Yuav ua li cas cua Turbine Rotor cuam tshuam rau kev siv hluav taws xob zoo
Cov cua turbine feem ntau tsuas yog nkag siab tias yog "pinwheels" uas hloov cov cua mus ua hluav taws xob. Txawm li cas los xij, lub plawv ntawm cov txheej txheem nyob hauv lub rotor - ib qho khoom muaj cov hniav thiab lub hub (qhov chaw nruab nrab ntawm lub rotor) uas ntes lub zog kinetic ntawm cua thiab hloov nws mus ua lub zog mechanical rotary. Kev siv hluav taws xob ntawm lub cua turbine yog cuam tshuam los ntawm lub rotor tsim, nws ua haujlwm li cas, thiab nws qhov haum rau cov xwm txheej cua ntawm qhov chaw teeb tsa. Tsab xov xwm no tshawb nrhiav seb lub rotor cuam tshuam li cas rau kev ua haujlwm, los ntawm cov tswv yim aerodynamic mus rau cov haujlwm ua haujlwm thiab kev tswj hwm thev naus laus zis.
1. Lub luag haujlwm ntawm lub rotor hauv cov saw hlau hloov pauv hluav taws xob
Lub zog cua los ntawm cov huab cua uas txav mus los. Lub rotor ua haujlwm zoo li lub "tis dav hlau" uas tig: cov hniav tsim kev nqa vim yog qhov sib txawv ntawm lub siab ntawm sab saud thiab hauv qab ntawm cov hniav. Qhov kev nqa no tsim lub zog torque ntawm lub turbine ncej, tsav lub generator los tsim hluav taws xob.
Kev ua haujlwm ntawm lub turbine tsis yog txiav txim siab los ntawm lub tshuab hluav taws xob lossis lub tshuab hluav taws xob xwb, tab sis kuj los ntawm seb lub rotor "sau" lub zog cua zoo li cas. Yog tias lub rotor tsis tuaj yeem ntes lub zog tau zoo (piv txwv li, vim yog tsim cov hniav tsis raug lossis kev hloov kho lub kaum sab xis tsis raug), feem ntau ntawm lub zog muaj los ntawm cua yuav raug pov tseg ua qhov cua ntsawj thiab cua tsis kam.
2. Kev txwv theoretical: Betz txwv thiab lub zog coefficient (Cp)
Hauv kev siv lub tshuab cua turbine physics, muaj qhov txwv siab tshaj plaws rau lub zog cua uas lub rotor tuaj yeem ntes tau, hu ua Betz limit, ntawm kwv yees li 59,3%. Qhov no txhais tau tias txawm tias lub rotor zoo tshaj plaws tsis tuaj yeem hloov tag nrho lub zog cua mus rau hauv lub zog tshuab vim tias cov cua yuav tsum txav mus los ntawm lub turbine; yog tias cua "nres" ntawm lub rotor, qhov dej ntws yuav raug thaiv thiab tsis muaj cua tshiab yuav hla dhau.
Qhov ua haujlwm zoo ntawm lub rotor feem ntau yog qhia los ntawm cov coefficient ntawm lub zog (Cp), uas yog qhov sib piv ntawm lub zog uas lub rotor tuaj yeem rho tawm rau tag nrho lub zog muaj nyob rau hauv cua hla lub rotor thaj chaw swept. Cp ntawm cov turbines niaj hnub no feem ntau yog nyob rau hauv qhov ntau ntawm 0,35–0,5 nyob rau hauv cov xwm txheej ua haujlwm zoo tagnrho. Lub rotor tsim zoo lub hom phiaj kom tswj tau Cp siab dhau ntawm qhov ceev cua feem ntau ntsib ntawm qhov chaw.
3. Txoj kab uas hla ntawm lub rotor thiab thaj chaw uas tau swept: qhov cuam tshuam ncaj qha rau lub zog uas tau ntes tau
Qhov pom tseeb tshaj plaws yog lub rotor txoj kab uas hla. Lub zog muaj nyob rau hauv cua yog proportional rau lub rotor lub swept cheeb tsam (A), thiab A nce raws li lub square ntawm lub radius (A = πR²). Qhov no txhais tau tias qhov nce me me ntawm cov hniav ntev tuaj yeem ua rau lub zog uas tuaj yeem ntes tau ntau dua.
