Luận văn thạc sĩ về thiết kế chế tạo turbine gió dẫn động máy sục khí

• Tác giả: Nguyễn Văn Thư
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Thị Tám
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Thiết Kế, Chế Tạo Turbine Gió Dẫn Động Máy Sục Khí
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÓ VÀ KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG GIÓ
• 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của turbines gió
• 1.2. Khai thác năng lượng gió
• 1.2.1. Công suất được khai thác từ năng lượng gió
• 1.3. Các Công ty sản xuất turbines gió
• 1.3.1. Công ty Vestas (Đan Mạch)
• 1.3.2. General electric (GE-Mỹ)
• 1.3.3. Gemesa (Tây Ba Nha)
• 1.4. Khai thác năng lượng gió ở Việt Nam
• 1.4.1. Tiềm năng điện gió ở Việt Nam
• 1.4.2. Phân bố vận tốc gió ở Việt Nam
• 1.4.3. Việc nghiên cứu sử dụng năng lượng gió
• 1.5. Turbine gió trục đứng (VAWTs)
• 1.6. Turbines gió trục ngang (HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE)
• 1.7. Định luật Betz ứng dụng trong thiết kế cánh turbine gió trục ngang
• 1.8. Thông số ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của turbines
• 1.9. Thiết kế cánh turbine gió
• 1.10. Vật liệu làm Turbine gió
• 1.11. Số cánh quạt của turbines gió trục ngang
• 2. CHƯƠNG 2: KHÍ ĐỘNG HỌC CÁNH TURBINES GIÓ TRỤC NGANG
• 2.1. Vật lý học về năng lượng gió
• 2.2. Hoạt động của Tubines gió
• 2.3. Thuyết động lượng và hệ số công suất của cánh turbines gió
• 2.3.1. Số „Betz‟ giới hạn
• 2.3.2. Lý thuyết cánh turbines gió
• 2.3.3. Lý thuyết phân tố cánh
• 2.3.4. Thuyết động lượng phân tố cánh
• 2.4. Sự ảnh hưởng của số hữu hạn cánh Turbines gió
• 2.4.1. Hiện tượng đầu mũi cánh
• 2.4.2. Phương pháp gần đúng của Prandtl cho hệ số „tip-loss‟
• 2.4.3. Ảnh hưởng của hiện tượng „tip-loss‟ đến thiết kế cánh Turbines gió
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TURBINES GIÓ TRỤC NGANG
• 3.1. Thiết kế turbines gió với công suất là 200W
• 3.2. Lực nâng và lực đẩy
• 3.3. Chiều dài dây cung cánh
• 3.4. Kết cấu một cánh turbine gió hoàn chỉnh
• 4. CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
• 4.1. Tiến hành thí nghiệm xác định hoạt động của turbines
• 4.1.1. Mục đích thí nghiệm
• 4.1.2. Thiết bị thí nghiệm
• 4.1.2.1. Thiết bị tạo gió
• 4.1.2.2. Dụng cụ đo tốc độ gió (phong kế) - Testo 445
• 4.1.2.3. Thiết bị xác định số vòng quay trên trục turbines
• 4.1.2.3.1. Thiết bị đo mô men xoắn DEWE - 3020
• 4.1.3. Tiến hành thí nghiệm
• 4.1.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
• 4.2. KẾT LUẬN CHƯƠNG IV
• KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ

I. Tổng quan về thiết kế và chế tạo turbine gió cho máy sục khí

Thiết kế và chế tạo turbine gió cho máy sục khí là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo. Năng lượng gió không chỉ là nguồn năng lượng sạch mà còn có tiềm năng lớn trong việc cung cấp điện cho các thiết bị như máy sục khí. Việc phát triển các turbine gió hiệu quả có thể giúp giảm chi phí năng lượng và tăng cường tính bền vững cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản.

1.1. Lịch sử phát triển của turbine gió

Lịch sử của turbine gió bắt đầu từ những năm 500-900 sau Công Nguyên với các thiết bị đơn giản. Qua thời gian, công nghệ đã phát triển mạnh mẽ, từ các cối xay gió truyền thống đến các turbine gió hiện đại, giúp khai thác hiệu quả năng lượng gió.

1.2. Tầm quan trọng của turbine gió trong nuôi trồng thủy sản

Việc sử dụng turbine gió để cung cấp năng lượng cho máy sục khí trong nuôi trồng thủy sản không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ môi trường. Năng lượng gió có thể cung cấp nguồn điện ổn định cho các hoạt động nuôi trồng, đặc biệt là ở những vùng có tốc độ gió cao.

II. Thách thức trong thiết kế turbine gió cho máy sục khí

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế turbine gió cho máy sục khí cũng gặp phải nhiều thách thức. Các yếu tố như tốc độ gió, hiệu suất và chi phí chế tạo đều ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của turbine gió. Cần có những nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo rằng thiết kế có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện thực tế.

2.1. Tốc độ gió và hiệu suất turbine

Tốc độ gió là yếu tố quyết định đến hiệu suất của turbine gió. Các nghiên cứu cho thấy rằng turbine gió cần đạt được tốc độ gió tối thiểu để hoạt động hiệu quả, thường là từ 2.5 m/s trở lên.

2.2. Chi phí chế tạo và bảo trì

Chi phí chế tạo và bảo trì turbine gió cũng là một thách thức lớn. Việc lựa chọn vật liệu và công nghệ chế tạo phù hợp có thể giúp giảm thiểu chi phí và tăng cường độ bền cho thiết bị.

III. Phương pháp thiết kế turbine gió hiệu quả

Để thiết kế một turbine gió hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và tính toán có thể giúp tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu suất hoạt động của turbine.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng trong thiết kế

Phần mềm mô phỏng như Catia có thể giúp tạo ra các mô hình 3D chính xác cho turbine gió. Điều này cho phép các kỹ sư kiểm tra và điều chỉnh thiết kế trước khi chế tạo thực tế.

3.2. Tính toán hiệu suất và năng lượng

Việc tính toán hiệu suất và năng lượng sản xuất từ turbine gió là rất quan trọng. Các công thức và mô hình toán học sẽ giúp dự đoán khả năng hoạt động của turbine trong các điều kiện gió khác nhau.

IV. Ứng dụng thực tiễn của turbine gió trong nuôi trồng thủy sản

Các ứng dụng thực tiễn của turbine gió trong nuôi trồng thủy sản đang ngày càng được mở rộng. Nhiều trang trại đã bắt đầu sử dụng turbine gió để cung cấp năng lượng cho máy sục khí, giúp tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.

4.1. Các mô hình thành công

Nhiều mô hình turbine gió đã được triển khai thành công tại các trang trại nuôi trồng thủy sản. Những mô hình này không chỉ cung cấp năng lượng mà còn giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.2. Lợi ích kinh tế từ turbine gió

Việc sử dụng turbine gió giúp giảm chi phí năng lượng cho các trang trại. Điều này không chỉ tăng lợi nhuận mà còn thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành nuôi trồng thủy sản.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của turbine gió

Tương lai của turbine gió trong ngành nuôi trồng thủy sản rất hứa hẹn. Với sự phát triển của công nghệ và nghiên cứu, khả năng khai thác năng lượng gió sẽ ngày càng hiệu quả hơn. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ môi trường.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ chế tạo và thiết kế turbine gió đang không ngừng phát triển. Các nghiên cứu mới sẽ giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của turbine, mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành năng lượng tái tạo.

5.2. Tương lai bền vững với năng lượng gió

Năng lượng gió sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển bền vững. Việc áp dụng turbine gió trong nuôi trồng thủy sản sẽ góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế.