Cối Xay Gió: Công Trình Xây Dựng Của Chúng để Cung Cấp điện. Nó Là Gì Và Nó Hoạt động Như Thế Nào? Các Thiết Bị, Mô Tả Của Các Lưỡi Dao. Các Nhà Máy để Làm Gì?

2024 Tác giả: Beatrice Philips | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-09 13:50

Biết mọi thứ về cối xay gió, nó là gì và nó hoạt động như thế nào, không chỉ vì sở thích nhàn rỗi là điều cần thiết. Thiết bị và mô tả về các loại lưỡi dao không phải là tất cả, bạn cần hiểu các loại dao xay dùng để làm gì. Chỉ cần nói về cối xay gió và việc xây dựng chúng để cung cấp điện, về giá trị kinh tế khác là đủ.

Lịch sử nguồn gốc

Các nhà máy được thành lập vào thời điểm bắt đầu trồng lúa mì và các loại ngũ cốc khác. Nhưng họ không thể ngay lập tức sử dụng lực của gió để xoay cấu trúc. Trong thời cổ đại, các bánh xe được quay bởi nô lệ hoặc động vật kéo . Sau đó, họ bắt đầu tạo ra các nhà máy nước. Và cuối cùng, sau tất cả, đã có một cấu trúc gió.

Mặc dù rõ ràng là đơn giản, nhưng trong thực tế, ngược lại, nó rất phức tạp . Chỉ có thể tạo ra một sản phẩm như vậy khi tính đến tải trọng từ gió và với việc lựa chọn chính xác khoảng thời gian của cơ chế cho một nhiệm vụ cụ thể. Và những công việc này rất đa dạng - vừa chặt gỗ vừa bơm nước. Các mô hình sớm nhất - "những con dê" - được xây dựng giống như một ngôi nhà gỗ.

Sau đó cái gọi là máy xay lều xuất hiện, loại máy này có thân cố định, chỉ có phần trên với trục chính quay.

Các mô hình như vậy có khả năng truyền động 2 cối xay và do đó được phân biệt bằng cách tăng năng suất . Máy xay được coi là một điển hình, không chỉ là một công cụ hữu dụng. Cô được coi trọng trong thần thoại, truyền thuyết và truyện cổ tích. Không có quốc gia nào vắng bóng những ý tưởng như vậy. Có nhiều động cơ khác nhau của thần thoại: con người bất tử trong quá trình xây dựng nền móng, các linh hồn sống tại nhà máy, kho báu ẩn giấu, lối đi bí ẩn dưới lòng đất, v.v.

Thiết bị và nguyên lý hoạt động

Cối xay gió hoạt động nhờ các dòng không khí tác động lên các cánh quạt và làm chúng chuyển động. Xung động này đi đến thiết bị truyền và qua nó - đến bộ phận làm việc thực tế của máy nghiền. Trong các mô hình cũ hơn, các lưỡi được tăng lên vài mét . Chỉ bằng cách này, người ta mới có thể tăng diện tích tiếp xúc với các luồng không khí. Giá trị được chọn phù hợp với chức năng chính và công suất yêu cầu.

Nếu cối xay được thiết kế với các lưỡi dao lớn nhất, thì nó có thể xay bột . Đây là giải pháp duy nhất đảm bảo khả năng vặn xoắn của cối xay nặng một cách hiệu quả. Cải tiến thiết kế đã được thực hiện nhờ sự phát triển của các khái niệm khí động học. Sự phát triển công nghệ hiện đại làm cho nó có thể cung cấp một kết quả tốt ngay cả với một khu vực tiếp xúc gió tương đối khiêm tốn.

Ngay sau các cánh trong mạch có hộp giảm tốc hoặc cơ cấu truyền động khác . Trong một số mô hình, đây hóa ra là một trục mà các cánh quạt được gắn trên đó. Đầu kia của trục được trang bị một dụng cụ (bộ phận) để thực hiện công việc. Tuy nhiên, thiết kế này dù đơn giản nhưng dần bị bỏ rơi.

