Teorija vətrin turbinası və Betz Koeffisiyenti

Rüzgar türbini tərəfindən rüzgardan alına biləcək enerjinin müəyyənləşdirilməsi üçün şəkilə göstərilən kimi hava kanalını nəzərə almalıyıq. Havanın kanalın girişindəki sürəti V1 və kanalın çıxışındakı sürəti isə V2 olaraq qəbul edilir. Deyək ki, saniyədə m dəyişən hava kütlesi bu imajinar kanal içində keçir. Bu kütleyə görə, havanın kanalın girişində kinetik enerjisi,

Bu kütleyə görə, havanın kanalın çıxışındakı kinetik enerjisi,


Beləliklə, bu hava kütlesinin kanalın girişindən çıxışına qədər akma zamanı havanın kinetik enerjisi,

Deyək ki, bir saniyədə m dəyişən hava kütlesi bu imajinar kanal içində keçir. Beləliklə, rüzgardan alına biləcək enerji, hava kütlesinin kanalın girişindən çıxışına qədər akma zamanı dəyişən kinetik enerji ilə eynidir.

Enerji dəyişməsi saniyədə ölçülür. Beləliklə, bu alına biləcək enerji,

Bir saniyədə m dəyişən hava kütlesi keçir. Bu kütleyi rüzgarın massasının axını kimi adlandırırıq. Dikkatli düşünərsək, massanın axının kanalın girişində, çıxışında və hətta kanalın hər bir kesitində eyni olduğunu anlaya bilərik. Kanala giren hava kütlesi, kanaldan çıxan hava kütlesi ilə eynidir.
Eğer Va, A və ρ sırasıyla türbinin lopalarında hava sürəti, kanalın kesiti sahəsi və hava çoxluğu olarsa, onda rüzgarın massasının axını aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər

İndi, (1) tənliyində m-i ρVaA ilə əvəzləsək, alarıq,

Türbin kanalın ortasına qoyulmuş hesab olunsa, türbinin lopalarında olan rüzgar sürəti, giriş və çıxış sürətlərinin orta qiyməti kimi qəbul edilir.

Rüzgardan maksimum enerji almak üçün (3) tənliyini V2-ə nisbətən təfərrüq və onu sıfıra bərabər etmək lazımdır. Yəni,

Betz Koeffisiyenti

Yuxarıdaki tənliyə görə, rüzgardan alına biləcək teorik maksimum enerji, tam kinetik enerjisinin 0.5925 hissəsidir. Bu hissə Betz Koeffisiyenti kimi tanınır. Bu hesablanan enerji, rüzgar türbini nəzəriyyəsinə əsaslanır, amma real mekaniki enerji, rotorla bağlı sürtünmə zədələri və türbinin aerodinamik dizaynının verimsizliyi nəticəsində daha az olur.

(4) tənliyindən aydınlaşdırılanda, alına biləcək enerji

1. Hava çoxluğunun ρ-a mütənasibdir. Hava çoxluğu artıqca, türbinin gücü artır.

2. Türbin lopalarının ötürdüyü sahəyə mütənasibdir. Lopanın uzunluğu artıqca, ötürdüyü sahənin radiusu da artar, beləliklə türbinin gücü artır.

3. Türbinin gücü, rüzgar sürətinin3 artması ilə də dəyişir. Bu, rüzgar sürəti iki dəfə artırıldığında, türbinin gücü səkkiz dəfə artıracağını göstərir.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.