为什么风力发电机叶片长度风叶向外吹

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-04-17 19:11 标签： 风力发电机叶片材料
（2013o扬州）如图甲是我国某地区风力发电的外景，风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成．
（1）风力发电利用的是风能，风能是清洁的、　可再生　（可再生/不可再生）能源．
（2）风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度　大　（大/小）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向　上　（上/下）的力使风叶旋转．
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用　电磁感应　原理．实现机械能转化为电能．
（4）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图象得到的下列信息，正确的有哪些　B、D　
A．只要有风，机组就能产生电能
B．风速过大，机组不会产生电能
C．风速越大，机组产生的电功率一定越大
D．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变
（5）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：&&
平均风速（m/s）
1s内获得的能量（×104J）
①对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是　风机获得的能量与风速的三次方成正比（用文字叙述）；
②当风速为5m/s时，这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s，求风机发电的效率．
解：（1）风能可以在自然界中源源不断的得到，风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源．
（2）①风机叶片材料质量轻、强度大、耐磨损、密度小、硬度大，可以减小阻力，延长使用寿命，便于安装等．
②由乙图知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，叶片受到向上的力．
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象．
（4）由丙图知，
A．在风很小和很大时，不能产生电能．选项错误，不符合题意．
B．风速过大，机组不会产生电能．选项正确，符合题意．
C．在一定范围内，风速越大，机组产生的电功率越大；在一定范围内，风速越大，机组产生的电功率不变；选项错误，不符合题意．
D．风速在一定范围内，机组产生的电功率可能不变．选项正确，符合题意．
（5）①由表格数据知，风速增大为原来的2倍，风能增大为原来的23倍，风速增大为原来的3倍，风能增大为原来的33倍…，所以风机获得的能量与风速的三次方成正比．
②∵P=Wt?&& ，
∴W有=Pt=100W×10s=1000J，
η= W有W?总&&×100%= 1000J10000J?&&×100%=10%．
故答案为：（1）可再生；（2）大；上；（3）电磁感应；4）B、D；（5）①风机获得的能量与风速的三次方成正比；②10%．
（1）风能是取之不尽用之不竭的能源，所以风能是可再生资源．
（2）①风机叶片材料质量轻减小阻力易于转动，强度高防止变形，耐磨损增加使用寿命，密度小可以减小质量，硬度大增加使用寿命．
②叶片上面弧形，下面平面，风经过叶片时，分析叶片上下空气流速，根据流速越大压强越小，分析压强大小，分析受力情况．
（3）风力发电是把机械能转化为电能，应用电磁感应原理．
（4）由图象丙进行分析，风速比较小时和风速比较大时，不会产生风能，在一定范围内电功率随风速增大而增大，在一定范围内，风速增大，电功率不变．
（5）①由表格数据分析，风能随风速的增大而增大，并且有定量关系，把定量关系确定下来．
②知道灯泡的额定功率和工作时间，求出有用功，知道总功，根据机械效率公式求出机械效率．日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风可将头发吹干.设电动机线圈的电阻为 R
1 ，它与电热丝的电阻 R
2 相串联，接到直流电源上，电吹风两端的电压为 U ，通过的电流为 I ，消耗的电功率为 P ，则以下关系式正确的是(　　)
A． UI ＞ P
B． UI ＝ P
C． P ＞ I
D． P ＝ I
电吹风消耗的电功率 P ＝ UI 热功率 P
2 )机械功率 P
输 ＝ UI － I
