Файл: Кіріспе здіксіз даму ымына органикалы шикізатты мнай, газ жне т.docx

Сурет 2.4 - Мачта және созылу үшін іргетастардың орналасуы
Есептеу нәтижелері бойынша біз ЖЭҚ алатын жердің ауданы мачтаның көлденең қимасынан (3.5) және созылуға арналған аумақтан (3.7) тұрады. Бұл мәндердің қосындысы-74,7. Бұл аймақ бір жел қондырғысын орнату үшін қажет.

Жел электр станциясының жел диірменінен тұратын өнеркәсіптік кәсіпорын аумағында орналасуы үшін сізге екі есе көп орын қажет болады, яғни 149,4.

Жел электр станциясын орнату үшін орынды таңдау қондырғының экономикалық орындылығын қамтамасыз ету үшін жел әлеуеті жоғары қолайлы жағдайларда жүргізілуі тиіс. Ең қолайлы жағдайлар-төбелер мен жазық жерлер.

Біз елді мекенде орналасқан кәсіпорынның төбесіне баламалы электрмен жабдықтауды орнатуды жоспарлап отырмыз, осылайша ағаш шеберханасы үшін электр энергиясын өндіруге жағдай жасаймыз. Бұл жер қоршалған және бөтен адамдар үшін қол жетімді емес, тұрғын үйлерден алыс, осылайша жел қондырғысының шу деңгейін 45 дБ дейін төмендетуді қамтамасыз етеді. Шатырда электр желілері, магистральдық газ құбырлары, кабельдік және су құбырлары жоқ. Бұл жел электр станциясын орнату және өндіру үшін тамаша жағдай жасайды.
2.4 ЖЭҚ аэродинамикалық параметрлері
2.4.1 Аэродинамикалық қуатты есептеу

Жел генераторының сипаттамалары оның аэродинамикалық ерекшеліктеріне байланысты.

ЖЭҚ электр қуаты жел энергиясын пайдалану коэффициенті арқылы аэродинамикалық қуатпен байланысты:

(2.4)

Нақты көлденең осьтік қондырғылар 0,25…0,4 шегінде өзгереді . Жуковский-Бетц бойынша есептеу жолымен анықталатын жел энергиясын пайдалану коэффициентінің максималды мүмкін мәні Іс жүзінде бұл мәнді шығындар салдарынан алу мүмкін емес.

Аэродинамикалық қуат-бұл жел доңғалағына 1 секундта берілетін жел ағынының энергиясы:

(2.5)

мұндағы - аэродинамикалық қуат, Вт; р- ротор арқылы өтетін ауаның тығыздығы (құрғақ ауада температура 20

---

және қысым 101,325 кПа кезінде 1,2041 кг/ болып қабылданады), v- жел ағынының ротормен кездескенге дейінгі жылдамдығы, м/с; m- ротор арқылы 1 секунд ішінде өтетін ауа салмағы, кг; V- ротор арқылы 1 секундта өтетін ауа көлемі, ; S- желмен көмкерілген жел доңғалағының ауданы.

Көлденең-осьтік қондырғыларға арналған желмен жанасатын алаң мынаған тең:

(2.6)

Мұндағы D- желдөңгелек диаметрі.

ЖЭҚ номиналды қуаты – 5000 Вт;

Желдің номиналды жылдамдығы – 10 м/с.

Формуладан (3.8) біз Жуковскийдің айтуы бойынша желді қолданудың идеалды коэффициентімен идеалды аэродинамикалық қуатты табамыз:

(2.7)

Формуладан (3.9) желмен көмкерілген ротор ауданын табамыз:

(2.8)

Шын мәнінде, ауамен жанасатын аймақ идеалға қарағанда 33-35% үлкен болуы керек, өйткені желді пайдаланудың нақты коэффициенті идеалдың 65-67% - ынан аспайды.

(2.9)

Формуладан (3.10) ротор диаметрін табамыз:

(2.10)

Дөңгелектің сыртқы диаметрін мына формуламен табамыз:

(2.11)

мұндағы - жұмыс нүктесіндегі коэффициентті 0,4 етіп қабылдаймыз.

етіп жуықтаймыз.

---

Желдөңгелектің радиусы тиісінше R=2 м.

Осылайша, әзірленген ЖЭҚ келесі аэродинамикалық сипаттамаларға ие:

аэродинамикалық қуат ;

жел доңғалағының ауамен жанасатын ауданы ;

ротордың диаметрі D=4,9 м.

Жел дөңгелектің сыртқы радиусы
2.4.2 Көлденең айналу осі бар жел доңғалағын есептеу әдісі

Техника екі теңдеу бойынша жел тартқышты есептеуді ұсынады.

Бірінші теңдеу айналмалы ағын аймағында орналасқан қалақшаларға ағынның реакция күшінің осьтік компоненті (3.6-сурет)доңғалақтың айналу жазықтығымен айналмалы ағынның қимасының ауданына жел доңғалағының алдындағы және артындағы қысым айырмашылығының әсеріне тең болады. Бірінші теңдеу-өрнек:

(2.12)

Сурет 2.5 – Горизонталь типті жел дөңгелек

1-аралық қима; 2-элементарлы қалақша; 3- қима; 4-периферийлі қима; 5-сақиналы ағын;
Екінші теңдеу қозғалыс санының моментінің өзгеруі туралы теореманы көрсетеді. Жел доңғалағына қолданылатын бұл теорема келесідей тұжырымдалады: жел турбинасының осіне қатысты момент қалақшаларға әсер ететін аэродинамикалық күштер (сурет. 3.6), шамасы бойынша тең және жел доңғалағына тартылған сақиналы ағынмен алынған қозғалыс санының белгісі бойынша қарама-қарсы. Екінші теңдеу-өрнек:

(2.13)

(2.12) және (2.13) теңдеулер жел соққысын аэродинамикалық есептеу үшін негіз болып табылады.

