| Gyakori
mozgás jellemzők Hosszúság Idõ Sebesség Szélsebesség Szélsebesség eloszlás Szög Szélirány Szögsebesség Forgási, periódus idõ Frekvencia Fordulatszám Kerületi sebesség Gyorsjárási tényezõ |
és
értelmezésük,
mértékegységeik: - Két pont távolsága (méter és dekádikus egységei). Egyéb elõfordulások: 1 láb (foot, feet) = 0,3048 m, 1 hüvelyk (inch, col) = 0,0254 m, 1 mérföld (miles) = 1609 m, 1 tengeri mérföld (nautical) = 1852 m, 1 öl (bécsi) = 1,8965 m, 1 yard = 0,9144 m - Idõtartam két idõpillanat közt (másodperc, mp, secundum, sec, s) Egyéb elõfordulások: 1 perc, p, minute, min = 60 mp, 1 óra, ó, hour, h, stunde, st = 60 perc = 3 600 mp, 1 nap, day = 24 ó = 1 440 perc = 86 400 mp, 1 év, year ~ 365 nap = 8 760 ó = 525 600 perc = 31 536 000 mp - A másodpercenként megtett út (v,c,u (m/s) = út (m) / idõ (s)). Egyéb elõfordulások: 1 km/ó = 3,6 m/s, 1 csomó (knots) = 0,5144 m/s, 1 feet, foot/min = 0,0051 m/s, 1 mérföld /ó (mph) = 0,4470 m/s - Energetikai szempontból a szélkerék közép-magasságában a hatásos keresztmetszetére átlagolt és arra merőleges áramlási sebesség. Eltér a meteorológiai deffiníciótól, amely - az átlagos talajszinttől 10 m magasságban mért vízszintes irányú áramlási sebesség 10 perces átlagértéke. Megjegyzés nélkül pillanatnyi értéket értünk alatta. Különböző átlag értékeivel óvatosan bánjunk! Értékét m/s-ban, vagy sok egyéb sebesség egységben szokás megadni. - Adott időtartam (általában év, hó, nap) alatt az egyes szélsebességek (általában 0,5, 1 m/s-s tartományok) az időtartam hány százalékában, vagy hány órán át fordulnak elő. a leglényegesebb széladat! - Két egyenes, vektor, sík egymással bezárt szöge (állásszög), vagy egy tengely körüli elfordulás mértéke (forgásszög). 1 körbefordulás = 2π (Radián, Rad) = 360° (fok) Pl.: 30(°) = 30 * 2π / 360 = 30 * 3,14 / 180 = 0,5236 (Rad) - Ahonnan fúj. Az északi iránytól óramutató járása szerint fokokban (közelítőleg égtájolás szerint) megadva. - Másodpercenkénti Radiánban mért szögelfordulás. ω (omega) (1/s) = elfordulási szög (Rad) / idõ (s) - Egy teljes körbefordulás, vagy egy teljes rezgés idõtartama. T (s) - Másodpercenkénti rezgések, vagy fordulatok száma. f (1/s, Hertz, Hz) = 1/T (1/s) - Mûszaki mechanikában a percenkénti fordulatok száma. n (1/min) = 60 f (1/s) -Külön mefjegyzés nélkül legnagyobb sugár végpontjának (pl.: a szélkerék külsõ pontjának) sebessége. vk (m/s) - Tip Speed Ratio = TSR, λ a szélkerék legnagyobb sugarán mért pillanatnyi kerületi sebességnek és a szélkerék hatásos keresztmetszetére merõlegesen érkezõ pillanatnyi átlagos szélsebességnek a hányadosa. tsr = vk (m/s) / vsz (m/s) (dimenzió nélküli viszonyszám) Nem egy állandó, hanem egy két változós függvény. A szélkerék típusokra jellemzők a legjobb teljesítmény, a legjobb nyomaték hatásfokhoz, illetve a meginduláshoz és az üresjárati fordulathoz tartozó tsr értékek. A legjobb teljesítmény hatásfokhoz tartozó tsr alapján különböztetünk meg lassú (tsr<3) és gyors (tsr>3) járású szélkerekeket. tsr
= vk/vsz
= Rω/vsz
= R 2π n / 60 vsz
w =
2π
n/60
|
| Energetikai
jellemzők Szélkerék felület Nyomaték Munka Energia Teljesítmény Hatásfok Kapacitás Szélenergia Villamosenergia |
és
értelmezésük,
mértékegységeik. - Pontosabban a szélkerék legnagyobb hatásos keresztmetszete A (m²). Vízszintes tengelynél (HAWT-Horisontal Axis Wind Turbine) a lapátok által súrolt kör területe: A = R² π (m2) Farm-típusú (lyukas) szélkeréknél: A = R12 π - R2(lyuk)2 π = (R12 - R22) π (m2) Függõleges tengelynél (VAWT-Vertical Axis Wind Turbine) a lapátok által súrolt henger keresztmetszete: A = 2R H (m2) - Tengely körüli elfordításnál az erőkar és a rá merőleges erővetület szorzata M = F R (Nm) - Valamilyen anyagjellemző megváltoztatása külső ráhatással (elmozdítás, forgatás, alak, hőmérséklet, villamos, stb...). Mértékegységei: Nm (Newtonméter), J (Joule), Ws (Wattsecundum) illetve ennek gyakorlatiasabb egységei - Wó, kWó, MWó, stb... (1 Wó = 3 600 Ws = 3 600 J = 