Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 3 (Bài 8) - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng "Năng lượng tái tạo - Chương 3 (Bài 8):Năng lượng gió" cung cấp cho người học các kiến thức:Hiệu suất cực đại của rôto, máy phát tuabin gió, điều chỉnh tốc độ để đạt công suất cực đại, công suất gió trung bình. Mời các bạn cùng tham khảo.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 3 (Bài 8) - TS. Nguyễn Quang Nam 408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 8 1Ch. 3: Năng lượng gió3.5. Hiệu suất cực đại của rôto3.6. Máy phát tuabin gió3.7. Điều chỉnh tốc độ để đạt công suất cực đại3.8. Công suất gió trung bình Bài giảng 8 2 Hiệu suất cực đại của rôto• Hai trường hợp đặc biệt, cả hai đều không có nghĩa -• Tốc độ gió phía sau bằng 0 – tuabin lấy toàn bộ công suất gió• Tốc độ gió phía sau bằng phía trước – tuabin không lấy được bất kỳ công suất nào• Albert Betz 1919: Phải có một mức độ giảm tốc độ lý tưởng để tuabin lấy được công suất tối đa• Dựa vào ràng buộc về khả năng của một tuabin trong việc chuyển động năng của gió thành công suất cơ• Xét luồng gió đi qua tuabin – nó giảm tốc độ và giảm áp suất, do đó sẽ nở ra Bài giảng 8 3 Công suất nhận được từ cánh 1 Pb = m& ( v 2 − vd 2 ) (6.18) 2• ṁ = tốc độ truyền khối không khí trong ống• v = tốc độ gió phía trước (chưa bị ảnh hưởng)• vd = tốc độ gió phía sau Bài giảng 8 4 Xác định tốc độ truyền khối• Dễ nhất là xác định tại bề mặt rôto vì chúng ta biết diện tích mặt cắt A• Vậy, tốc độ truyền khối từ (6.3) là m& = ρ Avb (6.19)• Giả sử tốc độ gió tại rôto vb là trung bình cộng của tốc độ gió phía trước v và tốc độ gió phía sau vd: v + vd �v + vd � vb = m& = ρ A � � 2 � 2 � Bài giảng 8 5 Công suất nhận được từ cánh• Vậy (6.18) trở thành 1 �v + vd � 2 Pb = ρ A � �( − d ) (6.20) 2 v v 2 � 2 �• Định nghĩa vd λ = (6.21) v• Viết lại (6.20) thành 1 �v + λ v � 2 Pb = ρ A � �( − λ v ) (6.22) 2 2 v 2 � 2 � 1 3 1 Pb = ρ Av � � (�1 + λ ) ( 1 − λ 2 ) � �(6.22) 2 2 PW = Công suất gió CP = Hiệu suất rôto Bài giảng 8 6 Hiệu suất cực đại của rôto• Tìm tỷ số tốc độ gió để hiệu suất của rôto đạt cực đại, CP• Từ slide trước đó 1 1 λ 2 λ λ 3 CP = �(� ) ( 1 + λ 1 − λ 2 ) �= + � 2 2 2 2 2 Gán đạo hàm của hiệu suất bằng 0, và giải theo : CP =3λ 2 + 2λ − 1 = 0 λ CP 1 = ( 3λ − 1) ( λ + 1) = 0 λ= λ 3 sẽ cho hiệu suất rôto cực đại Bài giảng 8 7 Hiệu suất cực đại của rôto• Thay giá trị tối ưu của vào CP để tìm hiệu suất cực đại của rôto: 1� � 1�� 1� � 16 CP = � �1+ � �1− 2 � �= = 59.3%(6.26) 2� � 3�� 3 � � 27 • Hiệu suất cực đại 59,3% xảy ra khi không khí phía sau có tốc độ bằng 1/3 giá trị phía trước. • Được gọi là “hiệu suất Betz” hay “định luật Betz” Bài giảng 8 8Hiệu suất của rôto• Ở tốc độ gió đã cho, hiệu suất rôto là một hàm của tốc độquay của rôto.• Nếu rôto quay quá chậm, hiệu suất giảm vì cánh đã để lọtquá nhiều gió.• Nếu rô to quay quá nhanh, hiệu suất giảm vì mỗi cánh gâynhiễu loạn nhiều lên cánh tiếp theo.• Cách thông thường để minh họa hiệu suất rôto là biểu diễnnó như một hàm của tỷ số tốc độ (TSR – tip-speed ratio).• Tỷ số tốc độ là tỷ số của tốc độ tại đầu cánh và tốc độ gió. Bài giảng 8 9 Tỷ số tốc độ (TSR)• Hiệu suất là một hàm của tốc độ quay của rôto• Tỷ số tốc độ (TSR) R ...