Elektrownia wiatrowa
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 17

ELEKTROWNIA WIATROWA PowerPoint PPT Presentation


  • 109 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

ELEKTROWNIA WIATROWA . Sprawozdanie z eksperymentu oraz przedstawienie procesu budowy. Prezentacja projektu u czniów XXVI LO im. Krzysztofa Kamila Baczyńskiego. Założenia Projektu. Co chcieliśmy osiągnąć? .

Download Presentation

ELEKTROWNIA WIATROWA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Elektrownia wiatrowa

ELEKTROWNIAWIATROWA

Sprawozdanie z eksperymentu

oraz przedstawienie procesu budowy

Prezentacja projektu

uczniów XXVI LO

im. Krzysztofa Kamila

Baczyńskiego


Za o enia projektu

Założenia Projektu

Co chcieliśmy osiągnąć?

Zbudować niewielki model elektrowni wiatrowej o jak największej wydajności przy sile wiatru przybliżonej do ruchu powietrza w pobliżu domowego wiatraka.

Wymiary: 25x25x25 cm

Prędkość wiatru: 2 m/s

Budżet: mocno ograniczony ;-)

Termin: koniec marca 2012


Projektowanie teoretyczne

Projektowanie Teoretyczne

Od czego zaczęliśmy pracę ?

Wielkie dzieła nie wychodzą z rąk stolarzy bez żmudnej fazy projektowania. Jako osoby zupełnie niewtajemniczone w energetykę wiatrową najpierw zajęliśmy się przeglądem źródeł zarówno książkowych, jak i internetowych. Uzbrojeni w potężną wiedzę (jak nam się wtedy wydawało), stworzyliśmy kilka projektów, które porzuciliśmy… ze względów technicznych.

Okazało się, że bycie inżynierem w praktyce wcale nie jest takie proste…


Projekt i

Projekt I

Turbina wiatrowa o osi poziomej wyposażona w dyfuzor

Nasz pierwszy projekt zakładał stworzenie elektrowni wiatrowej w układzie klasycznymwzbogaconej o dyfuzor.

Dlaczego dyfuzor?

Zgodnie z zprawem Bernoulliego, gdy standardową turbinę zabudujemy

w przewężeniu rurowego tunelu, to wirnik będzie poruszał się w powietrzu

przepływającym szybciej niż wiatr poza tym tunelem. Ostatecznie

da to zdecydowanie więcej energii, niż gdyby turbina pracowała bez dyfuzora.

Pojawiły się jednak pytania:

Jaki kształt dyfuzora?

Ile śmigieł?

A może dodać drugi wiatrak na końcu osi?

Jaki kształt łopat będzie najlepszy?

Jak najlepiej przymocować oś do dyfuzora?

Jakich materiałów użyć?


Budowa

Budowa

Uzbrojeni w odpowiednią (jak nam się wydawało) wiedzę, rozpoczęliśmy budowę turbiny.

Podczas prac natrafiliśmy na kilka przeszkód:

  • Optymalny sposób mocowania osi do podstawy

Użyliśmy łożysk kulkowych w odpowiednim rozmiarze.

Sposób ich mocowania okazał się problematyczny. Łożyska

opadały wewnątrz metalowych nóg.

  • Nadal nierozwiązany problem optymalnej ilości śmigieł i ich kształtu

Planowaliśmy dojść do optymalizacji metodą prób i błędów.

O wiele lepszym sposobem wydało nam się jednak wprowadzenie

w życie innego rozwiązania inżynieryjnego…


Porzucony kszta t

Porzucony kształt

(ciekawostka)

Owe niekształtne twory stanowią jeden

z modeli śmigieł naszego wiatraka.

W planach miały przyjąć kształt półkola.

Do ich budowy zużyliśmy:

Żarówki

Silikon

Folię aluminiową spożywczą

Taśmę klejącą z papieru

Jak widać podczas budowy towarzyszyły nam

porażki, mniejsze i większe…

Teraz już wiemy, że nie należy utrudniać prac

wydumanymi pomysłami.


Projekt ii

Projekt II

Turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu

Charakterystyka:

Przekrój poziomy wirnika jest zbliżony do litery "S". Wirnik ma cztery ramiona. Różnica sił

oddziaływania wiatru na wklęsłą i wypukłą stronę łopat powoduje obrót wirnika.

Zalety:

→ prosta w budowie

→ duża wytrzymałość

Wady :

→ jeszcze nie odkryliśmy żadnych wad

(wcale nie z powodu niezawodności takiego rozwiązania, po prostu… za mało

szukaliśmy)


Spodziewana wydajno

Spodziewana wydajność

Moc turbiny wiatrowej wyraża się wzorem

p – gęstość powietrza, v -prędkość wiatru, F – przekrój poprzeczny strumienia powietrza,

e - współczynnik wykorzystania energii

Zatem, gdybyśmy stworzyli „perpetuum mobile”, gdzie e = 100% osiągnęłoby ono P = 1,65W

Niestety, jak na nasze możliwości jest to nie do osiągnięcia, w teorii współczynnik wykorzystania energii może byś równy 59,3%, lecz w praktyce można co najwyżej osiągnąć go na poziomie 50%, co było naszym celem. Czyli aby P = 0,83W


Model i

Model I

1. Bloczek

2. Koniec osi

3. Obudowa konstrukcji

4. Oś i łożyskowanie

5. Łopaty


Sprawno modelu i

Sprawność modelu I

W jest to ΔEp = mgΔh, P = W / t, gdzie m = 30g, a Δh=0,03 ± 0,01m

Max

Min

Niepewność pomiarowa.

0,0086 W – 0,0073 W = 0,0013 W

Jako grupa doszliśmy do konkluzji, iż wynik naszego wiatraka jest niesatysfakcjonujący, ponieważ osiągnęliśmy mniej niż 1% spodziewanego wyniku.


Model ii po poprawkach

Model II (po poprawkach)

1. Koniec osi

2. Bloczek

3. Obudowa konstrukcji

4. Oś i łożyskowanie

5. Łopaty


1 koniec osi 2 bloczek

1. Koniec Osi 2.Bloczek

Zostaliśmy poinformowani, że nasza konstrukcja miała zbyt mały moment obrotowy w stosunku do długości osi, na którą nawijała się nitka (wykonana de facto z nogi od szafy o średnicy ok.4 cm). Rozwiązaliśmy problem, zastępując dotychczasową końcówkę śrubą.

Okazało się również, że nitka zawijała się nam do środka łożyska, dlatego byliśmy zmuszeni podnieść nasz bloczek do góry.


3 obudowa konstrukcji

3. Obudowa Konstrukcji

Zdjęliśmy część obudowy, aby nie rozbijać strumienia wiatru. Z tego powodu, iż wiatraki tego typu działają na różnicy oporów powietrza padającego na część wklęsłą i wypukłą, uznaliśmy za dobry pomysł osłonięcie wypukłych części łopat specjalną ścianką. Podstawa i szkielet wykonane są z drewna, reszta z tworzyw sztucznych.

4. Oś i łożyskowanie

Początkowo w płomieniach młodego inżynieryjnego szału osadziliśmy oś na 3 łożyskach kulkowych, dodatkowo używając w górnej części czwartego. Usunęliśmy na dole 2 łożyska, aby zmniejszyć opór, który one powodowały oraz usunęliśmy ich obudowy, aby wyczyścić gęsty smar, który się w nich znajdował i zastąpiliśmy go o wiele bardziej wydajnym.


5 opaty

5. Łopaty

Łopaty wykonaliśmy z plastikowej rury o średnicy ok.8,5cm i wysokości 18cm. Zmiana polegała na wycięciu drewnianych podpórek, które mających zapobiec rozklejeniu się konstrukcji.

Pomimo iż różnica ciężaru była niewielka, to usunięcie podpórek korzystnie wpłynęło na cyrkulacje powietrza wewnątrz łopaty. Niestety, obniżając jej wytrzymałość, ale wytrzymała ona jej testy


Sprawno modelu ii

Sprawność MOdelu II

W jest to ΔEp = mgΔh, P = W / t, gdzie m = 160g, a Δh=0,03 ± 0,01m

Min

Max

Musieliśmy usunąć drugi pomiar z naszej analizy, ponieważ za bardzo odstawał od reszty i prawdopodobnie wkradł się tam jakiś błąd pomiaru.

Niepewność pomiarowa.

0,0215 W – 0,0189 W = 0,0026 W

Jak widać po poprawkach znacznie podniosła się sprawność naszego wiatraka, lecz dalej pozostała na bardzo niskim poziomie, osiągnęliśmy zaledwie 2,3% tego, co zamierzaliśmy.


Konkluzje

Konkluzje

Nawet takie kosmetyczne poprawy znacznie poprawiły sprawność naszego

wiatraka. Opierały się głównie na usuwaniu zbędnych elementów. Stąd wniosek

na przyszłość – należy każdy element budowy dokładnie przemyśleć

  • Ze źródeł specjalistycznych dowiedzieliśmy się, że turbiny o osi pionowej

  • mają znacznie niższy współczynnik sprawności niż konstrukcje klasyczne (śmigłowe), czyli około 30%.

  • Pomimo niskiej sprawności udało nam się zdobyć wiele doświadczeń z zakresu inżynierii. Mamy zamiar wykorzystać je przy budowie kolejnej

  • turbiny. : )


Wykorzystane materia y

Wykorzystane materiały

Bibliografia:

  • Mieczysław Jażewski „Fizyka Ogólna”

  • R.Resnick i D.Halliday „Fizyka dla studentów nauk przyrodniczych i technicznych”

    Inne źródła informacji:

  • Program wiatrak 1.1

  • http://www.uwm.edu.pl/kolektory/silownie/pionowe.html

  • http://zasoby1.open.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_odnaw_zrodla_en/

  • http://zasoby1.open.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_odnaw_zrodla_en/files/inne_rozwiazania.htm

  • http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/wiatr/prof_cxy.html

Skład grupy:

  • Aleksandra Sroczyńska

  • Damian Kądrowski

  • Łukasz Zimoń

    Wszystkie grafiki wykorzystane w prezentacji zostały stworzone przez członków grupy.


  • Login