Grzebiąc w necie trafiłem na jedna z zagranicznych stron poświęconą projektowaniu śmigieł.Znalazłem tam bardzo ciekawe informacje ,które mogą przydać się mniej wtajmniczonym kolegom.Treść przetłumaczyłem i trochę zoptymalizowałem,dodałem tez i zmieniłem jednostki. Oczywiście wszystko mozna obliczyć programami ,ale ja jednak wolę wiedzieć co i jak się oblicza i co z czym się je
Tak więc poniżej wrzucam teoretyczną część na temat współczynnika /wyróżnika szybkobieżności (ang. Tip Speed Ratio -TSR)Wiem ,że nic nowego nie odkryłem ale mam nadzieję ,że ktoś z tego skorzysta.
Definicja TSR współczynnika szybkobieżności
Teraz trzeba się zastanowić, dlaczego to jest ważne. Dla konkretnego generatora, jeśli zestaw łopat obraca się zbyt wolno, a następnie większość wiatru przejdzie przez wirnik bez przechwycenia przez łopaty. Jeśli łopaty obracają się zbyt szybko, a następne łopaty zawsze będą podązać za poprzednią w turbulentnym wietrze.
To dlatego, że ostrza zawsze będą podróżować po miejscu, w którym ostrze przed nim podróżowało (i użyło wiatr w tym miejscu).
Ważne jest, żeby wystarczająco dużo czasu upłynie pomiędzy dwoma ostrzami przejeżdżających przez samo miejsce, tak aby nowy / nieużywany wiatr wpłynął w tę lokalizację.
Tak więc, następne ostrze, które przechodzi przez to miejsce będzie w stanie wykorzystać świerzy /nieużywany wiatr i energię w nim zawartą.
W skrócie. Jeśli ostrza są zbyt powolne nie przechwytują całego wiatru ,który mogłyby wykorzystać, a jeśli są one zbyt szybkie, to ostrza wirują dzięki turbulentnemu wiatrowi poprzedniej łopaty.
Z tego powodu, stosuje się TSR przy projektowaniu turbiny wiatrowej tak,aby można uzyskać maksymalną ilość energii z wiatru z wykorzystaniem określonego generatora.
Nie wdając się w szczegóły, fizyki i badania wykazały, że przybliżona optymalne TSR dla danego rotora ostrza są:
TSR Ilość łopatek
~ 6-7 2
~ 5-6 3
~ 2-3 5
Jak zmierzyć TSR - Wyróżnik szybkobieżności
1 godzina 60 minut / 3600 sekund
1 minuta 60 sekund
Pi 3,14
Przelicznik 1 km/h = 3,6 m/s
Co to jest TSR ?
Odległość jaką czubek łopaty przemieszcza się przez jeden pełny obrót = obwód koła o promieniu R = r 2pi (2 x Pi x r)
Gdzie Pi = 3,14
gdzie R = długość łopaty.
Przykładowe obliczenia
Jaka odległość pokona ostrze 1 metr, aby zakończyć jeden obrót?
Odpowiedź: Odległość = (2) (Pi) (r) = (2) x (3.14) x (1 m) = 6,28 m
Teraz załóżmy, mierzymy rpm 450 przy wietrze 10m/s lub 36km/h.
Jak daleką drogę ma do pokonania czubek łopaty w ciągu jednej godziny?
Odpowiedź:
450 obr/min x 60 min = 27000 obrotów na godzinę
27000 obrotów na godzinę x 6.28 m /obrót = 169560 metrów na godzinę(ponad 169,5 kilometra)
Uwaga: wiemy, że końcówka ostrza przemieszcza 6.28 metrów w jednym obrotem, ponieważ jest to pierwsze nasze obliczenie!
Więc teraz wiemy, że końcówka ostrza przemieszcza 169560 metrów w ciągu jednej godziny.
Tak więc zaokrąglając nasza końcówka przejechała w 1 godzinę 169,5 km
Przy wietrze 10m/s mamy 36 km/h tak więc 169,5 : 36 = TSR 4,7
Mówiąc najprościej, końcówka ostrza porusza się 4,7 razy szybciej niż prędkość wiatru.
Dodatek:
Jaką drogę pokona ostrze w ciągu jednej minuty?
450 obr /min x 6,28 = 2826 m/min
Jaka drogę pokona koniec łopaty w ciegu jednej sekundy?
450 obr /min : 60 sekund = 7,5 obr/min x 6,28 = 47,1 m/s przy wietrze 10m/s daje nam TSR 4,7
Nie ma znaczenia czy przeliczamy to w m/s czy km/h tak czy tak wyjdzie nam wynik . ważne tylko żeby nie mieszać jednostek
