Tezən turbinası nəzəriyyəsi və Betz əmsalı
Rüzgar türbini tərəfindən rüzgardan çıxarılan enerjinin müəyyən edilməsi üçün şəkildə göstərilən kimi bir hava kanalı nəzərə almalıyıq. Hava kanalının girişindəki rüzgar sürətinin V1 və hava kanalının çıxışındakı rüzgar sürətinin isə V2 olduğunu da nəzərə alırıq. Deyək ki, saniyədə m dənliyi hava bu imajiner kanala keçir. Bu dənlik nəticəsində hava kanalının girişindəki rüzgarın kinetik enerjisi,
Bu dənlik nəticəsində hava kanalının çıxışındakı rüzgarın kinetik enerjisi,
Beləliklə, bu dənlik hava kanalının girişindən çıxışına qədər akma zamanı rüzgarın kinetik enerjisinin dəyişməsi,
Daha əvvəl deyildiyimiz kimi, saniyədə m dənliyi hava bu imajiner kanala keçir. Beləliklə, rüzgardan çıxarılan enerji, hava kanalının girişindən çıxışına qədər m dənliyi havanın akma zamanı kinetik enerjisinin dəyişməsi ilə eynidir.
Gücü saniyədə dəyişən enerji kimi tərif edirik. Beləliklə, bu çıxarılan gücü,
Saniyədə m dənliyi hava keçirildiyi üçün, bu dənlikni rüzgarın massalı axını kimi adlandırırıq. Dikkatli düşünərsək, hava kanalının girişində, çıxışında və hətta hava kanalının hər bir kəsr hissəsində massalı axın eyni olacağını çox asanlıqla anlaya bilərik. Mənfi, hava kanalına neçə dənlik hava girdiyse, o qədər hava kanalın çıxışından çıxır.
Eğer Va, A və ρ türbin ləmlərinin sırasıyla hava sürəti, hava kanalının kəsr sahəsi və hava cərgəliyidirsə, onda rüzgarın massalı axını belə ifadə edilə bilər:
İndi, (1) tənliyində m-i ρVaA ilə əvəz edib, alırıq:
Türbinin hava kanalının ortasına yerleştirildiyi düşünülürsə, türbin ləmlərinin sürəti hava kanalının giriş və çıxış sürətlərinin orta qiyməti kimi qəbul edilə bilər.
Rüzgardan maksimum güc çıxarmaq üçün (3) tənliyini V2-ə görə törətməli və onu sıfıra bərabər etməliyik. Yəni,
Betz Koeffisiyenti
Yuxarıdakı tənliyə görə, teorik olaraq rüzgardan çıxarılabilən maksimum güc, onun tam kinetik gücünin 0,5925 hissəsidir. Bu hissə Betz Koeffisiyenti kimi tanınır. Bu hesablanan güc, rüzgar türbini nəzəriyyəsinə əsaslanır, amma real mekaniki güc, rotor təkərlərinin sürət səbəbindən və türbinin aerodinamik dizaynının nisbi effektivliyindən ötürü daha azdır.
(4) tənliyindən görünür ki, çıxarılan güç
Havadan cərgəlinin ρ-yə düz mütənasibdir. Havadan cərgəlin artıqca, türbinin gücü də artır.
Türbin ləmlərinin sürtünmə sahəsinə düz mütənasibdir. Ləmlərin uzunluğu artıqca, sürtünmə sahəsinin radiusu da artar, beləliklə türbinin gücü artır.
Türbinin gücü, rüzgarın sürətinin3 dəyişməsinə görə də dəyişir. Bu, rüzgarın sürəti iki dəfə artırıldığında türbinin gücü səkkiz dəfə artıracaq deməkdir.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
Tövsiye