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3秒自动关闭窗口风能是一种环保型能源．风力发电是风吹过风轮机叶片，使发电机工作，将风的动能转化为电能．设空气的密度_百度知道
风能是一种环保型能源．风力发电是风吹过风轮机叶片，使发电机工作，将风的动能转化为电能．设空气的密度
试题分析：设在t时间内通过风力发电机圆面的风的质量为m，则
，则发电机的电功率为
，故电功率与速度的三次方成正比，带入数值可求得风速为9 m/s时，则发电机的电功率为27 kW，选项C正确．故选C点评：在时间t内，通过风力发电机叶片的空气的动能转化为电能，根据能量守恒定律列式求解即可；
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出门在外也不愁为什么风力发电机的扇叶面积非常小？这样流... | 问答 | 问答 | 果壳网 科技有意思
为什么风力发电机的扇叶面积非常小？这样流经的风不是很少么？
RT 从效率上说不是扇叶面积大一些才好么？求解答
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百度了一下，会不会是这个原因····风力发电机叶片应该满足的基本要求1.密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的考验；——太大了负载太大···2.叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负载稳定性好，不得在失控（飞车）的情况下载离心力的作用下拉断并飞出，亦不得在风压的作用下折断，也不得在飞车转速以下范围内产生引起整个风力发电机组的强烈共振；——看见了离心力三个字···这货会不会太大太重飞太快就····飞出去了3.叶片的材料必须保证表面光滑以减小风阻，粗糙的表面亦会被风“撕裂”；4.不得产生强烈的电磁波干扰和光反射；——难道太大了光反射太大？5.不允许产生过大噪声；6.耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好；7.成本较低，维护费用最低。~~~其实我也想过这个问题，这次百度了一下算是长见识了···但是不怎么靠谱，求高手指教
草原上的风力发电机，别看那杆子从远处看就以为是5-6米，走进了才知道是50米高，一片风力发电叶子都10米多长，面积如果再大就转不动了。。
科学松鼠会成员，化学博士
风车所能够得到的能量与单位时间叶面扫过的面积有关，与叶面自身的面积关系不大。
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质量大惯性大，大了不容易转动…
面积过大，所需要转动的风力会更大
扇叶太大，需要轴承、底座以及自身材料有更高的强度足够才能抗衡自重、风压和离心力等等。造价和收益不成正比， 造大的还不如多造几个小的。
先介绍一个有关风力发电机叶片数目的概念——风轮实度。风力机叶片(在风向投影)的总面积与风通过风轮的面积(风轮扫掠面积)之比称为实度(或称实度比、容积比)。图2是单叶片、双叶片、三叶片、12叶片四种风轮的示意图，风轮实度的计算方法如下： S为每个叶片对风向的投影面积，R为风轮半径，B为叶片个数，σ为实度 σ=BS/πR2。图1是我们常见的风力发电机外观图。　　图2中从单叶片到三叶片的风轮实度比小，是低实度风轮，12叶片的风轮实度比高，是高实度风轮。从图中看三个细细的叶片似乎让大多数风都漏掉了，为什么不采用多叶片风轮以便接受更多风能呢。图3左图是风通过普通三叶片的气流示意图，气流通过叶轮做功后速度减慢，气流体积有所增大。图3右图是风通过多叶片的气流示意图，多叶片大大增加了气体通过的阻力，气流会分开绕过叶轮流向后方，只有部分气流通过叶轮做功。由于阻力大，通过叶片的风速也会降低，所以叶轮实际得到的风功率减少了，这就是多叶片风力机得不到更多风能的重要原因。　　低实度少叶片风轮是不是让绝大部分气流漏掉了呢?也不是。低实度风力机运转速度较高，叶片线速度较风速高许多倍，可扫过大部分通过的气流，没经过叶片的仅是少部分，大部分通过的气流都推动叶片运转，大部分风能得到利用。选取多少叶片合适，国内外做了大量实验，二、三、四叶片是风力发电机常用的选择，用得最多的是三叶片。当然选择三个叶片还有风力机结构强度、制造成本、噪音、外观等原因。　　多叶片风轮的实度大，风能利用率相对低一些。但多叶片风轮也有优点，同样直径的风轮比少叶片风轮输出力矩大得多，而且低风速起动能力很强，所以在农村抽水、碾磨中用得较多。在风速稳定的地区特别是低风速地区，根据不同用途，采用4至8个叶片的风力机有可能获得较好的风能利用效果。
这个解答非常科学和详细。
大了吹不动～
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