Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Katedra Ciepłownictwa. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych"

Maja Nowakowska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Politechnika Białostocka Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Temat ćwiczenia: Ćwiczenie nr 4 Laboratorium z przedmiotu: Alternatywne źródła energii Kod: ŚC3066 Opracował: dr inż. Tomasz Teleszewski mgr inż. Anna Werner-Juszczuk luty 2012

Laboratorium z przedmiotu: Alternatywne źródła energii Kod: ŚC3066

1. Wprowadzenie Pod względem liczby łopatek wirnika wyróżnia się siłownie wiatrowe jedno-, dwu-, trzy-, cztero- i wielopłatowe. Rys. 1. Schemat turbiny jednopłatowej Rys.

2 1. Wprowadzenie Pod względem liczby łopatek wirnika wyróżnia się siłownie wiatrowe jedno-, dwu-, trzy-, cztero- i wielopłatowe. Rys. 1. Schemat turbiny jednopłatowej Rys. 2 Schemat turbiny dwupłatowej Rys. 3. Schemat turbiny trzypłatowej Rys. 4 Schemat turbiny wielopłatowej Siłownie z większą ilością łopat są wykorzystywane głównie do przepompowywania wody, napędu młynów lub innych zastosowań z wykorzystaniem energii mechanicznej. Najpowszechniej wykorzystywane są w słabo zamieszkanych obszarach USA, gdzie służą jako dodatkowe źródło energii elektrycznej oraz napęd pomp wodnych. Charakteryzują się rozruchem już przy bardzo słabym wietrze, dużym momentem obrotowym, prostotą konstrukcji (płaty nie mają specjalnych profili aerodynamicznych) i niską ceną w porównaniu z elektrowniami o dwóch lub trzech śmigłach. W przypadku turbin wiatrowych z poziomą osią obrotu (HAWT z ang. Horizontal Axis Wind Turbines) najpowszechniej stosowane są wirniki trzypłatowe, rzadziej jedno- lub dwupłatowe. Mniejsza liczba łopat oznacza spadek masy wirnika, a tym samym obniżenie jego kosztów. Jednocześnie wirniki jedno- i dwupłatowe wymagają bardziej złożonej budowy piast, co skutkuje zwiększeniem kosztów produkcji. Im mniejsza liczba łopat wirnika, tym większa prędkość obrotowa wirnika, aby uzyskać moc porównywalną z mocą turbiny trójpłatowej. Konsekwentnie zwiększa się prędkość wierzchołkowa wirnika (stosunek prędkości wierzchołka wirnika do prędkości wiatru tzw. TSR, z ang. Tip Speed Ratio), co powoduje wzrost poziomu hałasu generowanego przez turbinę. 2

4 Schemat turbiny wielopłatowej Siłownie z większą ilością łopat są wykorzystywane głównie do przepompowywania wody, napędu młynów lub innych zastosowań z wykorzystaniem energii mechanicznej.

3 2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego Celem ćwiczenia jest porównanie charakterystyk mocy modelowej turbiny wiatrowej z wirnikiem trzypłatowym oraz sześciopłatowym P=f(v) oraz porównanie zależności prędkości obrotowej turbiny od prędkości powietrza n=f(v) w tunelu aerodynamicznym przy stałym kącie natarcia łopat wirnika turbiny trzypłatowej i sześciopłatowej. 3. Metodyka badań a) opis stanowiska badawczego modelowej turbiny wiatrowej Rys. 5. Schemat stanowiska badawczego: 1-wentylator, 2-tunel aerodynamiczny, 3-rurka Pitota, 4- model turbiny wiatrowej, 5- jednostka sterująca, 6 komputer, 7 jednostka INIT1 Rys. 6. Widok pulpitu programu SCADA 3

trzypłatowej i sześciopłatowej. 3. Metodyka badań a) opis stanowiska badawczego modelowej turbiny wiatrowej 1 2 3 4 5

