Welches savonius Modell ist für mein Generator geeignet

 
Menelaos
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Re: Welches savonius Modell ist für mein Generator geeignet

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Gepostet: 21.07.2008 - 08:00 Uhr  ·  #41
Moin Carmen!
Jetzt habe ich deinen letzten Beitrag nochmals durchdacht und festgestellt, dass du eigentlich genau das gleiche geschrieben hast wie ich "vorhin", nur von hinten aufgerollt. Ich gebe dir also soweit Recht.

Zitat
Aber je höher die TSR, umso höher die Leistung ? Solch einen Zusammenhang müsste man mir schon mal erklären . . .


Ich will versuchen kurz zusammenzufassen, was sich im folgenden aber auf "normale Rotoren" bezieht:

Es gibt noch Verluste die Auswirkungen auf die Leistung haben und nicht in die Betzsche Theorie eingehen die momentan unsere Argumentationsgrundlage darstellt. Diese stehen mehr oder weniger direkt mit der Schnelllaufzahl in Zusammenhang.

Da haben wir zuerst die Profilverluste die vom Wiederstand des Flügelprofils beeinflusst verursacht werden.
Der Flächenfüllungsgrad des Rotors wird maßgeblich durch die Schnelllaufzahl bestimmt oder anders herum, wie auch immer man das sehen mag. So hat z.B. ein Westernwindpumpenrad mit einer SLZ von etwa 1 einen Füllungsgrad von noch annähernd 100% und ein Schnellläufer mit SLZ 10 nur noch rund 2% der überstrichenen Rotorfläche durch die Rotorblätter. Offensichtlich nehmen somit mit steigender Schnelllaufzahl die Profilverluste ab, da sich auch die Fläche verringert an welcher diese entstehen.

Als nächstes sind die Verluste zu erwähnen, die entstehen wenn die Flügelspitzen des Rotorblattes von der Profilunterseite zur Profiloberseite umströmt werden. Diese Verluste sind umso kleiner je schlanker der Flügel mit zunehmender SLZ wewrden muss.

Und dann gibt es noch die sogenannten Drallverluste. Diese haben den wohl stärksten Einfluss auf die Leistungsminderung.
Sie entstehen durch Entnahme des Drehmomentes in der aktiven Radebene. Beeinflusst werden sie durch die sich über den Radius des Rotorblattes ändernde Umfangskraft die ein Drehmoment auf die abströmende Luft ausübt welches dieser Umfangskraft entgegenwirkt.
Dieses Moment ist also umso größer je langsamläufiger der Repeller ist
Das verhältnis zwischen Drehzahl und Drehmoment hattest du ja bereits angesprochen.
Schnelläufer haben ja eine hohe Drehzahl und ein niedriges Drehmoment und langsamläufer eine niedrige Drehzahl, dafür aber ein hohes Drehmoment, weshalb dann auch die Drallverluste wesentlich größer sind.
Bei modernen Anlagen, so hat man ermittelt, liegt das Optimum der SLZ nun irgendwo um die 7. Auch die großen Anlagen arbeiten mit Werten in dieser Dimension...

Neben Betz gab es dann noch Schmitz als weiteren Pionier in der Rotordynamik.
In seine Theorie gingen die Drallverluste schon mit ein. Er entdeckte, dass der Luftstrom hinter (und kurz vor) dem Rotor nicht nur abgebremst wurde, sondern eben auch seitlich abgelenkt wird (Drall halt...). Dieser hängt wiederum u.a. vom Anströmwinkel und somit auch wieder von der SLZ ab. Das zu erläutern ginge hier nun aber zu weit denke ich. Wer wirklich daran interessiert ist, kann sich im Kapitel 5.6 des nun mehrfach benannten Werkes darüber schlau machen.

...OK, ich gebe zu dass sich das nicht in allen Punkten auf Vertikalachsläufer übertragen lässt aber auch dort gibt es bestimmte Optimas in Bezug auf die SLZ und jetzt ging es ja auch vorerst nur ums Prinzip.

