MassimoL
Bentornati ad un'altra fantastica edizione delle domande di cultura generale!
9970 utenti della rete avevano questa curiosità: Spiegami:Perché i mulini a vento in genere hanno 4 pale, ma tutte le moderne turbine eoliche ne hanno 3?
Spiegami:Perché i mulini a vento hanno tipicamente 4 pale, ma tutte le moderne turbine eoliche ne hanno 3?
Ed ecco le risposte:
Le turbine eoliche hanno tre pale per un equilibrio di stabilità e efficienza. È il minor numero di lame che puoi avere pur mantenendo la struttura da tremare a parte le forze giroscopiche. Poiché più pale significano meno efficienza, tre è il meglio che possiamo fare.
I mulini a vento sono stati realizzati in un'epoca in cui l'ingegneria di precisione e la lavorazione meccanica non erano così avanzate come lo sono ora. Segue lo stesso principio: un minor numero di lame è più efficiente, ma quattro lame sono un intero molto più facile da bilanciare manualmente rispetto a tre.
Per chi chiede perché due lame non sono stabili:
Due pale sono stabili solo se la turbina non ruota lateralmente. Poiché una turbina efficiente deve ruotare per massimizzare il suo angolo rispetto al vento, tre è molto meglio.
Esistono turbine a due pale (e anche a una pala) . Il problema è che a causa della loro instabilità, producono molta più usura sui loro componenti e sono più soggetti a guasti.
Sono ancora in corso ricerche per rendere più praticabili le turbine a due pale e, se viene trovata una buona soluzione alla loro instabilità, potrebbero finire per diventare lo standard. Per ora, però, tre lame sono l'opzione migliore.
I vecchi mulini a vento multipala per il pompaggio dell'acqua sono stati progettati per un'elevata coppia di spunto per sollevare la colonna d'acqua fino al tubo del pozzo, con un po'di semplicità gettata nelle realtà di manutenzione e riparazione nel campo rurale. Ecco perché avevano molta “solidità del rotore”: guardando dritto al rotore, il disco che spazza aveva un'ampia proporzione dell'area della lama rispetto all'area totale spazzata. Ciò ha dato loro l'elevata coppia di avviamento a basse velocità del vento.
La moderna turbina eolica di generazione elettrica è progettato per estrarre in modo efficiente quanto più possibile dal vento disponibile, il che significa una coppia elevata alle tipiche velocità del vento operative. In realtà, però, non c'è molta potenza da estrarre a basse velocità del vento, poiché la potenza disponibile è correlata al quadrato della velocità del vento. Se hai troppe pale, inizi a rallentare il vento, il che riduce la potenza disponibile. Teoricamente, una turbina a due pale sarebbe più efficiente, ma un design a tre pale non è poi così male e presenta meno problemi di bilanciamento e stabilità.
Vedi questo sito web per un po'più di discussione sui problemi.
Ci sono già alcune buone risposte, ma ce n'è una verità generale sul motivo per cui i moderni mulini a vento di solito hanno 3 pale: l'ottimizzazione.
Ci sono molti compromessi e 3 lame sono solo il modo in cui funzionano i calcoli per il bilanciamento il design rispetto a dimensioni, materiali, struttura, limiti di potenza del generatore, complessità del design, geometria, velocità del vento prevista, ecc. e la tua ottimizzazione sputa 3 pale come le migliori per le dimensioni tipiche dei mulini a vento di generazione di energia.
Sono molto, molto più performanti dei vecchi mulini a vento a tela e telaio a 4 pale , che sono molto più facili da costruire e bilanciare rispetto alle ventole a 3 pale.
Se i ventilatori fossero di dimensioni diverse, o realizzati con materiali diversi, o esposti a vento diverso velocità, o qualsiasi numero di altri fattori importanti, il design ottimale potrebbe essere stato 5 pale, o 7 o 9.
Per esempi di quando 3 pale non sono ottimali, guarda molti elicotteri, che vanno da 2 a 9 pale a seconda delle dimensioni, della potenza, del rumore e di altri requisiti. Anche le ventole di raffreddamento del computer sono spesso altamente ottimizzate e hanno un numero variabile di pale per varie applicazioni.
È un grande, gigante “dipende”, quindi 3 potrebbe non essere il numero magico per sempre , e non esiste una risposta fissa canonica.
Quanto al perché 4 pale sui vecchi mulini a vento, però: è solo più facile e la tecnologia era non sono lì per l'ingegneria e la costruzione di mulini a vento come facciamo ora.
La risposta migliore tralascia uno degli aspetti più importanti dei mulini a vento: il rapporto velocità di punta Determina il rapporto tra la velocità tangenziale della punta dell'ala del mulino a vento e la velocità del vento. Generalmente maggiore è il rapporto velocità di punta, meno Blades ha una turbina eolica
I mulini a vento con tre pale sono un equilibrio tra velocità di rotazione, rumore, costo, efficienza, ecc. (Mulini a vento più lenti con più Blade sarebbero necessari cambi più grandi –> più costi;i mulini a vento più veloci sarebbero più rumorosi e più instabili –> materiali più costosi e più difficoltà con le normative.)
Spesso non è possibile una sola risposta con argomenti così complessi.
Modifica: anche la dimensione della turbina è importante perché la velocità di punta dipende da essa, influendo sul rapporto velocità di punta (i vecchi mulini a vento sono più piccoli delle moderne turbine eoliche -> meno pale sui moderni Turbine)
3 lame fatte correttamente funzionano meglio
4 lame che formano una croce è facile messo insieme
Le persone che costruivano mulini a vento erano più inclini a scegliere la versione facile da costruire, poiché non stavano facendo ingegneria di precisione.
