Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 3 (Bài 8) - TS. Nguyễn Quang Nam

• Albert Betz 1919: Phải có một mức độ giảm tốc độ lý tưởng để tuabin lấy được công suất tối đa. • Dựa vào ràng buộc về khả năng của một tuabin trong việc chuyển động năng của gió thàn[r]

1 Bài giảng 8

408004 Năng lượng tái tạo

Giảng viên: TS Nguyễn Quang Nam

2013 – 2014, HK1

http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php

nqnam@hcmut.edu.vn

Ch 3: Năng lượng gió

3.5 Hiệu suất cực đại của rôto

3.6 Máy phát tuabin gió

3.7 Điều chỉnh tốc độ để đạt công suất cực đại 3.8 Công suất gió trung bình

3 Bài giảng 8

Hiệu suất cực đại của rôto

• Hai trường hợp đặc biệt, cả hai đều không có nghĩa

-• Tốc độ gió phía sau bằng 0 – tuabin lấy toàn bộ công suất gió

• Tốc độ gió phía sau bằng phía trước – tuabin không lấy được bất kỳ công suất nào

• Albert Betz 1919: Phải có một mức độ giảm tốc độ lý tưởng

để tuabin lấy được công suất tối đa

• Dựa vào ràng buộc về khả năng của một tuabin trong việc

chuyển động năng của gió thành công suất cơ

• Xét luồng gió đi qua tuabin – nó giảm tốc độ và giảm áp suất,

do đó sẽ nở ra

Công suất nhận được từ cánh

• ṁ = tốc độ truyền khối không khí trong ống

• v = tốc độ gió phía trước (chưa bị ảnh hưởng)

( 2 2 )

1

      (6.18) 2

P = m v & − v

5 Bài giảng 8

Xác định tốc độ truyền khối

• Dễ nhất là xác định tại bề mặt rôto vì chúng ta biết diện tích mặt cắt A

• Vậy, tốc độ truyền khối từ (6.3) là

      (6.19)

b

m & = ρ Av

=

2

d b

v v

  2

d

v v

m = ρ A � � + � �

&

Công suất nhận được từ cánh

• Vậy (6.18) trở thành

• Định nghĩa

• Viết lại (6.20) thành

( 2 2 )

1

        (6.20)

d

v v

P = ρ A � � + � � v − v

      (6.21)

d

v v

( 2 2 2 )

1

           (6.22)

b

P = ρ A � � + λ � � v − λ v

1 1       (6.22)

b

7 Bài giảng 8

Hiệu suất cực đại của rôto

• Từ slide trước đó

1 1  =   ­ + ­  

P

2

=3 2 1 0

P

P

1 3

sẽ cho hiệu suất rôto cực đại Gán đạo hàm của hiệu suất bằng 0, và giải theo :

Hiệu suất cực đại của rôto

rôto:

2

1 1  =  59.3%       (6.26)

P

C = � � � � + �� �� − � � � � =

tốc độ bằng 1/3 giá trị phía trước

9 Bài giảng 8

quay của rôto

quá nhiều gió

nhiễu loạn nhiều lên cánh tiếp theo

nó như một hàm của tỷ số tốc độ (TSR – tip-speed ratio)

• Tỷ số tốc độ là tỷ số của tốc độ tại đầu cánh và tốc độ gió.

Hiệu suất của rôto

Tỷ số tốc độ (TSR)

• Hiệu suất là một hàm của tốc độ quay của rôto

• Tỷ số tốc độ (TSR)

Rotor tip speed rpm D Tip­Speed­Ratio (TSR) =    (6.27)

Wind speed 60v

π

=

• D = đường kính rôto (m)

• v = tốc độ gió phía trước (m/s)

• rpm = tốc độ rôto, (vòng/phút)

• Rôto có ít cánh sẽ đạt hiệu suất cực đại ở tỷ số tốc độ cao hơn