Thiết kế cánh turbine máy phát điện sức gió kiểu trục đứng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ========== BÙI THANH HIỀN THIẾT KẾ CÁNH TURBINE MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ KIỂU TRỤC ĐỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thái Nguyên - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ========== BÙI THANH HIỀN THIẾT KẾ CÁNH TURBINE MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ KIỂU TRỤC ĐỨNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thái Nguyên - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tên là: Bùi Thanh Hiền, Học viên lớp cao học khóa 11-Cơng nghệ chế tạo máy-Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, công tác Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên Xin cam đoan: Đề tài:” Thiết kế cánh turbine máy phát điện sức gió kiểu trục đứng “, thầy giáo TS Vũ Ngọc Pi hướng dẫn cơng trình thân thực dựa hướng dẫn thầy giáo hướng dẫn khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Thái Nguyên, ngày 25 tháng năm 2010 Học viên Bùi Thanh Hiền Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị Lời mở đầu Phần 1: Tổng quan máy phát điện sức gió máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 1.1 Tổng quan máy phát điện sức gió 11 11 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 14 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 14 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 19 1.3 Các kiểu kết cấu cánh có vấn đề lựa chọn số cánh tối ưu 20 1.3.1 Các kiểu kết cấu cánh thiết kế 20 1.3.2 Vấn đề lựa chọn số cánh tối ưu 23 Phần 2: Cơ sở tính tốn khí động học cánh turbine 25 2.1 Năng lượng gió 25 2.1.1 Vật lý học lượng gió 25 2.1.2 Tài nguyên gió Việt Nam 26 2.2 Các định luật khái niệm khí động học cánh turbine máy phát điện sức gió Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.1 Học thuyết Betz 28 2.2.2 Lý thuyết cánh kết cấu cánh turbine 29 2.2.2.1 Kiểu cánh khái niệm 30 2.2.2.2 Khí động học tác dụng lên cánh turbine 31 2.2.2.3 Năng suất vận hành phần tử cánh (thuyết 33 2.2.2.4 Biểu thức tổng quát cảu áp lực, mômen công 34 suất 2.3 Lực phân bố lực bề mặt cánh turbine 35 2.3.1 Nguyên lý phân bố lực bề mặt cánh turbine 2.3.2 Các hệ số khí động học tương đối dây cung pháp tuyến với dây cung Phần 3: Thiết kế cánh turbine máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10KW 35 36 38 3.1 Đặt vấn đề 38 3.2 Kiểu dáng hình học cánh turbine thiết kế 39 3.3 Kích thước hình học cánh turbine 40 3.4 Lựa chọn số cánh tối ưu 51 3.5 Xác định kích thước cánh turbine 60 3.6 Vật liệu cánh turbine 65 3.7 Kết luận 67 Phần 4: Kết luận kiến nghị 69 4.1 Kết luận 69 4.2 Kiến nghị 70 Tài liệu tham khảo 71 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT HAWTs hệ turbine gió kiểu trục ngang VAWTs hệ turbine gió kiểu trục đứng U Vận tốc thực gió (m)  Trọng lượng riêng khơng khí  =1,25(kg/m3) b Chiều rộng cánh turbine (m) h Chiều cao cánh turbine (m) r Bán kính Rotor (m) P Cơng suất (W) M Mômen (Nm) C Hệ số nâng Cd Hệ số cản (drag coefficient) S Diện tích cánh (m2) A Diện tích qt cánh turbine (m2)  Góc xoay cánh turbine (độ) F Áp lực (N) i Góc tới (độ)  Góc nâng (độ) W Vận tốc tương đối (m)  Vận tốc góc (rad/s) n Số vịng quay (vịng/giây) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Thống kê công suất định mức lắp đặt giới Bảng 3.1 Bảng giá trị tỷ số tốc độ lớn ứng với turbine có số cánh xét Bảng 3.2 Bảng giá trị công suất hệ thống cho turbine cánh Bảng 3.3 Bảng giá trị công suất hệ thống cho turbine