Podstawy obliczeń turbin wiatrowych i wodnych.

Podstawy obliczeń turbin wiatrowych i wodnych

Książka Podstawy obliczeń turbin wiatrowych i wodnych zawiera najważniejsze informacje związane z projektowaniem i eksploatacją współczesnych turbin wiatrowych i turbin wodnych.

W rozdziale 1 Podstaw obliczeń turbin wiatrowych i wodnych opisano zasoby energii w poruszającym się powietrzu, sposoby ich oszacowania oraz istniejące turbiny wiatrowe. Przytoczono ponadto sposób obliczania mocy turbin wiatrowych jak tez zwrócono uwagę na ograniczenia maksymalnej wydajności turbin wiatrowych (kryterium Betza).

W rozdziale 2 wyprowadzono wzory opisujące różne postacie równania Eulera dla wirowych maszyn przepływowych. Zdefiniowano spad wodny brutto i netto dla rozważanych turbin. Opisano zasady modelowania turbin wodnych. Zdefiniowano wyróżnik szybkobieżności, specyficzną prędkość obrotową wymiarową i bezwymiarową dla turbin wodnych. Omówiono również charakterystyki muszlowe turbin wodnych.

W rozdziale 3 Podstaw obliczeń turbin wiatrowych i wodnych przytoczono opis akcyjnej  turbiny  Peltona  z uwzględnieniem charakterystycznych trójkątów wektorów prędkości na wlocie i wylocie z łopatki wirnika. Zamieszczono również zasady wymiarowania najważniejszych elementów budowy omawianej turbiny. Opisano najważniejsze sposoby regulacji wydajności turbiny Peltona.

W rozdziale 4 analizowano turbinę Francisa, wyróżniając jej wersje wolno, średnio i szybko- bieżną. Przytoczono również wskaźniki dotyczące prawidłowego projektowania reakcyjnej  turbiny Francisa oraz opis regulacji jej wydajności.

Rozdział  5 poświęcono turbinom o przepływie osiowym, wyróżniając klasyczne turbiny śmigłowe o zmiennym ustawieniu kąta łopatek kierownicy i turbiny typu Kaplana, w których istnieje możliwość zmiany ustawienia kąta łopatek kierownicy i odpowiedniego kąta ustawienia łopatek wirnika w czasie pracy. Omówiono trójkąty wektorów prędkości dla wybranych przekrojów łopatki wirnika. Przytoczono również zasady wymiarowania najważniejszych  elementów turbin osiowych oraz opisano sposoby regulacji ich wydajności.  

W rozdziale 6 przytoczono opis stosowanych w praktyce rodzajów rur odpływowych (ciągnących) dla turbin reakcyjnych to jest turbin Francisa i Kaplana. Dokonano analizy warunków bez kawitacyjnego zakresu pracy wspomnianych turbin reakcyjnych.

W rozdziale 7 i 8 opisano turbinę przepływową typu Banki-Michell i odpowiednio pompoturbinę typu Deriaz’a.

W rozdziale 9 zwrócono uwagę na możliwość wykorzystania silnika solankowego do ewentualnego napędu generatora prądu elektrycznego. Wspomniany silnik solankowy wykorzystuje zjawisko odwrotnej osmozy prowadzące do powstania znacznej różnicy poziomów wody świeżej (słodkiej) i odpowiedniego słupa wody słonej (morskiej).

Każdy z rozdziałów zawiera syntetyczny opis zagadnienia, podstawowe równania, wynikające np. z bilansu masy, pędu, momentu pędu i energii, a także praktyczne przykłady obliczeniowe. Całość poparta jest licznymi schematami, wykresami oraz tablicami.