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普通风机见得多,风力涡轮机

来源:整理 时间:2022-04-07 17:28:14 编辑:华为40 手机版

风力涡轮机如何变得更有效率?

风力涡轮机如何变得更有效率

  风力发电机产生地球能量的4%,但它们只有在风吹得正常时才能正常工作。现在,通过从昆虫的灵活翅膀中获得灵感,科学家们已经找到了一种方法,使风力涡轮机叶片在产生能量方面提高35%的效率。如果商业化,这可能使得这种绿色技术在未来几年替代化石燃料变的更可行的。 提高风力涡轮机的效率不仅仅是使转子尽可能快地旋转的问题。

涡轮机在高速下除了变得更容易发生灾难性故障之外,也变得不太有效,因为转子变得更像是一堵墙,阻止风流过快速旋转的叶片,利福尼亚州的圣地亚哥州立大学工程教授Asfaw Beyene说。  巴黎索邦大学的物理学家Vincent Cognet说,最佳的动力来自中等的旋转速度。为了使它们最有效地发电,风必须以正确的“桨距角”冲击叶片,以便向发电机施加适当量的扭矩昆虫的翅膀没有这个问题。

因为它们是灵活的,蜜蜂和蜻蜓的翅膀能够引导空气动力学负载在他们的飞行方向,增加功率。并且因为他们自然地在风中弯曲,他们可以最小化阻力,以避免损坏。  为了看这种灵活性是否会提高风力涡轮机的效率,Cognet和他的团队制造了具有三种不同转子风格的小型涡轮机原型。一个是完全刚性,一个有点灵活,一个是非常灵活。

所有三个涡轮机具有三个转子,但是柔性的涡轮机由称为聚对苯二甲酸乙二醇酯的柔韧材料制成,而刚性版本由刚性合成树脂制成。  在风洞试验中,最灵活的叶片证明有点太松弛,它们不能产生与像其他两个一样多的力量。但是,中等柔性叶片的性能优于刚性叶片,使得叶片能够在更宽的风力条件下高效运行并且提高35%的功率。  测试还表明,改进来自桨距角的变化:由于涡轮叶片分别由于风压和离心效应而来回地弯曲,桨距角略微变化。

在较低的风速下,更高的桨距角(更“开”)更高效,而在高速下更低的桨距角(更“封闭”)更好。事实上,更快的风导致更高的转速,稍微关闭俯仰角以帮助产生更多的功率。  Beyene说,工程方面需要时间,但是他自己对变形叶片的实验表明,新研究中表现出的35%的功率增长是完全合理的预期,并且将是对完全可再生未来的巨大助益。

科学家采用哪种方法从风力涡轮机叶片中回收轻木?

科学家采用哪种方法从风力涡轮机叶片中回收轻木

风力涡轮机的叶片的确是巨大的,长度可达107米(351英尺)。它们通常采用轻质轻木,不过当其达到其使用期限时,一种新系统将使这种轻木可能比以往任何时候都容易回收利用。根据德国弗劳恩霍夫木材研究所的数据,涡轮机叶片主要由玻璃纤维增强的塑料和轻木组成,它们通过环氧树脂或聚酯树脂粘合在一起。由于叶片必须承受的极高应力,这种结合非常牢固,一旦叶片无法继续使用,这两种材料就很难分开。

通常,多数风力涡轮机叶片(仍然用木头和塑料粘合在一起)只是在水泥工厂中燃烧作为原料。需求是有限的,但是,为了有效地燃烧它们,还需要大量能量。考虑到这些限制,弗劳恩霍夫木材研究所团队开发了新的轻木填埋技术。它涉及使用车载水枪喷射器,当将叶片从主涡轮上卸下后,就地将叶片切成10至20米(33至66英尺)长的部分。

然后将这些部分放入移动式切碎机中,然后将其切成“大约手掌大小”的碎片。接下来,使用冲击式粉碎机使这些碎片高速旋转,将它们粉碎以破坏木材/塑料结合。根据项目负责人Peter Meinlschmidt的说法,这种断裂是由于软木与硬玻璃纤维和树脂之间的稠度不同而发生的。然后可以简单地从塑料中分拣木材。到目前为止,再生的轻木已被用于制造超轻质的隔热垫,据报道这种隔热垫可与聚苯乙烯基材料相提并论。

文章TAG:涡轮机风机见得风力

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