cánh Bảng 3.4 Bảng giá trị công suất hệ thống cho turbine cánh Bảng 3.5 So sánh công suất hệ thống turbine có số cánh cánh, cánh, cánh Bảng 3.6 Bảng giá trị ,  hành trình sinh cơng có ích Bảng 3.7 Bảng quan hệ  r Bảng 3.8 Vật liệu dự kiến chọn làm cánh turbine Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Máy phát điện sức gió Charles F.Brush chế tạo Hình 1.2 Máy phát điện Gedser cơng suất 200kW Hình 1.3 Cánh đồng phong điện tỉnh Cam Túc, Trung Quốc Hình 1.4 Nhà nghiên cứu lượng gió Nguyễn Phú Uynh mơ hình chế tạo turbine gió ơng Hình 1.5 Kiểu dạng chén Hình 1.6 Rotor dạng chén Hình 1.7 Turbine kiểu Savonius Hình 1.8 Turbine kiểu plates Hình 1.9 Turbine kiểu Darrieus - Rotor H - Rotor Hình 2.1 Biểu đồ gió khu vực Trung du miền núi phía Bắc Hình 2.2 Biên dạng cánh loại NACA-04 Hình 2.3 Biểu đồ lực nâng lực cản loại NACA 00X Hình 2.4 Khí động học phận cánh turbine Hình 2.5 Thành phần lực tác dụng lên cánh turbine Hình 2.6 Biểu diễn thành phần vận tốc tác dụng mặt cắt ngang cánh Hình 2.7 Thành phần lực vận tốc cánh turbine Hình 3.1 Hình dáng cánh turbine dự kiến thiết kế Hình 3.2 Véc tơ vận tốc tác dụng lên turbine cánh Hình 3.3 Véc tơ vận tốc tác dụng lên cánh số Hình 3.4 Véc tơ vận tốc tác dụng lên cánh số Hình 3.5 Véc tơ vận tốc tác dụng lên cánh số Hình 3.6 Véc tơ vận tốc tác dụng lên turbine cánh Hình 3.7 Véc tơ vận tốc tác dụng lên cánh số Hình 3.8 Véc tơ vận tốc tác dụng lên cánh số Hình 3.9 Véc tơ vận tốc tác dụng lên turbine cánh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.10 Véc tơ vận tốc tác dụng lên cánh số Hình 3.11 Véc tơ vận tốc tác dụng lên cánh số Hình 3.12 Vị trí thứ cánh Hình 3.13 Vị trí thứ hai cánh Hình 3.14 Vị trí thứ cánh Hình 3.15 Vị trí thứ hai cánh Hình 3.16 Vị trí thứ cánh Hình 3.17 Vị trí thứ hai cánh Hình 3.18 Phương véc tơ vận tốc W hành trình sinh cơng có ích Hình 3.19 Vị trí tính tốn kích thước tối ưu cánh Hình 3.20 Kích thước cánh turbine thiết kế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU Kinh tế Việt Nam đà phát triển theo hướng công nghiệp hoá, đại hoá Thực tế cho thấy ngày nhiều máy móc sử dụng để phục vụ sản xuất sinh hoạt, cần nhiều lượng điện cho hoạt động Tuy nhiên nay, nguồn lượng phục vụ cho sản xuất sinh hoạt thiếu trầm trọng Mặc dù phủ có nhiều phương án đối phó với thực trạng như: xây thêm nhà máy phát điện, tăng lượng điện nhập từ nước ngoài, mặt khác kêu gọi toàn dân tiết kiệm điện Nhưng tương lai tình trạng thiếu điện cho sản xuất sinh hoạt vấn đề cấp bách Máy phát điện sức gió sử dụng rộng rãi châu Âu, châu Mỹ nhiều nơi khác, chưa phát triển Việt nam Nước ta chủ yếu khai thác nguồn lượng truyền thống, chủ yếu thủy điện nhiệt điện Gần đây, Chính phủ đưa mặt trái việc xây dựng ạt đập thuỷ điện gây biến đổi tình hình khí hậu nước, hạn hán vào mùa khô lũ lụt vào mùa mưa Trong nguồn lượng tái tạo để tạo thành điện lượng gió có nhiều ưu điểm dễ sử dụng, rẻ tiền, có trữ lượng vơ tận thân thiện với mơi trường Vì khai thác lượng gió nước ta hướng Máy phát điện sức gió trục đứng kết cấu nhỏ gọn phù hợp với địa hình lắp đặt nước ta Việc thiết kế cánh quạt gió cơng đoạn quan trọng công đoạn thiết kế máy phát điện sức gió, định trực tiếp đến hiệu suất đạt Cho đến có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu thiết kế cánh turbine gió Tuy nhiên việc thiết kế biên dạng cánh lựa chọn số cánh hợp lý nhằm nâng cao hiệu suất hạ giá thành máy phát điện sức gió kiểu trục đứng, phù hợp với điều kiện kinh tế sử dụng nước chưa có cơng trình cơng