الرحيم الرحمن الله بسم

الهندسة – كلية الخرطوم جامعة

الخامس – المستوى �ة الهيدروليكي اآلالت معمل

تجربة:-

سافونيوس توربين إختبار

أحمد محمد آدم البشرىإعداد:

الجلوس : 07200 5رقم

G3المجموعة:

المجموعة مع G6,G7تعويض

أختبار خواص توربين سافونيوس :- الطاقات المتجددة

به . تستهلك الذي بالمعدل تتوالد التي الطاقة هي المتجددة الطاقة: الصور من العديد لها و

1-: الشمسية. الطاقة

داخل النووي االندماج تفاعالت من الشمسية الطاقة تتولد , يصل, كهرومغنطيسي إشعاع شكل في G كرويا الطاقة هذه تنتشر الشمس

تساوي بكثافة األرض إلى الشمسي متر 1.353األشعاع لكل وات كيلوخط من قربها حسب تختلف بكثافة األرض أجزاء على وتتوزع مربع

نصيب بأكبر تحظى التي المنطقة هو الخط وهذا ، السنة وفصل االستواءعن المتولدة الحرارية والطاقة ، عليه الشمس تعامد عد الطاقة تلك من

) كهربائية ) طاقة إلى مباشرة تحويلها يتم عبر منها Zستفاد ي الشمس أشعةمنها الحراري الجزء إستغالل طريق عن عن أو الشمسية الخاليا بواسطة

به أنبوب أو محرك على المحدبة المرايا بواسطة الشمس أشعة بتركيزسائل .

2-: الرياح. طاقة

توضع عمود على مثبتة كبيرة ريش تحريك من المتولدة الطاقة وهيمن الكهربائية الطاقة إنتاج ويتم الهواء، بفعل لتدور المرتفعة األماكن في

) عمود ) على تحمل دوaارة أذرع ذات توربينات أو محركات بواسطة الرياحتحويلها يتم ميكانيكية طاقة إلى للرياح الحركية الطاقة تحويل على تعمل

األذرع على الرياح تمر فعندما بالتوربين، ملحق مولد في كهربية طاقة إلىيشغل الدوران وهذا دورانها، في تتسبب ديناميكية هواء دفعة تخلق

. كهربية طاقة فينتج المولد إلى الحركة لتنقل التوربينات

3-: �ة. الحيوي الكتلة طاقة

النباتات كإحراق العضوية المواد من تستمد التي الطاقة وهي . والنباتات الزراعية والمخلفات والنفايات الحيوانات ومخلفات وعظام

سريعة G أشجارا تكون أن يمكن الحيوية الكتلة طاقة إنتاج في المستخدمةمختلفة أساليب وهناك زراعية، مخلفات أو نباتية، G زيوتا أو ،G حبوبا أو النمو،

. الحيوي الوقود أنواع لمعالجة

4-: المياه. طاقة

الشالالت حالة في سقوطها أو المياه تدفق من الناتجة الطاقة وهي ) ( حيث ، الموج طاقة البحار في األمواج تالطم من أو ، المياه مساقط

والمحيطات البحار مياه على وفعلها الرياح لحركة نتيجة األمواج تنشأوتحويلها استغاللها، يمكن طاقة تنشأ هذه األمواج حركة ومن والبحيرات،

حركات من المتولدة الطاقة من االستفادة يمكن كهربائية،كذلك طاقة إلىدرجات في الفارق من االستفادة G أيضا يمكن المياه، في والجزر المد

إلى يصل أن يمكن التي المياه من والسفلى العليا الطبقتين بين الحرارة.10فرق مئوية درجات

5-: األرض. باطن حرارة طاقة

الطاقة هذه باستخراج األرض جوف في الحرارة درجة ارتفاع من Zستفاد يوالتشققات الصدوع مناطق بعض وفي أخرى، أشكال إلى وتحويلها

كبيرة أعماق إلى والشقوق الصدوع عبر الجوفية المياه تتسرب األرضيةفوارة أعلى إلى وتصعد فتسخن السخونة شديدة مناطق تالمس بحيث

. �ة الكهربائي الطاقة توليد في السخونة هذه من يستفاد و ساخنة،

التوربينات الريحية :-

طاقة إلى ويحولها الرياح طاقة يستقبل جهاز هو الريحي التوربينهذه لتنقل التوربين ريش مع المتصل العمود دوران في متمثلة ميكانيكيةهذه إلستخدام ترددية مضخة إلى أو كهربية طاقة لتوليد مولد إلى الحركة

معين . لمائع سمت إضافة في الطاقة

محور أفقية أو الدوران محور عمودية تكون أن إما الريحية التوربيناتالدوران

-: الدوران محور أفقية الريحية التوربينات

من أكبر كمية إصطياد يمكنها بأنها تتميز أكثر أو ثالثة أو ريشتين من تتكون ( مع كبيرة بصورة السرعة تتزايد G نسبيا الكبير لإلرتفاع نتيجة الطاقةفي( بكثرة المستخدمة والتوربينات الهوائية الطواحين لها مثال اإلرتفاع

. الكهربائية الطاقة توليد

التوربينات الريحية عمودية

تتميز المحور:-يمكنها بأنها

طاقة إستقاللفي كافة الرياح

على تكون أن يمكنها والتوليد السرعة تعديل منظومة أن اإلتجاهاتكماوالتشغيل . التركيب عملية من يسهل مما األرض

توربين سافونيوس :-

الرياح العمودي  سافينوس عنفات المحور ذات العنفات من نوع هيتم والتي الدوار المحور على عزم إلى الرياح طاقة لتحويل تستخدم والتي

الفنلندي المهندس قبل من .1922 عام Sigurd J. Savonius اختراعها

العنفات أبسط من واحدة هي سافينوس ) , عنفات ايروديناميكيا Aerodynamic shape ) أو اثنان من تتكون إعاقة أدوات عن عبارة هي

) ( رؤية يمكننا األعلى من للدوار بالنظر ، ريش أو تجاويف مجارف ثالثشكل على .  S المجرفتين التقوس بسبب للعنفة العرضي المقطع في

عندما بها مقارنة الرياح بعكس تتحرك عندما أقل إعاقة المجارف تواجهالرياح باتجاه عنفة  , تتحرك تسريع يسبب اإلعاقة في التفاضلي الفرق إن

التوربين ) ( في الحركة أحداث . سافينوس

بطيئة حركة وذات اإلعاقة نوع من آالت تستخلص,  ألنها سافينوس عنفاتالحجم ذات األخرى العنفات تستخلصه مما الرياح طاقة من بكثير أقل

من. قريب سافينوس عنفة في المردود ذات الدائر مناطق معظم نفس

وذلك فعالية اقل عام بشكل الطاقة على الحصول يجعل مما األرض. المنخفضة االرتفاعات عند الرياح سرعة انخفاض بسبب

منخفضة رياح سرعة عند الدوران بدء من ثالث  , وللتأكد تكديس يتم غالبافرق مع سوية تدور البعض بعضها مع . 120 عنفات قسم كل بين درجة

-: التجربة من الغرض

. الرياحي سافنيوس توربين خصائص دراسة

-: العمل طريقة

أدير التوربين، من الثانوي الجانب و الرئيسي الجانب إرتفاع و قطر قيسالهواء الهواء سرعة قيست المخف�ضة، السرعة عند الهوائي النفق محركيدوران سرعة قيست ثم المائي المانومتر بإستخدام النفق من الخارجلتقليل النفق في السرعة مخمد التاكوميتر،ثبت بإستخدام التوربيندوران سرعة و الهواء سرعة قيست ثم النفق مخرج في الهواء سرعةقيست ثم العليا السرعة إلى النفق محركي سرعة رفعت التربين،

سرعة قيست و الهوائي النفق من المخمد أزيح التربينة، و الهواء سرعتي. الهوائي النفق محركي أوقف التربين، دوران سرعة و الهواء

التجربة :- عليها أجريت التي المنظومة توضح صورة

-: المستخدمة األجهزة

سافونيوس ).1 توربين (.Savoniusأنموذج2.. الهوائي النفق3.. الهوائي النفق محركي

4..) المائي ) المانومتر الهواء سرعة مقياس

�ة ).5 الدوراني السرعة (.Tachometerمقياس

النظري:-

السريان .1 خواص و التوربين بأبعاد ترتبط للتوربين المتاحة القدرةبالعالقة:

