تبلیغات
وبسایت مهندسین مكانیك ایران - طراحی تیغه های توربین بادی با بازدهی بیشتر

وبسایت مهندسین مكانیك ایران
 
IRANIAN WEBSITE OF MECHANICAL ENGINEERS‏

گروه Sandia National Laboratories با همکاری پیمانکار تولید توربین های بادیK&C تیغه هایی برای توربین های بادی طراحی کرده اند که گفته می شود از تیغه های فعلی بازدهی بیشتری دارند.

همانطوری که توسط این دو گروه عنوان شده است، این تیغه ها باید به طرز قابل توجهی باعث کاهش هزینه های مصرف انرژی در سایت هایی شوند که سرعت باد در آن ها کم است. نامی که برای این تیغه انتخاب شده است STAR است. در واقع این کلمه مخفف Sweep (خمیدگی) ، Twist (تاب خوردگی) ، Adaptive (وفق پذیر با محیط) و Rotor است.

این تیغه اولین تیغه در نوع خود است که در اندازه های کاربردی و صنعتی تولید میشود. ممتازترین ویژگی این تیغه سر خمیدهی آن است که بسیار ملایم و پیوسته است. در واقع صفت Sweep بخاطر این ویژگی است. این مشخصه ی تیغه های جدید (Sweep بودن) در اکثریت قریب به اتفاق تیغه های فعلی (با کاربرد در سایت هایی که سرعت باد در آن ها کم است) وجود ندارد.

این تیغه ها برای کاربرد در سایت های بخصوصی طراحی شده اند. در این گونه سایت ها بطور متوسط در سال سرعت باد در حدود 5.8 متر در ثانیه است. که این سرعت در ارتفاع 10 متری قابل دسترسی است. سایت هایی با این مشخصات در ایالات متحده به وفور یافت می شود. در صورت به کارگیری این تیغه ها در توربین های بادی تعداد سایت های مفید در ایالات متحده 20 برابر میشود. که عدد قابل ملاحظه ای است. در واقع تیغه های قبلی در سایت هایی با سرعت باد بیشتر و در ارتفاع بالاتر کاربرد داشتند. یعنی محدودهی کاربرد تیغه های جدید بیشتر از تیغه های قبلی است لذا سایت های بیشتری برای تولید برق به كمك تیغه های جدید وجود دارد.

مزیت دیگر این تیغه ها نسبت به تیغه های فعلی درعمر بیشتر آن ها است. تیغه های فعلی در طوفان ها و گردبادها دچار خستگی میشوند. علت آن مشخص است. در طوفان ها و گردباد ها نیروهای بسیار تصادفی و آشفته بر تیغه ها وارد میشود. در واقع نوعی بارگذاری متناوب و نامنظم بر تیغه ها اعمال میشود که باعث ایجاد خستگی در تیغه ها میشود. در تیغه های جدید یک خمیدگی به سمت لبهی پشتی تیغه وجود دارد که این خمیدگی وقوع خستگی را در تیغه کاهش میدهد. این تیغه از فایبرگلاس و رزین اپوکسی ساخته شده اند.طراحی جدید این امکان را به تیغه میدهد تا در مقابل تاب خوردگی و پیچش ، انعطاف پذیری بیشتری داشته باشد.

بنابراین با استفاده از روتور یكسان (محور گردان توربین)، شاهد رشد 5 تا 10 درصدی تولید انرژی به كمك تیغه های جدید خواهیم بود. در حالی که تیغه ها به همان میزان قبلی دچار خستگی میشوند. پس بدین صورت بازده بیشتر میشود.

در مورد خستگی باید دقت شود که هرچه طول تیغه ها بیشتر شود خستگی بیشتر میشود.اما تیغه های جدید با وجود طول بیشترتنها به اندازهی تیغه های قدیمی دچار خستگی میشوند. تیغه های جدید در ماه ژانویه مورد آزمایش قرار گرفتند تا رفتار پیچشی و خمشی آن ها تحت بارهای استاتیکی مورد بررسی قرار گیرد. همچنین در این آزمایش فرکانس طبیعی تیغه ها نیز اندازه گیری شد. سپس این داده ها در طراحی شبیه سازی مورد استفاده قرار می گیرد تا مشخص شود طراحی مفهومی تا چه حد پاسخگو است. در سه ماهه ی اول سال 2007 قرار بر این است که نمونه هایی از این تیغه ها ساخته شود و در ایالت آیُوای ایالات متحده مورد آزمایش قرار بگیرد.

تحقیقات جدید در زمینه ی تیغه های توربین های بادی به این سمت پیش میرود که در ابتدا افزایش طول تیغه مد نظر محققان باشد سپس افزایش بازده. البته با افزایش طول تیغه، وزن آن نیز افزایش پیدا میکند. که رابطهی این افزایش وزن با افزایش طول یک رابطه ی غیرخطی است. اما افزایش طول تا آن جا مورد نظر محققان است که وزن تیغه ها از مقدار مجاز بیشتر نشود.

در واقع مسئله ی اصلی، کاهش آهنگ افزایش وزن نسبت به افزایش طول است. این مسئله در تیغه های Star مورد بررسی قرار گرفته و تا حدود ی حل شده است.

 

منبع: خبرنامه الكترونیكی شماره 10 نامه مکانیک شریف

 

 





طبقه بندی: حرارت و سیالات، 
برچسب ها: طراحی تیغه های توربین بادی با بازدهی بیشتر،  
نوشته شده در تاریخ چهارشنبه 4 اسفند 1389 توسط محمد محمل زاده
تمامی حقوق این سایت محفوظ است
قالب وبلاگ