bố Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 59 Bảng 3.4 Bảng giá trị công suất hệ thống cho turbine cánh Vị trí Vị trí 1=1800 1=1200; 2= -1200 Cánh 56,25 118,75 Cánh - 118,75 Cánh 0,234 Cánh - -0,234 Cánh 00 13,170 Cánh - -13,170 Cánh 45.S 95.S Cánh - 95.S 45..r.S 185..r.S Vị trí Các giá trị W2 tg  F P Căn vào kết tính cơng suất hệ thống bảng 3.3, nhận thấy công suất hệ thống turbine vị trí thứ hai lớn vị trí thứ Kết lựa chọn công suất hệ thống P = 185..r.S vị trí thứ hai để so sánh * Giả thiết chi phí chế tạo cánh turbine: Giả sử chi phí chế tạo cánh turbine A (đồng) Thì chi phí chế tạo cho turbine cánh Chi phí chế tạo cho turbine cánh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên A  1,33A (đồng) A  1,66 A (đồng) http://www.lrc-tnu.edu.vn 60 *Lựa chọn số cánh tối ƣu: Bảng 3.5 So sánh cơng suất hệ thống turbin có số cánh 5cánh, cánh, cánh Số cánh Chỉ tiêu Turbin cánh Turbin cánh Turbin cánh 635,57..r.S 142,49..r.S 174,36..r.S 1,66A 1,33A A so sánh Công suất hệ thống (KW) Chi phí chế tạo cánh turbine (VN đồng) Chi phí chế tạo cánh/ Cơng suất hệ thống (VN 4.10-3 A .r.S 9,3.10-3 A .r.S 5,4.10-3 A .r.S đồng/ KW) Từ bảng 3.4 ta chọn số cánh để thiết kế turbine 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƢỚC CỦA CÁNH TURBINE * Xác định chiều rộng cánh turbine Trong máy phát có tổn hao điện nên cơng suất trục cơng suất đầu máy phát điện sức gió có trênh lệch Để máy phát có cơng suất 10KW cơng suất trục phải 14KW [10] Áp dụng cơng thức tính cơng suất hệ thống: P = 635,57..r.S = 14 KW = 14000 W  .r.S  14000  22,03 635,57 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 61 S  22,03 22,03   1,76 .r 2,5.5  b.h  1,76 (3.9) Do hành trình cản cánh turbine thuận chiều gió khơng sinh cơng hao phí, thể tính tốn chiều rộng cánh turbine xét hành trình sinh cơng có ích Từ cơng thức tg  sin  ta lập bảng giá trị ,  số vị trí 2,5  cos hành trình sinh cơng có ích turbine Bảng 3.6 Bảng giá trị ,  hành trình sinh cơng có ích  (độ) 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700  (độ) 21,80 23,40 170 00 -170 -23,40 -21,80 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 62 21,8° 23,4° 17° 17° 23,4° 21,8° Hình 3.18 Phương véc tơ vận tốc W hành trình sinh cơng có ích Ta có   U .r   2,5  .r  2,5.V với V = 5m/s V V  .r  2,5.5  12,5 Lập bảng quan hệ  r Bảng 3.7 Bảng quan hệ  r r (m)  (rad) 12,5 6,25 4,17 n (vòng/giây) 1,99 1,00 0,67 n (vòng/phút) 119,4 60 40,2 Từ bảng 3.7 lựa chọn r = 2m; n = 60 (vịng/phút) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 Tính tốn bề rộng cánh vị trí turbine đạt cơng suất cao ( vùng làm việc đạt hiệu cao ) với vận tốc gió V = (m/s) Tham khảo tài liệu [2] hệ thống đạt hiệu suất cao   tốn tối ưu kích thước cánh cánh làm việc khoảng    nên tính 4      Trong 4 khoảng hai cánh turbine đối xứng qua Ox Ta có vị trí tính tốn tối ưu kích thước cánh hình 3.19 Tỷ số Từ ta có L L   a  [2] a A2D  => A D = 4.B1D B1D (3.10) (5) B1 (1) b A1 36° r C O E (4) A2 (2) B2 (3) Hình 3.19 Vị trí tính tốn kích thước tối ưu cánh Tính A2D: Hệ thống cánh turbine có cánh nên góc A1OA2 = 720 Ta có A2D = DC + A2C = B1E + A2C Mà A2C = OK.sin360 = (r – b/2).sin360 B1E = B1O.sin360 = (r + b/2).sin360 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 => A2D = (r – b/2).sin360 + (r + b/2) sin360 = 2r.sin360 Tính B1D: Ta có B1D = EC Mà EC = OE – OC => B1D = OE – OC OC = A1O.cos360 = (r – b/2).cos360 OE = B1O.cos360 = (r + b/2).cos360 => B1D = (r + b/2).cos360 - (r – b/2).cos360 = b.cos360 Thay A2D B1D vào (3.10) ta được: 2r