7.2. Задание

1) Определить диаметр ветроколеса D, м, необходимый для ветроустановок мощностью Р, кВт.

2) На какой высоте h₁ целесообразно размещать ветродвигатели? Сколько потребуется установок для покрытия требуемой мощности?

7.3. Исходные данные для расчета

1) Мощность ветроустановки равна Р=200 кВт. Скорость ветра u₁=2 м/с, при коэффициенте использования энергии ветра ξ = 0,3; плотность воздуха ρ принять равной 1,2 кг/м³. Высота h₁=6м.

2) На высоте h, м, скорость ветра составила u, м/с. Потребность в энергии составляет 100 кВт.

3) D = 2; 4; 8; 15; 30; 50; 100 м.

7.4. Порядок выполнения работы

Поскольку измерения скорости могут проводиться на высоте h₁, м, а для оценки энергетического потенциала нужна скорость ветра u, м/с, на высоте предполагаемой установки ветротурбин h, м, определение скорости ветра на высоте h выполняется с помощью известной аппроксимационной зависимости:

(7.1)

где h определяется из предварительных расчетов (например, если известен диаметр колеса ветроагрегата).

Таблица 7.1

Аппроксимационная зависимость высоты ветроустановки от скорости ветра

h, м	u, м/с
2	2
4	2,3
6	2,49
8	2,64
10	2,76
15	3
20	3,17
25	3,3
…	…
115	4,5

Выбираем среднюю скорость ветра u, м/с

(7.2)

Из (7,1) выразим h,м:

м.

При средней скорости ветра u, м/с и плотности воздуха ρ, кг/м³ ветроколесо развивает мощность Р,Вт. Отсюда можно узнать его диаметр D,м:

(7.3)

Учитывая исходные данные, приближенный диаметр D=8м.

Мощность ветрового потока единичного сечения P_v,Вт, определяется по выражению:

(7.4)

.

Площадь ветроколеса F , м² :

(7.5)

.

При скорости ветра u, м/с и плотности воздуха ρ,кг/м³ , ветроколесо, ометающее площадь F, м² , развивает мощность P, Вт:

(7.6)

.

Вывод: Исходя из расчета, диаметр ветроколеса, необходимый для ветроустановок D=6,42м.

Ветродвигатели целесообразно размещать на высоте h=22,8 м.

Для покрытия требуемой мощности потребуется одна ветроустановка.