基于高分子電熱膜的風(fēng)電葉片除冰技術(shù)研究.pdf

1、在冬季風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，其葉片表面不可避免會(huì)遭受到霜冰的危害，對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效率以及葉片整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度帶來巨大的影響。目前風(fēng)電葉片的除冰手段比較單一，并很難達(dá)到滿意的除冰效果。只能通過犧牲葉片機(jī)組的發(fā)電效率或通過消耗大量的人力和物力來維持冬季風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行。此外由于缺乏可靠的電熱除冰功率密度計(jì)算模型，從除冰效果考慮，不得不盡可能的提高除冰功率密度，造成能源不必要的浪費(fèi)。因此設(shè)計(jì)可靠的除冰技術(shù)與電熱除冰功率密度數(shù)學(xué)計(jì)算模型對(duì)確保冬季風(fēng)場(chǎng)

2、中風(fēng)電機(jī)組安全高效的運(yùn)行具有重要的工程意義。
　　本文首先借助于冰水相變傳熱理論并結(jié)合相變傳熱學(xué)中的近似分析法，推導(dǎo)出應(yīng)對(duì)不同氣象條件、冰層厚度與除冰時(shí)間的外部因素條件下，滿足除冰要求所需的電熱除冰功率密度數(shù)學(xué)計(jì)算模型。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度、冰層厚度與除冰時(shí)間是影響功率密度大小的主要因素。在FLUENT軟件的數(shù)值模擬中主要考慮了的葉片 GFRP蒙皮的吸熱，及冰層與空氣間對(duì)流換熱、輻射換熱以及相變吸熱的影響，分析了-25℃～-5℃環(huán)境

3、溫度、10mm～30mm冰層厚度和30min～60min規(guī)定除冰時(shí)間條件下的融冰厚度。對(duì)比融冰厚度的理論值、模擬值與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)三者基本相近，在規(guī)定的除冰時(shí)間里，皆滿足除冰要求。驗(yàn)證了電熱除冰功率密度數(shù)學(xué)計(jì)算模型的可靠性。同時(shí)經(jīng)對(duì)比分析得出環(huán)境的溫度越低、冰層的厚度越大及除冰時(shí)間越短，達(dá)到除冰要求所需的電熱除冰功率密度越大。并且環(huán)境溫度對(duì)除冰功率密度大小的影響強(qiáng)于除冰時(shí)間，而除冰時(shí)間對(duì)其影響較冰層厚度更為明顯。
　　在此基礎(chǔ)

4、上，借助于葉片的生產(chǎn)技術(shù)，探究含有高分子電熱膜的風(fēng)電葉片制作工藝，同時(shí)考慮相應(yīng)的防雷擊措施。并在室外環(huán)境下進(jìn)行除冰實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明基于高分子電熱膜的電熱除冰技術(shù)可以滿足實(shí)際工程應(yīng)用的除冰要求。
　　最后，針對(duì)基于高分子電熱膜的風(fēng)電葉片除冰技術(shù)的能耗弊端，對(duì)葉片表面特性進(jìn)行優(yōu)化，提出一種主被動(dòng)復(fù)合除冰方式。并通過特定環(huán)境下的除冰實(shí)驗(yàn)對(duì)復(fù)合除冰方式的可行性與可靠性進(jìn)行了評(píng)估。該復(fù)合除冰系統(tǒng)不但滿足風(fēng)電葉片的除冰要求，而且可以降低除冰能耗