Az áramló közeg energiáját hasznosító gépek

Az előadások a következő témára: "Az áramló közeg energiáját hasznosító gépek"— Előadás másolata:

1 Az áramló közeg energiáját hasznosító gépek
Hidromotorok, vízturbinák, szélturbinák

2 Hidrosztatikus motorok
Hidromotorok Hidrosztatikus motorok

3 Hidromotorok Elvileg bármely volumetrikus szivattyú működhet hidromotorként. A leggyakrabban axiál dugattyús vagy lamellás rendszerűek mert ezek fordulatszáma viszonylag nagy lehet és jól szabályozható. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

4 Hidromotor – volumetrikus szivattyú terminológiai összehasonlítás
Térfogatáram helyett folyadéknyelés. Szállító magasság helyett nyomáskülönbség. A geometriai méretekből számítható, elmélet folyadékszállítás/nyelés a tényleges értéknél szivattyúk esetén kisebb, hidromotornál viszont nagyobb. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

5 Hidrosztatikus energiaátvitel
f sz m f Volumetrikus szivattyúval és hidromotorral létrehozott rendszer sz – szivattyú m – motor f – fojtás (térfogatáram, ill. nyomás szabályozása) Phm Phsz Pösz Pvsz Pvm SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

6 Hidromotor – szivattyú jelleggörbe
nm,névleges nsz=áll. nm M A rendszer nyomása, melyet felülről a „biztonsági szelep” határol A motor fordulatszáma a motor folyadéknyelésétől függ SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

7 Hidrosztatikus energiaátvitel
A hidromotor fordulatszáma független a rendszer nyomásától és állandó geometriai paraméterek esetén csak a folyadéknyeléstől függ! SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

8 Hidrosztatikus energiaátvitel
A hidromotor fordulatszáma független a rendszer nyomásától és állandó geometriai paraméterek esetén csak a folyadéknyeléstől függ! A hidromotor nyomatéka állandó geometriai paraméterek esetén csak a nyomáskülönbségtől, állandó nyomáskülönbség esetén csak a geometriai paraméterektől függ, a fordulatszámtól nem. A hidrosztatikus motor tehát a teljes fordulatszám-tartományában állandó nyomatékkal bír, azaz erőtartó gép. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

9 Változtatható térfogatáramú axiál dugattyús szivattyú/motor szerkezeti rajza
szívóvezeték csatlakozás Vezérlő tárcsa A dugattyúkat magába foglaló forgó rész A kényszerpályán csúszó dugattyúk kenését a dugattyúk belső furatán át a szállított folyadék biztosítja A ház üzem közben feltöltődik a szállított folyadékkal és így minden mozgó rész kenése biztosított. Az álló kényszerpálya ferdeségének állításával állandó fordulatszámnál is zérus és maximum között tetszés szerint változtatható a térfogatáram. A szállítás iránya megfordítható! nyomóvezeték csatlakozás SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

10 Változtatható térfogatáramú axiál dugattyús szivattyú/motor szerkezeti rajza
szívóvezeték csatlakozás Vezérlő tárcsa A dugattyúkat magába foglaló forgó rész A kényszerpályán csúszó dugattyúk kenését a dugattyúk belső furatán át a szállított folyadék biztosítja A ház üzem közben feltöltődik a szállított folyadékkal és így minden mozgó rész kenése biztosított. Az álló kényszerpálya ferdeségének állításával állandó fordulatszámnál is zérus és maximum között tetszés szerint változtatható a térfogatáram. A szállítás iránya megfordítható! nyomóvezeték csatlakozás SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

11 Változtatható térfogatáramú axiál dugattyús szivattyú/motor szerkezeti rajza
A vezérlő tárcsa Vezérlő tárcsa Forgásirány Szívó rés Nyomó rés SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

12 Állandó térfogatáramú axiál dugattyús szivattyú/motor szerkezeti rajza
SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