sin360 = 4.b.cos360 => b = Vậy chiều rộng cánh b = 0,36.r r.tg36o = 0,36.r (3.11) Từ (3.9) (3.11) ta có kích thước cánh turbine: h = 2,4m ; b = 0,72m Hình 3.20 Kích thước cánh turbine thiết kế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 65 3.6 VẬT LIỆU CÁNH TURBINE Do đặc trưng điều kiện làm việc turbine gió ngồi trời, phận cánh không che chắn, cánh làm việc tác động vận tốc gió Vì u cầu vật liệu dùng để chế tạo cánh turbine phải đảm bảo bền điều kiện ngồi trời, cứng vững tác dụng gió nhẹ để giảm cơng hao phí tới mức tối đa, thêm vào yêu cầu cho chi phí vật liệu chế tạo đạt mức thấp Trong q trình nghiên cứu chế tạo cánh turbine, có nhiều loại vật liệu khác dùng để chế tạo cánh turbine Vật liệu tổ hợp, gọi vật liệu composite loại vật liệu nghiên cứu ứng dụng rộng rãi vào hầu hết lĩnh vực công nghiệp đời sống năm gần Vật composite tuỳ thuộc vào chất phụ gia tăng cường mà chia thành nhiều nhóm loại khác Vật liệu composite vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác tạo lên vật liệu có tính hẳn vật liệu ban đầu, vật liệu làm việc riêng rẽ Mỗi vật liệu composite gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục (Pha loại vật liệu thành phần nằm cấu trúc vật liệu composite.) Pha liên tục gọi vật liệu (matrix), thường làm nhiệm vụ liên kết pha gián đoạn lại Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu tăng cường (reinforcement) trộn vào pha làm tăng tính, tính kết dính, chống mịn, chống xước Ưu điểm vật liệu composite khả đạt độ cứng vững làm việc tốc độ cao, chống chịu điều kiện làm việc ngồi trời khơng che chắn Coposite sử dụng khí chế tạo máy loại vật liệu tổ hợp tăng cường cốt sợi sợi thủy tinh, sợi thủy tinh dệt kim, nhựa epoxy graphit nhựa epoxy bo… Đa số cánh turbine gió làm sợi thủy tinh cốt thép với vật liệu polyme nhiệt rắn như: Nhựa polyester nhóm nhựa đặc như: nhựa phenol, nhựa furan, nhựa amin, nhựa epoxy Loại vật liệu composite sử dụng vật liệu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 66 gỗ keo epoxy vật liệu khác sử dụng nhiên không dùng phổ biến Một số cánh turbine làm vật liệu composite sợi kim loại thép nhôm, nhiên loại vật liệu nặng vật liệu composite sợi thủy tinh làm tăng cơng hao phí turbine q trình làm việc Cánh turbine dài làm sợi Cacbon composite, loại vật liệu dùng để cấu trúc lại loại cánh làm sợi thủy tinh với mục đích giảm diện tích tăng độ cứng vững Tuy nhiên dùng loại vật liệu lại yêu cầu tăng độ xác chi phí chế tạo Thừa hưởng kết tài liệu [12] sau tác giả tiến hành tạo FEM cho cánh gồm 124,042 đoạn, 55,044 nút, 327 vùng mắt lưới sử dụng phương pháp tính toán phần tử hữu hạn phần mềm Anasyc khảo sát bốn mẫu vật liệu composite loại vật liệu cho bảng 3.8 Bảng 3.8 Vật liệu dự kiến chọn làm cánh turbine Vật liệu Sợi Kevlar 149 Sợi Technora Sợi thủy tinh E Sợi thủy tinh S Mô đun đàn hồi [GPa] Khối lƣợng riêng [kg/m3] 179 1470 70 1390 76 2540 88 2540 Kết khảo sát đưa kết luận chọn vật liệu sợi Technora Đây vật liệu composite thuộc loại Aramid ; viết tắt “aromatic polyamide” (polyamide có chứa vịng thơm) Sợi aramid sợi nhân tạo chất lượng cao Phân tử aramid Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 67 mạch polymer cứng, liên kết liên kết hydro mạnh nên truyền ứng suất tốt Technora sợi tổng hợp para-aramid copolyamid vòng thơm, bật tính, kháng nhiệt hóa chất axit kiềm Sợi technora có số tính chất bật so với loại sợi tổng hợp khác:  Độ bền cao  Kháng mài mịn tốt  Kháng dung mơi hữu  Kháng dẫn (điện, nhiệt)  Khơng nóng chảy (chỉ bắt đầu phân hủy 5000C)  Cháy