Hoe smelten turbinebladen niet?
Vervolgens wordt een dunne laag (de film) koellucht gecreëerd op het buitenoppervlak van het blad, waardoor de warmteoverdracht van de hoofdstroom wordt verminderd, waarvan de temperatuur (1300–1800 Kelvin) het smeltpunt van het bladmateriaal (1300–1400 Kelvin) kan overschrijden Kelvin).
Een daarvan is geavanceerde koeling van de bladen, met behulp van lucht die de verbrandingskamer na de compressor omzeilt, en de tweede iscoatings met lage thermische geleidbaarheid op het oppervlak van het blad.
De turbinebladen worden gekoeld door ontluchtingslucht van de motor. Lucht uit de compressortrappen van de motor wordt ontlucht en naar de bladen geleid om ze af te koelen. In de bladen zijn gaten geboord waar de lucht doorheen gaat.
Het probleem dat zich voordoet is dat het metaal waarvan de turbineschoepen zijn gemaakt, op nikkel gebaseerde superlegeringen, kan gaan smeltentussen 2300 graden Fahrenheit en 2500 graden Fahrenheit.
In de geavanceerde gasturbines van tegenwoordig kan de inlaattemperatuur van de turbine zo hoog zijn als1500°C; deze temperatuur overschrijdt echter de smelttemperatuur van de metalen schoepen. Daarom is het absoluut noodzakelijk dat de bladen en schoepen worden gekoeld, zodat ze bestand zijn tegen deze extreme temperaturen.
Industriegroepen benadrukken dat windparken erg veilig zijn en grote storingen, zoals wieken die van de turbines vliegen, dat ook zijnbuitengewoon zeldzaam.
Momenteel worden ontwerpen met drie bladen gebruikt voor windturbines met een horizontale ashet biedt het ideale compromis tussen hoge energieopbrengst, grotere stabiliteit, laag gewicht en duurzaamheid.
De verbrandingskameris een van de heetste delen van de motor. Hier wordt het gehom*ogeniseerde mengsel van onder druk staande lucht en brandstof ontstoken. Een gezonde straalmotor die bijna op maximale stuwkracht draait, ervaart ongeveer 3.000 graden F (1.700 graden C) in het hete gedeelte.
De huidige commerciële straalmotoren kunnen temperaturen bereiken die oplopen tot1.700 graden Celsius(dat is 3.092 graden Fahrenheit) vanwege de zeer effectieve thermische barrièrecoatings die de binnenkant van de kamer bekleden.
Het gebruik van gelode avgas in een moderne auto zou onderdelen zoals de katalysator kapot maken. Omgekeerd,Jet-A zou niet werken in een benzinemotor. Het zou zijn alsof je dieselbrandstof in je auto op gas gooit, hij wil gewoon niet rijden.
Waarom zijn windmolenwieken gebogen?
Windturbinebladen zijn gevormdzodat de luchtmoleculen die rond het blad bewegen sneller aan de benedenwindse kant van het blad bewegen dan die langs de bovenwindse kant van het blad bewegen. Deze vorm, bekend als een draagvlak, is als een ongelijke traan.
Turbinebladen bevatten rijen holle vleugelsvoor koeling om de bedrijfstemperatuur van de motor te verhogen. Koele lucht stroomt door de gaten, die zich net onder het oppervlak bevinden, om warmte van de superlegering af te voeren.
De meeste vliegtuigmotoren met gasturbines hebben een ontluchtingssysteem. Deze architectuur maakt gebruik van de relatief hete (200-250 graden Celsius), lucht onder hoge druk die door het compressorgedeelte van de motor stroomt.
Gemiddeld,een kleinere lease van een enkele windturbine kan worden gewaardeerd op ongeveer $ 8.000 / jaar, terwijl een grotere turbine tussen $ 50.000 en $ 80.000 / jaar oplevert. Hoeveel land is er nodig voor windturbines? Een pand hoeft niet groot te zijn om waardevol te zijn.
Windenergie wordt opgewekt door de kracht die de wind uitoefent op de bladen van een turbine, waardoor de as van de turbine draait met een snelheid van10 tot 20 omwentelingen per minuut(tpm).
Een typisch windturbineblad kan kostenongeveer $ 154.000(NREL), maar dit omvat de materiaalkosten, de arbeidskosten van de windturbinefabrikanten en het onderhoud. De initiële aankoopkosten bedragen ongeveer de helft van dit totaal, namelijk $ 73.600.