13 Állandó térfogatáramú axiál dugattyús szivattyú/motor
SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

14 Állandó térfogatáramú axiál dugattyús szivattyú/motor
SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

15 Hidromotorral hajtott munkagép-tengelyek
SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

16 Hidrodinamikus motorok
Vízturbinák Hidrodinamikus motorok

17 Vízturbina – áramlástani szivattyú összehasonlítás
Térfogatáram helyett folyadéknyelés Szállító magasság helyett esés geometriai vagy geodetikus esés (Hg) diszponibilis vagy hasznosítható esés (Hd<Hg) A járókeréken áthaladó folyadék energiája a szivattyúknál nő, a turbináknál viszont csökken Az esés akkor használható ki maximálisan, ha a kilépés perdület mentes (a kilépő sebességi háromszög derékszögű azaz c2u=0) SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

18 Vízturbina beépítése Felvíz szint Alvíz szint Hg ≈ Hd
Belépés Rács Gyorszáró szerkezet Szabályozó Járókerék Kaplan turbina Generátor Futó daru Iroda, szociális helyiség Elektromos kapcsoló berendezés Szívócső Kilépés Hg ≈ Hd A turbina szívócsöve SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

19 Vízturbinák Akciós turbinák (szabadsugár turbinák)
A turbina be és kilépő oldala között nincs nyomáskülönbség, a turbinán kizárólag mozgási energia hasznosítása történik Reakciós turbinák (réstúlnyomásos turbinák) A turbina lapátjai között kialakított ún. lapátcsatornákat a folyadék teljesen kitölti és így a turbina belépő és kilépő oldala között nyomáskülönbség van (pbe > pki), a turbinán részben mozgási energia részben pedig a nyomáskülönbségből származó energia hasznosítása történik. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

20 A jellemző fordulatszám
Szivattyúk esetében Vízturbinák esetében a meghatározó paraméterek az esés és a teljesítmény, célszerű tehát a térfogatáramot ez utóbbival helyettesíteni Nem dimenziótlan jellemző! A fordulatszám percenkénti értéke mellett a teljesítmény kW-ban, az esés méterben helyettesítendő! A konstans a teljesítmény korábbi mértékegységét (LE) veszi figyelembe! SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

21 A vízturbinák alkalmazhatósága
1000 1000 MW 100 MW Pelton Francis 100 Kaplan 10 MW Bánki Esés (m) 10 1 MW 0,1 MW 1 1 10 Víznyelés (m3/s) 100 1000 SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

22 Akciós turbinák (kis jellemző fordulatszám)
A folyadék nem tölti ki teljesen a lapátcsatornákat, azaz nincs nyomáskülönbség a járókerék belépő és a kilépő palástja között. Kis jellemző fordulatszám. Nagy esés és mérsékelt térfogatáram feldolgozására. A fordulatszám a hálózati frekvenciához igazodik. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

23 A Pelton turbina SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

24 A Pelton turbina A β1 szög kis értéke miatt c1≈co≈c1u u1=u2=u w1≈w2≈wo
Belépő sebességi háromszög u1=u2=u w1≈w2≈wo c2 w2 c1≈co Kilépő sebességi háromszög SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

25 A Pelton turbina kerületi sebessége és átmérője az esés függvényében egyértelműen adódik SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

26 A Pelton turbina hasznos és összes teljesítménye
A folyadéksugárnak a járókeréken elszenvedett irányváltozását kifejező szög (min. 90o – max. 180o) hasznos és összes teljesítménye A járókerékre alkalmazott impulzus-tételből SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

27 A Pelton turbina hasznos és összes teljesítménye
A folyadéksugárnak a járókeréken elszenvedett irányváltozását kifejező szög (min. 90o – max. 180o) hasznos és összes teljesítménye A járókerék lapátjainak sebességi háromszögei alapján ugyanarra az eredményre jutottunk, mint az impulzus-tétel alapján: a szabadsugár turbina járókerekén, ideális körülmények között, időegység alatt hasznosított munka egyenlő a járókerékre időegység alatt érkező mozgási energiával. A járókerékre alkalmazott impulzus-tételből SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