chậm  Ổn định hình dạng nhiệt độ cao Sợi technora có tính chất độc đáo kết hợp: - Mạch polymer cứng - Kết tinh định hướng cao - Tương tác mạch phân tử liên kết hydro nên liên kết mạch phân tử chặt chẽ 3.7 KẾT LUẬN - Qua phân tích lựa chọn kiểu cánh thẳng để sử dụng cho máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW Loại cánh thẳng có khả tự điều chỉnh hướng gió, chế tạo đơn giản - Với loại cánh thẳng, từ việc phân tích mở số cánh tối ưu lựa chọn khoảng từ đến cánh - Đã tính tốn xác định véc tơ vận tốc tác dụng lên turbine cánh, cánh cánh tỷ số tốc độ ứng với turbine Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 68 - Việc tính tốn lựa chọn số cánh tơi ưu dựa nguyên tắc với điều kiện làm việc, kích thước cánh vận tốc gió, số cánh tối ưu số cánh cho chi phí chế tạo cánh (tính VN đồng ) đơn vị công suất tạo (KW) nhỏ - Phần cuối chương tiến hành tính tốn lựa chọn số cánh tối ưu cho máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW Thêm vào đó, kích thước cánh, vật liệu làm cánh xác định: + Số cánh tối ưu máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW + Các kích thước máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW sau: h = 2,4m ; b = 0,72m + Để đảm bảo khả làm việc tuổi thọ cánh làm việc trời, vật liệu cánh máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW lựa chọn vật liệu sợi Technora Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 69 Phần 4: KẾT LUẬN VÀ CÁC KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN: Trong việc tính tốn thiết máy phát điện sức gió nói chung máy phát điện sức gió kiểu trục đứng nói riêng việc tính tốn thiết kế đặc biệt tính tốn thiết kế tối ưu cánh máy phát đóng vai trị quan trọng Luận văn tiến hành nhằm tính tốn lựa chọn kiểu cánh, số cánh tối ưu kết cấu cánh vật liệu làm cánh Mục đích việc tính tốn thiết kế luận văn nhằm nâng cao hiệu suất hạ thành chi phí cho cánh máy phát điện sức gió trục đứng, từ hạ giá thành chế tạo máy để nâng cao khả ứng dụng nước ta Để thực việc tính tốn nói trên, khối lượng lớn công việc tiến hành luận văn này, cụ thể là: - Nghiên cứu tổng quan máy phát điện sức gió máy phát điện sức gió kiểu trục đứng - Cơ sở tính tốn khí động học cánh turbine - Thiết kế cánh turbine máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10KW - Từ kết luận văn, số kết luận rút sau: + Lựa chọn kiểu cánh thẳng có khả tự điều chỉnh hướng gió, chế tạo đơn giản để sử dụng cho máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW +Tính tốn xác định véc tơ vận tốc tác dụng lên turbine cánh, cánh cánh tỷ số tốc độ ứng với turbine + Số cánh tối ưu lựa chọn khoảng từ đến cánh Kết xác định số cánh tối ưu máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 70 dựa nguyên tắc với điều kiện làm việc, kích thước cánh vận tốc gió, số cánh tối ưu số cánh cho chi phí chế tạo cánh (tính VN đồng ) đơn vị công suất tạo (KW) nhỏ + Các kích thước máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 10 KW sau: h = 2,4m ; b = 0,72m + Vật liệu chế tạo cánh turbine sợi Technora 4.2 KIẾN NGHỊ: Luận văn tính tốn thiết kế cánh turbine máy phát điện sức gió kiểu trục đứng cơng suất 10KW với dạng cánh thẳng, chế tạo cánh thẳng đơn giản chi phí chế tạo nhỏ khả hứng gió chưa cao cánh cong Do hướng nghiên cứu phát triển từ đề tài kiến nghị là: - Tính tốn tối ưu để lựa chọn cánh turbine có biên dạng cong, có khả tự điều chỉnh hướng gió nhằm mục đích nâng cao khả hứng gió mà đảm bảo giảm chi phí chế tạo phận điều khiển góc quay cánh - Thiết kế biên dạng cánh cong tối ưu - Chế tạo sản phẩm thực để đưa vào sử dụng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: [1] Chu Đức Quyết “Tính tốn thiết kế hệ thống cánh turbine gió kiểu trục đứng máy phong điện công suất 10KW ” [2] Nguyễn Văn Yến, Phạm Văn Phong.