Войти
Многолопастная ветряная помпа на ферме в Айове A ветряная помпа - это тип ветряка, который используется для перекачивания воды.
Де Олифант в Бурдаард, Фрисландия Ветряные насосы использовались для перекачивания воды, по крайней мере, с 9 века на территории нынешней Афганистана, Иран и Пакистан. Использование ветряных насосов получило широкое распространение в мусульманском мире, а позже распространилось на Китай и Индию. Позднее ветряные мельницы широко использовались в Европе, особенно в Нидерландах и Восточной Англии на территории Великобритании с конца средневековья и далее, чтобы осушить землю для сельскохозяйственных или строительных целей.
Работа Саймона Стевина на гидростанции включала усовершенствование шлюзов и водосбросов для борьбы с наводнением. Ветряные мельницы уже использовались для откачки воды, но в Van de Molens (На мельницах) он предложил улучшения, в том числе идею о том, что колеса должны двигаться медленно, а также лучшую систему для зацепления зубья шестерни. Эти улучшения повысили эффективность ветряных мельниц, используемых для откачки воды из польдеров, в три раза. Он получил патент на свое нововведение в 1586 году.
Ветряные мельницы от восьми до десяти использовались в регионе Мерсия, Испания, чтобы поднять воду для орошения. Привод от ротора ветряной мельницы проводился вниз через башню и обратно через стену, чтобы вращать большое колесо, известное как нория. Нория поддерживала цепь ведра, которая свисала в колодец. Ведра традиционно делались из дерева или глины. Эти ветряные мельницы использовались до 1950-х годов, и многие башни до сих пор стоят.
Ранние иммигранты в Новый Свет принесли с собой технологию ветряных мельниц из Европы. На фермах США, особенно на Великих равнинах, ветряные насосы использовались для откачки воды из сельскохозяйственных колодцев для скота. В Калифорнии и некоторых других штатах ветряная мельница была частью автономной внутренней системы водоснабжения, включая выкопанный вручную колодец и водонапорную башню из красного дерева, поддерживающую резервуар из красного дерева и огражденную сайдингом из красного дерева (резервуар ). Саморегулирующийся ветряной насос для фермы был изобретен Дэниелом Халладеем в 1854 году. В конце концов, стальные лопасти и стальные башни заменили деревянную конструкцию, и на пике своего развития в 1930 году в эксплуатации находилось около 600000 единиц с эквивалентной мощностью. до 150 мегаватт. Очень большие легкие ветряные насосы в Австралии напрямую вращают насос с ротором ветряной мельницы. Дополнительная обратная передача между небольшими роторами для районов с сильным ветром и кривошипом насоса предотвращает попытки толкнуть штоки насоса вниз при ходе вниз быстрее, чем они могут упасть под действием силы тяжести. В противном случае слишком быстрое перекачивание приведет к изгибу насосных штоков, что приведет к утечке уплотнения сальника и износу стенки поднимающегося магистрального трубопровода (Великобритания) или отводной трубы (США), что приведет к потере всей производительности.
Многолопастный ветряной насос или ветровая турбина на решетчатой башне из дерева или стали, следовательно, на многие годы стал неотъемлемой частью ландшафта всей сельской Америки. Эти мельницы, изготовленные множеством производителей, имели множество лопастей, поэтому они могли медленно вращаться со значительным крутящим моментом при умеренном ветре и саморегулироваться при сильном ветре. Верхняя часть башни редуктор и коленчатый вал преобразовали вращательное движение в возвратно-поступательные ходы, передаваемые вниз через шток к цилиндру насоса ниже. Сегодня растущие затраты на электроэнергию и усовершенствованные насосные технологии увеличивают интерес к использованию этой, когда-то находящейся в упадке технологии.
Рабочий деревянный ветряной насос на The Fens в Кембриджшире, Великобритания Нидерланды хорошо известны своими ветряными мельницами. Большинство этих культовых сооружений, расположенных по краю польдеров, на самом деле являются ветряными насосами, предназначенными для осушения земли. Это особенно важно, поскольку большая часть страны расположена ниже уровня моря.