Een combinatie van structurele en economische overwegingen drijft het gebruik van drie slanke wieken op de meeste windturbines-het gebruik van een of twee bladen betekent een complexere structurele dynamiek, en meer bladen betekent hogere kosten voor de bladen en de bladbevestigingen aan de turbine.
Hoe sterk de wind ook is, de wieken zullen niet uit de hand lopen. "Boven de 55 mph wordt de turbine uitgeschakeld. De kop van de turbine giert zodat de belasting tot een minimum wordt beperkt. Dus tot die niveaus van wind zou het geen probleem moeten zijn, "zei Laird.
“De S-64E is de enige helikopter ter wereld die een turbineblad van deze grootte heeft opgetild”, zegt John Smith van Canadian Air Crane. “De operatie verliep erg soepel en was getimed voor de vroege ochtendlift om wind te vermijden.
“Er is slechts zoveel energie die een windturbine kan onttrekken aan de luchtstroom die het gebied binnenkomt dat door de wieken wordt geveegd.Als de bladen breder zijn, is hun beeldverhouding (de lengte tot de breedte) lager, waardoor ze minder aerodynamisch efficiënt zijn.
Waarom draaien windturbines langzaam?
Bevedering van de bladen vertraagt de rotor van de turbineom schade aan de machine te voorkomen wanneer de windsnelheden te hoog zijn voor een veilige werking.
Grotere bladen kunnen grotere gebieden vegen en hebben toegang tot snellere windsnelheden die beschikbaar zijn op grotere hoogten boven de grond.
Dit betekent dat vliegtuigbrandstof hogere temperaturen kan bereiken voordat het verbrandt, tot ongeveer 300°F (149°C) voor Jet A en 500°F (260°C) voor Jet B. Dus bij het vergelijken van de hitte van vliegtuigbrandstof en benzine alleen gebaseerd op de verbrandingstemperatuur,vliegtuigbrandstof brandt heter dan benzine.
Motoren op de meeste commerciële vliegtuigen zijn in pods onder de vleugel geplaatst - dit heeft verschillende voordelen. Ten eerste, hetbiedt verlichting bij het buigen van de vleugels. Gewicht in de vleugels (inclusief brandstof en motoren) compenseert het effect van lift die de vleugeltips naar boven buigt.
Zowel Jet A als Jet A-1 hebben een vlampunt hoger dan 38 °C (100 °F), met een zelfontbrandingstemperatuur van210 °C (410 °F).
Op grote moderne vliegtuigen is de snelheid van de ventilator van de straalmotortussen 2.500 en 4.500 omwentelingen per minuut(toerental). Niet alle motoronderdelen draaien echter met dezelfde snelheid.
In de typische commerciële straalmotor verbrandt de brandstof in de verbrandingskamer tot wel2000 graden Celsius.
Tussen 8000 en 10000 tpm.
De kosten per liter brandstof in januari 2023($ 3,28) was 14 cent (4,3%) hoger dan in december 2022 ($ 3,14) en $ 1,37 (71,7%) hoger dan januari 2019.
Het meest voorkomende en betrouwbare type avgas is100 octaanLow Lead, ook bekend als 100LL. Deze gelode brandstof bevat tetra-ethyl-lood (TEL), een additief dat wordt gebruikt om motorschade te voorkomen bij hogere vermogensinstellingen.
Kun je benzine en vliegtuigbrandstof mengen?
Resultaten laten dat ziendoor vliegtuigbrandstof in benzine te mengen, nemen de vluchtigheid en antiklopeigenschappen van de gemengde brandstof af; met de toename van het mengpercentage van vliegtuigbrandstof, neemt het vermogen van de benzinemotor af en neemt het brandstofverbruik geleidelijk toe.
De generator in windturbines produceertWisselstroom (AC) elektriciteit. Sommige turbines zetten deze wisselstroom om in gelijkstroom (DC) met een gelijkrichter en vervolgens weer in wisselstroom met behulp van een omvormer. Het doel hiervan is dat de frequentie en fase van de elektriciteit in overeenstemming zijn met die van het net.
Dit isomdat hun impulsmoment in de verticale as verandert naargelang de bladen verticaal of horizontaal zijn. Met drie bladen blijft het impulsmoment constant, want als één blad omhoog staat, wijzen de andere twee onder een hoek. Zo kan de turbine soepel tegen de wind in draaien.
Een reeks tandwielen verhoogt de rotatie van de rotor van ongeveer 18 omwentelingen per minuut tot ongeveer 1.800 omwentelingen per minuut - een snelheid waarmee de generator van de turbine kan producerenAC-elektriciteit.
Met twee messenu heeft aanzienlijk minder materiaal-, constructie- en onderhoudskosten nodig. Een derde of vierde rotorblad maakt de windturbine iets efficiënter, terwijl de constructie- en materiaalkosten flink stijgen.
In de VS vereisen de huidige normen van de Federal Aviation Administration bijvoorbeeld dat turbines wit of lichtgrijs worden geverfdom hun zichtbaarheid bij daglicht te vergroten. Het schilderen van turbines in een andere kleur kan zorgen baren over de veiligheid van de luchtvaart.
En omdat vliegtuigen op grote hoogte vliegen, worden hun motoren blootgesteld aan lage temperaturen waardoor vloeistoffen, zoals koelvloeistof, kunnen bevriezen.Luchtgekoelde motoren hebben geen koelvloeistof, dus er is geen risico op bevriezing.
Gasturbine-uitlaat is behoorlijk heet,tot 800 tot 900 ° F voor kleinere industriële turbines en tot 1.100 ° F voor enkele nieuwe, grote centrale station-utiliteitsmachines en aeroderivatieve turbines. Dergelijke hoge uitlaattemperaturen maken direct gebruik van de uitlaat mogelijk.
Temperatuur en druk van de uitlaat van de straalmotor
Het uitlaatsysteem van de straalmotor wordt constant blootgesteld aan extreme temperaturen tussen1300 tot 1400 Fahrenheit.
Bovendien wordt de eerste trap (de trap direct na de verbrandingskamer) van een moderne gasturbine geconfronteerd met temperaturen rond de 2.500 ° F (1.370 ° C), hoger dan de temperaturen rond de 1.500 ° F (820 ° C) in vroege gasturbines. Moderne militaire straalmotoren, zoals de Snecma M88, kunnen turbinetemperaturen aan van2.900 ° F (1.590 ° C).
Hoeveel liter olie bevat een windturbine?
Controleer de olie
Versnellingsbakken op de over het algemeen kleinere turbines die halverwege de jaren tachtig zijn geïnstalleerd, houden ongeveer stand10 liter olie of minder. Nieuwere, grotere machines kunnen wel 60 gallon bevatten.
Wat is de terugverdientijd voor het milieu? De terugverdientijd voor het milieu is de hoeveelheid tijd die een windturbine nodig heeft om de hoeveelheid energie op te wekken die tijdens productie en installatie is gebruikt. Voor de meeste windturbines is de tijd die nodig is om dit energieverbruik te compenserentussen 6 maanden en een jaar.
De voorwaarden voor windlease variëren nogal, maar algemene vuistregels zijn:$ 4.000 tot $ 8.000 per turbine, $ 3.000 tot $ 4.000 per megawatt capaciteit, of 2-4% van de bruto-inkomsten. Grotere turbines zouden zich moeten vertalen in grotere betalingen.
De meeste van wat je grootschalige windturbines zou noemen, beginnen meestal te draaien bij wind vanzeven tot negen mijl per uur. Hun topsnelheden liggen rond de 50-55 mph, wat hun hoogste veiligheidslimiet is. Grootschalige windturbines hebben normaal gesproken een remsysteem dat rond de 55 mph in werking treedt om schade aan de wieken te voorkomen.
De meeste aandrijflijnen van windturbines maken momenteel gebruik van generatoren die zijn aangesloten op tandwielkasten, die de rotatie versnellen van de relatief lage snelheid van de turbinebladen (meestal 5-15 omwentelingen per minuut voor een moderne machine) tot de hoge snelheden (1.000-1.800 omwentelingen per minuut) die nodig zijn om elektriciteit op te wekken ...
Het is mogelijk dat de wieken van windturbines snelheden bereiken van200 mph, dus het kan vreemd lijken als sommige heel snel ronddraaien terwijl de bladen van andere in de buurt niet bewegen.
| Rang | Staat | Geïnstalleerd vermogen (megawatt) |
|---|---|---|
| 1 | Texas | 37.422,0 |
| 2 | Iowa | 12.427,7 |
| 3 | Oklahoma | 11.991,9 |
| 4 | Kansas | 8.244,7 |
- Windenergie moet concurreren met andere goedkope energiebronnen. ...
- Ideale windlocaties bevinden zich vaak op afgelegen locaties. ...
- Turbines produceren geluid en veranderen de visuele esthetiek. ...
- Windplanten kunnen van invloed zijn op de lokale fauna.
De typische levensduur van een windturbine is20 jaar, waarbij routinematig onderhoud om de zes maanden vereist is. Het vermogen van windturbines is variabel vanwege de fluctuatie in windsnelheid; in combinatie met een energieopslagapparaat kan windenergie echter een constant vermogen leveren.
Het materiaal dat wordt gebruikt voor turbines op het land is Inconel of een legering vergelijkbaar met Inconel.Vliegtuigturbinebladen zijn gemaakt van titanium.
Waarom zijn windturbinebladen niet plat?
De schoepen van windturbines zijn zo gevormd dat de luchtmoleculen die rond het blad bewegen, sneller aan de benedenwindse kant van het blad bewegen dan de luchtmoleculen die langs de bovenwindse kant van het blad bewegen. Deze vorm, bekend als een draagvlak, is als een ongelijke traan.
Keramische thermische barrièrecoatings (TBC's) worden aangebracht op straalturbineschoepenom ze te beschermen tegen de gassen op hoge temperatuur die de verbrandingskamer verlaten en om de efficiëntie van de motor te verhogen.
Tot 50% van de Europese windbladfabrikanten gebruiken tegenwoordig epoxyharsen vanwege hunlicht van gewicht, weerstand tegen vermoeidheid, goede hechting en geen krimp na afkoeling. Ze worden meestal gecombineerd met vezelmaterialen zoals glas en koolstofvezel om bladen te produceren.
Terwijl harder,titanium is brosser dan staal. Dit betekent dat de kans op breken groter is. Een mes van titanium is niet geschikt om te wrikken of iets anders dat pure kracht op het mes uitoefent. Het behoudt ook minder scherp dan staal en zal vaker moeten worden geslepen.
Terwijltitanium is qua sterkte alleen vergelijkbaar met staal, doet het dit met de helft van het gewicht, waardoor het een van de sterkste metalen per massa-eenheid is. Staal is echter het beste materiaal als het gaat om algehele sterkte, aangezien sommige van zijn legeringen alle andere metalen overtreffen in termen van vloeigrens.
Is een titanium mes beter dan roestvrij staal? Titanium is harder maar ook brosser. Het enige voordeel van titanium is dat het beter bestand is tegen corrosie….
Dit is zo omdathun impulsmoment in de verticale as verandert afhankelijk van of de bladen verticaal of horizontaal zijn. Met drie bladen blijft het impulsmoment constant, want als één blad omhoog staat, wijzen de andere twee onder een hoek. Zo kan de turbine soepel tegen de wind in draaien.
De meest voorkomende reden dat turbines stoppen met draaien is omdatde wind waait niet snel genoeg. De meeste windturbines hebben een aanhoudende windsnelheid van 9 MPH of hoger nodig om te kunnen werken. Technici zullen ook turbines stilleggen om routineonderhoud of reparaties uit te voeren.
Een dikte vantot 10 inch (254 mm)is toegestaan indien beschermd door een thermische barrière.
Dit gebeurt viafilmkoeling, filmkoeling met volledige dekking en transpiratiekoeling. Deze methoden kunnen ook worden gecombineerd tot één blad, bijvoorbeeld door een blad te ontwerpen met convectie-, impingement- en filmkoeling.
Hoe worden de bladen van de gasturbine gekoeld?
Gasturbineschoepen worden inwendig gekoeld door een of meer van deze technieken, namelijk botsingskoeling, ribgeturbuleerde koeling en pin-fin koeling. Impingement-koeling wordt toegepast op de voorrand van het blad waar de eisen aan de koelsnelheid zeer hoog zijn.
Schade aan windturbinebladen kan worden veroorzaakt doorbliksem, vermoeiingsbelastingen, opeenhoping van ijsvorming op de bladoppervlakken en de blootstelling van de bladen aan deeltjes in de lucht, waardoor zogenaamde leading edge erosie ontstaat.
De buitenoppervlakken van de bladen worden beschermd door filmkoeling, een proces waarbij koele lucht van de compressor wordt afgevoerd via kleine gaatjes in het turbineblad. Nauwkeurig geproduceerde koelgaten zijn essentieelom uitval van de turbine te voorkomen en de veilige werking van het vliegtuig te waarborgen.
Welke materialen zijn gebruikt? De meeste messen zijn gemaakt metglasvezelversterkt polyester of epoxy. Koolstofvezel of aramide (Kevlar) wordt ook gebruikt als versterkingsmateriaal.
