Теорија на ветротурбините и Бецов коефициент
За да се одреди енергијата која се извлекува од ветерот со ветрени турбини, треба да претпоставиме воздухен канал како што е прикажан на слика. Претпоставуваме дека брзината на ветерот на входот на каналот е V1 и брзината на воздухот на изходот на каналот е V2. Да речеме, масата m од воздухот минува низ овој имагинарен канал по секунда.
Сега, збогувајќи на оваа маса, кинетичката енергија на ветерот на входот на каналот е,
Слично, збогувајќи на оваа маса, кинетичката енергија на ветерот на изходот на каналот е,
Значи, кинетичката енергија на ветерот се промени, во текот на протокот на оваа количина воздух од входот до изходот на имагинарниот канал е,
Како веќе рековме, масата m од воздухот минува низ овој имагинарен канал за една секунда. Значи, енергијата која се извлекува од ветерот е иста како кинетичката енергија која се промени во текот на протокот на масата m од воздухот од входот до изходот на каналот.
Определивме ја моќта како промена на енергијата по секунда. Значи, оваа извлечена моќ може да се запише како,
Бидејќи масата m од воздухот минува за една секунда, велиме дека количината m е стап на проток на маса на ветерот. Ако внимателно размислиме, лесно можеме да го разбереме дека стапот на проток на маса ќе биде истиот на входот, на изходот и на секој пресечен дел на воздухниот канал. Бидејќи, количината воздух која влегува во каналот, истата количина излегува од изходот.
Ако Va, A и ρ се брзината на воздухот, пресечната плоштина на каналот и густината на воздухот на лопатите на турбината, тогаш стапот на проток на маса на ветерот може да се претстави како
Сега, заменувајќи m со ρVaA во равенката (1), добиваме,
Сега, бидејќи турбината се претпоставува дека е поставена во средината на каналот, брзината на ветерот на лопатите на турбината може да се смета за просечна брзина на входната и изходната брзина.
За да се добие максимална моќ од ветерот, треба да диференцираме равенката (3) според V2 и да ја приравниме на нула. Тоа е,
Коефициент на Бец
Од горната равенка се наоѓа дека теоретскиот максимален извлечена моќ од ветерот е во фракција од 0,5925 од неговата целосна кинетичка моќ. Оваа фракција е позната како Коефициент на Бец. Оваа пресметана моќ е согласно теорија на ветрената турбина, но реалната механичка моќ која ја прима генераторот е помала од тоа и тоа е поради губитоци за тренење на роторот, подешување на лопатите и неефективности на аеродинамичкиот дизајн на турбината.
Од равенката (4) е јасно дека извлечената моќ е
Директно пропорционална на густината на воздухот ρ. Колку што густината на воздухот се зголемува, моќта на турбината се зголемува.
Директно пропорционална на пресечената плоштина на лопатите на турбината. Ако должината на лопатата се зголеми, радиусот на пресечената плоштина се зголемува соодветно, така што моќта на турбината се зголемува.
Моќта на турбината се менува и со брзината3 на ветерот. Тоа значи дека ако брзината на ветерот се удвои, моќта на турбината ќе се зголеми осум пати.
Изјава: Почит преку оригинал, добри статьии се заслужни за споделување, ако постои нарушување на авторските права се моли за брисање.
