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4)风能利用技术

发布时间:2020-10-05 点击:风能利用技术
  

  风能利用技术 大气的流动像水流一样,从压力高处流向压力低处,太阳能是形成大气压 差的原因。 地球自转轴与围绕太阳的公转轴存在66.5度的夹角,地球上不同的地点, 太阳照射角度是不同的,而且同一点在一年中这个角度也是变化的。 风就是水平运动的空气,空气产生运动主要是由于地球上各纬度所接受 的太阳辐射强度不同而形成的。在赤道和低纬度地区,太阳高度角(地球上 某处接受的太阳辐射能与该地点太阳照射角的正弦成正比)大,日照时间长, 太阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;在高纬度地区太阳 高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量小,温度低。这种高纬度与 低纬度之间的温度差异,形成了南北之间的气压梯度,使空气作水平运动, 风沿水平气压梯度方向吹,即垂直与等压线从高压向低压吹。地球在自转, 使空气水平运动发生偏向的力,称为地转偏向力,这种力使北半球气流向右 偏转,南半球向左偏转,所以地球大气运动除受气压梯度力外,还要受地转 偏向力的影响。大气真实运动是这两力综合影响的结果。 实际上,地面风不仅受这两个力的支配,而且在很大程度上受海洋、 地形的影响,山隘和海峡能改变气流运动的方向,还能使风速增大,而丘 陵、山地因大使风速减少,孤立山峰却因海拔高使风速增大。因此, 风向和风速的时空分布较为复杂。海陆差异对气流运动的影响,在冬季, 比海洋冷,气压比海洋高,风从吹向海洋。夏季相反, 比海洋热,风从海洋吹向内陆。这种随季节转换的风,我们称为季风。所 谓的海陆风也是白昼时,上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋,到 海洋上空冷却下沉,在近地层海洋上的气流吹向,补偿的上升气 流,低层风从海洋吹向称为海风,夜间(冬季)时,情况相反,低层 风从吹向海洋,称为陆风。 在山区由于白天山坡受热快,温度高于山谷上方同高度的空气温度, 坡地上的暖空气从山坡流向谷地上方,谷地的空气则沿着山坡向上补充 流失的空气,这时由山谷吹向山坡的风,称为谷风。夜间,山坡因辐射 冷却,其降温速度比同高度的空气交快,冷空气沿坡地向入山谷, 称为山风。 夜间”山风” 白天”谷风” 风的变化 ?h? v ? v1 ? ? ?h ? ? 1? ? 风玫瑰 近十年来,全球的风电发展迅速,自1995年以来, 世界风能发电以48.7%的速率增长,即几乎增加近5倍。 去年年底全球装机容量为13 932 MW(5个半核电厂),自 20世纪90年代以来,全球风电的增长,每年为40%(和行 动电话的成长可比美),仅去年一年就装了1 568 MW(半个核电厂),超过了其他传统的发电总合。 风力泵水从古至今一直得到较普遍的应用。 现代风力泵水机根据用途可以分为两类: 一类是高扬程小流量的风力泵水机,它与活塞 泵相配提取深井地下水,主要用于草原、牧区, 为人畜提供饮水;另一类是低扬程大流量的风 力泵水机,它与螺旋泵相配,提取河水、湖水 或海水,主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。 在机动船舶发展的今天,为节约燃油和提 高航速,古老的风帆助航也得到了发展。 风力机又称风车,是一种将风能转换成机械能、电能或热能的能量转换 装置。风力机的类型很多,通常将其分为水平轴风力机、垂直轴风力机和特 殊风力机三大类。但应用最广的还是前两种类型的风力机。 “风力致热”是将风能转换成热能。目前有三种转换方法:一是 风力机发电,再将电能通过电阻丝发热,变成热能;二是由风力机 将风能转换成空气压缩能,再转换成热能;三是将风力机直接转换 成热能。第三种方法致热效率最高 缺点: 受地理、季节、昼夜等因素的影响,要充分、有效地利用风 能比较困难,需要综合运用高新技术。就学科而言,它涉及空气动力 学、电机学、结构力学、材料学、气象学和控制论等。

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