利用风能提水的原理
我国古代灌溉技术
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地表取水方式之风车取水
走近荷兰风车
荷兰素有“风车王国” 的美称，在荷 兰随处可见的一座座古朴而典雅优美的风车， 给这个美丽的国度凭添了几分姿色。
荷兰风车，最大的有好几层楼高，风翼 长达20米。有的风车，由整块大柞木做成。 18世纪末，荷兰全国的风车约有12000架， 每台拥有6000匹马力。
正是这些风车不停地 吸水、排水，保障了全 国三分之二的土地免受 沉沦和人为鱼鳖的威胁。
风车简介
风车也叫风力机，是一种不需燃料、以风作 为能源的动力机械。
2000多年前，中国、巴比伦、波斯等国就已利 用古老的风车提水灌溉、碾磨谷物。12世纪以后， 风车在欧洲迅速发展，通过风车（风力发动机）利 用风能提水、供暖、制冷、航运、发电等。
风车原理
风车的风叶固定的形状（一边 高，一边低于风来的方向），可以 使风在风叶表面往一个方向吹动 （由高到低），从而改变经过的风 的风向。给风一个转向力，那么， 风也给了风叶一个反方向的力。而 风叶又是固定在风车轴上，所以风 给风叶的力又通过固定的风叶转化 为风车的切应力，所以风车转动。 风越大，风叶给风的转向力越大， 相应的，风给风车的转向力越大， 风车转得越快。
一代又一代的荷兰人修 筑了坚固的海堤和沟渠，
地处欧洲西海岸的荷兰， 与大不列颠岛遥遥相望并 构成漏斗形尾部的地理特 征，大西洋季风从北海长 驱直入，荷兰正处在风带 要冲，一年四季盛吹西风。 同时它濒临大西洋，又是 典型的海洋性气候国家， 海陆风长年不息。这就给 缺乏水力、动力资源的荷 兰提供了利用风力的优厚 补偿，风车也就应运而生。
他们采用了风车逐级提水
的法，把倒灌的海水排入大海。然后通过
种植不同种类的植物，把大片的盐 碱地逐
步改造成茂盛的草场和鲜花的种植园。
风力提水 节能环保
低 、工作可 靠和经济 效益高 的特 点。风 力提 水机 提水量
小 ，可 以把水泵放在 水 内，吸程 受井深 限制 小 ，便 于无 人看管 ，在 有风 力资源的地 方 ，使 用风 力提 水机实现提 水机械化 ，可降低成本 ，充分利用 自然风能资源 。 从调查牧 区土井的情况来看 ，井深１ ｍ至２ ｍ以内 ， Ｏ ０ 出水 量每ｈ ～ ｔ 土井 占多数 。为这些井 设计风 力提水 ２ ５的
０
列
图１ 月平 均 降水 量 与 月 平 均 风 速 变化
为了满足人畜饮水需要 ，牧 民建造 了大量土井 ，有些
力汽油机作 为动力 ，配 置离心泵组 成抽水机组提 水 ，多
数 因井深超 出机组 吸程范围 ，难 以正常工作 ，或因涌水
量 小 ，不 能 连 续 运 行 ，即 使 有 些 井 适 应 上 述 机 具 工 作 ，
农村 牧区提 水动 力的一个有效途径。
１ 发 展 风 力提 水机 的 必要 性
旗东半部和南部 的大部分地 区属较丰富区 （ 年平均有效
在 草 原畜 牧 业生产 中 ，水 是重 要 的生产 和 生活 资 料 。水资源包括地下水 、大气降水 、河流 、湖泊 。受地
理 条 件 限 制 ，锡 林 郭 勒 盟 的 广 大 牧 区 ，只 有 少 量 河 流 、
风能 密度大于 ２ ０ １ ０ ／ ～ ０ ｓ ０ ～ ５ ｗ ｍ ，３ ２ ｍ／ 的年 累计小 时
３ ０ — ０ ０ ，６ ２ ｍ／的年累计小时１ ０ ～ ５ ０ ００ ５０ ｈ —０ ｓ ５ ０ ２ ０ ｈ）。
以月 平均风 速 ≥２５ ｓ 为微 、小 型风 力机 的资源标 ．ｍ／作
准 ，锡林郭勒盟大部分地 区风资源年保证率都在９ ％以 ０
风能的应用原理简述
风能的应用原理简述1. 引言风能是一种可再生能源，被广泛应用于发电、驱动风车和提供机械动力等领域。
本文将对风能的应用原理进行简要介绍。