28 A Bánki turbina Michell vagy Ossberger turbina
Kétszeres átömlés Kis jellemző fordulatszám Jó elméleti hatásfok SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

29 A Bánki turbina SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

30 A Bánki turbina sebességi háromszögei
A be és a kilépő relatív sebesség egyenlő kell legyen, ha nincs túlnyomás a járókerékben! Belépő sebességi háromszög c1 w1 30o 16o u1=u2 30o c2 w2 Kilépő sebességi háromszög (a második kilépésnél!) SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

31 A Bánki turbina SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

32 A Bánki turbina SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

33 A Bánki-turbina alkalmazási területe, előnyei, hátrányai
Kisebb vízhozamú, szélsőséges vízjárású folyókon, patakokon alkalmazható, mérsékelt esés mellett, mérsékelt teljesítményre ( kW). Hatásfoka a más vízturbina típusokhoz képest gyengébb (kevéssel 90% alatt), viszont erősen lecsökkent víznyelés mellett is csak csekély mértékben romlik a hatásfoka. Egyszerűen kialakítható, olcsón gyártható turbina. A lapátokat akár csövekből, darabolással is el lehet készíteni, bár ez a hatásfok rovására megy. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

34 Reakciós turbinák A folyadék teljesen kitölti a lapátcsatornákat, azaz nyomáskülönbség van a járókerék belépő és a kilépő palástja között. Elvileg bármely áramlástani szivattyú működhet vízturbinaként. A fordulatszám a hálózati frekvenciához igazodik. A jellemző fordulatszám főként közepes (Francis turbina) és nagy (Kaplan turbina) értéket vesz fel. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

35 Kilépési veszteség tényező
A Francis turbina A vezetőkerék a folyadéknyelés szabályozására és az ütközésmentes belépés biztosítására szolgál. A szívócső a járókerék kilépési vesztesége egy részének visszanyerésére szolgál. A kilépési veszteség nagyságát rendszerint az esésre vetítve adják meg, mint kilépési veszteség tényezőt Kilépési veszteség tényező Mivel az esés a jellemző fordulatszám 5/4 hatványával fordítottan arányos, a jellemző fordulatszám növekedésével egyre nagyobb a kilépési veszteség aránya. Törekednek arra, hogy ez 10%-nál kisebb legyen, de olykor 15% is lehet! SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

36 A Francis turbina SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

37 A propeller- és a Kaplan-turbina
Szárnylapátos vízgépek. A propeller turbina lapátjai rögzítettek. Csak állandó esés és víznyelés esetén ad jó hatásfokot A Kaplan-turbina lapátjai állíthatók Az állítási lehetőséggel biztosítható, hogy a belépésnél a víznyelés széles tartományában legyen ütközésmentes A kilépési veszteség 40%-ig is nőhet! Különösen fontos a szívócső. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

38 A Kaplan-turbina 1 olajozó 2 szénkefék 3 felső befogás
4 generátor álló rész 5 generátor forgó rész 6 generátor tengely 7 vezető kerék szervo motorok 8 turbina tengely 9 akna bélés 10 vezető kerék mozgató mechanizmus 11 mozgató gyűrű 12 külső borítás 13 vezető kerék (térfogatáram szabályozás) 14 belső borítás 15 vezető csapágy 16 terelő lapátok 17 alsó gyűrű 18 Kaplan turbina járókereke 19 kiömlő csonk átvezetés 20 kiömlő csonk 21 szívócső SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

39 Állítható vezető lapátok
A Kaplan-turbina Olajkenés Talpcsapágy Generátor Vezető csapágy Állítható vezető lapátok Turbina járókerék Fix vezető lapátok Szívócső SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

