【已解決】 為什么風力發電機的扇葉那么窄？會不會漏掉很多原本可以產生電力的風？
最佳答案 2024-09-24 00:00
風力機不是封閉軌道中的渦輪機. 所以, 不能做到渦輪機, 燃氣輪機的輪機部分的90%以上的機械輸出效率, 其效率低的原因是開放.
設想兩個極端,
一個極端, 完全堵死. 一面墻, 那么所有的風都繞路走了, 發出的能量為0.
另一個極端, 是全放開, 所有的風都從風力機掃過的區域走, 但是一點沒有留給機組, 也還是0.
風力機對自然風來說, 就如同設卡收稅,
如果稅收太高, 大家就繞路, 一點也收不上來;
如果稅收太低, 大家都從這里走, 但是稅也收不上來.
高級稅收官Betz(貝茲)通過理論計算, 算出, 12m/s的風速(大約40km/小時), 如果通過風力機降到8m/s (即風速降低1/3) 時, 吸收的能量最大, 可以達到59.3%(所謂貝茨極限), 目前國內外宣傳做到45~55%的都有.
---- 以上完成第一個設定, 就是開放環境中,貪婪并不能高效.
第二點, 風力機是升力型原理 --- 這一點, 恐怕自己推導一遍動量葉素理論BEMT, 才會有更深刻的理解. 這個對于窄葉片的解釋不全對, 甚至說完全不對.
更正的方式是: 亞音速的氣體, 能量傳遞的速度是音速, 葉片通過的區域更像割韭菜, 不僅可以割到當時一秒鐘瞬間通過的氣體的能量 , 而且可以割到前后大約1秒鐘范圍的通過的氣體的能量(也就是說說氣體的壓力與速度根據伯努利方程相互轉化) 葉片通過的瞬間, 把前后1秒鐘的能量都吸收走了, 然后這一片風的整體降速. (還是用稅收來理解, 葉片經過的瞬間把這一家的稅收收走, 他家形成壓力低地, 就把周圍各家的錢都借來交稅了, 而且各家說好了, 誰被收稅大家都互相支援, 或者說各家通過壓力梯度和速度梯度用橡皮筋綁在了一起, 這家不交, 其他家也走不快,所以大家愿意交點稅)
--- 第二個設定, 亞音速氣體能量傳遞速度高于氣體運動速度, 所以這些氣體是一個集體, 針對任何集體中的個體收稅, 都可以把合理的稅收部分都收上來, 而不必挨家挨戶的拜訪每一個氣體分子.
第三點, 風力機運行的時候, 掃風面積很大, 在被收稅的氣體分子眼中, 和整個圓形區域沒本質區別;
但是在風力機停機的時候, 在臺風的眼中和破壞性的大風眼中, 風力機希望自己越小越好, 所以葉片要窄, 要細, 而且可以通過順槳再細一點.
還拿稅收說事: 當氣體分子出現怒氣, 無法交稅的時候, 比如敘利亞, 收稅部門希望自己越小越好, 最好大家找不到自己頭上, 于是覺得窄葉片, 高轉速, 這種割韭菜方法才是最好的,
---- 第三個設定: 為了自身安全考慮,窄葉片, 高轉速, 在大風速下, 更安全.
最后一點, 為什么不更窄一點? 結構受不了. 結構工程師的20年疲勞壽命扛不住, 不能學習林黛玉弱不禁風,
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