Самый лучший ветрогенератор, или предел Беца
HTML-код
- Опубликовано: 10 янв 2023
- Какую максимальную мощность можно получить от ветрогенератора с данной длиной лопастей при данной скорости ветра?
Ключевые слова: Betz limite, wind turdine
Gorban', Gorlov, Silantiev "Limits of the turbine efficiency for free fluid flow" www.math.le.ac.uk/people/ag153...
Наумов и др. "Диагностика течения за моделью ротора трехлопастной турбины" www.sibran.ru/upload/iblock/1...
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Спасибо за лекцию. Бросилась в глаза небольшая ошибка на 8:08. Если вы V1 за скобку вынесли, то E=V2/V1, а не V1/V2. Это же видно из результата E=1/3, а не 3 (учитывая, что V2 < V1)
Большое спасибо за Ваши труды. Крепкого Вам здоровья!
Великолепно! Очень интересная тема и объяснение. Спасибо большое за ваш труд!
Интересна сама лекция, просто и понятно, но также интересны и комментарии, в них можно получить тоже не мало ценных знаний и информации.
Приняв условия задачки из ролика, я еще попытался учесть КПД самой электрической машины ветряка приняв его за 80%. Получилась вырабатываемая электрическая мощность 1,931 МВт. При условии что на домовладение выделяется 15 кВт и если взять коэффициент использования электрооборудования 0,5, то получилось 257 домовладений можно обеспечить электроэнергией. Но ветер в 10 м/с это по классификации силы ветра является сильным (6 баллов по Бофорту). А если принять в расчет более часто дующий ветер в 5 м/с то мощность вырабатываемой электроэнергии резко упадет до 241 кВт (с учетом введенных мной потерь: КПД генератора 80% ). И если учесть коэффициент использования оборудования в домах равным 0,5, количество домовладений уменьшится до 32 домов. Но возможно я ошибаюсь.
Ну вот тебе и расчёт от куба скорости
15 квт на домовладение - это максимально разрешенное. Реально - значительно меньше. Если не отапливать электричеством 1 - 2 квт в среднем.
@@ShamAlexander Точно!
@@ShamAlexander 15 квт на домовладение это на какую единицу времени? Это потребление в сутки или это потребляемая(подводимая) мощность в проводе к домовладению в пике потребления?
@@YanYasnyi максимальная
Ого,мощно вами сказано.Мне под 55 лет и из Киева мя Вашу передачу с дочкой смотрим обязательно.Добру вашему роду пожелаем,добрые вы
💚☀️🌴
Ждем Киева в составе России.
@@user-pn5xz2uu5w не будет такого, не питайте иллюзий. Ну скорее всего будет некий договор безопасности с новым руководством Украины с перемирием по линии фронта на момент подписания
Детский восторг от ваших видео! Вы большие молодцы, так держать 😃
Ватный восторг )))
Объяснение хорошее и кратко изложено. Аплодирую стоя. Сам преподаватель.
Было бы не плохо сравнить два варианта для наглядности в одном видео. Благодарю за лёгкую усваиваемость материала👍
Тема гашения турбулентности потока не раскрыта! С нетерпением жду продолжения.
самогашения турбулентности ? среда же сама стабилизируется в потоке после ветряка.
@@RobotN001 , я думаю, речь шла об инженерных решениях, которые минимизируют потери от возникновения турбулентных потоков. Или о чем-то еще, о чем я еще не знаю - в любом случае, было бы интересно послушать.
@@eds59 так. починаючи від площі лопасті вітряків (менша - менша турбулентність) і закінчуючи спеціальними "розсікачами потоку" після лопастей.
Очень просто и доступно
И при этом очень интересно
Большое спасибо! Это существенная помощь нам кто любит работать своими руками.
Как всегда, очень интересно, спасибо!
Вы молодец! Физика всегда интересна и полезна!
это не физика, это гидравлика
@@olegs2607 расчеты в гидравлике ведутся по эмпирическим формулам, а не по физическим, по этому смущать тут нечему
Спасибо вам за контент! Супер интересно 😊
Мозги уже не те, но все-равно очень интересно и полезно. Из школьной программы такого не осадил в мозгах.
этого не преподавали в школах, это вопрос предмета гидравлика, проходили гидравлику в техникумах и институтах и вообще это к физике не имеет никакого отношения, расчеты в данной области производятся эмпирическими формулами, там своя узкоспециализированная кухня
Исключительно благодарность за труд и просвещение!!!!
Очень толково. Физика интересна с хорошим преподавателем
Очень интересные темы выбираете, нравится ваш канал. Хотелось бы чтобы вы рассмотрели ещё трубку Рэнка
Тоже хотелось бы.
Благодарю, очень доходчиво. Прошу продолжения: прошу показать теоретический расчёт как изменяется температура проходящего через ветрогенератор потока воздуха.
Я ничерта в формулах не понял и рассчитать естественно ничего не смогу, но слушать интересно и кажется я начинаю умнеть ))
От Души Благодарю! В Оренбургском ВВАУЛ учил Аэродинамику и Гидродинамику.
Про Винт в Авиации говорят так: Винт - незаметный работяга, но ох...хренительная тяга.