Ұсынылған әдіс көлденең айналу осі бар жел доңғалағының аэродинамикасын есептеуге мүмкіндік береді. Біздің жағдайда қиын есептеулерден аулақ болуға болады. Өйткені, осы әдістеме бойынша есептелген жел доңғалағын қамтитын дайын жел қондырғысын пайдалану болжанады.

2.5 ЖЭҚ сипаттамаларын есептеу нәтижелерін талдау
Жоғарыда келтірілген есептеу әдісі жел энергиясының келесі параметрлерін анықтауға мүмкіндік берді: ағаш шеберханасының ең жоғары қуаты; Цех тәулігіне тұтынатын энергия мөлшері; Жел қондырғысының номиналды қуаты; Бір жел қондырғысының ауданы; Аэродинамикалық қуаты; Ротордың ауданы; Ротордың диаметрі. Тәулігіне ең жоғары қуат - 64900Вт. Сондықтан инвертордың қуаты 65 кВт кем болмауы керек. Цех тәулігіне тұтынатын энергия мөлшері

---

деңгейде. Осы мәнге ЖЭК жинақтаушы жабдығын таңдау және аккумулятор батареясының сыйымдылығын есептеу кезінде бағдарлану қажет. Аймақтағы желдің орташа жылдамдығын ескере отырып, цехты автономды электрмен жабдықтауға арналған жел қондырғысының номиналды қуаты 15 кВт теңге.Созылу белгілері бар бір жел қондырғысының ауданы 74,7 тең . Жалпы жел электр станциясы үшін 149,4 қажет. Жел доңғалағының параметрлері келесідей болуы керек: идеалды аэродинамикалық қуат тең . Белгіленген аймақ тең болуы керек. Жел доңғалағының диаметрі - D=5 м. Жел доңғалағының сыртқы диаметрі
2.5.1 Электр генераторды таңдау

Жел энергетикалық қондырғысының электр генераторы шығаратын электр қуатының шамасы көбінесе жел доңғалағының қалақшаларының пішініне және желдің кинетикалық энергиясына байланысты [8].

Желдің кинетикалық энергиясын анықтау өрнекке сәйкес белгілі:

,

(2.14)

мұндағы V-желдің орташа жылдамдығы,

S- жел ағыны перпендикуляр өтетін көлденең айналу осі бар жел доңғалағының (ЖҚ) ауа жанасатын ауданы;

m=pVS - ауа массасы,

- қалыпты климаттық жағдайларға сәйкес келетін ауа тығыздығы (t=15 , қысым 760 мм рт.ст тең (101,3 кПа)).

(3.18) формуладағы ауа массасының мәнін және жел доңғалағының ауамен жанасатын ауданын алмастыра отырып, электр генераторының білігіне механикалық қуатты есептеу үшін өрнек алуға болады:

,

(2.15)

мұндағы -жел энергиясын пайдалану коэффициенті [10].

Формуладағы (3.20) өрнекті (3.19) алмастырамыз. Бұл ауыстыру жел генераторының механикалық және электрлік шамалары арасындағы функционалды байланысты анықтауға мүмкіндік береді

---

Генератордың электрлік және механикалық бөліктеріндегі шығындарға байланысты электр қуаты біршама аз:

,

(2.16)

мұндағы -жел генераторының механикалық берілісінің пәк;

- электр генераторының ПӘК-і.

Формуладағы (3.20) өрнекті (3.19) алмастырамыз. Бұл ауыстыру жел генераторының механикалық және электрлік шамалары арасындағы функционалды байланысты анықтауға мүмкіндік береді:

(2.17)

Өндірілетін электр энергиясының көлемі, жел доңғалағының диаметрі мен желдің жылдамдығы арасында айқын байланыс бар. Сонымен қатар, ЖЭҚ электр генераторының қуаты қалақшалардың аэродинамикалық сипаттамаларына да байланысты [9]. Біздің жағдайда жел доңғалағының көлденең айналу осі және доңғалақ қалақшалары бар жел турбинасын пайдалану болжанады. Жоғарыда айтылғандай, мұндай жел генераторлары қалақшаларының ауа ағынымен ағып кету жағдайлары тұрақты және жел доңғалағының жағдайына тәуелді емес екендігімен сипатталады. Мұндай жел генераторларының жел доңғалағының аэродинамикалық параметрлері тек желдің жылдамдығына байланысты. Бұл факт, сондай-ақ осы жел диірмендерінің желдің салыстырмалы түрде жоғары жылдамдығы бар, сондықтан энергия тиімділігі жоғары, оларды тұрмыстық және өнеркәсіптік мақсаттарда кеңінен қолдануға мүмкіндік берді. [5]. ЖЭҚ генераторының қуаты үшінші дәрежелі желдің жылдамдығына пропорционалды. Сондықтан, желдің жылдамдығы кең диапазонда өзгерген кезде, төмен жүктемелерде тиімділіктің төмен болуына байланысты генераторларда үлкен энергия шығыны болады, ал асинхронды генераторларда үлкен реактивті токтар пайда болады, оларды өтеу қажет. Бұл кемшілікті болдырмау үшін кейбір ЖЭҚ-да номиналды қуаты бар екі генератор қолданылады. Жеңіл желмен бірінші генератор өшіріледі. Кейбір ЖЭҚ-да шағын генератор сондай-ақ жел энергиясын пайдалану коэффициентінің жоғары мәнімен төмен айналымдар кезінде желдің төмен жылдамдықтарында қондырғының жұмыс істеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді [6, 10].

---