Исходные данные для расчета:
- номинальная мощность –N=4000 Вт
- среднегодовая скорость ветра V=7,5 м/с
- скорость ветра при порыве Vпор,=27
- число лопастей: iл=2
- КПД электрический ηэл=0,65
- КПД механический ηмех=0,9
- плотность воздуха: ρ=1,23 кг/м3
- заданный коэффициент быстроходности в рабочей точке Zк=7
- относительный
радиус расположения корневого сечения
лопасти
0=
0,2
- число сечений лопасти n=5
- число точек деления
задаваемого интервала коэффициента
торможения для выбора его оптимального
значения:
- точность при решении
первого уравнения связи:
- относительная
толщина профиля корневого сечения
лопасти:
- относительная
толщина профиля лопасти на периферии:
- поправочный
коэффициент при расчете коэффициента
мощности:
1. Расчет оптимального коэффициента торможения потока.
1.1. Коэффициент торможения потока.
Задаем шесть значений
коэффициента торможения потока
через
равный шаг от 0,27 до 0,42 по формуле:
При
1.2. Коэффициент идеальной мощности.
Определяем значения коэффициента идеальной мощности:
1.3. Коэффициент концевых потерь.
Находим коэффициенты концевых потерь:
Аналогично посчитаем остальные значения, результаты приведем в таблице 1.1.
1.4. Коэффициент профильных потерь.
Находим значения коэффициента профильных потерь:
Находим
для
,
а остальные значения приведем в таблице
1.1.
1.5. Коэффициент потерь на кручение струи.
Определяем средний по высоте коэффициент быстроходности:
Вычисляем средний
по высоте лопасти относительный КПД
элементарного ветряка для
Определяем коэффициент
потерь на кручение струи для
,
а остальные значения приведем в таблице
1.1.
1.6. Предварительный коэффициент мощности.
Вычисляем
предварительный коэффициент мощности
для
1.7. Значения параметров, зависящих от коэффициента торможения.
Приведем величины найденных параметров при различных значениях, в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
-
Наименование параметров
Обозна-чение
Номер точки
1
2
3
4
5
6
Коэффициент торможения потока
0,27
0,3
0,33
0,36
0,39
0,42
Коэффициент идеальной мощности
0,621
0,646
0,665
0,678
0,685
0,686
Коэффициент концевых потерь
0,097
0,109
0,122
0,136
0,150
0,166
Коэффициент профильных потерь
0,120
0,125
0,130
0,136
0,142
0,149
Средний по высоте лопасти относительный КПД
0,892
0,888
0,883
0,878
0,872
0,866
Коэффициент потерь на кручение струи
0,008
0,008
0,009
0,009
0,009
0,008
Предварительный коэффициент мощности
0,456
0,464
0,465
0,461
0,451
0,436
1.8.
Выбор
максимального значения
и
определение соответствующего ему
значение
1.9. Определение расчетного коэффициента мощности.
2. Расчет относительных параметров геометрии лопасти.
2.1. Относительный радиус расположения сечения лопасти.
2.2. Коэффициент быстроходности сечения лопасти.
2.3. Число относительных модулей сечения лопасти.
Остальные значения приведены в таблице 2.1.
2.4. Коэффициент суммарной загруженности сечений лопастей, находящихся в зоне действия элементарной кольцевой струи.
Остальные значения приведены в таблице 2.1.
2.5. Значения параметров для пяти сечений лопасти.
Таблица 2.1.
|
наименование параметров |
Обознач |
Номер сечения лопасти | ||||
|
1(корн) |
2 |
3 |
4 |
5(переф) | ||
|
Относительное расстояние сечения лопасти от оси колеса |
|
0,200 |
0,400 |
0,600 |
0,800 |
1,000 |
|
Коэффициент быстроходности сечения лопасти |
|
1,400 |
2,800 |
4,200 |
5,600 |
7,000 |
|
Число относительных модулей сечения лопасти |
|
2,153 |
4,081 |
6,054 |
8,041 |
10,033 |
|
Коэффициент суммарной нагруженности |
|
0,459 |
0,275 |
0,190 |
0,145 |
0,117 |
2.6. Коэффициент подъемной силы периферийного сечения.
Из выражения
и
таблицы 1.1. имеем
,
соответствующее ему:
.
2.7. Относительная хорда (в долях наружного радиуса колеса) периферийного сечения.
Относительная хорда в долях диаметра колеса
2.8. Коэффициент подъемной силы корневого сечения.
Из исходных данных
имеем
,
следовательно:
2.9. Относительная хода (в долях наружного радиуса колеса) корневого сечения.
Относительная хорда в долях диаметра колеса:
2.10. Относительная хорда (в долях радиуса колеса) промежуточного сечения.
Для
(корневое
сечение):
Для
:
для
:
для
:
;
для
:
.
2.11. Коэффициент подъемной силы промежуточного сечения.
2.12.
Определение
номера элемента на восходящей ветви
исходных значений характеристики
,
ближайшего к
и
больше его.
Сравниваем
с
возрастающей по величине частью массива
исходных данных. Определяем номер
элемента ближайшего по величине к
и
больше его.
Для первого сечения
и
сравнивая его с элементами таблицы 1
(для
),
имеем
Для второго сечения
Для третьего сечения
Для четвертого сечения
Для пятого сечения
2.13. Угол атаки промежуточного сечения.
Выпишем необходимые значения в таблицу, для удобства дальнейшего расчета (см. табл.1.):
|
|
|
|
|
|
|
4⁰ |
1,03 |
1,063 |
6⁰ |
1,12 |
|
1⁰ |
0,76 |
0,846 |
2⁰ |
0,85 |
|
0⁰ |
0,65 |
0,745 |
1⁰ |
0,76 |
|
0⁰ |
0,65 |
0,747 |
1⁰ |
0,76 |
|
1⁰ |
0,76 |
0,869 |
2⁰ |
0,85 |
2.14. Угол притекания сечения лопасти.
2.15. Угол заклинения (установки) сечения лопасти.
2.16. Итог расчета относительных параметров геометрии.
Таблица 2.2. – относительные параметры расчета геометрии лопасти.
-
Наименование параметров
единицы измерения
Обозна-чение
Номер сечения
1
корень
2
3
4
5
периф
Относительный радиус расположения сечения лопасти о.е.
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Относительная (в долях наружного радиуса) хорда сечения лопасти о.е.
0,22
0,18
0,14
0,11
0,07
Коэффициент подъемной силы
о.е.
1,062
0,766
0,669
0,687
0,850
Угол притекания,
градус
24,91
13,77
9,38
7,09
5,69
Угол заклинения (установки) сечения лопасти, градус
20,20
12,70
9,21
6,76
3,69