В 50-60-х годах в д. Приозёрке Омской области стояли Ветряки, с помощью которых вырабатывали электроэнергию и качали воду.
С Уважением, лётчик-снайпер Авиации ВМФ СССР!
сколько лопастей было у тех ветряков?
@@user-oc6vd2nj2d Благодарю за вопрос.
Я родился в 1946. Лопастей у того, что вырабатывал эл.энеогию, по-моему, было ТРИ. О том, который качал только воду в ёмкость прим. 20-22 тыс. литров (по словам Василия Алексеевича Котова, он заведовал и ветряком, и водонапорной башней), точно вспомнить не могу. Воду подавали в коровники для автоматического поения.
Но вода (качественная) свободно (бесплатно) отпускалась и жителям Деревни. Теперь питьевую (очищенную) воду за деньги привозят из районного центра.
Лопастей на ветряной мельнице было ЧЕТЫРЕ. Зерно мололи на муку и крупу.
Дома были маленькие жернова. Трудно было, но хотелось каши.Будьте здоровы и жизнеспособны в любой обстановке!
@@nikolayguschin5498 дело в том что есть ветряки тихоходные и быстроходные, мало лопастей - быстроходные, много лопастей тихоходные. Советскими проектами в науке и техники довоенной поры предполагались быстроходные ветряки до 300 метров высоты, и в быту дешевыми дешевле нефти , той хрущевской дешевой нефти были тиходные ветряки, именно они давали дешевую энергию.
Нынешние ветряки это обман и разводилово, сейчас нужно бороться против ветроустановок если не хотим нищеты и смертей от холода и от жары.
@@user-oc6vd2nj2d Деревня наша стоит на гриве, превышение над уровнем моря 115 - 117 метров. Тогда я об этом не знал. Могу сказать, что ветряк был тихоходный, лопасти вращались медленно. Это помню. Мы по весне всегда играли там в лапту, потому что в этом месте подсыхало быстрее. О высоте установки лопастей теперь судить трудно., но не менее 30 м. С учётом превышения 117 м., открытого пространства и выпуклости гривы ветра хватало.
Искренне Благодарю Вас за Историю!
@nikolayguschin5498 *лётчик-снайпер Авиации ВМФ СССР*
После всех преступлений лётчиков из России в Украине и Сирии я бы не стал так выпячивать вашу профессию.
Сейчас это звучит всё равно, что "палач выcшей категории".
Всех благ!
PS.:
Дед закончил "Харьковское военно-авиационное училище лётчиков-наблюдателей и штурманов" в 1941 г. и провоевал против фашистов всю войну. Украинцев не бомбил...
Отличная и полезная информация..
Опечатка, должно быть: эпсилон=V2/V1. А видео класс!!! Спасибо.
Спасибо, интересно. Хотя этот ветряк меня мало интересует, но смотрел с удовольствием.
У меня были клевые физики.
Теперь я хочу, чтобы у моего сына были такие. Такие, как автор этого канала.
спасибо большое за разъяснения
Для справки замечу, что понятия "ламинарный" и "турбулентный" применительно к воздушному потоку имеют смысл только тогда, когда речь идет об обтекании конкретного тела. Коэффициент Рейнольдса зависит от размеров обтекаемого тела.
А есть ещё понятие вихревого движения, когда поток закручивается в виде вихря.
Вихревое течение и турбулентное течение - "две большие разницы".
Замечание правильное, но объяснение разницы практически отсутствует на доступном для усвоения уровне. 😅
Верно
Я добавил дым в поток загоняемого пропеллером в трубу воздуха и присел от "выкрутасов" потока в трубе.
А ведь хотел получить максимальное давление на выходе из трубы на крыльчатку :)))
@@RobotN001 Объяснение можно прочитать в любом учебнике по газодинамике или в Википедии.
Грубо говоря, число Рейнольдса характеризует отношение массового импульса газа (V p) к его вязкости. Кроме того, имеется прямая зависимость от размера обтекаемого тела.
@@RobotN001 объяснение есть, характер потока (ламинарный или турбулентный) определяет цифра - критерий Рейнольдса, рассчитывается исходя из скорости, плотности , вязкости и диаметра трубы
@@RenatRkrkaft Речь про разницу терминов "Вихревое течение" и "Турбулентное течение"
Спасибо Вам огромное :)
Как-то наткнулся на статью про ветряки, а именно про рациональное расположении их на плоскости. Там была картинка из симуляции вихрей, где за каждым ветряком тянулся длинный вихревой конус, только тогда я впервые задумался, что ламинарный в первом приближении ветровой поток разрезается лопастями и это сказывается на значительном расстоянии (порядка многих десятков радиусов позади). Вывод в той статье был очевидный - ветряки надо ставить нерегулярно, чтобы не возникало углов набегания ветра, при которых первый ветряк заслоняет от ветра целый ряд своих коллег.
@@timofeypopov9844, не думаю, что это будет иметь значительный эффект в условиях турбулентного потока от спереди стоящего ветряка. Сейчас пытался найти ту статью с картинкой, не смог, но по запросу irregular wind turbine placement много других статей, посвящённых этой теме, в т.ч. с подробной математикой и примерами компоновок турбин на плоскости.
Спасибо Вам большое
1. У самолётных крыльев сейчас успешно применяют законцовки - винглеты для снижения турбулентности потока за крылом. Почему их не применяют на лопастях ветряков?
2. Интересует обзор ветряков вертикальной схемы, особенно ротора Угринского, как самого подходящего для слабых ветров и при этом доступного для повторения (савониуса не рассматриваю: он хоть и проще и более известен на западе, но не так эффективен).
Дякую вам за працю, хай щастить
Спасибо. Но есть так же , чуть менее популярные, вертикальные ветряки... интересно и про них что ни будь подобное услышать.
А вам это зачем?
@@_vinodel Да так... , умного человека послушать....
Задумывался об автономке, вертикальные не такие шумные, а как с КПД?
8:26: usual small typing mistake, epsilon should be reversed: epsilon = V2/V1. Thank you very much, it was very interesting and useful.
Очередная хорошая работа, спасибо вам за ваш труд. Будет еще интереснее если когда-нибудь дополните это еще и рассмотрением трансформаций тепла.
Поддерживаю. Еще и других видов энергии.
🤚🤚🤚👍спасибо вам за такую подробную информацию с выкладками формул и обьяснениями-ПРОТИВ ФАКТОВ И ФОРМУЛ НЕ ПОПРЁШЬ-продолжите эту тему .на сегодняшний день это очень актуально
Ламинарный , но турбулентный!)))
Как вижу формулы , значит думаю , анализирую , однозначно лайк 🤔
Очень интересные и познавательные ваши передачи.
Больше снимайте таких роликов!
Благодарствую.
Благодарю за ваш труд!
Интересно и понятно рассказанно. В Голландии испытывают новые ветряки с кофициэнтом 82-84.Которые обходят закон Беца.Я сам уже несколько штук сделал увидев на фото очень интересные и необычные ветряки.Голланцы построили их по принципу какой-то морской живности,которая двигается просто повернувшись потоку воды.Это три лопасти ,каждая из которых состоит из полукруга и крепится на оси по 120° и потом одновременно каждая лопасть гнется и заворачивается вокруг оси полтора раза по принципу Архимедова винта.Получается примерно форма бутона Розы, но только лепестки все под нужными углами находятся. И такому ветряку не нужен хвост,чтобы ловить ветер.Он сам поворачивается в сторону максимального ветра.
82-84% от 0.59, т.е. ~ 0.5
Представлена теория для идеальных лопастей.
Вы все это расписали для случая несжимаемой субстанции. В смысле, у вас плотность воздуха не меняется в процессе. А мы знаем что плотность газов зависит от давления и температуры. Я хотел бы услышать пару слов насколько эта модель применима к сжимаемым субстанциям.
Скорость ветра 10 м/с в 30 с лишним раз меньше скорости звука в воздухе. Поэтому сжимаемостью можно пренебречь.
@@schetnikov Я не вижу связи между начальным вашим утверждением (которое бесспорно) и выводом.
«В истории, которая из воскресения Иисуса приходит к раскраске яиц, пропущено несколько логических шагов» (с)
@@AlexanderKunis Как раз вывод абсолютно точно отвечает на данный вопрос. В случае с несжимаемой жидкостью считается, что скорость звука в ней гораздо больше, чем скорость самой жидкости.
И это даже интуитивно понятно, так как допустим что жидкость ускорилась и начала двигаться с большей скоростью, но так как жидкость несжимаемая, то этот импульс переданный жидкости должен передаться мгновенно, соответственно и скорость звука в жидкости бесконечна. Ну и тут вообще говоря даже уже не говорится о том, в каком агрегатном состоянии находится тело, будь то жидкость, газ. Как известно из модели, если скорость потока гораздо меньше (в пределе равна 0) скорости звука в среде, то эту среду можно считать несжимаемой.
@@user-lh8rt5fe5o Несжимаемость определяется как неизменность плотности. О скорости звука в определении ни звука.
@@AlexanderKunis Скорость звука это скорость передачи колебаний давления (плотности). Так как жидкость несжимаемая, отсюда следует, что скорость звука бесконечно велика, потому что мы нигде не наблюдаем эти колебания давления (плотности).
Сделал ветряк, по мощности у меня получилось 3 кВт, при условии, если сидим с соседом на лавочке, пьем пиво и вдвоем дуем на вертяк, помогаем ветру....Попросил жену, чтобы помогла дуть, обозвала нас идиотами....
Это же Андрей Щетников? Заказывал у него как-то переводы стихов Гэри Снайдера. Но не думал, что он ещё и физик)
Прекрасная лекция! Очень просто, понятно. Так здорово быть причастным к некоторому пониманию окружащих чудес!
Большое спасибо
Ветрогенераторы это интересно!!!
Расскажите пожалуйста про Спиральные Ветрогенераторы!!!
Спасибо!!!
На плакате который с 7:27 надо перевернуть скорости в выражении для эпсилон.
Насколько я знаю, кпд ветряков около 30-35%, то есть немного выше половины предельного.
Я конечно двоечник , но как понял из видео это , нужно добиться максимального сохранения ламинарного потока прошедшего через лопасти , для получения максимального КПД . Верно ?