3 600 Nm, mivel 1 ó = 3 600 másodperc) Mechanikai munka általában: W = F s (Nm, J) ... az erő és az erő irányába történő elmozdulás szorzata Tengely körüli elforgatás munkája: W = M dφ (Nm, J) ... az M=Fr nyomaték és a szögelfordulás (Radiánban) szorzata, állandó fordulattal forgásnál W = M (nyomaték) * ω (szögsebesség) * t (időtartam) Elektromos munka: W = U I t (J, Ws, VAs) ... az R ellenálláson eső feszültség és a rajta átfolyó áram szorozva az időtartammal (gyakorlatban használatosabb mértékegységei Wó, kWó, stb...) "Melegítési" munka - hőmennyiség: W ~ Q = c m dT (J) ... elhanyagolható térfogat változáskor (pl. vízmelegítés) dT hőmérséklet változás (°K, °C) a folyadék m tömegével (kg) és a c fajhő (kJ/kg,°C) szorzatával megegyező hőmennyiség növeléshez jó közelítéssel azonos munkavégzés (pl.: villamos fűtés) szükséges -Munkavégző képesség. Az energia változás nagysága megegyezik a végzett munkával, ezért számításokban gyakran azonosítjuk a munkát az energiával, hangsúlyozva, hogy egy-egy energia megváltozásáról van szó és nem az anyag - energia ekvivalenciáról. Egy t időtartam alatti energia változás (munkavégzés) összege az elemi energia változások (elemi munkavégzések) összegével (integrálás) egyenlő!!! Így mértékegységei is megegyeznek a munkáéval: J, Ws, Wó, kWó, stb... . Helyzeti (potenciális) energia: E = m g h (J) Mozgási (kinetikus) energia: E = 1/2 m v2 (J, Ws), folyadékok, gázok esetén E = 1/2 ρ A v3 (J, Ws) Forgó mozgás (rotáció) energiája: E = M ω t = M 2π n t / 60 (J) ... nem a tehetetlenségi (lendkerék) energia Elektromos energia: E = U I t (J, Ws) Hőenergia (változás hőmérséklet változtatásnál): E ~ c m dT (J) Hőenergia (hasznos égetésnél): E ~ LÉh (J) ... LÉh a fűtőérték (hasznos égéshő) általában MJ/kg -ban megadva - A másodpercenkénti munkavégzés, a másodpercenkénti energia változás. Mértékegységei: J/s, W és ezek dekádikus egységei ... pillanatnyi teljesítmény, amit bármelyik pillanatban megmérhetünk, megtapasztalhatunk és mindíg más értéket mutat. A műszaki számításokban, mértékegységeknél a pillanat = 1 másodperc, de az általános fizikában nem deffiniált időtartam. ... átlag teljesítmény egy időtartam (óra, hét, év, stb...) alatti pilanatnyi teljesítmények matematikai átlaga. Szélenergetikában gyakorlatilag használhatatlan a folyamatos, szélsőséges szélsebesség ingadozás miatt. - Minden gépnek, berendezésnek, rendszernek van saját belső vesztesége. Ez a viszonyszám mutatja meg, hogy a bemenetre adott munka, energia, teljesítmény hányad része vehető ki a kimeneten hasznos munkaként, energiaként, teljesítményként a beadottal akár azonos, akár más formában. Általában η, c (coecifiens) a betűjele mindig egynél kisebb tizedestört, vagy ennek megfelelő %-s formában. Pl.: cp=Pki/Pbe = 0,60 = 60% - Befogadó, vagy hasznosítható energia, teljesítmény tároló képesség. Általában térfogatra, tömegre, létesítményre, rendszerre, időtartamra vonatkoztatva. - A szél mozgási energiája mindíg egy adott időtartamban. A különböző szélsebességek és azok időtartamai szerinti szélenergiág összege! Eszél = 0,61 A v13 t1 + 0,61 A v23 t2 + ... + 0,61 A vn3 tn3 (az időt órában mérve kWó, MWó -ban szokás megadni, megjegyezve, hogy napi (/nap), heti (/hét), évi (/év), stb...) energiáról van szó. 1 m2-re vonatkoztatott értéke az évi, heti, napi, stb... fajlagos szélenergia. Ez Magyarországon 10-20 m magasságban 300-1 200 kWó(/év). - Ennek 10-20 %-a a hasznosítható, kivehető fajlagos szélenergia: 50-200 kWó/m2(/év). Legjobb közelítéssel a szélsebesség eloszlásból számolható. -Megtermelt, betáplált (erőművek, generátorok), vagy elfogyasztott, felhasznált (villamos fogyasztók) másodpercenkénti energiák, a pillanatnyi teljesítmények egy időtartam alatti összege. Állandó és csakis állandó teljesítményű berendezéseknél a teljesítmény és időtartam szorzata. Amit a fogyasztásmérők, pl. a "villanyóra" mér. Mértékegységei: Wó, kWó, MWó, GWó, Twó, stb... (Egyszer majd csak befejezem.) |