| تاریخ ارسال: 1403/8/14 |
دانشجو: آقای فخرالحسینی فیروزابادی سیداحمد
استاد راهنما: دکتر مصطفی اسماعیلی
زمان: دوشنبه ۱۴ آبان ماه ۱۴۰۳ ساعت: ۰۹:۳۰
مکان: دانشکده فنی و مهندسی کلاس ۲۰۳
استاد راهنما: دکتر مصطفی اسماعیلی
زمان: دوشنبه ۱۴ آبان ماه ۱۴۰۳ ساعت: ۰۹:۳۰
مکان: دانشکده فنی و مهندسی کلاس ۲۰۳
چکیده: با افزایش جمعیت کشورها و محدود بودن منابع انرژی فسیلی، جهان با مشکل مصرف انرژی مواجه شده است. محدود بودن ذخایر انرژیهای تجدیدناپذیر (فسیلی) و نیز افزایش روز افزون مصرف سوختهای فسیلی سبب بیشتر شدن آلودگیهای زیست محیطی و بحران آن برای جوامع بشری شده است، به همین دلیل استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و پیدا کردن روش های جدید تأمین انرژی برای زندگی بشر از طریق انرژیهای پاک ضرورت پیدا کرده است.
انرژی باد یکی از انرژیهای پاک میباشد که به صورت نامحدود و در طول شبانه روز در طبیعت و از جمله در کشور ایران در دسترس میباشد. بیشتر توربینهای بادی استفاده شده در جهان پرهدار میباشند که علی رقم مزایای متعدد، معایبی چون هزینه بسیار بالای نصب و راهاندازی، خطرات زیست محیطی از جمله آسیب رساندن به پرندگان، غیرقابل استفاده شدن محل استقرار نیروگاه بادی، هزینه بالای نگهداری و تعمیرات، نیاز به حداقل سرعت باد بالا برای چرخش پرهها، نیاز به هم راستا بودن جهت توربین با جهت باد، سبب شده است که مهندسین را به سمت طراحی و ساخت نوع جدیدی از توربینهای بادی سوق دهد که نیازی به پره نداشته باشد. عمدترین این توربین ها با استفاده از ارتعاشات ناشی از ریزش گردابه حول بدنهی توربین، انرژی برق را تولید میکند اما بالاترین راندمان این توربینها زمانی رخ میدهد که فرکانس طبیعی توربین با فرکانس طبیعی ریزش گردابه یکسان شود.
در این پروژه توربین بادی بدون پرهای با بدنه اصلی استوانه ای به قطر۱۰ سانتی متر و ارتفاع ۷۰ سانتی متر که با میله با مقطع دایره ای ۷ و ۸ میلیمتر به صورت پاندول معکوس ساخته شده است که میتوان پارامترهای مختلف موثر بر فرکانس طبیعی توربین از جمله ارتفاع، سختی فنر، اضافه کردن وزنه و جابجایی آن فرکانس طبیعی را تغیر داد. آزمایشات در محلی به ابعاد ۲×۷×۳ متر بدون جریان خارجی و با استفاده از یک فن ۴/۴ وات و با سرعت جریان هوای خروجی ۴/۱ متر بر ثانیه در فواصل ۱۱۰، ۱۴۵، ۱۸۰، ۲۱۵، ۲۵۰، ۲۸۵، ۳۲۰، ۳۵۵ و ۳۹۰ سانتی متر انجام شده است و نتیجه حاصل شد که با تغیر ارتفاع از ۳۰ سانتی متر به ۵۰ سانتی متر میتوان فرکانس طبیعی را ۴۳/۵ درصد کاهش داد و با تغییر قطر میله از ۸ میلیمتر به ۷ میلیمتر فرکانس طبیعی ۲۲/۸ درصد کاهش مییابد و با کاهش فرکانس طبیعی، سرعتی که در آن ماکزیمم دامنه رخ میدهد کاهش می یابد به عبارتی لاکینگ در بازه پایین تری از سرعت هوا رخ میدهد.