Для каждой скорости ветра существует оптимальный угол наклона лопастей, при котором мощность, вырабатываемая ветрогенератором, максимальна. Этот оптимальный угол зависит от скорости ветра. Так, например, угол наклона 5° является оптимальным для ветрогенератора при рабочей скорости 7 м/с для оптимальной выработки электроэнергии, 20° при 15,1 м/с и 30° при 25,1 м/с. Работа ветрогенератора под другими углами приводит к снижению мощности.
А этот угол заклинивания лопастей зависит от профиля крыла ?
... хотелось бы понять при скорости 8 м/с какой диаметр лопастей будет оптимальным ? ... и чтоб для раскрутки энергии хватало, не больше какого значения ? 🙄🤔
Здравствуйте!
У меня такой вопрос по аэродвижетелю:
от чего зависит толчковая сила пропеллера?
Длина пропеллера двухлопастного, (большого диаметра) или от небольшого по диаметру, но многолопастного пропеллера?
В чём преимущества того и другого?
ОТЛИЧНЫЙ урок -,
но , пока мы тут просматриваем ролики , братья - китайцы сделали мега - ветряк , с длиной лопасти 128 метров и диаметром описываемого круга 260 метров - просто монстр какой то, смотрел инфу об этом и офигел
Возле него наверное ничего строить нельзя - там сейсмоактивность появляется :)) Только если в необжитых территориях, в море, и т.д.
Создать можно много чего, проблема лишь в том что бы то что вы создали было экономически целесообразнее того что уже есть. Масштабировать ветряки как и либо что другое до бесконечности нельзя потому что в определенный момент выгода от большой производительности будет перекрыта дороговизной производства и обслуживания этого ветряка, поэтому проще построить два- три ветряка по меньше чем один, но огромный. Сейчас уже созданы и проходят тестирование ветряки совсем другой конструкции с на много большим КПД чем традиционные лопастные, информации об этих новинках в сети много.
Можно Вам на разбор прислать свои расчёты и инженерные решения?
Спасибо!
Спасибо, очень интересно было понять, как считается эффективность ветряков. Только не понял насчёт ε. У вас написано ε = v1/v2. Но мы же v1 выносим за скобки и должно быть ε = v2/v1? Так ведь?
Смотрел на ютубе ролик о самолётах, о конструктивных особенностях. В одном из турбовинтовых конструкторы добавили одну или две лопасти (было 9 стало 11 что ли... не помню) и эффективность возросла. Несмотря на то, что теоретически без этих лопастей эффективность была уже максимальной. Теория и практика не всегда дружат.
12:16 Наверное коэффициент 0,5 для определённых рассчитанных скоростей ветра для конкретного ветряка, т.е. диапазона.
Вне этого диапазона или ветряк не работает или коэффициент уменьшается...
.
У меня при коэф-те =0,5; плотности воздуха при Т=15град. =1,226 кг/м'3 получилась установка,
дающая 2,4072453МВт.
Здравствуйте. Ну это ещё зависит наверное какой мощности сам генератор будет там стоять? И ещё. А какой более эффективный. Тот который выизучали или с вертикальным оперением?
Верно:1000 %лайк.
Если я правильно понял скорость до ветряка v1 больше скорости ветра после ветряка v2. Но тогда отношение v1/v2 больше 1. Возможно тут опечатка закралась в объяснение?
опечатка
Здравствуйте. Я только что подписался на ваш канал.
Меня интересует водомёт.
Как рассчитать площадь и шаг импеллера для водомера относительно мощности двигателя.
Очень интересно.
Сделайте видео или дайте ссылку, если есть такое видео.
С уважением, жду ответа
1.225*3,14*50^2*10^3*0,5/2 = 2 404 062,5 Вт (2.4 МВт) Чёт много получается. Мощность современных российских атомных электростанций ВВЭР 1000 МВт, то есть поле ветряков заменяет всю "среднюю" промышленность
Спасибо за ролик
Сначала возник тот-же вопрос)) дело в скорости ветра 10м/с это много, а энергия пропорциональна Кубу скорости! И ещё не забываем про КПД самой конструкции (трение в подшипниках, масса валопроводов, редукторы... +сам генератор) - это около 25проц. Итого ветряк вырабатывает 600квт и это при ветре 10м/с. Могу предположить что потери в конструкции с увеличением скорости вращения винта тоже растут и реальный КПД установки (от ступицы винта до выхода генератора) меньше 20проц
@@user-on2tg7sd4f "и реальный КПД установки (от ступицы винта до выхода генератора) меньше 20проц" быть такого не может. прикиньте нагрев ветряка остальными 80 процентами. через сколько минут он расплавится.
@@Cokol_Jasnyy при скорости ветра 10 м/с? даже при температуре воздуха 30 градусов ничего там не расплавится
@@Tuzz1991Tuzz а температура воздуха тут не при чем. хоть - 30. Просто посчитайте мощность нагрева.
@@Cokol_Jasnyy а вы мощность охлаждения посчитайте
Задача интересная и меня почти сразу вывела на новый вопрос: как грамотно расставить ветряки, чтобы ветровая тень от каждого не слишком сильно влияла на рядом стоящие. О влиянии ветропарка на микроклимат местности установки я даже не спрашиваю.
Исходя из комментария @igorkulikiv2085 ветряки нужно распологать друг за другом. Но так почему-то никто нигде не ставит а ставят на расстоянии друг от друга по горизонтали
т. е. поперек ветра минимум на тройном расстоянии от диаметра вертушки, а в продольном на 5- 10 диаметров колеса лопастей. Установки на земле и на воде похоже следуют этому правилу. Правилу не сильно подходит, скорее стилю или ландшафтному дизайну. Я на скорую руку не могу придумать фактров взаимного влияния генераторов, кроме передачи вибрации, воздействия турбулентности, резонансов, повреждения от разлетающихся лопастей при поломке.
Здравствуйте, Андрей!
Просьба к Вам рассказать о характере и свойствах потоков воздуха и газов в работающем, дровяном камине. Я работаю печником, практика-хорошо, но хотелось бы знать теорию разных аспектов этого вопроса (аэродинамики работающего камина) в Вашем изложении.
Заранее благодарен, Евгений.
Остывание газов и сужение канала?
Здраствуйте, хотел бы услышать Ваше мнение насчёт вертикального ветряка, расположенного внутри сужающейся трубы (скоростной поток за счет разности давлений, плюс сужение для разгона потока). Понятно что размеры будут большие, но не покидает мысль сделать, думаю что получится...
Спасибо, мужики! Здорово!!!
Спасибо
Альберт Бетц был любимым учеником великого немецкого физика Прандтля. Статья об энергетической эффективности ветрогенератора написанная им в очень юные, можно сказать, в студенческие годы. Что не может не настораживать.
В самом начале своей статьи Бетц сравнивает два способа отбора мощности от набегающего воздушного потока. Первый вариант: ветер дует строго перпендикулярно плоской пластине, которая движется строго по ветру.
Максимальное значение тяговой мощности пластины достигается при условии, когда скорость движения самой пластины равна 1/3 от скорости ветра (U = ѵ/3):
Nmax = 4/27 • (Сх • F • ρ • ѵ^3)/2 ( 4/27 от располагаемой мощности потока).
То есть, двигаясь попутно ветру с помощью плоского паруса можно извлечь около 1/7 части располагаемой энергии воздушного потока.
Далее, в этой же статье Бетц переходит к анализу крыла-лопасти, движущейся перпендикулярно потоку ветра со скоростью втрое выше скорости ветра. И в итоге своего анализа, Бетц приходит к выводу о том, что эффективность отбора мощности с помощью быстроходной лопасти-крыла в 54 раза превышает эффективность плоской пластины при попутном ветре.
Если мы перемножим коэффициент эффективности плоской пластины К1=4/27 на коэффициент превышения 54, то получим коэффициент эффективности лопасти -крыла К2 = 8.
То есть, по Бетцу КПД быстроходной лопасти ветрогенератора равен 800 %.
Правда, сам Алберт Бетц про 800 % ничего не пишет. Он ограничился утверждением о 54 кратном превосходстве крыла над плоской пластиной.
В своей студенческой статье А.Бетц допускает ряд досадных ошибок и неверно оценивает располагаемую мощность воздушного потока, ошибаясь в разы.
В завершающей части статьи Бетц, напрочь забывает о только что воспетой им сверхэффективности быстроходных лопастей и переходит к анализу ветроколеса, как единого целого в образе полупроницаемого неподвижного диска, точь в точь, как это было рассказано в данном ролике.
В итоге Бетц получает свой ставший знаменитым коэффициент К = 16/27, который получил название "предел Бетца".
Несмотря на очевидность допущенных в статье Бетца явных ошибок, сам Бетц больше никогда не возвращался к теме энергетической эффективности ветроколеса. Наши российские аэродинамики, также не стали подвергать статью Бетца критическому анализу.
Вымысел об уменьшении скорости ветра после встречи с лопастями ветроколеса до 1/3 от скорости свободного ветра продолжает гулять по учебникам физики по всему миру.
Неужели, никому в голову не пришло проверить, как меняется скорость ветра после прохождения колеса ?
Оказывается, пришло-таки, и в реальности скорость потока воздуха за колесом с двумя десятками лопастей оказалась на 15-20% выше скорости перед колесом.
Ай бравушки , доверяй но проверяй .
Древний закон физики , а может химии ....
А что за колесо такое волшебное ускоряющее поток?
@@georgzikoff4986 Любое ветроколесо пропеллерного типа. Окружная скорость потока на выходе из ветроколеса всегда выше окружной скорости на входе в колесо U2>U1. При этом осевая составляющая скорости потока остается неизменной V1 = V2, ведь именно она определяет массовый расход воздуха через колесо. Результирующая скорость воздуха - это векторная сумма окружной и осевой составляющих: W = (U^2+V^2)^1/2. Если U2>U1, то и W2>W1.
8:16 Тут ошибка в записи, должно быть E=V2/V1. Но расчёты правильные.
Для максимума кпд,
нужно чтоб винты ловили ветер не только
по оси горизонта, но и по оси вертикали.
Так же лопасти можно замкнуть внешним кольцом.