4 b) przebieg realizacji eksperymentu (rys. 5) 1) Ustawić kąt nachylenia łopat modelu turbiny elektrowni wiatrowej zadany przez prowadzącego. 2) Włączyć jednostkę sterującą 5 3) Włączyć jednostkę INIT1 4) Włączyć DC Lamp 1 i 2 (INIT1) 5) Ustawić Load select w pozycji 2 6) Włączyć rejestrator, klikając na ikonkę START. 7) Ustawić MEAS w pozycji BEFORE. 8) Ustawić pierwszą zadaną przez prowadzącego nastawę prędkości powietrza suwakiem (AVE-1). 9) Odczytać pięciokrotnie prędkość przepływu powietrza (SVA-1) oraz prędkość obrotową turbiny (SV-1). 10) Odczytać pięciokrotnie napięcie (V_D) oraz natężenie prądu (I-DC). 11) Wyniki zapisać do tabeli 1. 12) Powtórzyć czynności 9-11 dla pozostałych nastaw zadanych przez prowadzącego. 13) Z wirnika usunąć trzy łopaty. 14) Powtórzyć czynności 8-12 dla turbiny trzypłatowej. 15) Wyniki zapisać do tabeli 2. Po wykonaniu ćwiczenia należy wyłączyć wentylator (1), przesuwając suwak (AVE-1) na pozycję 0. c) prezentacja i analiza wyników badań Na podstawie wykonanych pomiarów wielkości charakterystycznych wykreślić charakterystyki P=f(v), n=f(v) turbiny z wirnikiem trzypłatowym i sześciopłatowym. Podstawowe wielkości należy wyznaczyć ze wzoru: 1) moc modelowej turbiny wiatrowej: P U I W (1) gdzie: U - jest to napięcie [V], I - jest to natężenie prądu [A]. Wyniki badań oraz obliczeń charakterystycznych wielkość turbiny z wirnikiem trzypłatowym i sześciopłatowym należy zapisać odpowiednio w tabelach 1 i 2. Porównać charakterystyki turbiny z wirnikiem trzypłatowym i sześciopłatowym. 4

7) Ustawić MEAS w pozycji BEFORE. 8) Ustawić pierwszą zadaną przez prowadzącego nastawę prędkości powietrza suwakiem (AVE-1).

5 Tabela 1. Zestawienie wyników pomiarów oraz obliczeń turbina z wirnikiem sześciopłatowym Nastawa kąt nachylenia łopaty turbiny do osi turbiny: n wentmax v v sr n n sr U U sr I I sr P sr % m/s m/s obr/min obr/min V V A A W o Imię i nazwisko studenta: Data wykonania ćwiczenia: 5

sześciopłatowym Nastawa kąt nachylenia łopaty turbiny do osi turbiny:

6 Tabela 2. Zestawienie wyników pomiarów oraz obliczeń turbina z wirnikiem trzypłatowym Nastawa kąt nachylenia łopaty turbiny do osi turbiny: o n wentmax v v sr n n sr U U sr I I sr P sr % m/s m/s obr/min obr/min V V A A W Imię i nazwisko studenta: Data wykonania ćwiczenia: 6

trzypłatowym Nastawa kąt nachylenia łopaty turbiny do osi turbiny: o

7 4. Wymagania BHP Do wykonania ćwiczeń dopuszczeni są studenci, którzy zostali przeszkoleni (na pierwszych zajęciach) w zakresie szczegółowych przepisów BHP obowiązujących w laboratorium. W trakcie wykonywania ćwiczeń obowiązuje ścisłe przestrzeganie przepisów porządkowych i dokładne wykonywanie poleceń prowadzącego. Wszystkie czynności związane z uruchamianiem urządzeń elektrycznych należy wykonywać za zgodą prowadzącego zajęcia. Zabrania się manipulowania przy wszystkich urządzeniach i przewodach elektrycznych bez polecenia prowadzącego. 5. Sprawozdania studenckie Sprawozdania studenckie powinno zawierać następujące informacje: 1) Skład osobowy grupy oraz podpisy, nazwę kierunku studiów, laboratorium i tytuł ćwiczenia, datę wykonania ćwiczenia, 2) Określenie poszczególnych zadań wraz z ich rozwiązaniem: a) cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego, b) niezbędne związki teoretyczne, c) opis rzeczywistego stanowiska badawczego, d) przebieg realizacji eksperymentu, e) wykonanie potrzebnych przeliczeń i zestawień, f) wykresy i charakterystyki (sporządzone na papierze milimetrowym), g) zestawienie i analiza wyników badań. 3) Analiza dokładności pomiarów. 4) Posumowanie uzyskanych wyników w postaci syntetycznych wniosków. 6. Literatura 1. Foit H.: Zastosowanie odnawialnych źródeł ciepła w ogrzewnictwie i wentylacji, Gliwice, Klugmann-Radziemska E.: Odnawialne źródła energii : przykłady obliczeniowe, Gdańsk, BoczarT.:Wykorzystanie energii wiatru, Warszawa, Gronowicz J.: Niekonwencjonalne źródła energii, Radom, Aldo Vieira da Rosa: Fundamentals of renewable energy processes, Amsterdam, L. Kołodziejczyk, S. Mańkowski, M. Rubik: Pomiary w inżynierii sanitarnej, Arkady Warszawa

Wszystkie czynności związane z uruchamianiem urządzeń elektrycznych należy wykonywać za zgodą prowadzącego zajęcia.

Podobne dokumenty

Badanie charakterystyk turbiny wiatrowej w funkcji prędkości wiatru

Badanie charakterystyk turbiny wiatrowej w funkcji prędkości wiatru POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Instrukcja do zajęć laboratoryjnych w funkcji prędkości wiatru Ćwiczenie nr 1 Laboratorium z przedmiotu Odnawialne źródła energii Kod: