, para sa isang malukong - 1.33. Ito ay ang malukong hugis na kinuha para sa mga blades ng Savonius rotor. Ito ay kinikilala bilang ang pinaka-epektibong hostenerhiya ng hangin.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng Savonius rotor
Hindi tulad ng layag ni Flettner, iminungkahi ni Savonius na hatiin ang silindro sa dalawang halves at ilipat ang mga ito sa isa't isa upang makuha ang mga blades at ang espasyo sa pagitan ng mga ito. Ang esensya ng ideya ni Savonius ay ang daloy ng hangin na tumama sa isang talim ay hindi lamang pumunta sa gilid pagkatapos noon, ngunit, na dumaan sa axial gap, ay na-redirect sa pangalawang talim, na makabuluhang nagpapataas ng epekto ng hangin.
Ang prinsipyong ito ng pagpapatakbo ay nagbibigay-daan sa Savonius rotor na gumana kahit sa mahinang hangin.
May ilang mga opsyon sa profile:
- Nakabit ang mga blades sa axis sa paraang walang air gap sa pagitan ng mga ito. Ito ang pinakasimpleng bersyon ng maraming paglalarawan ng Savonius rotor.
- Ang base ng isang blade ay ipinasok sa base ng isa pa. Ang isang makabuluhang puwang ay nananatili sa kahabaan ng linya ng axis. Ang pagpipiliang ito ay nagpapahintulot sa hangin mula sa isang kalahati ng rotor na lumipat sa isa pa. Mas mahusay na profile.
- Kapareho ng pangalawang opsyon, ang lugar lamang ng mga blades ay dinaragdagan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tuwid na plato sa loob.
Saklaw ng aplikasyon
Noong 60s ng huling siglo, ginamit ang mga rotor ng Savonius sa mga sistema ng bentilasyon ng riles. Ang mga ito ay inilagay sa mga bubong ng mga bagon. Sa panahon ng paggalaw, ang rotor ay nagsimulang umikot at magpahitit ng hangin mula sa kalye papunta sa silid. Nag-install din ng mga katulad na system sa mga bus.
Ngayon, ang pangunahing aplikasyon ng rotor ay nasavertical axis wind turbines. Mayroong ilang magkakatulad na disenyo na pinagsama ang dalawang salik:
- vertical axis of rotation;
- hindi mapagpanggap sa direksyon ng daloy ng hangin.
Bukod sa mga vertical wind turbine, may mga device na may pahalang na axis. Sila ay nakikilala sa pamamagitan ng isang malaking pagbabalik na may parehong puwersa ng hangin. Sa istruktura, ang mga ito ay kahawig ng mga blades ng mga propeller ng sasakyang panghimpapawid, na matatagpuan sa pahalang na axis at may gabay na buntot para sa pagkakahanay sa hangin.
Mga Pakinabang ng Savonius Wind Turbine
Sa kabila ng katotohanan na ang mga vertical axial rotors ng wind turbines ay nawawalan ng kahusayan sa horizontal axial rotors, mayroon pa rin silang ilang hindi maikakaila na mga pakinabang:
- Magtrabaho sa anumang climate zone. Dahil sa kanilang maliit na transverse area, hindi sila natatakot sa hurricane winds.
- Huwag mangailangan ng mga karagdagang device para sa kanilang paglulunsad. Dahil sa malukong hugis ng mga blades, ang paglulunsad ay nangyayari sa pinakamababang halaga ng hangin- 0.3 m / s. Naabot ng generator ang pinakamainam na halaga sa bilis ng daloy ng hangin na 5 m/s.
- Dahil sa mababang antas ng ingay na hanggang 20 dB, maaaring i-install ang windmill sa malapit sa housing, na mahalaga para sa low-power na pagbuo ng kuryente at pagkawala ng current sa mga wire.
- Huwag nangangailangan ng partikular na direksyon ng hangin. Nagsisimula silang kumilos mula sa daloy ng hangin sa anumang anggulo.
- Ang simpleng disenyo ay nakakabawas sa mga gastos sa pagpapanatili.
- Hindi mapanganib para sa mga ibon na nakikita ang istraktura sa kabuuan at hindi sumusubok na lumipad sa mga blades.
Ang mga disadvantage ng vertical wind turbines ay kinabibilangan ng medyo mababang kahusayan, mas mataas na gastos para sa mga materyales sa gusali, malalaking sukat na kinakailangan upang makamit ang kinakailangang kapangyarihan.
Paano gumawa ng wind turbine gamit ang iyong sariling mga kamay
Mukhang malabong gumawa ng device na magbibigay ng kuryente sa isang country house. Gayunpaman, ang paggawa ng isang maliit na windmill upang makabuo ng libreng kuryente na nagsisiguro sa pagpapatakbo ng mga aparatong mababa ang kapangyarihan (irrigation pump, street lighting sa harap ng bahay, pagbubukas ng mga awtomatikong gate) ay nasa kapangyarihan ng sinumang manggagawa. Para dito kakailanganin mo:
- 3 aluminum sheet na may haba sa gilid na 33cm, mga 1mm ang kapal;
- drainpipe na 15 cm ang lapad at 60 cm ang haba;
- 4 cm na tubo ng tubig;
- electric generator (maaaring gamitin ang kotse);
- fittings (mga anggulo ng bakal, self-tapping screws, nuts, bolts).
Mga tagubilin sa pagluluto
Para makagawa ng simpleng Savonius rotor kailangan mo:
- Gupitin ang 3 disc na may diameter na 33 cm mula sa mga aluminum sheet.
- Gupitin ang isang tubo ng tubig na may diameter na 15 cm sa kahabaan ng axis upang makagawa ng 2 blades para sa mga blades. Pagkatapos ay gupitin ang bawat piraso sa gitna. Kaya, makakakuha ka ng 4 na magkaparehong blades, 30 cm ang haba.
- Mag-drill ng butas sa gitna ng mga disk kung saan maaari kang magpasok ng 4 cm na tubo ng tubig.
- Ikonekta ang lahat ng tatlong disk gamit ang isang pipe, at sa pagitan ng mga itoipasok ang mga blades. Dalawa sa pagitan ng dalawang disk. Ang mga blades ay dapat na nakatuon upang ang anggulo sa pagitan ng kanilang mga palakol ay 90 degrees. Magbibigay-daan ito kahit na bahagyang hangin na paikutin ang generator.
- Gumamit ng mga sulok at self-tapping screw para ayusin ang mga blades sa aluminum rims.
- Pindutin ang generator shaft sa ibabang bahagi ng pipe, na siyang axis.
Handa na ang wind generator. Ito ay nananatiling lamang upang pumili ng isang site ng pag-install na sapat na bukas sa mga alon ng hangin. Kung walang sapat na hangin, maaari kang gumawa ng mataas na palo, kung saan ilagay ang generator.
Prefabricated vertical wind turbines
Sa pagbuo ng alternatibong enerhiya, tumataas ang pangangailangan para sa mga produktong autonomous na supply ng kuryente. Sa kasalukuyan, may mga wind turbine na gawa sa Russia sa merkado, ang presyo nito ay nagsisimula sa 60 libong rubles.
Maaaring gamitin ang mga unit na ito sa pribadong sektor, na tumutugon sa mga pangangailangan ng kuryente mula 250 W hanggang 250 kW.