2. 风能的来源风能来源于地球表面不均匀受热所引起的空气流动，主要有以下几个来源： -太阳能：太阳辐射直接加热地球表面，使得不同地区的大气温度不同，产生气流。
- 地球自转：地球自转导致不同纬度上空气的速度不同，产生纬向风和经向风。
-地形影响：地形的不同会阻碍或改变空气流动，形成不同的气候风区。
3. 风力发电原理风力发电是利用风能转化成机械能，再进一步转化成电能的过程，主要由以下几个步骤组成： 1. 风机叶片捕捉风能：风机的叶片通过捕捉风能，使得风能转移到风机的转轴上。
2. 风力推动转子旋转：风能使得风机的转子旋转，产生机械能。
3. 转子带动发电机发电：转子通过传动装置将机械能传输给发电机，将机械能转化为电能。
4. 输送电能：发电机产生的电能通过电缆输送到电网，供给用户使用。
4. 风能在其他领域的应用除了风力发电，风能还有许多其他的应用领域，如下所示： - 驱动风车：风车利用风能产生机械动力，常用于水泵提水、磨面粉等农业生产活动。
- 风能采暖：利用风能驱动风扇将室内热空气排出，使得新鲜的室外空气进入室内，起到采暖的作用。
- 风能驱动船只：帆船利用风能推动船只前进，减少使用化石燃料的消耗，降低环境污染。
- 风能驱动车辆：风能驱动的车辆利用风力推动车辆行驶，减少对石油和天然气等化石燃料的依赖。
5. 风能的优势和局限性风能作为一种可再生能源有其独特的优势和局限性： - 优势： - 可再生：风能源源不断，不会耗尽。
- 无排放：风能发电不产生任何污染物，对环境友好。
- 资源丰富：风能分布广泛，可在很多地区进行利用。
- 局限性： - 不稳定性：风能的供给受风速、风向等因素影响，具有不稳定性。
- 场地要求高：风力发电需要开辟大面积风场，占地面积大。
- 运维成本较高：风力发电设备需定期维护和清洁，运维成本较高。
风力提水
铁人风车 Iron Man Windmill
Part 02
铁人风车 Ironman windmill
铁人风车 Iron Man Windmill
风车从小到大分别有2.4米，3.6米，4.8 米，6米，8米，10米，12米。
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铁人风车 Iron Man Windmill
u 风能，日夜提水 u 低风速下可工作 u 内部零件自动润滑 u 极其恶劣环境下自动调节，正常工作 u 完全防腐防锈，无塑料零件
u 成本低，花费是太阳能和电能抽水的1/3
u 可运行50年或更久 u 维护简单，每年只需更换一次润滑油即可 u 安全保障，风暴自动保护 u 泵水量每小时最大可达1697吨 u 泵水扬程可达500米 u 更大更强的风能水传输方案（研发范围小，需求之大）
• 1970 - 至今 风能技术研发、设计、制作等. • 1970 - 1982 航空动力系统公司创立者Aero Power Systems Inc. Founder • 1982 - 2001 美国夏威夷大学 科学仪表制造者 • 2002 - 2015 铁人风车的创立者 • 2015 – 至今 接受中资入股，与张卫东先生合力推进风车的开拓创新
其他提水系统的劣势： v v 三叶片式风能电动抽水泵效率低 太阳能提水系统平均每天运行的时间大概8小时（日出日落时间差）
u 所有机械多叶片式风能提水系统是太阳能提水系统提水量 的0.6--2倍。（同等成本条件下）
铁人风车 Iron Man Windmill
旋风风能提水系统理论与模型实验
来 流 风 二： ＝
能，而旋风型风能装置除了利用风的动能外 ，还可 利用风的压能，提高功率输 出。文献指出，旋风塔
的风能名义利用系数随雷诺数和旋风塔的几何参数
而变 化 ，塔 高 和塔 径之 比是影 响低压 区压 力 的重要
。