Cov rotors loj dua:
- Txais tau lub zog ntau dua, tshwj xeeb tshaj yog thaum cua hlob qeeb mus rau nruab nrab.
- Ua kom muaj peev xwm ntau ntxiv (feem pua ntawm kev tsim hluav taws xob tiag tiag rau lub peev xwm nominal) vim tias lub turbine tuaj yeem tsim hluav taws xob ntau zaus.
Tab sis cov rotors loj kuj ntxiv rau cov teeb meem:
- Kev thauj khoom ntau dua ntawm cov qauv (lub zog khoov ntawm cov hniav thiab cov pej thuam nce ntxiv).
- Cov nqi khoom siv thiab kev thauj mus los ntawm cov hniav nce ntxiv.
- Kev pheej hmoo ntawm suab nrov thiab kev cuam tshuam rau qhov muag yuav nce ntxiv yog tias tsis tswj hwm kom zoo.
Qhov sib npaug ntawm qhov loj ntawm lub rotor thiab qhov ntsuas ntawm lub generator yog qhov tseem ceeb: lub rotor "loj dhau" rau lub generator tuaj yeem ua rau lub turbine feem ntau mus txog nws qhov txwv ntawm lub zog thiab yuav tsum txwv cov zis tawm (kev txwv), thaum lub rotor "me dhau" ua rau lub turbine tsis muaj txiaj ntsig zoo thaum cua qis.
4. Tsim cov hniav: airfoil profile, twist, thiab taper
Qhov ua haujlwm ntawm lub rotor yog cuam tshuam los ntawm cov duab ntawm cov hniav. Cov hniav cua turbine tsis sib xws los ntawm lub hauv paus mus rau lub taub hau; lawv feem ntau muaj:
– Tig: Lub kaum sab xis ntawm cov hniav hloov pauv raws nws qhov ntev kom ntseeg tau tias txhua ntu ntawm cov hniav ua haujlwm ntawm nws lub kaum sab xis zoo tshaj plaws. Vim tias qhov ceev ntawm huab cua sib txawv thoob plaws lub vojvoog (lub taub hau txav sai dua li lub hauv paus), kev tig pab tswj kom muaj kev ua haujlwm zoo ntawm huab cua.
– Taper (kev txo chord): qhov dav ntawm cov hniav loj dua ntawm lub hauv paus thiab tapers mus rau lub taub hau. Qhov no tswj kev faib tawm ntawm kev nqa thiab txo qhov hnyav thiab kev co ntawm lub taub hau hniav.
- Cov qauv tshwj xeeb ntawm cov dav hlau: lub hauv paus feem ntau siv cov qauv tuab rau lub zog ntawm cov qauv, thaum ntu nruab nrab siv cov qauv nyias dua rau kev ua haujlwm zoo ntawm aerodynamic.
Yog tias tus qauv hniav tsis haum, lub rotor tsim Cp qis dua, suab nrov dua, thiab yooj yim nres (poob ntawm kev nqa vim lub kaum sab xis loj dhau).
5. Qhov piv ntawm qhov ceev ntawm lub hau (TSR): lub rotor xauv ua haujlwm ntawm qhov chaw zoo tshaj plaws.
Qhov Sib Piv Ceev ntawm Lub Taub (TSR) yog qhov sib piv ntawm qhov ceev ntawm lub taub hau hniav rau qhov ceev ntawm cua. Lub rotor muaj qhov TSR zoo tshaj plaws uas ua tiav qhov siab tshaj plaws Cp. Yog tias lub rotor tig qeeb dhau, nws tsis tsim qhov siab tshaj plaws; yog tias nws tig sai dhau, kev rub nce thiab tuaj yeem ua rau muaj suab nrov thiab cov khoom thauj dynamic.
Cov turbine niaj hnub no feem ntau siv cov txheej txheem hloov pauv ceev kom tswj tau qhov TSR ze li zoo tshaj plaws thaum qhov ceev cua hloov pauv. Qhov no yog ib qho laj thawj uas cov turbine niaj hnub no ua haujlwm tau zoo dua li cov qauv qub, uas muaj qhov ceev ruaj khov.
