风能利用

工业空气动力学研究内容之一。风能资源十分丰富,太阳每年传给地球的辐射能,约有2%转换为风能,相当于2.85×1012千瓦。据统计,中国每年可利用的风能资源达1.6×108千瓦。

中国在两千年前就已利用风帆和竖轴风车。在蒸汽机出现以前,风能是仅次于薪柴的主要能源,直至19世纪中叶,一些国家所利用的风能仍占总能耗的20%~30%以上。后来,由于煤和石油的开发,风能的利用逐渐退居次要地位。近年来,由于能源短缺和环境污染日趋严重,风能重新受到重视。除用于航运、提水、海水淡化和取暖外,风力发电也迅速发展起来。

风能通常用风能密度P来度量,它表示每单位迎风面积可收集的风能的功率。公式 符号,式中v为风速;ρ为空气密度。

从原理上讲,只要是在风的流动中能产生不对称力的物体,都能产生转动、平动或振动,从而获得风能。关键是用多大尺寸、多大成本,能获得多大风能。风轮机根据流动机理可分为升力型和阻力型;根据转轴相对于风流动的方向可分为迎风水平轴型、横风水平轴型和竖轴型;按功率的大小,可分为微型(1千瓦以下)、小型(1~10千瓦)、中型 (10~100千瓦)和大型(100千瓦以上)。近年来,还出现许多依空气动力原理进行革新的新型风轮机。风轮机的效率表为ηCpη1η2η1η2分别为机械和电气传动系统的效率;Cp为风轮的功率系数,Cp=公式 符号其中P公式 符号为风轮输出功率;S为风轮叶片扫掠面积。功率系数理论最大值Cp公式 符号=0.593,称为贝兹极限。目前,世界上运行的最大风轮机的功率为3000千瓦。

风能利用是一项综合性的工程技术。它须从技术上可行、经济上合算和使用上安全等方面进行分析研究。近期风轮机的发展趋势以中、小型为主,用于提水、与蓄电池组或与柴油机联用发电等;同时着手研制大、拯a href='//m.wenaishequ.com/baike/224/279824.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>行头缏只悸欠绯等杭际酰糜诓⑼┑缫约胺绶皆思际醯取Ⅻ/p>

参考书目
  1. F. R. Eldridge,Wind Machines, 2nd ed., Van Nostrand Reinhold Co.,New York,1980.
  2. V.D.Hunt,WindpowerA Handbook on Wind Energy Conversion Systems,Van Nostrand Reinhold Co.,New York,1981.
  3. 本間琢也著:風力ェネルギ—読本,オ—ム社,東京,1979。

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