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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Eolico

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Parliamo di TSR come va impostato su una turbina verticale
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Clod

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Inviato il: 08/04/2016 21:08:58

Salve a tutti
Entro spesso in questo sito perché mi appassiono vari argomenti riguardo l'eolico.
Ora mi sono appena iscritto.(NUOVA ENTRI)
Mi servirebbe un buon aiuto per capire meglio come si regola un dato TSR , in effetti per me è una bestia nera.
tempo fa ho costruito una turbina verticale tipo Lenz 2 D.1,35 m - H 2 m, gira vuoto con TSR di 1,2 e dovrei calcolare il generatore .
Sto costruendo; un rotore 32 poli con dischi da 580 mm ( N°64 magneti 50x25x12.7 mm , diciamo per venti non forti.( ho paura di sbagliare i calcoli delle bobine )

la turbina è in scala come riportato sul sito di Elenz
LINK
e le ali sono disposte a 9° rispetto all'asse.
Il problema per me e questo:
La turbina originale di elenz Ha un diametro di 0,90 m e un altezza di 1,2 m (Secondo la pessima traduzione di google ) la suo turbina gira con TSR a 0.8 e 1.6 scaricata ,per come ho capito al momento del cut-in perde perde il 50% dei giri , da TSR 1.6 va a 0.8 giustamente per la resistenza del generatore e la debole forza torcente dell piccola turbina.
Domanda: Se la mia turbina con diametro superiore di 1,5 e l'altezza quasi al doppio gira a vuoto ad un TSR di 1.2 con forza torcente 6 volte più alta come dovrei calcolare il TSR con carico?

Turbina di elenz (lenz2) TSR 1.6 a vuoto e 0.8 Caricata
Mia turbina TSR 1.2 a vuoto e ? caricata

PS la turbina la porterò ad un Diametro di 1,80 m il che vuol dire che girerà a vuoto ad un TSR di 0.8



Modificato da Clod - 08/04/2016, 23:54:25
 

righetz

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Inviato il: 08/04/2016 21:53:50

Ciao Clod,
benvenuto tra noi
Hai proprio ragione il TSR è proprio una bestia nera.
Non è altro che un acronimo TSR= Tip Speed Ratio

Semplificando al massimo un rotore progettato con delle pale a TSR=7 come nella mia realizzazione ad asse orizzontale significa che le pale ruoteranno con una velocità di 7 volte maggiore rispetto alla velocità dell'aria che le investe.
Nell'asse orizzontale il TSR varia in base alla lunghezza delle pale. Verso il centro sarà TSR=1 verso la punta TSR=7.
Nei rotori ad asse verticale la cosa è relativamente più semplice in quanto le pale sono disposte tutte sullo stesso diametro e tutte con la stessa inclinazione.

Quindi se hai il rotore progettato con un TSR=1,2 significa che le pale hanno una inclinazione di poco inferiore ai 45° rispetto la direzione del vento.
Di questo ti darò conferma appena trovo il manuale da dove ho reperito tutte le informazioni per la progettazione del mio aerogeneratore.
In questo manuale c'era anche un bel esempio sul calcolo del TSR per un rotore ad asse verticale.



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Clod

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Inviato il: 08/04/2016 23:48:50


CITAZIONE

Quindi se hai il rotore progettato con un TSR=1,2 significa che le pale hanno una inclinazione di poco inferiore ai 45° rispetto la direzione del vento.


in pocche parole se sposto langolo (9°) a 4,5° la turbina è più veloce?


Volevo ancora aggiungere che quel tipo di turbina è una ibrida savonius e darrieus

la turbina piccola di lenz2 ha un angolo di 9 gradi. cito cosa scrive elenz: Ho giocato con un'ala sulla macchina per scoprire dove la coppia era come progredito intorno al 360 misurazione ogni 10 gradi. Mi resi conto in quel punto la coppia non era dove avevo pensato e iniziato a giocare con gli angoli delle ali di nuovo. Infine è stato composto in a 9 gradi e ha lavorato come un sogno!



(non riesco ad inserire foto)

 

righetz

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Inviato il: 09/04/2016 10:02:46

Si sarà più veloce ma con una coppia inferiore.
Si tratta di capire quanti rpm farà a vuoto con quella configurazione e con quanti m/s di vento



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Clod

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Inviato il: 09/04/2016 14:06:28

Tempo fa ad una mia richiesta proprio lui Elenz mi ha risposto così :

Hello,
For the best output it should be loaded to a TSR of around 0.8 . If it's loaded below 0.5 it becomes a drag only turbine and above 1 a lift only turbine - 0.8 is the point where both upwind and downwind wings are adding power to the shaft.
hope that helps... have fun ! Very nice build ! Your and excellent craftsman.



Malvagia Traduzione di google

Ciao, Per la migliore uscita dovrebbe essere caricato ad un TSR di circa 0,8. Se è caricato di sotto di 0,5 diventa un freno (drag) solo turbina e sopra 1 ascensore (lift) solo a turbina - 0.8 è il punto in cui sia controvento che sottovento ali sono l'aggiunta di potenza all'albero. Speranza che aiuta ... buon divertimento! Molto bello costruire! Il vostro ed eccellente artigiano.

quindi bisogna caricarla a 0.8, ma facciamo due conti:
Turbina originale Diam .90 x 1,20 TSR 1.6 a vuoto e 0.8 caricata, forza torcente a 6 m/s = Mn 4,23

la mia di diam. 1,35 x 2 m già testata a vuoto TSR 1.2 (come si può vedere è proporzionale alla piccola)

la 1.35 x 2 m gli aumento il diametro a 1,80 m Come ho precisato nel primo messaggio.

Ora per la turbina da 1,80 x 2 sapiamo che con un angolo di 9° girera a vuoto con un TSR DI 0.8 giustamente metà della turbina piccola.
Riuscirò tenere TSR 0.8 caricata? Sperando sulla forza torcente che sarà di Mn 29,8 a 6 m/s ?



Modificato da Clod - 09/04/2016, 14:21:51
 

righetz

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Inviato il: 09/04/2016 18:54:45

Mi sono divertito un pochino con Qblade

Ho utilizzato un profilo NACA8412 come esempio simulando una turbina verticale alta 2 metri con il diametro come il tuo.
Ovviamente il programma lo so utilizzare in modo grossolano ma serve giusto per capire in che direzione muoversi....


http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/L/Rotore_verticale.png



poi ho creato la simulazione della turbina con i parametri base:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/L/Rotore_verticale_simulazione.png



Il risultato è questo, dalla finestrella sopra selezioni i vari TSR e vedi dove casca il puntino rosso.

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/L/TSR_naca%208412_verticale.png



Per vedere a quale angolo il nostro profilo prescelto ha il maggiore coefficiente lift/drag si fa l'analisi facendo una simulazione variando l'angolo d'attacco:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/L/Simulazione_portanza_profilo.png



la maggiore portanza e minore resistenza alla rotazione del profilo scelto nell'esempio i risultati migliori si hanno con un angolo di attacco che va da 8° a 10°

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/L/Massima%20portanza.png



Modificato da righetz - 09/04/2016, 18:58:53


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Inviato il: 09/04/2016 20:15:26

Bel lavoro
in effetti 9° sono l'angolo dell mia turbina.
vedo che ai calcolato un diametro di 1,35 (questo diametro lo solo testato a vuoto per la velocità per paragonarlo alla turbina piccola di lenz2 . come ho scritto anche nell'ultimo messaggio.Dora in poi la turbina i questione è quella con diametro da 1,80 m e 2 m di altezza.
Bisognerebbe risolvere questo problema
Ora per la turbina da 1,80 x 2 sapiamo che con un angolo di 9° girera a vuoto con un TSR DI 0.8 giustamente metà della turbina piccola.
Riuscirò tenere TSR 0.8 caricata? Sperando sulla forza torcente che sarà di Mn 29,8 a 6 m/s ?