“Điều khiển tốc độ turbine gió cách sử dụng động bước để xoay cánh” [3] PGS.TSKH Nguyễn Phùng Quang “Nghiên cứu thiết kế chế tạo phát điện sức gió có cơng suất 10 – 30kw phù hợp với điều kiện Việt Nam” - đề tài cấp nhà nước mã số KC.06.20CN, 2007 [4] http://www.sggp.org.vn/ /229993/ [5] http://www Vn.360plus.yahoo.com/ /article Wind – energy farm and energy convesion systems http://www.Vietnamnet.vn [6] Tiếng Anh: [7] Sarun Benjanirat In Partial Fulfillment “Computational studies of horizontal axis wind turbine in high wind speed condition using advanced turbulence” Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy in the School of Aerospace Engineering Georgia Institute of Technology December 2006 [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Tip_speed_ratio [9] Katherine Hueston “Design of a Small Scale Wind Turbine for TNUT” August, 2009 [10] I.A Hamakhan and T Korakianitis “Aerodynamic performance effects of leading-edge geometry in gas-turbine blades” School of Engineering and Materials Science, Queen Mary, University of London, London, UK June Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 72 2009 [11] Miroslav, Petrov, Lic, of Eng “Aerodynamics of Propellers and Wind Turbine Rotors” Stockholm, Sweden [12] M Jureczko, M Pawlak and A Mężyk “Optimisation of wind turbine blades” Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, ul Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice, Poland, Available online August 2005 [13] J F Mandell, D D Samborsky, and D S Cairns “Fatigue of Composite Materials and Substructures for Wind Turbine Blades” Contractor Report SAND2002-0771, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, 2002 [14] “Using of composite material in wind turbine blades” Journal of Applied Sciences (14), 2006 [15] http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power the wings [16] http://vi.wikipedia.org/wiki/ composite [17] A M de Paor “Aerodynamic design of optimum wind turbines” Department of Electrical Engineering, University College, Dublin 2, Ireland Available online August 2003 [18] E William Beans “Approximate aerodynamic analysis for multi-blade darrieus wind turbines” Department of Mechanical Engineering, The University of Toledo, Toledo, OH 43606, U.S.A February 2003 [19] Shy-Yea Lin and Tzong-Hann Shieh “Study of aerodynamical interference for a wind turbine” Department of Aerospace and Systems Engineering, Feng Chia University, No 100, Whnhwa Rd., Seatwenn, Taichung 40724, Taiwan July 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn b1 a1 73 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... Phần 1: Tổng quan máy phát điện sức gió máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 1.1 Tổng quan máy phát điện sức gió 11 11 1.2 Tình hình nghiên cứu nước máy phát điện sức gió kiểu trục đứng 14 1.2.1... nước máy phát điện sức gió trục đứng, kết cấu kiểu cánh có vấn đề lựa chọn số cánh tối ưu Phần 2: Cơ sở tính tốn khí động học cánh turbine Phần 3: Thiết kế cánh turbine máy phát điện sức gió kiểu. .. hành nghiên cứu đề tài: ? ?Thiết kế cánh turbine máy phát điện sức gió kiểu trục đứng? ?? Để giải vấn đề trên, luận văn bao gồm phần sau: Phần 1: - Tổng quan máy phát điện sức gió - Khái quát hướng nghiên