Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của số lượng cánh quạt trong hệ thống tuabin dẫn hướng đến việc thu hồi năng lượng động học từ khí thải ống khói – Đối chiếu với hệ thống năng lượng gió
Tóm tắt
Tuabin gió dẫn hướng nhiều cánh, còn được gọi là tuabin gió tăng cường ống dẫn (DAWT), có hiệu quả chuyển đổi năng lượng gió tốt hơn so với tuabin gió truyền thống. Tiềm năng thị trường cho việc thu hồi năng lượng từ khí thải ống khói đã khiến việc khám phá khả năng khai thác năng lượng từ khí thải bằng cách sử dụng DAWT trở nên cần thiết. Ống dẫn là một ống phun hội tụ-phân kỳ với các cánh quạt tuabin được đặt tại chỗ hẹp. Nói chung, thường sử dụng 3 cánh quạt hoặc nhiều hơn để tối đa hóa sự chuyển đổi năng lượng thành mô-men xoắn của cánh. Tác động của số lượng cánh quạt đến việc thu hồi năng lượng bởi tuabin dẫn hướng đã được nghiên cứu trong bài báo này. Một nghiên cứu mô phỏng dựa trên CFD đã được thực hiện. Kết quả thu được đã được đối chiếu với dữ liệu đã công bố cho các tuabin dẫn hướng phục vụ sản xuất điện gió. Các profile khí động học NACA4420, NACA4416 và NACA4412 đã được áp dụng để tạo ra các hồ sơ composite khác nhau cho cánh quạt tuabin. Số lượng cánh quạt lớn dường như cung cấp đủ diện tích cánh để chuyển đổi năng lượng của khí thải thành mô-men xoắn của rotor tuabin. Mặt khác, nhiều cánh quạt cũng làm tăng độ tắc nghẽn cho khí thải, dẫn đến tình trạng hồi lưu tăng. Bài báo này trình bày sự biến đổi của hệ số công suất (CP) và hệ số mô-men xoắn (CT) liên quan đến tỷ số vận tốc đầu (λ) cho số lượng cánh quạt khác nhau và hình dạng cánh thay đổi.
Từ khóa
#tuabin gió dẫn hướng #năng lượng gió #khí thải ống khói #CFD #mô-men xoắn #hệ số công suất #tỷ số vận tốc đầuTài liệu tham khảo
A. O. Chikere, H. H. Al–Kayiem and Z. A. Abdu, Review on the enhancement techniques and introduction of an alternate enhancement techniques of solar chimney power plant, Journal of Applied Sciences, 11 (11) (2011) 1877–1884.
N. Chilugodu, Y–J. Yoon, K. S. Chua, D. Datta, J. D. Baek, T. Park and W–T. Park, Simulation of train induced forced wind draft for generating electrical power from vertical axis wind turbine (VAWT), International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 13 (7) (2012) 1177–1181.
K. H. Goh and F. Duan, Performance of a prototype micro wind turbine in the manmade wind field from air conditioner of buildings, QScience Connect, 4 (2013) 1–7.
H. S. Mann and P. K. Singh, Conceptual development of an energy recovery from the chimney flue gases using ducted turbine system, Journal of Natural Gas Science & Engineering, 33 (2016) 448–457.
GIS Enabled Environment and Neo–graphic Centre (GreenC) for Kutch Power Generation Limited, Report: Draft EIA report of 5 660 MW super critical thermal power project, Bhadreswar, Kutch, Gujarat (2010) 164.
G. M. Lilley and W. J. Rainbird, A preliminary report on the design and performance of a ducted windmill, Report 102, College of Aeronautics, Cranfield, U.K. (1956).
O. Igra, Compact Shrouds for wind turbines, Energy Conversion, 16 (1977) 149–157.
K. M. Foreman, B. Gilbert and R. A. Oman, Diffuser augmentation of wind turbines, Solar Energy, 20 (1978) 305–311.
G. J. W. van Bussel, Power augmentation principles for wind turbines, The world directory of renewable energy, James & James, London, UK, 198–203 (1998).
C. J. Lawn, Optimization of the power output from ducted turbines, Journal of Power and Energy, 217 (2003) 107–117.
M. M. Duquette and K. D. Visser, Numerical implications of solidity and blade number on rotor performance of horizontal axis wind turbines, Journal of Solar Energy Engineering, 125 (2003) 425–432.
F. Bet and H. Grassmann, Upgrading conventional wind turbines, Renewable Energy, 28 (1) (2003) 71–78.
A. Grant, C. Johnstone and N. Kelly, Urban wind energy conversion: The potential of ducted turbines, Renewable Energy, 33 (2008) 1157–1163.
K. Abe, M. Nishida, A. Sakurai, Y. Ohya, H. Kihara, E. Wada and K. Sato, Experimental and numerical investigations of flow fields behind a small wind turbine with a flanged diffuser, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 93 (2005) 951–970.
T. Matsushima, S. Takagi and S. Muroyama, Characteristics of a highly efficient propeller type small wind turbine with a diffuser, Renewable Energy, 31 (2006)1343–1354.
Y. Ohya, T. Karasudani, A. Sakurai, K. Abe and M. Inoue, Development of a shrouded wind turbine with a flanged diffuser, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96 (2008) 524–539.
M. O. L. Hansen, Aerodynamics of wind turbines, Earthscan Sterling, VA (2008).
C. D. Chaudhari, S. A. Waghmare and A. P. Kotwal, Numerical analysis of venturi ducted horizontal axis wind turbine for efficient power generation, International Journal of Mechanical Engineering and Computer Applications, 1 (5) (2013) 90–93.
J. Wang, J. Piechna and N. Muller, Computational fluid dynamics investigation of a novel multiblade wind turbine in a duct, Journal of Solar Energy Engineering, 135 (2013) 011007–1–6.
A. C. Aranake, V. K. Lakshminarayan and K. Duraisamy, Computational analysis of shrouded wind turbine configurations, 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, Grapevine, Texas (2013) 1–17.
W. T. Chong, S. C. Poh, A. Fazlizan, S. Y. Yip, C. K. Chang and W. P. Hew, Early development of an energy recovery wind turbine generator for exhaust air system, Applied Energy, 112 (2013) 568–575.
W. T. Chong, W. P. Hew, S. Y. Yip, A. Fazlizan, S. C. Poh, C. J. Tan and H. C. Ong, The experimental study on the wind turbine’s guide–vanes and diffuser of an exhaust air energy recovery system integrated with the cooling tower, Energy Conversion and Management, 87 (2014) 145–155.
M. A. Hasan, M. T. Hossain, R. Paul and N. Akter, Producing electrical energy by using wastage wind energy from exhaust fans of industries, International Journal of Scientific & Engineering Research, 4 (8) (2013) 1184–1187.
H. S. Mann and P. K. Singh, Kinetic energy recovery from the chimney flue gases using ducted turbine system, Chinese Journal of Mechanical Engineering, 30 (2017) 472–482.
C. C. Hwang and J. C. Edwards, CFD modeling of smoke reversal, Technical report, National Institute for Occupational Safety and Health, Pittsburgh Research Laboratory, Pittsburgh, PA (2005).
J. M. M. Monteiro, J. C. Pascoa and F. M. R. P. Brojo, Simulation of the aerodynamic behaviour of a micro wind turbine, International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’09), Valencia, Spain, April 15–17 (2009) 1–6.
E. Castineira–Martinez, I. Solis–Gallego, J. Gonzalez, J. Fernandez Oro, K. Arguelles Diaz and S. Velarde–Suarez, Application of computational fluid dynamics models to aerodynamic design and optimization of wind turbine airfoils, Renewable Energy and Power Quality Journal, 12 (2014) 1–6.
S. Hu and J. Cheng, Innovatory designs for ducted wind turbines, Renewable Energy, 33 (2008) 1491–1498.
M. Shives and C. Crawford, Computational analysis of ducted turbine performance, 3rd International Conference on Ocean Energy, Bilbao, Spain, October 6–8 (2010) 1–6.
T. S. Kannan, S. A. Mutasher and Y. H. K. Lau, Design and flow velocity simulation of diffuser augmented wind turbine using CFD, Journal of Engineering Science and Technology, 8 (4) (2013) 372–384.
M. Chandrala, A. Choubey and B. Gupta, CFD analysis of horizontal axis wind turbine blade for optimum value of power, International Journal of Energy and Environment, 4 (5) (2013) 825–834.
S. H. Wang and S. H. Chen, Blade design for a ducted wind turbine, The 9th Asian International Conference on Fluid Machinery, Jeju, Korea (2007) 1–11.
L. Cho, S. Lee and J. Cho, Numerical and experimental analyses of the ducted fan for the small VTOL UAV propulsion, Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, 56 (6) (2013) 328–336.
K. Abe and Y. Ohya, An investigation of flow fields around flanged diffusers using CFD, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 92 (2004) 315–330.