6. Kev tswj qhov suab thiab kev tswj qhov chaw nres: kho lub kaum sab xis ntawm cov hniav kom ua haujlwm tau zoo thiab muaj kev nyab xeeb.
Lub rotor tsis yog nyob ntawm seb cov hniav zoo li cas xwb, tab sis kuj nyob ntawm seb cov hniav tau teeb tsa li cas thaum lub sijhawm ua haujlwm. Ob lub tswv yim tseem ceeb yog:
– Kev tswj qhov siab: Cov hniav tuaj yeem tig tau (lub kaum sab xis uas tuaj yeem hloov pauv) los tswj qhov nqa. Thaum cua qis, lub kaum sab xis raug kho kom ntes tau lub zog siab tshaj plaws; thaum cua siab thiab lub zog tab tom los txog qhov txwv, cov hniav raug "feathered" (lub kaum sab xis ntawm kev tawm tsam raug txo qis) kom tswj tau lub zog ruaj khov thiab tiv thaiv kev thauj khoom ntau dhau. Kev tswj qhov siab ua rau muaj kev ua haujlwm zoo dua thaum tiv thaiv cov khoom.
– Kev tswj qhov chaw nres: Lub rotor tau tsim los kom thaum cua hlob heev, cov hniav yuav nres, tiv thaiv kom tsis txhob muaj zog ntxiv. Lub kaw lus no yooj yim dua, tab sis feem ntau tsis yooj ywm thiab tuaj yeem ua rau lub nra hnyav thiab suab nrov ntau dua li kev tswj qhov siab.
Hauv kev xyaum ua, kev tswj lub suab nrov ua ke nrog kev ceev hloov pauv pab lub turbine tswj tau Cp siab dhau ntawm ntau qhov kev ua haujlwm, yog li ua rau kev siv hluav taws xob zoo dua txhua xyoo.
7. Tus naj npawb ntawm cov hniav: 2 vs 3 hniav thiab cov txiaj ntsig ntawm kev ua haujlwm
Feem ntau cov turbine siv hluav taws xob siv peb lub hniav vim lawv muab qhov sib npaug zoo tshaj plaws ntawm kev ua haujlwm zoo, kev ruaj khov, suab nrov, thiab cov khoom thauj dynamic. Ob lub turbine tuaj yeem sib dua thiab pheej yig dua, tab sis feem ntau xav tau qhov ceev tig siab dua kom ntes tau tib lub zog, uas tuaj yeem ua rau suab nrov thiab cov khoom siv qaug zog. Ib lub hniav tsis tshua siv vim muaj teeb meem sib npaug.
Tus naj npawb ntawm cov hniav cuam tshuam rau "kev du" ntawm lub zog torque thiab kev sib cuam tshuam aerodynamic. Peb cov hniav feem ntau ua rau muaj kev sib hloov ruaj khov dua, txhim kho kev ua haujlwm ntawm lub cev kis tau zoo thiab txo cov khoom thauj siab tshaj plaws uas tuaj yeem txo lub neej ntawm cov khoom.
8. Kev poob ntawm aerodynamic: kev poob ntawm lub taub hau, kev sawv, thiab kev kiv cua
Lub ntiaj teb tiag tiag rotor efficiency poob qis vim muaj ntau qhov tseem ceeb aerodynamic poob:
– Kev poob ntawm lub hau: Ntawm lub hau hniav, cua feem ntau "tawm" los ntawm sab siab mus rau sab qis, tsim ib lub vortex uas txo qhov kev nqa zoo. Kev tsim qauv ntawm lub hau hniav thiab txoj kev ua haujlwm pab txo qhov kev poob no.
– Cov nyhuv ntawm lub zog cua: lub rotor tso ib txoj kab ntawm cov dej ntws turbulent nrog qhov ceev cua qis dua tom qab nws. Hauv cov chaw ua cua, qhov cua los ntawm lub turbine pem hauv ntej tuaj yeem txo qhov tso zis ntawm lub turbine tom qab. Kev teeb tsa turbine thiab kev tswj hwm lub zog cua (kev tswj hwm yaw tig) tuaj yeem txhim kho qhov ua tau zoo ntawm lub chaw ua liaj ua teb.