В Великобритании термин «ветряные насосы» используются редко, и они более известны как дренажные ветряные мельницы. Многие из них были построены в The Broads и The Fens в East Anglia для осушения земель, но с тех пор большинство из них были заменены на дизельные или электрические насосы. Многие из оригинальных ветряных мельниц до сих пор находятся в заброшенном состоянии, хотя некоторые были восстановлены.
Ветряные насосы широко используются в Южной Африке, Австралии, а также на фермах и ранчо в центральных равнинах и на юго-западе США. В Южной Африке и Намибии все еще работают тысячи ветряных насосов. В основном они используются для обеспечения водой людей, а также питьевой водой крупных овец.
Кения также выиграла от развития технологий ветряных насосов в Африке. В конце 1970-х годов британская NGO Intermediate Technology Development Group оказала инженерную поддержку кенийской компании Bobs Harries Engineering Ltd в разработке ветряных насосов Kijito. Компания Bobs Harries Engineering Ltd до сих пор производит ветряные насосы Kijito, и более 300 из них работают по всей Восточной Африке.
Во многих частях мира используются канатные насосы. в сочетании с ветряными турбинами. Этот простой в сборке насос работает, протягивая веревку с узлами через трубу (обычно простую трубу из ПВХ), заставляя воду втягиваться в трубу. Этот тип насоса стал распространенным в Никарагуа и других местах.
Чтобы построить ветряной насос, лопастной ротор должен быть согласован с насосом. В случае неэлектрических ветряных насосов роторы с высокой прочностью лучше всего использовать в сочетании с поршневыми насосами прямого вытеснения, поскольку поршневым насосам одностороннего действия для запуска требуется примерно в три раза больше крутящего момента, чем для поддержания их работы. С другой стороны, роторы с низкой прочностью лучше всего использовать с центробежными насосами, водяными насосами, а также цепными насосами и насосами омывателя, где крутящий момент, необходимый насосу для запуска, меньше необходимого. для работы с проектной скоростью. Роторы с низкой прочностью лучше всего использовать, если они предназначены для привода электрогенератора; которые, в свою очередь, могут приводить в действие насос.
Ветряные водяные насосы на ферме Оук-Парк, Шедд, Орегон. Многолопастные ветряные насосы можно найти по всему миру и они производятся в США, Аргентина, Китай, Новая Зеландия, Южная Африка и Австралия. Обычно известен в США и Канаде как «флюгер», потому что он ведет себя как традиционный флюгер, движущийся вместе с направлением ветра (но также измеряющий скорость ветра). Ветровой насос диаметром 16 футов (4,8 м) может поднимать до 1600 галлонов США (около 6,4 метрических тонн) воды в час на высоту 100 футов при скорости ветра от 15 до 20 миль в час (24–32 км / ч). Однако для запуска им нужен сильный ветер, поэтому они поворачивают кривошип поршневого насоса. Ветряные насосы не требуют особого обслуживания - обычно меняют только масло в коробке передач ежегодно. Приблизительно 60 000 ветряных насосов все еще используются в Соединенных Штатах. Они особенно привлекательны для использования на удаленных объектах, где нет электричества и трудно обеспечить техническое обслуживание.
Обычный ветряной насос с несколькими лопастями обычно перекачивает примерно 4–8% годовой ветровой энергии, проходящей через обрабатываемую им площадь. Это меньшее преобразование связано с плохим согласованием нагрузки между ветровыми роторами и поршневыми насосами с фиксированным ходом.