 

Clod

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Inviato il: 09/04/2016 20:18:38

attenzione
Turbina originale Diam .90 x 1,20 TSR 1.6 a vuoto e 0.8 caricata, forza torcente a 6 m/s = Mn 4,23



Modificato da Clod - 09/04/2016, 21:24:34
 

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Inviato il: 09/04/2016 21:28:39

Guardando il link al progetto originale si nota che il profilo è parzialmente chiuso.
Probabile che nella parte "aperta" del profilo alare si creino delle turbolenze che ne abbassino drasticamente l'efficacia.

Il profilo della Lenz2 è simile ad una goccia.
Dalle varie prove che ho fatto giocando con vari profili aerodinamici quelli che hanno dato risultati migliori in termini di coefficiente di lift/drag cp/cd sono i concavi-convessi tipo i NACA serie 84.



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Inviato il: 09/04/2016 21:44:11

Giusto per farti capire come cambiano i risultati,
Nella prima simulazione lo stesso profilo montato rovescio dava un risultato pessimo, in questa simulazione cambia tutto sempre con gli stessi angoli di attacco questo è il risultato:

stesso profilo posizionato correttamente:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/L/TSR_naca%208412_verticale_corretto.png



variazione TSR, punto ottimale TSR=3 a 7 m/s di vento:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/L/Migliore%20risultato%20corretto.png



Nella tua realizzazione a quanto pare hai replicato in toto il profilo alare del progetto.



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Inviato il: 09/04/2016 22:18:06


CITAZIONE

Guardando il link al progetto originale si nota che il profilo è parzialmente chiuso.
Probabile che nella parte "aperta" del profilo alare si creino delle turbolenze che ne abbassino drasticamente l'efficacia.


la prima prova è quella che gli assomiglia,
si tratta di una macchina di portanza / resistenza ibrida che estrarre energia con le ali sia dal controvento e sottovento ha bisogno di girare leggermente più lenta del vento.

La turbina come testata funzionerà al 41% dell'efficienza all'albero.
io penso che la parte aperta funge da savonius e la pare chiusa da darrieus



Modificato da Clod - 09/04/2016, 22:31:36
 

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Inviato il: 09/04/2016 22:37:16

Le turbine verticali non le conosco molto di come si comportano.
Nel mio libro, che non trovo più, c'era un esempio di come calcolare il TSR profilo angoli ecc e fino a che non lo trovo non riesco a darti le conferme che cerchi.

Altra considerazione importante da fare è l'alternatore.
Sovradimensionarlo significa che se le pale non hanno coppia sufficiente questo andrà in stallo.
Esattamente quello che affermavi prima, frena drasticamente.
Quello che voglio capire è a quanti giri senza carico riesce a fare la tua turbina.
L'hai già costruita o per ora è in fase di realizzazione?



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Inviato il: 09/04/2016 22:53:38

La turbina è gia costruita e testata diam. 1,80 m x 2 m di altezza
con un angolo di 9° gira a vuoto con un TSR DI 0.8 ha una forza torcente che sarà di Mn 29,8 a 6 m/s con un efficenza del 41%


Rimosso il link non funzionante



Immagine Allegata: ScreenHunter_01 Apr. 09 20.55.jpg
 
ForumEA/L/ScreenHunter_01 Apr_1. 09 20



Modificato da righetz - 09/04/2016, 23:14:01
 

righetz

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Inviato il: 09/04/2016 23:14:44

Per inserire le immagini utilizza il tasto upload, poi dopo copi il testo come linkl



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Inviato il: 09/04/2016 23:25:41

mi pare che sto facendo così

hai ricevuto l'immagine della turbina?

sono in seconda pagina



Modificato da Clod - 10/04/2016, 00:24:32
 
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