Очень интересно. А есть у вас понимание событий в тороидальных пропеллерах. я попытался воссоздать таковой и даже опубликовал короткое видео с напечатанной на 3-д принтере моделью. потрачено время, деньги, но понимания того, что я делаю правильно , а что нет так и не пришло. Не хватает образования ( я врач) . Было бы интересно послушать вас по этой теме.
считать ветряки надо по себестоимости изготовления, ветер - дармовой, важно поймать как можно дешевле как можно больше энергии максимально длительное время.
Какой ветряк самый практичный в этом плане? Есть же ветряки 250 ватт, 500ватт, и прилепляя разные лопасти можно получить максимальный результат.
Посоветуйте промышленный ветрогенератор.
У "Физика дилетанта" уже дана оценка для задачи, которую поставил уважаемый автор видео. И эта оценка по порядку величины совершенно верна. Здесь можно только добавить, что общеизвестно, что удельная мощность воздушного потока составляет 613 Вт на метр квадратный для 10 м/c и 4,9 для 2 м/c (в 120 раз!) при 15 градусах и 760 мм давлении (плотность воздуха зависит от температуры и давления). Или если вычислить самим, то S = 7850 квадратных метров, плотность воздуха 1,2 кг на кубометр при 20 градусах. Получим мощность потока 4,7 МВт. Дальше все просто -- делим на 2 (предел Беца) и пытаемся осмыслить результат, сравнивая со средним (80 Вт для 300 кВт•час за месяц) и максимальным 15 кВт, а также учитывая возможную скорость ветра в пиковые часы (вечером в 6 часов все включили электроплиты и стали готовить). Понятно, что в данном случае простыми оценками не обойтись. Мощность воздушного потока зависит от скорости потока как куб. Это не просто сильно- это катастрофически сильно. 10 м/c соответствует 36 км/час. Что есть отличный ветер для виндсерфинга. Если вы ходите на доске у нас, вам часто перепадает такой ветер? А вечером? Это в Португалии и на Тенерифе дуют пассаты. Но даже там к вечеру ветер стихает. Поэтому просто поделить мощность ветра на среднюю мощность домовладения не имеет никакого смысла. Нужно оценивать всю единую энергетическую сеть одновременно. Мы (человечество) так и не научились эффективно запасать электроэнергию, чтобы затем отдавать ее в регионы в пиковые нагрузки. В США, кстати, в нескольких штатах в прошлом году уже столкнулись с проблемой ветряков, когда зимой ветряки замерзли, а цены выросли в десятки раз. Да и у нас в прошлом году напряжение в некоторых местах недалеко от столицы изменялось в пределах 120-280 В. Полагаю, как работает все электрооборудование при подобных скачках, вы хорошо знаете. А когда вы поднимите тему стабилизаторов напряжения для домовладений, то также узнаете много интересного.
А автору спасибо за прекрасную лекцию.
предлагаю разлагать воду и запасать водород
В прошлом году напряжение в некоторых местах недалеко от столицы изменялось в пределах 120-280 В.
Если это так, то вам нужно было искать потерянный "0" от ТП до потребителя.
При использовании двух рабочих контуров, вероятно, эффективность использования возрастет.
Дорбый, а почему не используют винглеты на концах вентелятора. Уменьшило бы это индуктивное сопротивление, а значит в теориии увеличило бы КПД?
В эпсилон ошибка - должно быть V2/V1
сделайте сборник своих выкладок , по всем видеоматериалам? с выкладками. столько всего полезного . а то конспектировать придется)
Ну уж следующая лекция то про бочечный ветряк, да ?
У нас был Учитель физики ШАНИН ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ так у нас двоечник в техникум поступил с первого раза. Мне 55, а я помню... даже оптику, ну электронику...это хобби.Да я вроде бы и институт закончил, ну не с красным дипломом, но сопромат, ТММиДМ ,теормех дорвались в лёгкую опять ШАНИН И.Н. светлая Память ЕМУ. Кто его знает тот поддержит!
В догонку к одному из предыдущих роликов, где вы критиковали использование конфузор и диффузора. Все эти конструкции таки увеличивают скорость потока воздуха в трубе, а как вы тут объяснили, мощность потока растёт как куб скорости. В итоге даже небольшое увеличение скорости даёт значительный рост выработки ЭЭ. Другое дело, что оные концентраторы гораздо более громоздки и дороги чем просто увеличение диаметра лопастей.
Да, всё точно.
Как раз с подобным провожу экспериментв загоняя поток в трубу и выводя поток на генератор.
Если вы таким образом увеличиваете скорость, давление падает, что делает систему неэффективной (массу воздуха конфузором и диффузором не увеличишь.)
@@gregorymirsky8707 это точно, не увеличишь
@@gregorymirsky8707, я не правильно сформулировал вопрос:
Мне на сегодня не надо увеличивать скорость, я просто хотел загнать весь поток от пропеллеров в трубу.
На выходе трубу расширить до диаметра лопастей ветряного генератора и вывести поток на эти лопасти.
Задачу уже решил. Собрал эту модель трубы. В принципе всё получилось.
Я своими моторами весьма за дёшево создаю в трубе приличный воздушный поток и вывожу его на лопасти генератора.
