Экспериментальная установка

Работа выполняется на аэродинамической трубе 1 (рис. 4). В трубе воздушный поток создается осевым вентилятором (на рисунке не показан). Величина скорости потока в трубе регулируется изменением тока питания вентилятора. Скорость воздушного потока в рабочей области трубы определяется с помощью трубки Пито-Прандтля 2 и микроманометра 3. В рабочую зону трубы 1 установлено ветроколесо 4 с электрическим генератором 5. К генератору подключена нагрузка 6. В цепь нагрузки подключены также вольтметр 7 и амперметр 8.

Рис. 4. Схема экспериментальной установки

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с разными типами ветряных колес.

2. Устанавливается репеллерное ветроколесо.

3. Включается блок питания аэродинамической трубы и устанавливается необходимое значение скорости воздушного потока в рабочей зоне.

4. С помощью трубки Пито-Прандтля измеряется значение скорости воздушного потока u_о. по показаниям микроманометра 3, значения которого заносятся в табл. 1.

5. Измеряется напряжение U, создаваемое электрическим генератором, и ток I в нагрузке 6.

6. Последовательно изменяя величины скорости воздушного потока в аэродинамической трубе, производим все вышеперечисленные измерения.

7. Заменяется репеллерное ветроколесо на ветроколесо савониус и выполняются все измерения, описанные в пп. 3-6.

Таблица 1

Тип ветро-колеса	№ опы- та	Показания микрома- нометра	uо, м/с	Параметры генератора ветроустановки			Cр
		l - lo, м		U, В	I, А	Р, Вт
репеллер	1
	2
	3
	4
савониус	1
	2
	3
	4
	5

Обработка экспериментальных данных

1. Скорость потока воздуха u_o вычисляется по формуле

,

где _ж – плотность спирта в микроманометре (_ж = 809,5 кг/м³);

_в – плотность воздуха (_в = 1,2 кг/м³);

l – l_o – разность показаний микроманометра, м;

К – синус угла наклона трубки микроманометра К = 0,2.

2. Определить ометаемую площадь для репеллерного ветроколеса по формуле

S = ∙D²/4, где D – диаметр ветроколеса (D = 0,17 м).

Площадь лобового сопротивления для вертикально-осевых ветроколес савониус равна S = h∙ b = 0,012 м².

3. Вычислить электрическую мощность генератора P = U ∙ I.

4. Определить коэффициент мощности ветроколеса. C_p = 2∙P/(S∙∙u_o³).

5. Сравнить коэффициенты мощности различных типов ветроколес при разных скоростях воздушного потока. Провести анализ полученных результатов и построить графики зависимости С_р от u_o.

6. Исходные данные, необходимые для расчета коэффициента мощности различных типов ветроколес, приведены в табл. 2.

Рис. 5. График зависимости коэффициента мощности С_р от скорости воздушного потока u_o.

Таблица 2