Закон Беца

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема протекания жидкости через дисковый привод

Закон Беца (англ.  Betz' law) — определяет максимальную энергию, которую можно получить от ветрогенератора. Закон Беца был открыт 1919 немецким физиком Альбертом Бецом. По этому закону, механизм ветрогенератора может приобрести не более 59,3 процента от кинетической энергии ветра.[1]

Простое объяснение[править | править код]

Эскиз двух молекул воздуха объясняющий, почему ветровые турбины не могут работать со 100 % эффективностью.

Энергия, выдаваемая ветряком, зависит от количества прошедшего через него воздуха (называемого расходом) и пропорции отбираемой им от воздуха кинетической энергии (выражаемой в замедлении выходного потока относительно входного). Если попробовать отобрать всю кинетическую энергию, то выходной поток просто остановится, то есть расход будет нулевым и поэтому выдаваемая ветряком энергия тоже будет нулевой. Если же наоборот, вообще не отбирать кинетическую энергию, то расход будет максимальным, но выдаваемая энергия снова будет нулевой. Наилучший режим работы любого ветряка лежит где-то между этим двумя крайностями. Закон Беца как раз и посвящен нахождению этого режима максимальной эффективности. Он утверждает, что максимальный КПД, равный 16/27 (59,3 %), достигается, когда скорость воздуха за турбиной в три раза ниже скорости воздуха перед турбиной[2][3].

Три независимых открытия предела эффективности турбины[править | править код]

Британский учёный Фредерик Ланчестер вычислил эффективность турбины в 1915 году. Русский учёный, создатель аэродинамики как науки, Николай Егорович Жуковский, опубликовал такой же результат об идеальной ветровой турбине в 1920 году, в том же году что Бец.[4] Это яркий пример закона Стиглера.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Betz, A. (1966) Introduction to the Theory of Flow Machines. (D. G. Randall, Trans.) Oxford: Pergamon Press.
  2. Wind Turbines - Betz Law Explained (англ.) (недоступная ссылка). Physics and Astronomy Outreach Program at the University of British Columbia (Brittany Tymos 2009-06-11) (05/18/2010). Дата обращения 9 декабря 2015. Архивировано 28 сентября 2015 года.
  3. Peter F. Pelz. Upper Limit for Hydropower in an Open-Channel Flow. JOURNAL OF HYDRAULIC ENGINEERING Vol. 137, No. 11 (ноябрь 2011). — «This optimum is reached when the wind is decelerated to 1=3 of its speed upstream of the wind turbine and to 2=3 in the plane of the wind turbine». Дата обращения 9 декабря 2015.
  4. Gijs A.M. van Kuik, The Lanchester-Betz-Joukowsky Limit, Wind Energ. 2007; 10:289-291

Ссылки[править | править код]