با افزودن وزنه ۱۷۰ گرمی(تقریباً ۲۰ درصد وزن توربین) در ارتفاع ۴۰ سانتی متر توربین با میله ۸ میلی متر فرکانس طبیعی تغییر ناچیزی میکند و با تغییر ارتفاع به ۳۵ سانتی متر به مقدار ۸ درصد کاهش مییابد.
در حالت هایی که فرکانس طبیعی توربین کمتر از ۱۰ رادیان بر ثانیه است مشاهده شد که در دو بازه ناحیه لاکینگ رخ میدهد که این نشان میدهد در سرعتهای بالاتر فرکانس ریزش گردابه با مضرب صحیحی از فرکانس طبیعی توربین یکسان شده است.
انرژی باد یکی از انرژیهای پاک میباشد که به صورت نامحدود و در طول شبانه روز در طبیعت و از جمله در کشور ایران در دسترس میباشد. بیشتر توربینهای بادی استفاده شده در جهان پرهدار میباشند که علی رقم مزایای متعدد، معایبی چون هزینه بسیار بالای نصب و راهاندازی، خطرات زیست محیطی از جمله آسیب رساندن به پرندگان، غیرقابل استفاده شدن محل استقرار نیروگاه بادی، هزینه بالای نگهداری و تعمیرات، نیاز به حداقل سرعت باد بالا برای چرخش پرهها، نیاز به هم راستا بودن جهت توربین با جهت باد، سبب شده است که مهندسین را به سمت طراحی و ساخت نوع جدیدی از توربینهای بادی سوق دهد که نیازی به پره نداشته باشد. عمدترین این توربین ها با استفاده از ارتعاشات ناشی از ریزش گردابه حول بدنهی توربین، انرژی برق را تولید میکند اما بالاترین راندمان این توربینها زمانی رخ میدهد که فرکانس طبیعی توربین با فرکانس طبیعی ریزش گردابه یکسان شود.
در این پروژه توربین بادی بدون پرهای با بدنه اصلی استوانه ای به قطر۱۰ سانتی متر و ارتفاع ۷۰ سانتی متر که با میله با مقطع دایره ای ۷ و ۸ میلیمتر به صورت پاندول معکوس ساخته شده است که میتوان پارامترهای مختلف موثر بر فرکانس طبیعی توربین از جمله ارتفاع، سختی فنر، اضافه کردن وزنه و جابجایی آن فرکانس طبیعی را تغیر داد. آزمایشات در محلی به ابعاد ۲×۷×۳ متر بدون جریان خارجی و با استفاده از یک فن ۴/۴ وات و با سرعت جریان هوای خروجی ۴/۱ متر بر ثانیه در فواصل ۱۱۰، ۱۴۵، ۱۸۰، ۲۱۵، ۲۵۰، ۲۸۵، ۳۲۰، ۳۵۵ و ۳۹۰ سانتی متر انجام شده است و نتیجه حاصل شد که با تغیر ارتفاع از ۳۰ سانتی متر به ۵۰ سانتی متر میتوان فرکانس طبیعی را ۴۳/۵ درصد کاهش داد و با تغییر قطر میله از ۸ میلیمتر به ۷ میلیمتر فرکانس طبیعی ۲۲/۸ درصد کاهش مییابد و با کاهش فرکانس طبیعی، سرعتی که در آن ماکزیمم دامنه رخ میدهد کاهش می یابد به عبارتی لاکینگ در بازه پایین تری از سرعت هوا رخ میدهد.
با افزودن وزنه ۱۷۰ گرمی(تقریباً ۲۰ درصد وزن توربین) در ارتفاع ۴۰ سانتی متر توربین با میله ۸ میلی متر فرکانس طبیعی تغییر ناچیزی میکند و با تغییر ارتفاع به ۳۵ سانتی متر به مقدار ۸ درصد کاهش مییابد.
در حالت هایی که فرکانس طبیعی توربین کمتر از ۱۰ رادیان بر ثانیه است مشاهده شد که در دو بازه ناحیه لاکینگ رخ میدهد که این نشان میدهد در سرعتهای بالاتر فرکانس ریزش گردابه با مضرب صحیحی از فرکانس طبیعی توربین یکسان شده است.
مطالب مشابه
دفعات مشاهده: 45 بار |
دفعات چاپ: 20 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر