Chcę zaprojektować małą turbinę wiatrową, którą można łatwo wyprowadzić z klasy na boisko sportowe przy stosunkowo słabym wietrze (5-15 km / h), która może zasilać małą ultrajasną diodę 5 V - wystarczy, aby to pokazać to działa.
Jak obliczyć moc, którą mogę uzyskać z różnych średnic ostrza w tych warunkach wiatrowych, oraz moc potrzebną do napędzania małego silnika prądu stałego / generatora wystarczającego do oświetlenia diody LED?
Odpowiedzi:
Tak się składa, że niedawno sam przeprowadziłem te obliczenia dla innej witryny.
Biorąc pod uwagę następujące fakty z szybkiego wyszukiwania w Internecie, ustalenie liczb nie jest trudne.
Po pierwsze, potrzebujemy około 50 mW / 0,40 = 125 mW energii przepływającej przez wiatrak do wytworzenia potrzebnej energii elektrycznej (ignorując inne czynniki, takie jak faktyczna sprawność małego wiatraka i sprawność generatora).
Moc powietrza przepływającego przez wiatrak wynosi 0,5 mv 2 , gdzie m jest szybkością masową powietrza przepływającego przez „dysk” określoną przez średnicę łopat. Na przykład, załóżmy, że mamy dysk 0,03 M 2 (około 20 cm średnicy). Szybkość masowa powietrza to powierzchnia dysku pomnożona przez prędkość powietrza, pomnożona przez gęstość powietrza:
Moc tego powietrza wynosi zatem:
Zastępowanie i rozwiązywanie :v
... lub około 7 km / h.
Biorąc pod uwagę wcześniej ignorowane przez nas wydajności, a także straty w przekładni, które mogą być potrzebne do podniesienia prędkości obrotowej generatora do użytecznego poziomu, prawdopodobnie strzeliłbym do około 4 × powierzchni lub około 2 × średnicy (40 -50 cm), aby uzyskać rozsądne wyniki.
źródło
Spróbuj wyciąć kilka z drewna balsy, aby zobaczyć, co dostajesz. Eksperymentowanie jest prawdopodobnie najlepszą metodą na tak małą skalę, a matematyka nie zajdzie daleko bez obszernej wiedzy o materiałach (tj. Im tańszy materiał, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że ostrze będzie wyglądało jak duże).
Pracowałem na uczelni na zajęciach letnich, korzystając z materiałów KidWind, a budowanie własnych i eksperymentowanie z nimi jest naprawdę fajne. Zawsze budowaliśmy tunel aerodynamiczny i stojaki / wirniki turbin, do których dzieci projektowałyby i przyczepiały łopaty. Mnóstwo zabawy, a zdziwisz się, jakie kształty rzeczywiście działają, warto. Aktywność zajęła nawet mniej niż godzinę.
http://challenge.kidwind.org/events/building-a-turbine
http://learn.kidwind.org/learn/science_fair_projects
Strona ze zdjęciem tunelu (z tego modelowaliśmy): http://challenge.kidwind.org/?/national/tunnel
źródło