風能利用技術

書名：風能利用技術

圖書編號:2446001

出版社：化學工業出版社

定價:28.0

ISBN:712200225

作者：郭新生

出版日期:2007-07-01

版次: 1

開本:16開

本書是《替代能源應用技術叢書》中的一個分冊。

全書共分9章。前5章在對風能資源的統計、描述的基礎上分別介紹了風力機的基本理論、水平軸風力機的氣動與結構設計、垂直軸式風力機以及其他形式的風力機。第6章到第8章分別講述了風能利用的三種主要方式，即風力發電、風力提水與風力制熱。第9章對風能存儲的多種方法進行了詳細的介紹。

本書內容突出實用性，可供風能資源勘察、開發、工程設計部門在實際工作中使用，也可作為科研、高校相關專業本科生和研究生教學的參考用書。

第1章風能資源1

1.1風的形成1

1.2風向3

1.3風速的測量3

1.3.1旋轉式風速表3

1.3.2壓力風速表4

1.3.3熱線風速儀6

1.3.4風速表的標定7

1.4風速等級8

1.5太陽輻射與地球自轉——風能源泉8

1.5.1大氣環流8

1.5.2太陽輻射引起的周期性變化

區域風10

1.6地球表面風能資源的分佈12

1.7風能資源的描述12

1.7.1風廓線12

1.7.2年風速。時間曲線13

1.7.3年風頻分佈14

1.7.4紊流、陣風與無風期18

1.8地形與障礙物對風能的影響20

1.8.1障礙物的影響20

1.8.2地形的影響21

1.8.3風場選擇原則22

1.9理論可用風能23

1.9.1風能的計算23

1.9.2平均風能密度23

1.9.3理論可用風能的概念25

1.10有效可用風能25

1.10.1有效可用風能的概念25

1.10.2平均有效風能密度26

1.11中國的風能資源分佈26

第2章風力機的基本理論29

2.1貝茲理論29

2.2葉片的幾何形狀與空氣動力特性30

2.2.1葉片翼型的幾何定義30

2.2.2作用於運動葉片上的空氣動力31

2.3風輪的空氣動力特性33

2.3.1風輪的幾何定義與參數33

2.3.2葉素的空氣動力特性34

2.3.3風輪的推力、力矩、功率和

效率的一般表達式35

2.4相似風力機的特性35

2.4.1相似條件36

2.4.2相似結果37

2.4.3模型機試驗中的問題39

第3章水平軸風力機的氣動設計41

3.1葉片數和風輪直徑的確定41

3.1.1葉片數z的確定41

3.1.2風輪直徑的確定42

3.2葉片翼型的選擇42

3.3葉素弦長和安裝角43

3.3.1簡化葉素動量理論43

3.3.2葛勞渥旋渦理論46

3.3.3水平軸風力機氣動設計舉例53

3.3.4風力機特性的預測計算56

第4章水平軸風力機的結構設計58

4.1葉片58

4.1.1正常運轉中陣風引起的彎曲

應力58

4.1.2正常運轉中離心力引起的應力59

4.1.3狂風中迎風靜止風輪葉片上的

彎曲應力60

4.1.4陀螺效應60

4.1.5葉片振動61

4.1.6葉片的氣動彈性分析與結構

阻尼61

4.1.7葉片翼型中心點的位置62

4.1.8葉片材料62

4.1.9葉片的熱脹、積水和雷擊保護63

4.1.10空心葉片63

4.2輪轂64

4.3塔架65

4.3.1塔架高度65

4.3.2塔架靜動態特性的影響因素65

4.3.3塔架。風輪系統振動模態67

4.4機艙、齒輪傳動系統和剎車裝置68

4.4.1機艙68

4.4.2齒輪箱70

4.4.3剎車裝置71

4.5對風裝置72

4.5.1風輪的自動對風73

4.5.2尾舵對風73

4.5.3側輪對風74

4.5.4電氣、液壓推動對風74

4.6調速與功率調節裝置75

4.6.1調速裝置75

4.6.2功率、轉速。功率的調節裝置77

第5章垂直軸式和其他形式的

風力機84

5.1垂直軸風力機84

5.1.1阻力型風力機84

5.1.2阻力差型風力機85

5.1.3升力型垂直軸風力機87

5.2其他形式的風力機90

5.2.1風道式風力機90

5.2.2與渦流發生器相結合的風力機91

5.2.3熱氣流風力機92

第6章風力發電94

6.1風力發電機的額定工況設計94

6.1.1風輪與發電機的功率。轉速

特性94

6.1.2年度發電量計算94

6.1.3功率調節方式對發電量、機組

重量及電價的影響95

6.2風力發電主要電器設備96

6.2.1同步發電機96

6.2.2非同步發電機97

6.2.3雙速非同步發電機97

6.2.4低速交流發電機97

6.2.5變頻器97

6.2.6逆變器98

6.3風力發電機的供電方式99

6.3.1直接併網99

6.3.2間接併網100

6.3.3離網供電101

6.4風力發電機的運行和安全性103

6.4.1安全性方針103

6.4.2風力發電機組的基本運行

過程106

6.5風力發電機功率特性的測定108

6.5.1影響輸出功率特性的因素108

6.5.2測試儀器的精度及其標定109

6.5.3測量數據的採集110

6.5.4測風點與風力發電機位置間的

關係110

6.5.5大氣溫度、壓力對密度的影響及

功率值向標準狀況的換算110

6.5.6風湍流大小、風向和風梯度

變化的影響111

6.5.7雨雪、結冰、沙塵等對風電機

功率的影響111

6.6風力發電機的雜訊112

6.6.1聲波和雜訊112

6.6.2聲強與聲強級113

6.6.3聲壓與聲壓級114

6.6.4聲壓級的合成115

6.6.5聲功率與聲功率級115

6.6.6倍頻程116

6.6.7雜訊評價116

6.6.8風力發電機雜訊的測量117

6.6.9風力發電機雜訊產生的原因與

雜訊控制119

第7章風力提水121

7.1供需水調查與風輪直徑的確定121

7.1.1供水調查121

7.1.2需水調查、計算提水所需

能量121

7.1.3風輪直徑的確定122

7.2各類泵的性能曲線及其與風輪

特性的匹配122

7.2.1往複泵的性能曲線122

7.2.2迴轉式容積泵的性能曲線123

7.2.3葉片泵的性能曲線124

7.2.4風力機特性與水泵特性的

匹配125

7.3風力提水機的結構126

7.3.1高揚程小流量風力提水機的

結構126

7.3.2結構參數對起動風速的影響126

7.3.3活塞泵轉矩的平穩性127

7.3.4抽水發電綜合風能系統128

7.4多葉片風輪。活塞水泵設計算例129

7.4.1風輪直徑和轉速的確定129

7.4.2風輪葉片計算129

7.4.310m揚程的活塞水泵設計130

第8章風力制熱131

8.1風力制熱的原理及其系統組成131

8.1.1流動流體的牛頓內摩擦定律131

8.1.2節流短管工作原理132

8.1.3風力制熱工質的選擇133

8.2風力制熱的能量利用率133

8.3風力制熱系統主要設備的技術參數134

8.3.1流體泵與風輪主要參數的

確定134

8.3.2節流器的阻力特性136

8.4管件保溫137

8.4.1保溫計算137

8.4.2管道的熱損失137

8.5風力制熱實驗裝置及實驗結果138

第9章風能存儲140

9.1電池儲能140

9.2水力蓄能140

9.3飛輪蓄能141

9.4壓縮空氣蓄能142

9.4.1常規壓縮空氣蓄能循環143

9.4.2電熱冷聯產壓縮空氣蓄能

系統144

9.5熱能存儲146

9.5.1顯熱存儲147

9.5.2相變蓄熱150

9.5.3蓄冷技術155

9.5.4共晶鹽相變蓄冷157

9.6氫能存儲157

9.6.1氫的製取158

9.6.2氫的儲存158

參考文獻160