風能的利用
作者:化工綜合網發布時間:2022-01-22分類:橡膠制品瀏覽:83
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制造風能機械,利用風力發電是風能利用的兩項主要內容。風力發動機是一種把風能變成機械能的能量轉化裝置。如圖1-4所示,風力發動機由5部分組成:
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(1)風輪。風輪由二個或多個葉片組成,安裝在機頭上,是把風能轉化為機械能的主要部件。
(2)機頭。機頭是支承風輪軸和上部構件(如發電機和齒輪變速器等)的支座,它能繞塔架中的豎直軸自由轉動。
(3)機尾。機尾裝于機頭之后,它的作用是保證在風向變化時,使風輪正對風向。
(4)回轉體。回轉體位于機頭底盤和塔架之間,在機尾力矩的作用下轉動。
(5)塔架。塔架是支撐風力發動機本體的構架,它把風力發動機架設在不受周圍障礙物影響的高空中。
根據風輪葉片的數目,風力發動機分為少葉式和多葉式兩種。少葉式有2~4個葉片,具有轉速高,單位功率的平均質量小,結構緊湊的優點;常用在年平均風速較高的地區。是目前主要用作風力發電機的原動機。其缺點是啟動較為困難。多葉式一般有4~24個葉片,常用于年平均風速低于3~4米/秒的地區;具有易啟動的優點,因此利用率較高。由于轉速低,多用于直接驅動農牧業機械。
風力發動機的風輪與紙風車轉動原理一樣,但是,風輪葉片具有比較合理的形狀。為了減小阻力,其斷面呈流線型。前緣有很好的圓角,尾部有相當尖銳的后緣,表面光滑,風吹來時能產生向上的合力,驅動風輪很快地轉動。對于功率較大的風力發動機,風輪的轉速是很低的,而與之聯合工作的機械,轉速要求較高,因此必須設置變速箱,把風輪轉速提高到工作機械的工作轉速。風力發動機只有當風垂直地吹向風輪轉動面時,才能發出最大功率來,由于風向多變,因此還要有一種裝置,使之在風向變化時,保證風輪跟著轉動,自動對淮風向,這就是機尾的作用。風力發動機是多種工作機械的原動機。利用它帶動水泵和水車,就是風力提水機;帶動碾米機,就是風力碾米機;此類機械統稱為風能的直接利用裝置。帶動發電機的就叫風力發電機。它們均由兩大部分組成,一部分是風力發動機本體和附件,是把風能轉化為機械能的裝置;另一部分是電氣部分,包括發電機及電氣裝置,把機械能轉化為電能,并可靠地提供給用戶。小風力發電機的容量不大,功率一般從幾瓦到幾千瓦,大都具有結構簡單,搬運方便的優點。按風力發動機與發電機的連接方式分,有變速連接的和直接連接的兩種。
在風能的利用中,蓄能是一個重要的問題。特別是對于風力發電,在很大程度上,其生命力由蓄能裝置(如蓄電池)的可靠程度來決定。有了蓄能裝置,在有風的時候,把多余的能量儲存起來;在無風時,輸出應用。各種蓄能方式的研究是風能利用的一個急待解決的重要任務。
在自然界的能源中,風能是極其豐富的。據粗略估計,近期可以利用的風能總功率約為106~107兆瓦,這個數值比全世界可以利用的水力資源大10倍。但是,這筆巨大的自然財富還有待人類去大力開發。
我國是利用風能最早的國家。早在2000多年以前,利用風力驅動的帆船已經在江河中行駛,明代開始應用風力水車灌溉農田,并且出現了用于農產品加工的風力機械。
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