4.2 Khảo sát ảnh hƣởng của số cánh
bin không tự khởi động được. Dưới đây, các kết quả thử nghiệm với số cánh lần lượt là 3, 4 và 5 sẽ được phân tích và so sánh, đánh giá.
4.2.1 Khảo sát mô hình với số cánh bằng 3.
Hình 4.3 minh hoạ một trạng thái làm việc của mô hình thí nghiệm tuốc bin có 3 cánh. Các thí nghiệm được tiến hành với các giá trị vận tốc gió lần lượt là 1,5 ; 2 ; 3,5 (m/s). Các kết quả thu được như sau:
Hình 4.3 Mô hình tuốc bingió 3 cánh
+ Với tốc độ gió V=1,5(m/s):
- Trục quay khởi động rất chậm và quay không liên tục. + Với tốc độ gió V=2(m/s):
- Tốc độ quay ổn định n = 22(vòng/phút) = 0,37 ( vòng/s)
+ Với tốc độ gió V=3,5(m/s) :
- Tốc độ quay ổn định n = 33(vòng/phút) = 0,55 ( vòng/s)
Hình 4.4 minh hoạ một trạng thái làm việc của mô hình thí nghiệm tuốc bin có 4 cánh. Các kết quả khảo sát thu được như sau:
Hình 4.4 Mô hình tuốc bin gió4 cánh
+ Với tốc độ gió V=1,5 (m/s) : - Tốc độ quay ổn định n = 20(vòng/phút) = 0,33 ( vòng/s) + Với tốc độ gió V=2 (m/s) : - Tốc độ quay ổn định n = 26 (vòng/phút) = 0,43 ( vòng/s) + Với tốc độ gió V=3,5 (m/s) : - Tốc độ quay ổn định n = 42 (vòng/phút) = 0,7 ( vòng/s)
Hình 4.5 Mô hình tuốc bin gió 5 cánh
Hình 4.5 minh hoạ một trạng thái làm việc của mô hình thí nghiệm tuốc bin có 5 cánh. Quá trình khảo sát cũng được tiến hành với các tốc độ gió 1,5; 2; 3,5 (m/s). Kết quả thu được như sau:
+ Với tốc độ gió V =1,5 (m/s) : - Tốc độ quay ổn định n = 27 (vòng/phút) = 0,45 ( vòng/s) + Với tốc độ gió V =2 (m/s) : - Tốc độ quay ổn định n = 40 (vòng/phút) = 0,67 ( vòng/s) + Với tốc độ gió V =3,5 (m/s) : - Tốc độ quay ổn định n = 50 (vòng/phút) = 0,83 ( vòng/s) Tổng hợp kết quả khảo sát được trình bày trong bảng sau:
Loạituốc bin 3 cánh 4 cánh 5 cánh
Vận tốc gió V (m/s) 1,5 2 3,5 1,5 2 3,5 1,5 2 3,5
n ( vòng/s) - 0,37 0,55 0,33 0,43 0,7 0,45 0,67 0,83
V (m/s) Hình 4.6 Đồ thị vòng quay
Đồ thị ở trên cho thấy mô hình tuốc bin gió có số cánh là 5 đem lại hiệu quả cao hơn so với các mô hình có số cánh là 3 và 4. Như vậy, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, mô hình tuốc bin gió trục đứng cánh tự xoay có số cánh bằng 5 là tối ưu nhất.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 1. Kết luận
- Chế tạo thành công mô hình thực nghiệm tuốc bin có cánh tự xoay - Chạy thử được mô hình
- Khảo sát được mô hình với số cánh thay đổi từ 3 đến 5
- Đánh giá được sự ảnh hưởng của số cánh đến hiệu suất của tuốc bin
2. Đề xuất
- Do khả năng nghiên cứu và thời gian còn hạn chế nên đề tài này chưa tính toán được cụ thể lực và mô men tác dụng lên các cánh để tuốc bin khởi động.
- Do điều kiện thời tiết không cho phép thí nghiệm mô hình chạy thử ngoài trời
- Chưa tính toán được với giá trị góc nâng cánh nào thì tuốc bin cho công suất lớn nhất
Sau quá trình khảo sát cho thấy mô hình tuốc bin gió kiểu Flap turbine, cánh nằm ngang đã thiết kế có nhiều ưu điểm hơn các dạng mô hình cũ. Tuy nhiên, còn một số vấn đề cần nghiên cứu và tìm hiểu sâu hơn cho mô hình này ở các bước kế tiếp. Cụ thể là :
- Tính toán cụ thể các lực tác dụng lên cánh tạo mô men quay cho tuốc bin
- Tính toán các lực tác dụng lên cánh nhỏ để nâng tốt nhất khi có gió tác dụng ngược chiều
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Baker, J.R.; Features to Aid or Enable Self Starting of Fixed Pitch Low Solidity VerticalAxis Wind nrbines, J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, I5 (1983), pp. 369-380.
[2]. Kirke, B.K. and Lazauskas, L. Enhancing the Performance of a Vertical Axis Wind Turbine Using a Simple Variable Pitch System, Wind Engineering, Vol. 15, No. 4, 1991, pp. 187-1 95.
Variable-Pitch Straight Blades, The Eighteenth International Symposium on Transport Phenomena, 27-30 August, 2007, Daejeon, KOREA
[4]. I. S. Hwang1, I. O. Jeong1, Y. H. Lee1 and S. J. Kim12; Aerodynamic Analysis and Rotor Control of a New Vertical Axis Wind Turbine by Individual Blade Control Method; ICAST 2006:17th International Conference on Adaptive Structures and Technologies, Taiwan.
[5]. Paul Cooper and Oliver Kennedy; Development and Analysis of a Novel Vertical Axis Wind Turbine; University of Wollongong, Wollongong, NSW 2522, Australia, 2003.
[6]. Pawsey,N.C.K., Development and Evaluation of Passive Variable-Pitch Vertical Axis Wind Turbines, PhD Thesis, Univ. New South Wales, Australia, 2002.
[7]. Kirke, B.K. and Lazauskas, L. Enhancing the Performance of a Vertical Axis Wind Turbine Using a Simple Variable Pitch System, Wind Engineering, Vol. 15, No. 4, 1991, pp. 187-1 95.
[8]. Lazauskas, L. and Kirke, B.K. Performance Optimisation of a Self-acting Variable Pitch Vertical Axis Wind Turbine, Wind Engineering Vol. 16, No. 1,1992, pp. 10-26.
[9]. Kirke, B.K. and Lazauskas, L.; A Novel Variable Pitch Vem'calAxis Wind Turbine, Proc. Solar '87 ConJ Australian-New Zealand Solar Energy Society, Canberra, 26-28 Nov. 1987.
[10] Miroslav, Petrov, Lic, of Eng. “Aerodynamics of Propellers and Wind Turbine Rotors”. Stockholm, Sweden.
[11] 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 8 August 2005.
[12] 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. [13] “Using of composite material in wind turbine blades”. Journal of Applied
[14] http://www.flapturbine.com/
[15] http://vi.wikipedia.org/wiki/ composite
[16] A. M. de Paor. “Aerodynamic design of optimum wind turbines”. Department of Electrical Engineering, University College, Dublin 2, Ireland. Available online 8 August 2003.
[17] 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.
[18] Giang Ngọc Thanh, Tính toán thiết kế cơ cấu dẫn động góc cánh turbine gió kiểu trục đứng cho máy phát điện 10 KW, Luận văn Thạc sỹ, 2010.