Это конечно спорно по кпд, но в реалиях очень интересно :))))
Через поток воздуха, мотор смог вращать генератор при нагрузке последнего до 70%. (а без трубы не мог проворачивать даже на 20% нагрузки).
Сейчас собираю мотор на соосных решениях.
Регуляторов наклонов пропеллеров нет, так что всё просто в конструкции.
Попробую и этот мотор в трубе использовать.
@@user-vi9bx9jx1c Интересный и познавательный эксперимент. Желаю успеха! Сообщите, когда замените электромоторы ветром.
как насчёт гидрогенерации турбинами Пэлтона?
оптимальное количество сопел1,2,3,4?
Замечена нестыковочка 4:35 , если среда до диска двигалась быстрее и поток был ламинарный, то после диска скорость уменьшилась и поток должен быть еще более ламинарный и совсем не турбулентный, ведь переход от ламинарного к турбулентному одной и той же среды должен происходить с повышением скорости, а не с понижением
Если бы у нас там было сопло, то да. Но у нас там вращающиеся лопасти...
@@egigd в формуле определения характера потока (ламинарный-турбулентный) - критерий Рейнолдса, нет никаких лопастей, там только скорость, плотность, диаметр трубы и вязкость
@@RenatRkrkaft вот именно, что "нет никаких лопастей, там только скорость, плотность, диаметр трубы и вязкость". А у нас тут нет никакой трубы, зато есть лопасти... Т.е. ваши рассуждения просто неприменимы к имеющейся тут ситуации.
@@egigd так это автор применил эти понятия к данной системе, я лишь выявляю абсурд который у автора получился
@@RenatRkrkaft вы, видимо, вообще не поняли автора...
Вопрос, для вертикальных ветряков такая же эффективность?
Я не физик, просто из любопытства посмотрел. Мне кажется, что при двух лопастях и разной силе ветра внизу и вверху круга, образуемого лопастями (не секрет, что на разных высотах скорость ветра может меняться), нагрузка на ось может быть недопустимо высокой. Если лопастей три - ветряк меньше болтает. Дальнейшее увеличение количества не оправдано финансово, наверное. Не улучшает устойчивость настолько, чтобы на это тратиться.
Я не утверждаю, что прав, но мне кажется, что дело в этом.
Вот интересно. Чем это три лопасти (да хоть тридцать три) изменят ситуацию с "нагрузкой на ось", которая "может быть недопустимо высокой"?
@@user-db2nl7kd2d Инженеры смогут, наверно, объяснить. Я просто написал, что мне так кажется
@@user-oq4ll5vf9g
Ну, что делать когда кажется, я думаю вы знаете. И потом. "Если бы люди говорили только о том в чем разбираются, - говорил К.Чапек - какая бы тишина стояла".
@@user-db2nl7kd2d я специально написал, что точно не знаю в чём причина, что ветряки делают с тремя лопастями. Сделал интуитивное предположение. Было бы интересно таким образом угадать ответ )
Не заметил предупреждение, что комментировать могут только те, кто хорошо знаком с вопросом
Ветряк в поле - 250кВт. 3МВт - это в море, океане. Для подогрева теплиц подойдет.
А вот заметил - на восьмой минуте (8:01) Вы вводите Е (эпсилон) как отношение скоростей до (V1) и после (V2) турбины. Но V1 больше V2, поток тормозится, поэтому Е>1. Но тогда (1-Е^2)
это опечатка.
@@schetnikov E должна быть v2/v1?
Выносим из (V1-V2) V1 и получаем V1(1-V2/V1), а из разности квадратов - V1^2, получаем V1^2(1-(V2/V1)^2).
Не понимаю как можно упростить все до диска. Ведь каждая часть лопасти на разном радиусе имеет разную форму, линейную скрость движения, удельный вес по сечению, момент инерции и т.п.
Так же, как КПД идеальной машины Карно определяется только отношением абсолютных температур её нагревателя и холодильника, и не зависит от её рабочего тела etc.
Работа равна силе, умноженной на перемещение в направлении действующей силы. Диск в данной физической модели неподвижен, следовательно он никак не может совершать работу, и не может отбирать энергию от воздушного потока.
Модель Бетца-Жуковского - абстрактная модель - "конь в вакууме".
@@igorkulikov2850 Тут можно использовать принцип виртуальных перемещений. Рассмотрим небольшое смещение диска под действием набегающего потока. Диск сместится на бесконечно малую величину dr под действием силы F. Как известно элементарная работа будет равна Fdr, а отсюда легко посчитать и мощность которая будет равна F(dr/dt). dr/dt - скорость потока проходящая этот диск, т.е. v.
Вообще говоря модель диска очень интересная идея, так как диск весьма необычный, который пропускает весь набегающий поток, но при этом отнимает часть энергии потока.
@@user-lh8rt5fe5o Так в том-то и дело, что физическая модель с диском, который перемещается на бесконечно малую величину dr, требует определенности в отношении скорости перемещения диска. Если скорость "сдвига" диска равна нулю, то и полезная работа диска равна нулю. Если же диск все же движется, то в зависимости от его скорости "сдвига" будет меняться сила, толкающая диск, поскольку силу формирует скорость ветра относительно диска.
