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风能是一种环保型能源.目前我国风力发电总装机容量已达2640MW(MW表示兆瓦).据勘测我国的风力资源至少有2.53×105MW,所以风力发电是很有前途的一种能源.风力发电是将风的动能转化为
题目详情
风能是一种环保型能源.目前我国风力发电总装机容量已达2640MW(MW表示兆瓦).据勘测我国的风力资源至少有2.53×105MW,所以风力发电是很有前途的一种能源.
风力发电是将风的动能转化为电能.设空气的密度为ρ,水平风速为v,风力发电机每个叶片长为L,设通过叶片旋转所围成的圆面积内的所有风能转化为电能的效率为η.求:
(1)该风力发电机的发电功率P的数学表达式.
(2)若某地平均风速为v=10m/s,所用风力发电机的叶片长L=4m,空气密度ρ=1.3kg/m3,效率为η=25%,每天平均发电20小时,每天能获得多少电能?
风力发电是将风的动能转化为电能.设空气的密度为ρ,水平风速为v,风力发电机每个叶片长为L,设通过叶片旋转所围成的圆面积内的所有风能转化为电能的效率为η.求:
(1)该风力发电机的发电功率P的数学表达式.
(2)若某地平均风速为v=10m/s,所用风力发电机的叶片长L=4m,空气密度ρ=1.3kg/m3,效率为η=25%,每天平均发电20小时,每天能获得多少电能?
▼优质解答
答案和解析
(1)叶片旋转所形成的圆面积为S=πL2
t秒内流过该圆面积的风柱体积为V=Svt=πL2vt
风柱体的质量为 m=ρV=ρπL2vt
风柱体的动能为 Ek=
mv2=
ρπL2v3t
转化成的电能为 E=ηEk=
ηρπL2v3t
发出的电功率为 P=
=
ηρπL2v3
(2)将已知数据代入可求得每天获得的电能为
E=
×0.25×1.3×3.14×42×103×20×3600 J
=5.88×108 J
答:(1)该风力发电机的发电功率P的数学表达式为 P=
ηρπL2v3.
(2)每天能获得电能为5.88×108 J.
t秒内流过该圆面积的风柱体积为V=Svt=πL2vt
风柱体的质量为 m=ρV=ρπL2vt
风柱体的动能为 Ek=
1 |
2 |
1 |
2 |
转化成的电能为 E=ηEk=
1 |
2 |
发出的电功率为 P=
E |
t |
1 |
2 |
(2)将已知数据代入可求得每天获得的电能为
E=
1 |
2 |
=5.88×108 J
答:(1)该风力发电机的发电功率P的数学表达式为 P=
1 |
2 |
(2)每天能获得电能为5.88×108 J.
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