40 A Kaplan-turbina SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

41 A Kaplan-turbina A kész turbina járókerék
A turbina járókerék kismintája A turbina járókerék kismintájának kismintája SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

42 A reakciós turbina szívócsöve
Milyen hosszú lehet a szívócső, vagy milyen magasan lehet a turbina kilépő keresztmetszete az alvízszint felett? c2 A járókerékből kilépő folyadék dinamikai magassága (m) SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

43 A reakciós turbina szívócsöve
Milyen hosszú lehet a szívócső, vagy milyen magasan lehet a turbina kilépő keresztmetszete az alvízszint felett? Veszteségmagasság a szívócsőben (m) c2 A járókerékből kilépő folyadék dinamikai magassága (m) SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

44 A reakciós turbina szívócsöve
A diffúzoros szívócsőben hidrosztatikai nyomássá átalakított mozgási energiával egyenértékű magasság (m) Veszteségmagasság a szívócsőben (m) c2 SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

45 A reakciós turbina szívócsöve
A diffúzoros szívócsőben hidrosztatikai nyomássá átalakított mozgási energiával egyenértékű magasság (m) A szívócsövet elhagyó folyadék dinamikai magassága (m), ami a tényleges kilépési veszteség c2 c3 SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

46 A reakciós turbina szívócsöve
A folyadék hőmérsékletének megfelelő telítési gőznyomással egyenértékű hidrosztatikai magasság (m) A reakciós turbina szívócsöve A szívócsövet elhagyó folyadék dinamikai magassága (m), ami a tényleges kilépési veszteség c2 A lehetséges szívócsőhosszal megegyező hidrosztatikai magasság (m) c3 SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

47 A reakciós turbina szívócsöve
A folyadék hőmérsékletének megfelelő telítési gőznyomással egyenértékű hidrosztatikai magasság (m) A reakciós turbina szívócsöve c2 Vezessük be az ηsz szívócső hatásfokot, mely az itt leírt módon függ össze a diffúzor hatásfokkal (ηd) és annál mindig kisebb, hiszen c3<c2 A lehetséges szívócsőhosszal megegyező hidrosztatikai magasság (m) c3 Az ábra alapján: SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

48 A reakciós turbina szívócsöve
Vezessük be az ηsz szívócső hatásfokot, mely az itt leírt módon függ össze a diffúzor hatásfokkal (ηd) és annál mindig kisebb, hiszen c3<c2 c3 Az egyenlet átalakítása és rendezése után a lehetséges maximális szívócsőhossz: Az ábra alapján: SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

49 A reakciós turbina szívócsöve
Az egyenlet átalakítása és rendezése után a lehetséges maximális szívócsőhossz: Felhasználva a kilépési veszteség tényező és az esés közötti kapcsolatot: SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

50 A reakciós turbina szívócsöve
Nagy esések hasznosításakor a turbina-járókerék kilépő keresztmetszete és az alvízszint közötti szintkülönbség (Hsz) negatív is lehet, ami azt jelenti, hogy – a kavitáció elkerülése érdekében – a járókerék kilépő keresztmetszetének a kiszámított mértékben az alvízszint alatt kell lennie! Ellentétben az áramlástani szivattyúkkal a vízturbinák esetében a kavitáció nem a lapátok belépő, hanem azok kilépő élénél jelentkezik. Hsz c3 A turbina-járókerék kilépő keresztmetszete és az alvízszint közötti távolság megengedhető maximuma: SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

51 Hidrodinamikus hajtóművek

52 Hidrodinamikus hajtóművek
Áramlástani szivattyú és turbina egysége Tengelykapcsoló ha Nyomatékváltó Turbina Vezető kerék Szivattyú SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

53 Hidrodinamikus hajtómű
1 motor tengely (behajtó tengely) 2 folyadéktér a hajtómű reteszeléshez 3 reteszelő dugattyú 4 folyadéktér 5 szabadon futó 6 fogaskerék-szivattyú 7 turbina tengely (kihajtó tengely) 8 reteszelhető kihajtó tengely SZ szivattyú T turbina V vezető kerék SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

54 Szélturbinák

55 A szélturbina elmélete
2 2' 1' áramcső 1 Aszk A2 A1 v1 v2 SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

56 A szélturbina hatásfoka
A szélkerék által a mozgó levegő energiájából hasznosított energiamennyiség az összes energiamennyiséghez képest c1= a szélsebesség cszk= a szélkeréknél érvényes elméleti sebesség c2 = a szélkerék mögött nagy távolságban, az elképzelt áramcsőben érvényes sebesség SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

57 A Betz-limit A hasznos teljesítmény összefüggését megvizsgálva megállapítható, hogy annak maximuma van, mégpedig ott, ahol A szélkeréknek tehát olyannak kell lennie, hogy a szél sebességét elméletileg éppen harmadára csökkentse. Ekkor a hasznos teljesítmény A légcsavarkörnek megfelelő területen időegység alatt átáramló levegő összes energiájának legfeljebb 16/27-ed része, azaz 59,3%-a hasznosítható. Ez a Betz-limit. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

58 Szélturbinák 1 lapátok 2 forgó rész 3 lapátok elforgatása (pitch)
4 fék 5 alacsony fordulatszámú tengely 6 hajtómű 7 generátor 8 szabályozó 9 szélsebesség mérő (anemométer) 10 szélterelő (szélbe állítás) 11 gondola 12 nagy fordulatszámú tengely 13 gondolaforgató hajtómű 14 gondola forgató motor 15 torony SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

59 Szélturbinák A gyakorlatban a szélturbina hasznos teljesítményét az alábbi összefüggés szerint számítják Az összefüggésben CP az ún. teljesítmény-tényező (elméleti maximuma természetesen a Betz-limit, azaz kb. 59,3%): A teljesítmény-tényező összefüggésében a rotor geometria jellemzői (cf a lapátprofilra jellemző felhajtóerő tényező, ε a lapátprofilra jellemző ellenállási és felhajtóerő tényező hányadosa (<1), Al a lapátok összes felülete és Ar a lapátok által súrolt terület) mellett az egyetlen változó az ún. gyorsjárási tényező (λ), ami a rotor-lapát csúcsánál érvényes kerületi sebesség és a szélsebesség hányadosa A különböző szélturbina típusokkal elérhető teljesítménytényező értékét a gyorsjárási tényező függvényében szokták megadni. SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

60 Szélturbina típusok teljesítménytényezője a gyorsjárási tényező függvényében (tájékoztató ábra)
A Betz-limit, ami 16/27≈0,593 Forrás: SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

61 Szélturbinák használhatósága a turbina tengelyében mérhető szélsebesség függvényében (tájékoztató ábra) Normál üzem a névleges teljesítménnyel, a szélsebesség növekedésével leszabályozás szükséges a túlterhelés elkerülése érdekében P Pnévl. Indítási szélsebesség (kb. 4-5 m/s) Leállítási szélsebesség (kb m/s) A szélsebesség túl nagy a biztonságos üzemeltetéshez A szélsebesség túl kicsi a gazdaságos üzemeltetéshez Üzemi szélsebesség elérése (kb m/s) Részterhelésű üzem, a szélsebesség nem elégséges a névleges teljesítményhez cszél 2 10 20 SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)

62 A szélsebesség változása sík terepen a magasság függvényében
c1 a talaj közeli, h1 magasságban mért szélsebesség Ahhoz, hogy egy kb. 30 m magas tornyon elhelyezett szélturbina a névleges teljesítményét le tudja adni, az szükséges, hogy a talaj közelében (kb. 2 m-es magasságban) a szélsebesség nagyjából 15 és 50 km/h között legyen! SZE GIVK - Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék - Író Béla - Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)