Nó chỉ ra rằng nó là rất nguy hiểm và không đáng tin cậy, và nó là không thực tế để dừng công việc của nhà máy, ngay cả trong trường hợp nghiêm trọng nhất.

Phiên bản hộp số hóa ra lại hiệu quả và thanh lịch hơn nhiều . Hộp số chuyển đổi xung lực từ các cánh quay thành công hữu ích. Và việc ngắt kết nối các bộ phận của hộp số, bạn có thể nhanh chóng dừng công việc. Do đó, cơ chế không quay một cách vô ích, và ngay cả việc tăng mạnh sức gió cũng không đáng sợ như vậy. Quan trọng: bây giờ các nhà máy được sử dụng riêng cho điện.

Nhưng ngay cả sự xuất hiện của những nhà máy đầu tiên cũng là một cuộc cách mạng thực sự trong công nghệ. Tất nhiên, ngày nay 5 - 10 lít. với.trên cánh dường như là một kích thước hoàn toàn "trẻ con". Tuy nhiên, trong thời đại không chỉ có xe tay ga mà còn có cả đầu máy hơi nước vài thế kỷ trước, điều này hóa ra lại là một thành tựu to lớn. Trong các thế kỷ XI-XIII, con người nhận được quyền lực theo ý của mình, điều mà thời đại trước không thể tiếp cận được . Nguồn cung điện của nền kinh tế ngay lập tức tăng lên đáng kể, và đó là lý do tại sao, về nhiều mặt, nền kinh tế châu Âu tăng mạnh trong thời kỳ đó đã trở nên khả thi.

Ưu và nhược điểm

Thuận tiện nhất là so sánh cối xay gió với thiết bị tương tự nước. Cấu trúc nước có lịch sử lâu đời và không phụ thuộc vào sự thay đổi của gió. Dòng nước ổn định hơn nhiều. Bạn cũng có thể sử dụng lực giảm và dòng chảy, điều mà tuabin gió hoàn toàn không thể tiếp cận được . Những hoàn cảnh này đã dẫn đến thực tế là sự phổ biến của các nhà máy nước cao hơn nhiều lần ở bất kỳ bang nào của thời Trung cổ.

Lực của gió đối với hạt mài, như đã đề cập, bắt đầu được áp dụng sau đó . Ngoài ra, giải pháp này còn kéo theo chi phí bổ sung đáng kể. Tuy nhiên, ở Hà Lan vào thế kỷ 15, và đặc biệt là từ đầu thế kỷ 17, những ưu điểm khác của cối xay gió được đánh giá cao hơn. Họ đẩy dây xích bằng gáo múc nước ngầm. Nếu không có sự đổi mới này, sẽ không thể phát triển một phần đáng kể lãnh thổ của Hà Lan hiện đại.

Ngoài ra, cối xay gió thậm chí có thể đứng ở nơi khô ráo và không bị ràng buộc vào một vùng nước.

Ở Hà Lan, cối xay gió trở nên phổ biến vì một lý do khác .- có những cơn gió tây thổi gần như liên tục, mang theo không khí từ Đại Tây Dương về phía biển Baltic. Do đó, không có vấn đề gì đặc biệt cả về hướng của các cánh quạt và việc sử dụng công nghệ. Ngày nay, việc so sánh cối xay gió với cối xay nước là thích hợp nhất không phải về chất lượng và khả năng xay hạt mà là về mức độ phù hợp để phát điện. Sự ổn định của nguồn điện giảm, chi phí năng lượng mạng tăng lên, và do đó, việc chọn loại phù hợp với bạn là rất quan trọng.

Các trang trại gió hoạt động dựa trên nguồn tài nguyên hầu như vô hạn . Miễn là Trái đất có bầu khí quyển và mặt trời chiếu sáng hành tinh, các cơn gió sẽ không dừng lại. Các thiết bị như vậy không gây ô nhiễm môi trường vì không giống như các hệ thống chạy bằng dầu diesel và xăng, chúng không thải ra các chất độc hại. Tuy nhiên, không thể gọi là nhà máy điện gió hoàn toàn thân thiện với môi trường, vì nó tạo ra rất nhiều tiếng ồn, và ở một số quốc gia họ thậm chí còn áp đặt các hạn chế pháp lý đối với nó. Cuối cùng, cối xay gió không thể hoạt động bình thường trong các mùa chim di cư.

