少しの知識が深い洞察をもたらします!一般的な扇風機にはなぜ羽根が 3 枚しかないのでしょうか?

1枚の葉の扇は見えない

2枚羽根の扇風機は珍しい

3枚羽根の扇風機はどこにでもある

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一般的な扇風機にはなぜ羽根が 3 枚しかないのでしょうか?

華能濮陽県500MW風力発電プロジェクト

2枚、4枚、6枚の羽根を持つファン

ありますか？ ?

もちろん答えはイエスです。

「陽県では、風が吹くと複数の帆を使って車輪を回し、風が弱まると止めます。」 - 宋応星『天地創造』「6つの帆を使って車輪を回し、田畑を灌漑する。淮陽海はこれに使われる。」 - ファン・イージー、「物理学の簡単な知識」

人類は何千年もの間、風力エネルギーをエネルギー源として利用してきました。蒸気機関が発明される前は、風力エネルギーが重要な動力源でした。風力エネルギーは帆や風車の形で利用され、船舶の航行、飲料水や灌漑用の水の採取、農地開拓のための排水、小麦粉の製粉、製材などに利用されました。鄭和と彼の巨大な帆船団は西方への航海を 7 回行いました。明代以降、風車は農地の灌漑や排水に広く使用され、中国が古くから帆と風車の技術の製造と応用を習得していたことが示されました。

農地の灌漑に使われた古代中国の風車のシミュレーション

しかし、私たちが最もよく知っている風車は、先進国であるオランダの大型風車です。これらの大型風車は、風力エネルギーを動力に変換し、排水、農作物の粉砕、各種原材料の加工などに利用されており、オランダ独特の文化的シンボルにもなっています。

オランダの風車

しかし、オランダの風車に対する私たちの印象であろうと、中国の歴史的記録によれば、風力エネルギーを利用する風車には 4 枚、6 枚、あるいはそれ以上のブレードが付いていることがあります。風力発電を利用する現代の風力タービンは、なぜ基本的にブレードが 3 枚しかないのでしょうか?

広東省岳平源泗水40MW風力発電プロジェクト

さあ、さあ、一緒に謎を解き明かしましょう

風力タービンの設計、製造、運用の目的は、同じ風力資源条件下で、最小限の投資で最大限の利益を得ることであることはわかっています。簡単に言えば、風力タービンのコストをできるだけ削減し、発電量を最大化するということです。

広東電力湛江ハーベスト社の農業用太陽光発電統合プロジェクトには、Youyou風力タービンが点在している。

では、高トルクと低トルクのどちらを選んだ方が良いのでしょうか? ‍

ファン構造図

そのため、トルクをできるだけ低減し、周速比を高めて風力エネルギー利用率を高め、より大きな発電量を得る必要があります。

ブレードの数に応じてトルクが増加します。実際の用途では、3 枚ブレードのトルクは 4 枚以上のブレードに比べて最も低くなります。ブレードの数が少ないほど、速度が速くなり、先端速度比が高くなります。

2枚羽根ファン

速度が速いほど、周速比も高くなるというのは本当ですか?

2枚羽根ファン

確かに。しかし、考慮すべき点は、2枚のブレードを使用すると最大の先端速度比が得られるものの、2枚のブレードを使用するとトルクが低くなるため発電効率が低下し、風速が低い場合、低いトルクでは発電速度に到達できず、出力が得られないということです。第二に、ブレードの数が少ないほど、定格速度が高くなります。速度が一定レベルに達すると、ブレード先端の円線速度が非常に大きくなり、大きな風の抵抗が発生します。抵抗トルクにより、発電量と速度のさらなる増加が制限されます。

ベトナム ニントゥアンチェンタン 50MW風力発電プロジェクト

また、2枚羽根ファンは羽根間の隙間が大きいため、集風効率は3枚羽根ファンほど良くありません。風の捕獲効率を高めるために、2 枚羽根ファンのローター速度は通常、3 枚羽根ファンよりも高くなります。これにより、ファンの騒音も大きくなり、視覚的なインパクトも増幅されます。

AVIC湘州百丈50MW風力発電プロジェクト

したがって、葉が少なすぎるのも良くありません。 4 枚以上のブレードを備えたファンの場合はどうでしょうか?

3枚の羽根により、ファンのバランスを保ちやすくなります。羽根の数が多すぎるとファンのバランスが取りにくくなり、コストが高くなります。抵抗が大きいため、多翼ファンはブレードの回転を妨げ、エネルギー変換率を低下させる悪影響を生じます。国家電力投資公司掲陽神泉2洋上風力発電プロジェクト

したがって、 3 枚羽根ファンを使用すると、最適な先端速度比が得られ、最大のエネルギー捕捉と最大の発電効率が達成されるとともに、バランスが良くコストが低いという利点も得られます。長い検証期間を経て、3枚羽根のファンは今日最も一般的なファンの形状になりました。

中国能源建設韶関南雄林牛坪第三期風力発電所プロジェクトでは、青い空と白い雲の下、緑豊かな山頂で、一列に並んだ風力タービンがゆっくりと回転し、整然と標準化されたグリーン電力がここに集められ、広東省南部の地へと継続的に送られています。中国エネルギー建設広東火力発電が手掛ける中国初の深海洋上風力発電所である華電陽江青州III 500MW洋上風力発電プロジェクトでは、広大な海上に一列に並んだ大型風力タービンが風とともに回転し、そびえ立っています...華能孟城県徐団フェーズII 50MW風力発電所プロジェクト

編集者：張碩

校正者: チュー・シンヤン 出典: 中国エネルギー建設広東火力発電