Pi=0.5 ρA v3

الهواء v حيث و A سرعة الهواء لتيار المواجهة التوربين كثافة ρمساحة .الهواء

:Aالمساحة .2 العالقة من تحسب

A=H1d1+H2d2

3.: بالعالقة تعرف للتوربين �ة الطرفي السرعة نسبة

λ=π d ntv

. ntحيث / ث لفة للتوربين الدورانية السرعة

:-القراءات

v (m/s) N (rpm)Without Damper

8 64415 1088

With Damper9.5 9794 380

H1=15.5 (cm) , H2=5 (cm) , d1=d2= 19.5 (cm)

الحسابات:-

( :-Aالمساحة )

A=15.5*19.5+5*19.5 = 390 (cm2) = 0.0390 (m2)

ρ=1.185(kg /m3)@25⁰C

: القراءات من عينة بأخذ

)Without Damper(

Pi=0.5∗1.185∗0.0390∗83=11.83(W )

nt=N60

=64460

=10.7333(rps)

�ة الطرفّي π=السرعة d nt=π ( 19.5100 )∗10.7333=6.5754 (m

s)

λ=6.64978

=0.822

النتائج:-

v (m/s) N (rpm) Pi (W) nt (rps)�ة الطرفي السرعة

(m/s) λ

Without Damper

8 644 11.83104 10.73333 6.575353 0.821919

15 1088 77.98781 18.13333 11.10867 0.740578

With Damper

9.5 979 19.81179 16.31667 9.995762 1.052186

4 380 1.47888 6.333333 3.879867 0.969967

المخططات:-

-: الهواء سرعة مع الدورانية السرعة تغير

2 4 6 8 01 21 41 610

2

4

6

8

01

21

41

61

81

02 الهواء سرعة مع الدورانية السرعة تغير

الداخلة :- القدرة مع الطرفية السرعة نسبة تغير

0 01 02 03 04 05 06 07 08 090

2.0

4.0

6.0

8.0

1

2.1

الداخلة القدرة مع الطرفية السرعة نسبة تغير

الخالصة:-

. وZضح كما المخططات و النتائج وجدت

والتعليق :- المناقشة

عند العمل يمكنه وأنه التكوين بسيط بأنه سافونيوس توربين يتميز , له أنه سافونيوس توربين عيب الكفاءة بنفس الرياح إتجاه تغير

منخفضة كفاءة القدرة تزداد بالتالي و اإلعاقة لقوة نتيجة �ة الريحي التوربينة تدور

مما الهواء لسرعة الثالثة القوة مع يتناسب بمقدار للتوربين المتاحة. الثالثة الدرجة من الطرفية السرعة نسبة مع القدرة تناسب يجعل

. الهواء سرعة إزدياد مع �ة الدوراني السرعة تزداد

قراءة و دقيق غير الهواء سرعة لقياس المستخدم المائي المانومتر. �ة تقريبي و مجهدة متساوية الغير تدريجاته

الرياح ) لمقياس مشابه عمله نظرية في الريحي سافونيوس TheتوربينAnemometer )

G مثال الرياح مقياس وحسابات خصائص من اإلستفادة من يمكن الذي األمر ( بإستخدام التقوس زيادة الزراع طول بزيادة الناتج العزم زيادة يمكن

.) كبيرة ريش

وال محلية مواد من سافونيوس توربين يصنع أن يمكن تكوينه لبساطةنصفين إلى بقطعه صفائحي برميل بإستخدام وذلك كبيرة تكلفة إلى يحتاج

بالشكل . موضح كما

المراجع:-

الخامس ) (.1 المستوى صديق هاشم محمد بروفيسور محاضرات2.) ( . الرابع المستوى سيوري علي د محاضرات3.http://knol.google.com/k/ الرياح- #توربينات

4.http://www.qalqilia.edu.ps/renewe.htm5.http://www.kenanaonline.com/page/8604