Расчет ветронасосной установки.

Цель занятия: изучение особенностей использования энергии ветра для выработки механической энергии и методики расчёта ветронасосных агрегатов с горизонтальной осью колеса.

4.1 Методика расчёта

1. Суточный расход воды:

, (4.1)

где - расход воды на нужды людей, м³/сут

- расход воды на хозяйственные нужды, м³/сут

, (4.2)

где k - коэффициент суточной неравномерности водопотребления;

(k= 1,15…1,2).

i- число жителей.

2. Высота подъема воды:

(4.3)

3. Мощность необходимая для подъема воды насосом:

, Вт, (4.4)

где -КПД насосной установки .

До 30 м КПД поршневого насоса 0,7..0,8, пневматического 0,4..0,5, центробежно-электрического 0,3..0,35, ленточного водоподъёмника 0,17..0,22 .

, м³/с , (4.5)

где n_п– число двойных ходов поршня, (не более 50)

h – ход поршня, дм,

d – диаметр поршня, дм,

η₀– объёмный КПД или коэффициент заполнения, η₀=0,9..0,95

5. Ёмкость бака, м³:

, (4.6)

где Q_сут– среднесуточное потребление воды, м³/сут,

t_зат- наиболее длительный период затишья, сут,

t_зат при скорости ветра 4…6 м/с составляет 2…3 дня, при этом 2…3 раза в год 5…7 дней.

6. Параметры ветроколеса

6.1 Мощность

, Вт, (4.7)

где η_max - коэффициент, учитывающий полезную мощность от ветроколеса передающуюся насосу (0,7…0,8) .

6.2 Диаметр

, м , (4.8)

где ρ – плотность воздуха (ρ = 1,23 кг/м³) ,

υ– скорость ветра , м/с ,

ξ – коэффициент использования энергии ветра,

для быстроходных (малолопастных) ξ =0,45…0,48,

для тихоходных (многолопастных) ξ =0,35…0,38.

6.3 Число лопастей

, (4.9)

где z – быстроходность ветроколеса .

, (4.10)

6.4 Минимальная скорость ветра, при которой начнёт работать ветроагрегат

, м/с, (4.11)

где М_нагр– момент нагрузки ветроколеса, Н∙м,

μ ₀– относительный начальный момент.

, Н∙м, (4.12)

4.2 Задание для самостоятельного решения

Рассчитать ветронасосную установку для обеспечения водой населенного пункта численностью X00 жителей (где Χ – последняя цифра зачётной книжки). Среднесуточный расход воды на человека 50 литров. Высота подъема воды м. Высота водонапорной башним.

4.3 Справочные данные

Таблица 4.1. Среднее значение μ ₀в зависимости от числа лопастей ветроколеса

μ 0	число лопастей ветроколеса
0,005..0,006	2 (без пусковой пружины )
0,015..0,018	2 ( с пусковой пружиной )
0,020..0,025	3
0,06..0,08	6
0,23..0,27	12
0,30..0,33	18
0,45..0,50	24

Таблица 4.2 Повторяемость скоростей ветра в часах за год

Наблюдение скорости ветра, м/с	среднегодовая скорость ветра, м/с
	4	5	6
	повторяемость в часах
0..2	1990	1240	735
3	1465	1000	700
4	1600	1300	960
5	1445	1450	1210
6	1070	1300	1315
7	650	1050	1230
8	315	700	1000
9	150	380	700
10	50	190	440
более 10	25	150	470