Заброшенный резервуар для воды с ветряной мельницей на заднем плане Основной конструктивной особенностью многолопастного ротора является «высокий пусковой момент. ", что необходимо для запуска поршневого насоса. После пуска многолопастный ротор работает со слишком высоким передаточным числом, при этом КПД меньше 30%. С другой стороны, современные ветряные роторы могут работать с аэродинамической эффективностью более 40% при более высоком передаточном числе для меньшего завихрения, добавляемого и рассеиваемого ветром. Но им потребуется механизм с очень регулируемым ходом, а не просто кривошипно-поршневой насос.
Многолопастная ветряная мельница - это механическое устройство с поршневым насосом. Поскольку поршневой насос имеет фиксированный ход, потребность в энергии этого типа насоса пропорциональна только скорости насоса. С другой стороны, запас энергии ветряного ротора пропорционален кубу скорости ветра. Из-за этого ветряной ротор работает с повышенной скоростью (большей, чем необходимо), что приводит к потере аэродинамической эффективности.
Переменный ход будет соответствовать скорости ротора в соответствии со скоростью ветра, работая как «генератор с регулируемой скоростью». Скорость потока ветряных насосов с регулируемым ходом поршня может быть увеличена в два раза по сравнению с ветряными насосами с фиксированным ходом при той же скорости ветра.
Поршневой насос имеет очень небольшую фазу всасывания, но ход вверх тяжелый и создает большой обратный крутящий момент на стартовом роторе, когда кривошип находится в горизонтальном положении и поднимается. Противовес на кривошипе вверх в башне и отклонение от курса в зависимости от направления ветра может, по крайней мере, распространить крутящий момент на спуск кривошипа.
Хотя многолопастные ветряные насосы основаны на проверенной технологии и широко используются, они имеют фундаментальные проблемы, упомянутые выше, и требуют практического механизма переменного хода.
В период с 1988 по 1990 год в Центре сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Техасе была испытана ветряная помпа с регулируемым ходом, основанная на двух запатентованных конструкциях (Патент Дона Э. Эйвери № 4.392.785, 1983 и Элмо Г. Харрис, патент № 617.877, 1899). Системы управления ветровыми насосами переменного хода были механическими и гидравлическими; однако эти эксперименты не привлекли внимания ни одного производителя ветряных насосов. После экспериментов с этим ветряным насосом с регулируемым ходом, исследования были сосредоточены на ветроэлектрических системах водоснабжения; коммерческой ветряной насосы с регулируемым ходом еще не существует.
Порхающие ветряные насосы были разработаны в Канаде с сильно изменяющимся по амплитуде ходом насоса, чтобы поглощать всю переменную мощность ветра и не позволять юниблэйду раскачиваться слишком далеко за пределы горизонтального положения. его среднее вертикальное положение. Они намного легче и используют меньше материала, чем многолопастные ветряные насосы, и могут эффективно перекачивать в более слабых ветровых режимах.
Турецкий инженер переработал технологию ветряных насосов с регулируемым ходом, используя современное электронное управление. оборудование. Исследования начались в 2004 году при государственной поддержке НИОКР. Первые коммерческие ветряные насосы с регулируемым ходом нового поколения были разработаны после десяти лет исследований и разработок. Конструкция ветрового насоса с регулируемым ходом 30 кВт включает современный ветряной ротор типа Дарье, противовес и технологию рекуперативного торможения.
Tjasker В Нидерландах, tjasker - это дренажная мельница с обычными парусами, соединенными с архимедовым винтом. Он используется для откачки воды в областях, где требуется лишь небольшой подъемник. Маховик установлен на штатив, что позволяет ему поворачиваться. Архимедов винт поднимает воду в сборное кольцо, где она отводится в канаву на более высоком уровне, осушая, таким образом, землю.
В Таиланде ветряные насосы традиционно строятся на Китайские конструкции ветряных насосов. Эти насосы сделаны из бамбуковых шестов с проволочными скобками, несущих паруса из ткани или бамбуковых циновок; лопастной насос или водяной насос закреплен на a. В основном они используются в соляных поддонах, где требуется подъем воды менее одного метра.
 | Викискладе есть средства массовой информации, связанные с ветряными насосами. |
