Authors

Abstract

A widespread use of wind turbines can fully or partly provide energy for the consumers, but with due regards to certain investments and instability of energy generation. Technologies of using wind energy imply the conversion of the mechanical energy of a wind flow into the electrical or heat energy. The work is concerned with the estimation of the amount of heat in the process of heating liquid coolants and heat-transfer fluids when using wind mechanical plants. In the paper was made a numerical analysis of the temperature rise of the liquid which circulates in a closed loop of a gear-type pump, whose productivity is 3 l/m and which is driven by a wind turbine 5 kW of power capacity under a nominal wind speed of 7 m/s and under cycle duration of 2 s. The analysis showed that the temperature increased by 0.290 °К/s. If such wind speed is observed during one hour, the temperature of 100 kg of water will increase by 8.1°С. Heating of a heat-transfer fluid with a supply of mechanical energy to a working part can be achieved by a centrifugal fan. Assuming that the given process occurs without supplying and removing heat energy (it is adiabatic), for the capacity of 1.5 kW and under the revolution in a range of 1000….3000 r/m, the changes in temperature will range from 0.38 to 0.87 °К/s, but for the capacity of 7.5 kW and under 750 – 1500 r/m, the changes in temperature will range from 0.56 to 1.23 °К/s.

Abstract in English

Широке використання вітроенергетичних установок може дати повну або часткову енергозабезпеченість споживача, але при врахуванні певних капіталовкладення та нестабільності вироблення енергії. Сучасні технології використання енергії вітру передбачає перетворення механічної енергії потоку вітру в електричну з подальшим перетворенням, за вимогою споживача, в механічну або в теплову енергію. Однієї із таких є технологія прямого перетворення механічної енергії, що надходить з валу ротора вітроустановки, в теплову. Робота присвячена оцінці кількості теплоти в процесі нагрівання рідинних та газоподібних теплоносіїв при застосуванні вітромеханічних установок. За даною методикою проведено чисельний аналіз підвищення температури рідини, що циркулює за замкненим контуром шестеренчастого насосу продуктивністю 3 л/хв, привід якого здійснює вітроустановка потужністю 5 кВт за номінальної швидкості вітру 7 м/с та тривалістю циклу 2с. Аналіз показав, що підвищення температури становить 0,290К/с. Якщо така швидкість вітру буде спостерігатися протягом години, то температура 100 кг води підніметься на 8,10С. Нагрівання газоподібного теплоносія за рахунок підведення тільки механічної енергії до робочого органу, що здійснює його перемішування (рух), можливе за допомогою відцентрового вентилятора. Припускаючи, що даний процес проходить без підведення та відведення теплової енергії, тобто є адіабатним, для потужності 1,5кВт за зміни обертів в діапазоні 1000...3000об/хв., зміна температури складе 0,38...0,87 0К, а для потужності 7,5кВт за обертів 750...1500об/хв. – 0,56...1,230К.