Ở Nga, không có giới hạn về tiếng ồn hoặc lịch . Nhưng chúng có thể xuất hiện bất cứ lúc nào. Và trong mọi trường hợp, một trang trại gió - cả một cối xay gió hiện đại và một cối xay cổ điển - không thể nằm ngay gần nhà ở. Ngoài ra, hiệu quả thực sự được xác định theo mùa, thời gian trong ngày, thời tiết, địa hình; tất cả điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ dòng khí và hiệu quả ứng dụng của nó.

Một nhược điểm khác của trang trại điện gió là tính không ổn định của gió đã được ghi nhận. Việc sử dụng pin giải quyết một phần vấn đề này, nhưng đồng thời làm phức tạp hệ thống và làm cho nó đắt hơn. Đôi khi cũng cần sử dụng thêm các nguồn năng lượng khác . Nhưng cối xay gió được lắp đặt nhanh chóng - có tính đến việc chuẩn bị mặt bằng, sẽ không quá 10-14 ngày. Cần rất nhiều không gian cho việc lắp đặt như vậy, đặc biệt là xem xét khoảng cách của các cánh quạt và không gian trống vì lý do an toàn.

Tổng quan về loại

Cối xay gió của sản xuất xay bột làm việc với 1 hoặc 2 cối xay. Việc chuyển hướng theo chiều gió xảy ra theo hai cách - bằng giàn và bằng bản lề . Kỹ thuật giàn có nghĩa là toàn bộ cối xay được quay hoàn toàn xung quanh trụ gỗ sồi. Trụ cột này được gắn ở trọng tâm và không đối xứng với cơ thể. Việc quay theo chiều gió tiêu tốn rất nhiều năng lượng và do đó rất khó khăn.

Theo truyền thống, các nhà máy giàn được trang bị bộ truyền động cơ khí một cấp . Cô ấy vặn trục sơ khai một cách hiệu quả. Nhà máy Bock cũng được chế tạo theo phương pháp giàn. Một lựa chọn hoàn hảo hơn là sơ đồ lều (hay còn gọi là kiểu Hà Lan). Ở phần trên, tòa nhà được trang bị một khung xích đu hỗ trợ bánh xe và được quây bằng một mái nhà có bản lề.

Do kết cấu nhẹ, việc quay đầu theo chiều gió diễn ra ít tốn sức hơn nhiều . Bánh xe gió có thể có mặt cắt ngang rất lớn, vì nó đã được nâng lên một độ cao lớn. Trong hầu hết các trường hợp, máy nghiền lều được trang bị bộ truyền động hai giai đoạn. Cơ cấu trung gian là của một máy nghiền kiểu rung. Trong đó, vòng quay nằm ở độ cao 0,5 thân, một phân loài quan trọng là cối xay thoát nước.

Tốc độ cối xay gió trong quá khứ đã bị giới hạn bởi sức mạnh của thiết bị truyền tải. Những hạn chế liên quan đến bánh xe và bánh xe bằng gỗ. Do đó, không thể tăng hệ số ứng dụng năng lượng gió (hiệu suất). Bản thân răng và chân cho chúng được làm theo khuôn mẫu từ gỗ khô chất lượng cao. Thích hợp cho mục đích này:

• cây keo;
• Cây bạch dương;
• cây trăn;
• cây du;
• cây phong.

Vành bánh xe của trục chính được làm bằng bạch dương hoặc cây du. Các tấm ván được đặt thành hai lớp. Bên ngoài, vành xe được cắt tỉa cẩn thận theo hình tròn; bu lông đã được sử dụng để giữ các nan hoa. Các bu lông tương tự đã giúp thắt chặt các đĩa. Sự chú ý chính trong việc cải tiến thiết kế đã được tập trung vào việc thực hiện các cánh.