Ich hoffe ich konnte dich überzeugen...? :D

@ XXLRay

Da irrst du mit deiner Vermutung!
Denn wenn wir die oben aufgeführten Verluste und die in der Betzschen Theorie berücksichtigten Verluste durch die axiale Austrittsgeschwindigkeit mal vernachlässigen, gilt so wie das Carmen grundsätzlich richtig formulierte:
Leistung= Drehmoment * Drehzahl.
Drehte der Rotor also aufgrund seiner höheren SLZ z.B. doppelt so schnell, so halbierte sich theoretisch auch das Drehmoment und die Leistung bliebe konstant

Gruß
Max
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Re: Welches savonius Modell ist für mein Generator geeignet

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Gepostet: 21.07.2008 - 19:20 Uhr  ·  #42
Moi, moi, Maxl,

jo, wir können uns schon irgendwie einigen (oder die Physik wird das für uns erledigen) . . . :-)

Was mir jedoch vollkommen unverständlich ist, sind Deine Ausführungen zu den von Dir so bezeichneten Drallverlusten. Drall = Rotation(sgeschwindigkeit) ??? oder ist da etwa Masseträgheit mit im Spiel ?

Habe mal kurz versucht darüber nachzudenken und bin letztlich noch zu keinem wirklichen Schluss gekommen.

Zitat
Sie entstehen durch Entnahme des Drehmomentes in der aktiven Radebene.


Die Entnahme des Drehmoments (mal Drehzahl) ist doch die abgegebene Leistung des Repellers, wie kann man da von Verlust sprechen ? Verlust ist (für mich) z.B. die Wärme, die im Lager erzeugt wird . . .
Menelaos
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Re: Welches savonius Modell ist für mein Generator geeignet

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Gepostet: 21.07.2008 - 19:55 Uhr  ·  #43
Zitat
Die Entnahme des Drehmoments (mal Drehzahl) ist doch die abgegebene Leistung des Repellers, wie kann man da von Verlust sprechen ? Verlust ist (für mich) z.B. die Wärme, die im Lager erzeugt wird . . .


"Moderne" Rotoren arbeiten nach dem Prinzip des Auftriebs. Die Auftriebskräfte die durch die Rotorblattform entstehen (im Prinzip ist das nichts anderes als Bernoulli) erzeugen den größten Teil der Leistung. Die Wiederstandskräfte treten dabei mehr oder weniger in den Hintergrund.
Durch die Drehbewegung des Rotors strömt die Luft aber nun nicht wie von Betz angenommen gerade durch den Rotor hindurch und wird dabei abgebremst sondern sie wird zusätzlich auch noch in eine Drehbewegung versetzt, bekommt also einen Drall, ähnlich einem Wasserstrudel und erzeugt dadurch Turbulenzen in der Strömung hinter der Anlage.
Diese Turbolenzen verhindern quasi eine komplett saubere Stromlinie und mindern dadurch die Leistung.

Langsamlaufende Anlagen erzeugen nun (auch durch ihren größeren Anstellwinkel) eine stärkere Verdrehung des Nachstromes als Schnellläufer und erzeugen dadurch auch größere Verluste.

So wird das wohl in etwa sein.

Gruß
Max
cashu
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Re: Welches savonius Modell ist für mein Generator geeignet

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Gepostet: 21.07.2008 - 20:40 Uhr  ·  #44
. . . also das ist wohl nicht zu halten, dass die durch einen Rotor strömende Luft in eine Drehbewegung versetzt wird!

Sobald eine rotierende Masse (in diesem Fall der Luftstrom) - oder ein Teil davon - von der Führungskraft (vom Rotor) getrennt wird, bewegt sie sich nach Newton geradlinig (also nicht mehr kreisförmig beschleunigt) weiter.

Auch Messungen von Praktikern - die vorher ähnliches vermuteten - haben festgestelt, dass z.B. im Inneren eines rotationsförmigen Windkonzentrators der Luftstrom dennoch nicht einen zunächst vermuteten zusätzlichen "Drall" (entspräche zusätzlicher Energie) haben, sondern dass die Luft im "Auge" des Konzentrators ab dem Zeitpunkt, ab welchem keine Energie (in diesem Fall durch Kreisbeschleunigung) mehr zugeführt wird, geradlinig erfolgt . . .


. . . oder man erkläre mir diese Vorstellung mal bitte in Betracht einer VAWT- Anlage . . . denn da gelten ja wohl die selben physikalischen Gesetze, oder ?
Menelaos
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Re: Welches savonius Modell ist für mein Generator geeignet

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Gepostet: 22.07.2008 - 02:12 Uhr  ·  #45
nein, bei Vawts verhält es sich etwas anders.
Bitte tuhe uns doch den gefallen und schau dir mal das Buch an. Es steht wie beriets unzählige Male erwähnt fast vollständig online. Wenn du das betreffende Kapitel gelesen hast und dann immer noch Fragen offen sind, reden wir erneut.

Lieben Gruß
Max
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