L'uso di ponti aerei nelle turbine eoliche. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Se prevedi di utilizzare una turbina eolica per sollevare l'acqua, puoi utilizzare un ponte aereo come pompa. È un dispositivo che utilizza l'energia dell'aria compressa per trasportare l'acqua. I suoi vantaggi includono l'assenza di parti mobili, la capacità di pompare acqua non chiarificata, l'autoregolazione quando si modifica il livello dell'acqua e il volume di alimentazione dell'aria, l'affidabilità e la sicurezza durante il funzionamento. Può essere utilizzato per sollevare l'acqua da pozzi, pozzi e fonti correnti.

Con un'efficienza relativamente bassa del ponte aereo stesso (0,2-0,4), l'efficienza complessiva dell'impianto è significativamente più elevata rispetto a quando si utilizza una turbina eolica con un generatore elettrico e un gruppo di continuità.

Il design di una turbina eolica di pompaggio è semplice. È costituito da un repeller, un albero, una trasmissione, un compressore e un ponte aereo. Per aumentare la velocità del compressore è possibile utilizzare una trasmissione a cinghia trapezoidale con un rapporto di trasmissione adeguato. Per costruire una piccola turbina eolica di pompaggio, è adatto un compressore di un'auto ZIL o simile.

Dopo aver selezionato un compressore adatto, l'overdrive e il repeller vengono calcolati in base ai suoi parametri. Le prestazioni del compressore determineranno le prestazioni del ponte aereo. La pressione sviluppata dal compressore dipenderà dalla profondità di immersione dell'ugello del ponte aereo. Per ridurre il rapporto di overdrive a 2-3, si consiglia di utilizzare un repeller del tipo a rotore con un diametro fino a 1 m. Con una velocità del vento di circa 6 m/s, la velocità di rotazione del compressore sarà di circa 450 giri/min. . La coppia corrispondente è ottenuta dall'altezza del rotore del repeller. La struttura del ponte aereo stesso è illustrata in Fig. 1.

L'aria compressa dal compressore 1 viene fornita attraverso il tubo 2 all'ugello 3 situato sotto il livello dell'acqua. I fori degli ugelli spezzano il flusso d'aria in bolle separate, che risalgono il tubo montante 4. La miscela più leggera di acqua e aria nel tubo 4 viene spostata da una colonna di liquido nel serbatoio del separatore d'aria 6. Con l'alimentazione continua di aria all'ugello 3, la miscela acqua-aria viene fornita verso l'alto e l'acqua scorre all'ugello lungo la tubazione di alimentazione 5. Nel separatore d'aria 6, la miscela acqua-aria fuoriesce dall'estremità del tubo montante 4 e l'aria in essa contenuta fuoriesce nel atmosfera. La profondità di immersione dell'ugello e la concentrazione dell'aria nella miscela aria-acqua determinano l'altezza di erogazione del ponte aereo.

I nomogrammi per il calcolo del trasporto aereo sono mostrati in Fig.2.

Ipotizziamo di voler sollevare l'acqua da un pozzo utilizzando un compressore con portata V = 0,33 m3/min fino ad un'altezza Hg = 7,5 m, mentre la possibile profondità di immersione dell'ugello nel nostro caso è Npf = 5 m.

L'altezza di sollevamento geometrica è calcolata dall'espressione:

H=Ng+Npf=12,5 m.

Il valore dell'immersione relativa dell'ugello è determinato dal rapporto:

αpf=Npf/H=5/12,5=0,4.

È auspicabile che questo valore sia compreso nell'intervallo 0,3 ... 0,8.

La pressione che deve sviluppare il compressore, tenendo conto delle perdite nella tubazione, si calcola utilizzando la formula:

Pk = (0,11...0,12)Npf = (0,11...0,12)5 = = 0,55...0,6 (kgf/cm2).

Secondo il nomogramma di Fig. 2, a per αpf = 0,4 e Npf = 5 m, si trova la portata d'aria specifica α = 4. La portata del ponte aereo Q (m3/h), basata sulle prestazioni del compressore V (m3/min), viene calcolata utilizzando la formula:

Q=60V/α=60⋅0,33/4=5 м3/ч.

Utilizzando il nomogramma in Fig. 2,b per αпф=0,4 e Q=5 m3/h, viene determinato il diametro richiesto del tubo montante d=50 mm.

La velocità economica di movimento della miscela nel tubo montante non supera i 6...10 m/s. Man mano che la miscela sale, la sua velocità aumenta a causa dell'espansione delle bolle d'aria, quindi il tubo montante in alto ha un diametro maggiore. Il punto di transizione da un diametro all'altro viene determinato calcolando la velocità lungo la lunghezza del tubo. Con un'altezza di alimentazione fino a 60 m di norma non è previsto il passaggio della tubazione di sollevamento ad un diametro maggiore.

L'ugello può essere configurato come segue. Nel tubo montante, nel punto in cui è dotato l'ugello, vengono praticate cinque file di fori secondo uno schema a scacchiera con una punta D2...3 mm con un passo tra i fori e le file di 15...20 mm. Sopra e sotto i fori, sul tubo montante sono saldate due flange. La zona dell'ugello viene chiusa con un pezzo di tubo di grosso diametro e saldata lungo le flange. Un raccordo o un tubo per l'alimentazione dell'aria è saldato nella flangia superiore.

Sotto l'ugello rimangono 0,3...0,6 m di tubo montante sotto forma di tubo di alimentazione.

Per evitare che l'olio penetri nell'acqua, è necessario installare un separatore d'olio sul condotto dell'aria dopo il compressore. Si consiglia di verniciare il ponte aereo, ad esempio, con colla epossidica diluita con un solvente.

Autori: D.A. Duyunov, AV Pizhankov

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