因素 。从旋涡强度和塔的造价进行综合考虑 ，选取 高度／ 直径 比为 １ 是适宜 的 。 自旋风风 能系统 问世 以来 ，国 内外 进行 了许 多 理论和实验研究 ， 力求设法造成更低的背压 ，以提 高透 平 功 率 。文献 ［】提 出 了高 度 聚 集 风 能 的 设 ２ 想 。如果把这种设 想应用于旋 风塔 ，可 以预料 ：
发展 大型 风能 系统所 面 临的 困难 之一 。
强度，降低塔底压力。 根据 上述设 想 ，我 们提 出 了一 个装有 扩压 器 及 降压挡板 的旋 风塔 。为 了说 明扩 压器及 降压 挡板 的
效应 ，在相 同来流条 件下 ，对一 般旋 风塔及 具有 扩 压 器 和 降 压 挡板 的旋 风 塔 进 行 对 比试 验 。结果 表
方 向。
关键 词 ： 能 利用 风
旋风 塔
气 压差提 水装置
理论
模 型试验
塔 的 四周装 有可 调叶栅 ，迎 风方 向叶 片打开 ，背风
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方 向叶 片关 闭 。根 据 角动量 守恒定 律 ，风进入 塔后 即开始旋 转 ，在 塔 中形 成一个 低压 核心 ，与外 界形
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小 森 箍 采
２０ 年第 １ ０７ 期
旋风风能提水系统理论与模 型实验
韦 涛
风能热水器怎么省电的原理
风能热水器怎么省电的原理
风能热水器（也称为空气能热水器）是一种利用自然风力来加热水的装置。
它通过利用风能将热量从环境空气中提取出来，并传递到水中，从而达到加热水的目的。
以下是该装置省电的原理：
1. 风能利用：风能热水器通过利用自然风力来转动风轮或风扇，使空气产生流动。
这种自然风力是免费的，因此不需要消耗电能或燃料。
2. 环境热能利用：风能热水器利用空气中存在的热能来加热水。
它通过将空气经过热交换器使其与热媒（通常是制冷剂）接触，热能被传递给热媒，使其升温。
然后，热媒经过压缩和膨胀过程，释放出热量并传递给水。
3. 低能耗热泵循环：常见的风能热水器采用热泵循环技术，它具有高效的能量转换效率。
热泵循环利用热能的高压点和低压点之间的温差，使用少量的电能来驱动压缩机和风扇或风轮。
这使得装置能够在较低的能耗下提取热能并加热水。
4. 能量回收和储存：风能热水器通常配备了能量回收和储存系统，以最大限度地提高能源利用效率。
例如，热泵循环中的废热可以通过热交换器回收，并用于加热水或预热进入热泵的空气。
综上所述，风能热水器通过利用自然风力和环境空气中的热能，结合热泵循环技术和能量回收与储存系统，实现了高效的加热水过程，并在省电方面表现出色。
风能提水灌溉技术浅析
风能提水灌溉技术浅析作者：王文浩高鹏飞来源：《知识力量·教育理论与教学研究》2013年第05期[摘要]风能是一种清洁能源，通过风能为动力进行提水，结合相应的地形建筑进行灌溉，解决了交通和电力不便地区的灌溉问题。
本文介绍了风能提水的原理和类型，结合发展现状，指出其是一种很有前景的灌溉方式。
[关键词]山丘区风力灌溉节能一、风力提水系统提水灌溉是农业灌溉的基本方式，在中国大多数地区由水利工程或电动扬水泵进行提水灌溉。
但是中国一些边远山区和牧区由于电力缺乏，天气干旱，水资源短缺，农作物需要靠灌溉提高产量。
在一些偏远的地方，搞电力提水灌溉需要架设输电线路，建造变电、配电设施。
可是，贫穷地区却没有经济能力发展灌溉项目，特别需要一种不用电的扬水设备和节水措施。
研究发现，利用风能提水，长蓄短用，高效利用，到节能省水的目的，可以变被动抗旱为主动抗旱，效益十分明显。
风力提水系统的动力设备为风力机，工作设备为气压自控扬水机。
由风力机直接带动空气压缩机，产生气压动力，通过管线将压缩空气动力传给置于水源地的气压自控扬水机进行扬水，扬水机放在水源处。
风力提水系统无需油、电和机房，运行平稳，性能可靠，维修费用低、使用寿命长。
可根据扬程的大小，用水量的多少，选定风力机数量进行并联使用。