- Cua tshuab thiab cua txiav: qhov sib txawv ntawm qhov ceev ntawm cua nrog rau qhov siab thiab qhov cua hauv zos cuam tshuam rau lub kaum sab xis ntawm cov hniav thiab ua rau nws nyuaj rau khaws lub rotor kom zoo.
Qhov zoo dua ntawm lub rotor thiab lub kaw lus tswj hwm daws cov xwm txheej no, qhov siab dua ntawm lub zog txhua xyoo uas tuaj yeem tsim tau.
9. Tej yam ib puag ncig: av, dej khov, thiab kev puas tsuaj ntawm ntug kev
Lub zog ua haujlwm ntawm lub rotor tuaj yeem txo qis zuj zus vim yog qhov puas tsuaj ntawm cov hniav:
- Kev yaig ntawm ntug kev ua los ntawm nag, plua plav, lossis cov khoom me me tuaj yeem hloov pauv qhov aerodynamic profile, txo qhov nqa thiab ua rau muaj kev rub ntau ntxiv.
- Cov av thiab kab ua rau qhov chaw ntxhib, ua rau muaj micro-turbulence.
- Kev ua dej khov (kev tsim dej khov) hauv huab cua txias hloov pauv cov duab ntawm cov hniav thiab ntxiv qhov hnyav, txo qhov ua haujlwm tau zoo thiab ua rau muaj kev pheej hmoo ntau ntxiv.
Yog li ntawd, kev saib xyuas xws li kev tiv thaiv cov txheej txheem, kev tshuaj xyuas tsis tu ncua, kev ntxuav hniav, thiab cov txheej txheem tiv thaiv kev khov lossis tshem tawm cov dej khov tuaj yeem muaj feem cuam tshuam loj heev rau kev siv hluav taws xob txhua xyoo.
10. Kev tsim kho tshiab ntawm lub rotor rau kev ua haujlwm zoo dua
Cov kev txhim kho tsis ntev los no tsom mus rau kev nce kev tsim khoom yam tsis nce qhov hnyav ntau dhau, piv txwv li:
- Cov hniav ntev dua nrog cov ntaub ntawv sib xyaw ua ke rau kev ua haujlwm sib dua tab sis muaj zog.
- Tsim cov cua ntsawj uas tiv taus av thiab yaig kom tswj tau Cp ntev dua.
- Kev tswj tus kheej lub suab (kev hloov kho ywj pheej ntawm lub kaum sab xis ntawm txhua tus hniav) kom txo qhov kev thauj khoom turbulence thiab ua kom muaj txiaj ntsig zoo.
- Rotor-optimized rau cov chaw tshwj xeeb: turbines rau cua qis feem ntau siv cov rotors loj dua piv rau qhov ntsuas generator (lub tswv yim "turbine cua qis").
Xaus
Lub rotor yog qhov tseem ceeb tshaj plaws hauv kev siv hluav taws xob ntawm lub tshuab cua vim nws ua haujlwm ua "qhov nkag" rau kev hloov pauv hluav taws xob - los ntawm cua mus rau kev tig tshuab. Txoj kab uas hla ntawm lub rotor, kev tsim hniav (profile, twist, taper), kev teeb tsa kev ua haujlwm (TSR, qhov ceev hloov pauv, kev tswj qhov siab), tus lej ntawm cov hniav, thiab cov teebmeem ib puag ncig xws li kev yaig thiab icing txhua yam cuam tshuam rau qhov ze ntawm lub turbine tuaj yeem ua haujlwm rau qhov zoo tshaj plaws aerodynamic. Kev nkag siab thiab kev ua kom zoo dua ntawm lub rotor tsis yog tsuas yog ua rau lub zog tam sim ntawd nce ntxiv, tab sis thaum kawg ua rau kev tsim hluav taws xob txhua xyoo nce ntxiv, ntev lub neej ntawm cov khoom, thiab txo cov nqi hluav taws xob los ntawm lub zog cua.
Yog tias koj xav tau, kuv tuaj yeem hloov kho tsab xov xwm no rau cov neeg mloog tshwj xeeb (cov tub ntxhais kawm, cov pej xeem, lossis cov kws kho tshuab), lossis ntxiv ib qho piv txwv yooj yim ntawm kev sib raug zoo ntawm lub rotor txoj kab uas hla thiab lub zog ntes tau.