В статье Альберта Бетца приведен анализ оптимальной скорости диска, с точки зрения получения максимальной полезной работы.
Эта скорость равна 1/3 от скорости ветра. при этом КПД такого ветрогенератора равен 4/27 (отношение полезной работы к располагаемой энергии потока). Таков КПД парусного вооружения при попутном ветре.
Андрей, отличный ролик, впрочем, как всегда 👍 Хотелось бы узнать, планируете ли рассмотреть теорию Григория Сабинина?
применительно ли это к вертикальным ветроустановкам?
Я в матиматике не силен, хотя сам процесс расчета мне нравится. Ну а на счет ветряков у меня один вопрос; что было раньше - ветряки от практиков или рассчеты от теоретиков?
У меня есть 12 вольтный до 500 Ватт ветровой трёх фазный генератор соединенный с солнечной панелью с конечным выходом через аккумулятор 1200 ваттчасов и инвектор 230вольт 3000 ватт. Я никогда не рассчитывал КПД установки не подсчитывал экономическую выгоду такого вида гаражной энергитической установки но вот уже третий год, при включении в гараже всевозможного электроинструмента, получаю удовольствие от того что от комунального хозяйства города дополнительный счет за использование ихней электроэнергии уже не придет - за все уже оплачено...
"Зубы" точит фин. отдел и, по моему мнению, скоро какой-то закон об налогообложении использовании ветровой и солнечной энергии замесят...
-Смешно? А налог на дождевую воду - нет?
Налог на дождевую воду ( Niederschlagswassergebühr)
у нас в Германии уже действует.
@Андрей К. А чего ты от немца хотел?
@@bohdanbim8724 В чей адрес Вы написали свой пост? Ich will Sie nicht beleidigen, aber ich muss sagen, wahrscheinlich, sie sind im fremden Land und ich habe den größten Teil meines Lebens in Deutschland verbracht - im Land wo meine Vorfahren geboren sind und wo meine Eltern und Großeltern beerdigt sind...
Haben Sie noch Fragen?
В свою бытность студентом писал диплом об использовании ветродвигателей для механизации процессов на животноводческих фермах. В союзе было целое НИИ ветроэнергетики. Но с приходом мирного атома, эту тему похерили. Так вот уже на примерах эксплуатации различных ветроагрегатов пришли к тому что многолопастные ветродвигатели более эффективны в зонах с невысокими скоростями ветров и в применении с насосным или другим моментным оборудованием (жернова,измельчители, транспортеры). А двух трех лопастные в ветровых зонах, и в применении как генераторы эл энергии.
А вот интересно, если скорость ветра за ветряком падает, то, получается, в случае целого поля/ряда таких ветряков, стоящих друг за другом, эффективность каждого отдельного ветряка падает?
Поэтому их ставят на значительном растоянии друг от друга. Чтобы поток за ветряком ускорился за счёт верхних ветров.
По смыслу да.
как-то кто-то мне рассказывал, что тот *ветер* что у поверхности это просто переход от зоны нисходящего потока к зоне восходящего. то есть часть конвекционной петли. поэтому ставя ветряки вы просто уменьшаете эту нижнюю часть, увеличивая таким образом количество петель. эффективность будет падать конечно, но не очень быстро. зависит от климата конкретной местности.
Спасибо.
Из чего последовал вывод, что ламинарный поток после ветрогенератора лучше, а турбулентный хуже?
Вы как-то ни с того ни с сего сказали, что "нужно стремиться к ламинарности" после ветрогенератора... почему?
Существует этакий стереотип о "хорошем" плавном обтекании тел при ламинарном режиме и о "плохом" беспорядочном обтекании при турбулентном режиме. При этом подразумевается, что при турбулентном режиме аэродинамическое сопротивление заметно больше, чем при ламинарном.
В реальности - всё наоборот. Аэродинамический коэффициент лобового сопротивления шара при малых числах Рейнольдса заметно превышает единицу. А при значениях Рейнольдса от 1000 до 200000 снижается до 0,4. Но самое поразительное, что при числе Рейнольдса ~400000 происходит резкое падение коэффициента лобового сопротивления шара до значения 0,1.
В последней задачке непонятно, почему указана площадь лопасти, но не указан, например, угол лопасти. Ведь если лопасть будет повернута по потоку, то вращения в илеале не будет, точно так же как и если лопасть будет стоять поперек потока.
Предел Беца говорит о том, какая максимальная мощность извлекается ветряком из данного воздушного потока. И ничего не говорит о том, какие для этого надо делать лопасти.
Чем применение собирающей воронки на входе отличается от увеличения размера лопастей?
Я видел предыдущее видео, где объясняется, что воронка не работает. Вопрос - в чём отличие.
Собирающая воронка будет тормозить воздух.
@@schetnikov Вентилятор тоже тормозит воздух. И из этого торможения извлекает энергию.
@@yershov Вентилятор???!!! Тормозит !!!???
Я как понимаю,чем длиннее лопасть,тем меньше эффективность,так как лопасти меньше обрабатывают площадь за единицу времени,чем быстроходные тем лучше винты успевают обработать набегающий поток.