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風中蘊含的能量周日，2008-03-0203:09-xieyaqian第四章風中蘊含的能量風電機將風的動能轉(zhuǎn)化為機械能并進而轉(zhuǎn)化為電能。從動能到機械能的轉(zhuǎn)化是通過葉片來實現(xiàn)的，而從機械能到電能則是通過發(fā)電機芯來實現(xiàn)的。動能每個具有質(zhì)量的物體（固體、液體或者氣體）在運動的時候都擁有一個跟質(zhì)量m和運動速度v的平方成正比的能量（也就是動能或者動力能）。其數(shù)學表達式如下：E=1/2.m.對于風電機來說，流經(jīng)葉片轉(zhuǎn)動平面的空氣質(zhì)量運動所攜帶的動能，就是被經(jīng)過葉片轉(zhuǎn)化成機械能的那部分動能。能量和功率功率P等于單位時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化。為了計算功率，必須要將上面公式中質(zhì)量m除以時間，也就是空氣的dm/dt（每秒鐘流經(jīng)風電機葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量）計算出來?？諝獾馁|(zhì)量空氣的質(zhì)量用m表示。計算m要通過空氣密度p和空氣的體積V：坦=p一V空氣密度隨著空氣壓力的增大而增大，隨著溫度的升高而減小:?冷空氣比熱空氣密度大（熱氣球升空就是利用的這個原理）。在普通大氣壓力和20°C溫度的條件下每立方米空氣的質(zhì)量是1.204kg；在-10°C的溫度下，每立方米空氣重1.342kg,比常溫下重了11%。也就是說，同樣的風速同樣的風電機，-10°C冷風比20°C熱風能夠多產(chǎn)生11%的電能。?單位體積的空氣，密度大的比密度小的要重，也含有更多的能量。高壓地區(qū)（1020hPa）的空氣密度比低壓地區(qū)（980hPa）的空氣密度大，單位體積重量也大。體積上面公式當中的空氣體積V等于葉片劃過的面積A乘以風速V。面積A正好是一個半徑為r的圓，其計算方法是圓周率乘以r的平方。所以：V=A.v=k.r2.v功率綜合上面三個公式，可以得出功率P的計算方法：P=1口一P一冗一H一V3其中P是風電機的功率ro是空氣密度r是葉片的旋轉(zhuǎn)半徑V是風速一臺2MW的風電機葉片半徑在40米左右。在普通空氣密度下，溫度10°C,風速6米/秒（=21km/h,和風）的情況下，風電機的功率是780KW。在這個風速下，每秒流經(jīng)風電機的空氣是43噸。其中所蘊含的能量相當于一輛小型貨車（2.5噸重）開90公里/小時的時候，或者一臺小轎車（700公斤）開170公里/小時的時候的能量。當風速達到18米/秒（=65公里/小時，大風）的時候，每秒流經(jīng)風電機的空氣大約是13

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