Question

風(fēng)力發(fā)電作為一種無污染、低成本的電力產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景廣闊.我國(guó)風(fēng)力資源豐富，到2000年底，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總裝機(jī)容量已達(dá)264萬千瓦.風(fēng)力發(fā)電的原理是利用風(fēng)推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為葉輪的動(dòng)能，再將葉輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能.

（1）設(shè)空氣的密度為ρ，葉輪每個(gè)車葉的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，正對(duì)葉輪的水平風(fēng)速為v，整個(gè)發(fā)電機(jī)的效率為η，那么每臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率P=_____________.

（2）我國(guó)研制Wd646型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每個(gè)車葉的長(zhǎng)度L=22 m，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到v=15 m/s時(shí)，其輸出的電功率可達(dá)P=600 kW.求該風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的總效率η.（空氣密度ρ=1.29 kg/m³）

Answer 1

（1）πρηL²v³  （2）18%

解析：（1）在時(shí)間t內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流的質(zhì)量m=ρV=ρπL²vt                   ①

這部分氣流的動(dòng)能E_k=mv²                                                ②

由能的轉(zhuǎn)化和守恒知獲得的電能

E_電=ηE_k                                                                    ③

由P=                                                                  ④

由①②③④解之得：P=πρηL²v³.

（2）由（1）的結(jié)果可知效率

η===18%.