Схема и описание установки

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Направление - 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»
Институт – Энергетический

Кафедра – АТЭС

Отчет по лабораторной работе №2

«Исследование характеристик ветроэнергетической установки»

по дисциплине: «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»

Выполнил студент гр.5Б4В

Балахнина Ю.Е.

____________

(Подпись)

Проверила доцент кафедры АТЭС

Матвеева А.А

____________

(Подпись)

Томск 2017

Цель работы:изучение методики определения потенциала ветроэнергетической мощности установки, получение навыков работы с измерительными приборами ветроэнергетических характеристик.

Схема и описание установки

Рисунок 1- Принципиальная схема ветроэнергетической установки

1,2,3,4 – клавиши включения; 5-лампы; 6-амперметр; 7-вольтметр;

8-ветрогенератор; 9-ветроколесо

Вычислим мощность ветроустановки и построим график зависимости частоты вращения ветрогенератора от скорости ветра на холостом ходу.

Лопасть ветроколеса L=10 см=0,1 м

Температура окружающей среды в лаборатории t_ос =23,5 ⁰С

Таблица 1

Показания	нагрузка отключена (нет потребителей)
Сила ветра,
20,2	24,5	25,9	26,7
	3,5	5,06	5,5	5,72

Рисунок 2 – График зависимости

Вывод: Исходя из полученного графика можно выявить прямо пропорциональную зависимость скорости ветра и числа оборотов: чем больше скорость, тем больше оборотов делает ветряк в минуту. Мощность же, в свою очередь, равна нулю, т.к. отсутствует нагрузка и сила тока нулевая, а, следовательно, и мощность.

1. Присоединим нагрузку в цепь ветроустановки, путем изменения положения тумблера, так, чтобы загорелась лампа 1, и проведем повторные измерения при постоянной скорости ветра .

Таблица 2

	Показания с нагрузкой при
Нагрузка (потребители)
	3,5	2,9	2,7	2,5	2,0

		17,4	21,6	42,5
, %		0,0149	0,0185	0,0365	0,0635

Расчет КПД :

Пример расчёта для V=20,2 м/с и нагрузкой 1:

I. Плотность воздуха из уравнения Менделеева-Клапейрона:

,

где R=8,314/29 – газовая постоянная воздуха, Т – температура в кельвинах;

II. Масса воздуха, проходящая через ометаемую площадь:

, где

Длина лопасти ветроколеса , тогда:

III. Мощность идеальной ветроэнергетической установки:

IV. Мощность реальной ВЭУ:

,

где , тогда:

V. Коэффициент использования ветра

2. Присоединим нагрузку в цепь ветроустановки и проведем повторные измерения.

Таблица 3

	Показания с нагрузкой при
Нагрузка (потребители)
	5,06	3,98	3,76	3,51	2,34

		27,86	41,36	80,73	121,68
, %		0,0134	0,0199	0,0388	0,0585

Таблица 4

	Показания с нагрузкой при
Нагрузка (потребители)
	5,5	4,5	4,3	3,9	3,15

			51,6	101,4	185,85
,%		0,0147	0,021	0,0412	0,0757

Таблица 5

	Показания с нагрузкой при
Нагрузка (потребители)
	5,72	5,62	4,25	3,63	2,32

		44,96		87,12	113,68
,%		0,0167	0,019	0,0324	0,0422

3. По полученным и расчетным данным были построены графики зависимостей, представленные на рисунках 3,4,5.

Рисунок 3 - График зависимости потребляемой мощности от количества оборотов

Вывод:Полученные данные свидетельствуют о том, что с уменьшением числа оборотов мощность установки увеличивается. Также можно заметить, что при увеличении скорости потока при одинаковой величине оборотов мощность значительно возрастает.

Рисунок 4 - График зависимости частоты оборотов от подключаемых потребителей .

Вывод: из графических данных видно, что при увеличении нагрузки количество оборотов установки снижается.

Рисунок 5 – График зависимости мощности от КПД .

Вывод:Из графика можно говорить о прямой зависимости мощности установки от КПД: чем больше КПД, тем больше мощность.

Вывод:в ходе выполнения данной лабораторной работы были изучены методики определения потенциала ветроэнергетической мощности установки и характеристик потока. Проведя ряд опытов были получены и проанализированы зависимости основных характеристик ветроустановки.

Благодаря полученным результатам можно сделать вывод, что при увеличении скорости потока влияние таких параметров как количество оборотов, нагрузка и КПД на величину мощности установки снижается.