Trong các nhà máy khá cũ, các tấm lưới trên cánh được che bằng vải bạt . Nhưng sau đó, chức năng tương tự đã được thực hiện thành công bởi các bo mạch. Người ta cũng thấy rằng ván vân sam phù hợp hơn. Ban đầu, các cánh được tạo ra với một góc nêm không đổi của lưỡi dao, dao động từ 14 đến 15 độ. Việc chế tạo chúng khá đơn giản, nhưng quá nhiều năng lượng gió đã bị lãng phí.

Việc sử dụng lưỡi xoắn giúp tăng hiệu suất lên đến 50% so với phiên bản cũ . Góc nêm thay đổi ở đầu dao động từ 1 đến 10 và ở chân từ 16 đến 30 độ. Một trong những lựa chọn hiện đại nhất là với một cấu hình bán hợp lý. Cho đến cuối thời kỳ của các nhà máy lều, chúng hầu như chỉ được xây dựng từ đá. Tất nhiên, trong một số trường hợp, hệ thống gió được kết nối với một máy bơm nước để có thể tưới đất.

Trong các loại cấu trúc sớm nhất, chẳng hạn như trong các nhà máy bột mì, có thể giảm diện tích cánh bằng cách loại bỏ một phần cánh buồm hoặc mở rèm. Giải pháp này có thể ngăn ngừa hư hỏng ngay cả khi có gió lớn. Nhưng vẫn có vấn đề về tuabin gió tốc độ thấp với số lượng cánh lớn hoặc có chiều rộng cánh lớn. Lý do là khá rõ ràng - đó là một thời điểm rất nghiêm trọng và bực bội. Giải pháp được tìm ra bởi công ty Kester của Đức, công ty sản xuất bánh xe gió Adler với tối thiểu các cánh quạt và khoảng cách đáng kể giữa chúng; thiết kế này đã có tốc độ trung bình.

Ngay cả những thiết kế tiên tiến hơn ở phía cánh hút cũng được trang bị các van đặc biệt . Do đó, việc điều chỉnh diễn ra tự động, đảm bảo hiệu suất cao nhất có thể. Trong điều kiện làm việc, việc giữ các van được cung cấp bởi một lò xo. Mọi thứ được thiết kế để vì những van này, ngay cả khi có chuyển động tích cực, vẫn không có lực cản mạnh. Nếu tốc độ cài đặt bị vượt quá do lực ly tâm, các van sẽ bị quay.

Đồng thời, lực cản dòng khí tăng lên, nó được sử dụng kém trơn tru và không hiệu quả như bình thường. Nhưng thông thường có thể giảm thời gian căng thẳng. Trong suốt thế kỷ 18 và 19, những chiếc cối xay gió đã được sử dụng trên khắp hành tinh . Chúng không còn được chế tạo theo phương pháp bán thủ công nữa, họ bắt đầu sản xuất động cơ gió nhiều cánh làm bằng kim loại tại các nhà máy. Vào cuối thế kỷ 19, chỉ có một số mô hình không có chức năng tự động điều chỉnh tốc độ xoắn và cố định cứng của bánh xe theo hướng của động cơ.

Ở các nước công nghiệp phát triển, hàng trăm nghìn bộ cho các nhà máy đã được sản xuất mỗi năm .… Việc sản xuất các mô hình tiết kiệm được cải tiến, được thiết kế chủ yếu để tạo ra điện, cũng đã bắt đầu. Công suất của các hệ thống như vậy tương đối thấp, thường không vượt quá 1 kW, thường được dự kiến trang bị bánh xe với 2-3 cánh quạt kiểu cánh khuấy. Kết nối với máy phát điện diễn ra thông qua một bộ giảm tốc. Để lưu trữ năng lượng trong các hệ thống như vậy, pin có dung lượng vừa và nhỏ đã được sử dụng.

Đặc điểm xây dựng

Để xây dựng một nhà máy, bạn cần phải xem xét một số sắc thái.

