風力タービンでのエアリフトの使用。スキーム、説明

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風力タービンでのエアリフトの使用。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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風力タービンを使用して水を持ち上げる場合は、エアリフトをポンプとして使用できます。圧縮空気のエネルギーを利用して水を輸送する装置です。その利点には、可動部品がないこと、未浄化水を汲み出す能力、水位と空気供給量を変更するときの自己調整機能、操作中の信頼性と安全性が含まれます。井戸、井戸、流れる水源から水を汲み上げるために使用できます。

エアリフト自体の効率は比較的低い (0,2 ～ 0,4) ため、設備の全体的な効率は、発電機と無停電電源装置を備えた風力タービンを使用する場合よりも大幅に高くなります。

ポンピング風力タービンの設計はシンプルです。リペラ、マスト、トランスミッション、コンプレッサー、エアリフトで構成されています。コンプレッサーの速度を上げるには、適切なギア比の V ベルトドライブを使用できます。小型のポンピング風力タービンを構築するには、ZIL カーなどのコンプレッサーが適しています。

適切なコンプレッサーを選択すると、そのパラメーターに基づいてオーバードライブとリペラが計算されます。コンプレッサーの性能がエアリフトの性能を左右します。コンプレッサーによって発生する圧力は、エアリフトノズルの浸漬深さに依存します。オーバードライブのギヤ比を2～3に下げる場合は、直径1mまでのローター型リペラを使用するのがおすすめで、風速6m/s程度の場合、コンプレッサーの回転数は450rpm程度となります。。対応するトルクは、リペラローターの高さによって実現されます。エアリフト自体の構造を図1に示します。

コンプレッサー１からの圧縮空気は配管２を通って水面下のノズル３に供給されます。ノズル穴は空気の流れを別々の泡に分割し、ライザーパイプ 1 を駆け上がります。パイプ 2 内のより軽い水と空気の混合物は、液体の柱によってエアセパレータータンク 3 に移動します。ノズル 4 への継続的な空気供給により、水と空気の混合物は上方に供給され、水は供給パイプライン 4 に沿ってノズルに流れます。空気分離器 6 では、水と空気の混合物がライザーパイプ 3 の端から流出し、それに含まれる空気が内部に逃げます。雰囲気。ノズルの浸漬深さと空気と水の混合物中の空気濃度によって、エアリフトの吐出高さが決まります。

エアリフトを計算するための共線図を図 2 に示します。

V = 0,33 m3/min の容量を持つコンプレッサーを使用して井戸から水を Hg = 7,5 m の高さまで汲み上げたいと仮定します。この場合のノズルの可能な浸漬深さは Npf = 5 m です。

幾何学的なリフトの高さは、次の式から計算されます。

H=Ng+Npf=12,5m。

ノズルの相対的な浸漬の値は、次の比率から決定されます。

αpf=Npf/H=5/12,5=0,4。

この値は 0,3 ～ 0,8 の範囲であることが望ましいです。

パイプラインでの損失を考慮して、コンプレッサーが発生させる必要がある圧力は、次の式を使用して計算されます。

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

図 2 のノモグラムによれば、αpf = 0,4、Npf = 5 m の場合、比空気流量 α = 4 が求められます。エアリフト流量 Q (m3/h) は、コンプレッサーの性能 V (m3/min) に基づいて、次の式を使用して計算されます。

Q=60V/α=60⋅0,33/4=5 м3/ч.

αΦ=2およびQ=0,4 m5/hの図3bのノモグラムを使用して、ライザーパイプの必要な直径d=50 mmが決定されます。

ライザーパイプ内の混合物の経済的な移動速度は6...10 m/sを超えません。混合気は上方に移動するにつれて気泡の膨張により速度が増すため、上部のライザーパイプの径が太くなっています。ある直径から別の直径への移行点は、パイプの長さに沿った速度を計算することによって決定されます。供給高さが最大 60 m の場合、リフトパイプのより大きな直径への移行は原則として提供されません。

ノズルは次のように構成することができる。ライザーパイプのノズルが装備されている場所に、ドリルD2...3 mmで市松模様の15列の穴を開け、穴と列の間の段差は20...XNUMX mmです。穴の上下で XNUMX つのフランジがライザーパイプに溶接されます。ノズル領域は大径パイプで閉じられ、フランジに沿って溶接されます。空気供給用の継手またはチューブが上部フランジに溶接されています。

ノズルの下には、0,3...0,6 mのライザーパイプが供給パイプの形で残されます。

オイルが水に混入するのを防ぐために、コンプレッサー後のエアダクトにオイルセパレーターを取り付ける必要があります。たとえば、溶剤で希釈したエポキシ接着剤を使用してエアリフトを塗装することをお勧めします。

著者: D.A. Duyunov、A.V。ピジャンコフ

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