在高处建立水池或水窖，平时蓄积水量，在作物需水时利用。
二、节水灌溉的几种形式风能提水的运行特点是，平时靠风能将水提蓄起来，待作物灌水期使用。
由于水量有限，不能采用传统的地面漫灌的浇水方法，应根据作物种植结构、需水特性以及地形等条件，因地制宜地采取不同的节水灌溉形式。
在作物播种和需水的关键期施灌“关键水”、“救命水”，最大限度地发挥灌溉水的效益。
为了节省投资，最好采用自压方式配水，适宜的灌水方式有以下几种。
（1）微喷灌适宜于果园、茶园、药材种植园等高效经济作物的灌溉。
（2）滴灌适宜塑料大棚和日光温室一类的菜园、密植果园。
（3）固定式喷灌适宜于玉米、花生、小麦等大块农田作物。
风能利用的主要方式
风能利用的主要方式
风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主，
以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是：投资少、工效高、经济耐用。
目前，世界上约有一白多万台风力提水机在运转。
澳大利亚的许多牧场，都设有这种风力提水机。
在很多风力资源丰富的国家，科学家们还利用风力发动机铡草、磨面和加工饲料等。
利用风力发电，以丹麦应用最早，而且使用较普遍。
丹麦岁只有500多万人口，却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国，世界10大风轮生产厂家有5家在丹麦，世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术，是名副其实的“风车大国”。
截止到2006年底，世界风力发电总量居前3位的分别是德国、西班牙和美国，三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%。
人类利用风能的历史资料
人类利用风能的历史资料
人类利用风能的历史可以追溯到公元前。
在中国的历史上，人们早在3000多年前的商朝就开始利用帆船运送货物。
到了春秋战国时期，人们已经有利用风力来磨面、舂米、提水、灌溉的先例。
在国外，古波斯人在公元前2世纪就利用垂直轴风车碾米；10世纪，伊斯兰人发明了风车技术；11世纪，风车在中东地区已经得到广泛普及；13世纪，风车成为欧洲地区不可缺少的原动机；18世纪，风车对北美垦荒的成功实施起到了重要作用。
到了20世纪下半叶，随着世界石油危机的出现，风能作为一种清洁高效的可再生能源，得到了迅猛发展。
政府资助的大型军工企业、飞机制造商等部门开展了大型风电机组的专项研究，取得了丰硕成果。
例如，1941年，世界首个MW级风电机组在美国Vermont被发明，并接入当地电网；1980年，由20台风电机组组成的世界首个风电场在美国New Hampshire建成；1991年，英国首个陆上风电场在Cornwall 建成。
至今，人类对风能的利用仍在持续，风能已经成为了世界上重要的可再生能源之一。
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利用风能提水的原理
利用风能提水的原理主要是通过风能驱动水泵或风力发电机来提升水源的高度。
其主要过程可以分为以下几个步骤：
1. 风力捕捉：利用风力发电机或风轮等装置，将自然风能转化为机械能。
2. 传递机械能：通过传动装置，将机械能传递给水泵或其他提水设备。
3. 水泵工作：当机械能传递到水泵时，水泵开始工作，利用旋转或移动的机构，将机械能转化为液压能，并将液压能传递给水。
4. 提升水源：水泵通过不断地提升、压缩和排放水，将水源从低处提升到高处。
需要注意的是，利用风能进行提水的效率取决于风力大小、水泵和传动装置的设计和工作效率，以及水源的高度差等因素。
同时，还需要考虑到风能的不稳定性和不连续性对提水过程的影响，在设计和运行过程中需要进行合理的规划和控制。