Lựa chọn chỗ ngồi

Điều quan trọng là phải xem xét chuyển động quay của các cánh quạt. Do đó, không được có các tòa nhà và công trình kiến trúc ngoại lai gần đó. Nên chọn khu đất bằng phẳng, nếu không tòa nhà có thể bị lệch. Khu vực này được dọn sạch toàn bộ thảm thực vật và những thứ gây nhiễu khác . Họ cũng tính đến cách mọi thứ sẽ trông như thế nào bên ngoài.

Công cụ và vật liệu

Bạn thậm chí có thể xây dựng một cối xay gió từ ván ép, nhựa bền hoặc kim loại. Không ai cấm kết hợp chúng. Nhưng tuy nhiên, cách tiếp cận cổ điển phù hợp tối ưu với việc sử dụng ván gỗ, gỗ, ván ép. Polyethylene được sử dụng để chống thấm và làm vật liệu lợp cho mái nhà. Đó là lý do tại sao chúng tôi cũng cần búa và đinh, khoan, cưa và các công cụ khác để xây dựng gỗ: máy bào, máy mài góc, xô và bàn chải.

sự thành lập

Mặc dù trang trí của hầu hết các cối xay gió, sơ đồ xây dựng vẫn bao gồm việc chuẩn bị nền móng. Việc đào hố và đổ vữa là tùy chọn. Nó là khá đủ để sử dụng bố cục của một thanh hoặc các bản ghi . Thông thường thiết kế có dạng gần với hình thang. Khung bên trong và bên ngoài được kết nối bằng cách sử dụng các trụ thẳng đứng đặt ở một góc nhất định.

Tường và mái nhà

Khi che cấu trúc, hãy chú ý đến các lỗ mở của cửa sổ và cửa ra vào. Điểm lắp lưỡi cũng rất quan trọng . Cửa được lắp đặt bằng các chốt phụ. Dầm có lưỡi có thể được gia cố bằng thanh. Có thể bọc ghế với bất kỳ vật liệu nào cung cấp bề mặt kín khít, màu sắc nhất là gỗ.

Hình dạng mái được chọn riêng lẻ . Độ che phủ mịn và thẳng không kém hơn một góc đặt. Một lớp vật liệu lợp mái sẽ cung cấp đủ khả năng chống thấm. Mái nhà phía trước có được bằng cách sử dụng ván hoặc ván ép. Không cần thiết phải sử dụng thêm các lớp hoàn thiện trang trí.

Lắp đặt máy phát điện gió

Máy xay nên được đặt trên một khu vực khô ráo, đã được chuẩn bị sẵn sàng. Các neo được sử dụng khi cần thiết để đảm bảo độ cứng của neo. Hãy chắc chắn kiểm tra các luật và quy định để không gặp vấn đề. Trong mọi trường hợp, các khuyến nghị về an toàn điện và nối đất cũng được tuân theo . Nó là cần thiết để kết nối máy phát điện thông qua dây dẫn của một phần nhất định và trong cách điện "đường phố".

Những nhà máy cũ nổi tiếng nhất

Các nhà máy của Rhodes, nằm gần cảng Mandrnaki, đã nghiền ngũ cốc trong một thời gian rất dài, được chuyển thẳng đến cảng bằng đường biển. Ban đầu, có 13 trong số đó, theo các nguồn khác - 14. Nhưng chỉ có 3 chiếc còn tồn tại đến thời đại của chúng ta và được bảo tồn như những di tích. Trên đảo Öland, tình hình cũng tương tự - thay vì 2.000 nhà máy, chỉ có 355 người sống sót . Chúng đã bị tháo dỡ vào đầu thế kỷ trước, vì nhu cầu đã biến mất, may mắn thay, những tòa nhà đẹp nhất vẫn tồn tại.

Cũng cần lưu ý:

Zaanse Schans (phía bắc Amsterdam)

các nhà máy của các đảo Mykonos

thành phố Consuegra

mạng lưới nhà máy Kinderdijk