3.2 Расчет мощности потока ветра

Исходными данными для разработки конструкции ветродвигателя является его мощность, которая зависит от мощности и напряжения аккумуляторной батареи. Напряжение U автомобильного аккумулятора равно 14 В. Зарядный ток I, достаточный для заряда аккумуляторной батареи (АБ) принимаем равным 2 А. Тогда мощность зарядного устройства:

P_з = U · I = 14 · 2 = 28 Bт.

Емкость Q аккумуляторной батареи принимаем равной 45 А·ч:

Q = 45 А·ч.

Наиболее простая конструкция ветродвигателя состоит из двух лопастей роторного типа. Максимальная мощность, которую можно отнимать у ветра по данным (Л-5) составляет 59 %.

Тогда мощность ветродвигателя: Р_вд = Р_ветра·0,59 Вт.

За 1 секунду воздух передает поверхности S свою механическую энергию, содержащую в объеме S. Кинетическая энергия этого объема воздуха плотностью составит:

W_k=S · = S· .

Мощность потока ветра Р_ветра:

Р_ветра =

где: m = S -масса воздуха в потоке, проходящем за 1 секунду (t =1).

При скорости потока ветра =5 м/с m = 1,22· 0,32·5 = 1,95 кг.

.

Мощность ветрового потока, поступающего на ветродвигатель:

P_ветра= =48,8 Вт.

Мощность ветродвигателя:

P_вд= P_ветра 0,59 = 28,8 Вт.

Подобную формулу P_ветра можно было получить через работу совершаемую ветром в единицу времени:

(1)

3.3 Мощность потока ветра, поступающего на

лопасти ветродвигателя. Размеры реальной конструкции

Мощность ветра определяем по формуле (1), где - плотность воздуха,

ν - скорость ветра, S- объем воздуха, тогда мощность ветра:

При = 2,5 м/с Р_пот= = =1,26Вт

При =5м/с Р_пот = = =10Вт

При =10м/с Р_пот = =80,5Вт

Так как вырабатываемая мощность ветродвигателя составляет 59% от мощности ветра, рассчитываем мощность ветродвигателя:

При = 2,5 м/с Р_дв=Р_ветр*0,59=1.26*0.59=0.74 Вт

При =5м/с Р_дв=Р_ветр*0,59=10 *0,59=5,9 Вт

При =10м/с Р_дв=Р_ветр*0,59=80,5*0,59=47,5Вт

Полученные расчеты занесены в таблицу

Таблица 4

Скорость ветра	= 2,5 м/с	=5м/с	=10м/с
Мощность ветродвигателя	Рдв=0.74 Вт	Рдв=5,9 Вт	Рдв=47,5Вт

Рассчитанные значения мощности ветродвигателя дают возможность найти диаметр для разработки реальной ветроустановки. Диаметр найдем из формулы S=π* . Напряжение U автомобильного аккумулятора равно 14 В. Зарядный ток I, достаточный для заряда аккумуляторной батареи (АБ), принимаем равным 2 А. Тогда мощность зарядного устройства:

P_з = U · I = 14 · 2 = 28 Bт.

Емкость Q аккумуляторной батареи принимаем равной 45 А·ч:

При =5м/с, если мощность зарядного устройства 28 Вт и емкость аккумуляторной батареи Q=45 A*ч. Исходя из формулы

Р_вд=Р*0,59,

Мощность ветра:

Р_в= =47,4Вт

Используя значения мощности ветра, рассчитываем площадь по формуле:

; S= =0,62м²

Зная площадь, найдем диаметр реальной конструкции:

D= =0,89м

Эти же расчеты производим при 14 Вт:

Р_вд=14Вт

Q=45 A/ч

Р_вд=Р_ветр*0,59

Р_{ветр= = =}23,7 Вт

Р_ветр= = =23,7 Вт

S= =0,31м²

S=3,14* =0,31м², тогда диаметр реальной конструкции составляет:

D= =0,63м

Итак, нами рассчитана вырабатываемая мощность потока, ветродвигателя, ветра при различных скоростях нашей конструкции, и, рассчитав площадь, мы нашли диаметр для реальной ветроустановки.