Diseño Perfil FX84-140

DISEÑO DE ALABES EÓLICOS

DATOS INICIALES

Se diseñara un alabe con el perfil FX84-W-140 con los siguientes datos de entrada:

Funcionará a su máximo rendimiento con una velocidad de viento de 6m/s. Se tomaran dos velocidades para el diseño de 287 y 345 rpm. Consideraremos un diámetro de turbina de 2m El equipo debe superar los 600W de potencia a una velocidad nominal de 10 m/s

1) Perfil FX84-W-140 con V=6 m/s ; n=287rpm; r=1:

Ω1=287 rpm×2π rad60 s

→Ω1=30.05 rad /s

También sabemos que la celeridad λ es:

λ=Ω1R

V=30.05×1

6=5.008≅ 5

V r=V ×√1+ λ2=6 √12+52=30.59m / s

φ=23. tan−1¿¿

Tomemos un Reynolds aleatorio de Re=450000; usamos Xfoil para ese perfil y número de Reynolds y obtenemos:

(Alfa)α CL CL/CD6.9 1.2097 115.099

Calculamos la cuerda para estos valores

C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8 π22×1.2097

(1−cos(7.54 °))=0.08982m=89.82mm

Volvemos a calcular el Reynolds para ver si coincide con el Reynolds tomado inicialmente.

ℜ=C ×V rυ

=0.0898×30.591.33×10−5 =206586

Tomemos el Reynolds calculado con la cuerda anterior de Re=206586; usamos Xfoil para ese perfil y número de Reynolds y obtenemos:

(Alfa)α CL CL/CD8.5 1.3352 81.266


C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8π 22×1.3352

(1−cos (7.54 °))=0.08138m=81.38mm


ℜ=C ×V rυ

=0.08138×30.591.33×10−5 =187174


(Alfa)α CL CL/CD8.7 1.3471 77.1977


C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8π 22×1.3471

(1−cos (7.54 °))=0.08066m=80.66mm


ℜ=C ×V rυ

=0.08066×30.591.33×10−5 =185518


(Alfa)α CL CL/CD8.7 1.3471 76.8892


C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8π 22×1.3471

(1−cos (7.54 °))=0.08066m=80.66mm


ℜ=C ×V rυ

=0.08066×30.591.33×10−5 =151910.13

Vemos que ambos Reynolds son los mismos por lo que se da terminada las iteraciones y se trabaja con estos valores.

λ φ CD/CL CP,B=1

CP,B=2

CP,B=3

CP,B=4

CP,B=5

CP,B=6

CP,B=7

CP,B=8

CP,B=9

CP,B=10

1 0.5236

0.013006

0.169377

0.276559

0.318096

0.33995

0.35342

0.362539

0.36912

0.3741

0.378 0.38113

1.5 0.392

0.013006

0.251326

0.352183

0.389573

0.40898

0.42084

0.42885

0.43461

0.43896

0.44236

0.44509

2 0.3091

0.013006

0.308986

0.397948

0.430099

0.44664

0.45672

0.4635 0.46837

0.47205

0.47491

0.47721

2.5

0.25367

0.013006

0.34954

0.42737

0.45505

0.46922

0.47782

0.483599

0.48775

0.49087

0.49331

0.49526

3 0.2145

0.013006

0.37864

0.447112 0.4712 0.483

480.490

930.4959

20.499

50.502

20.504

30.5059

83.5

0.18553

0.013006

0.39997

0.460742

0.481954

0.49274

0.49927

0.503643

0.50678

0.50914

0.51098

0.51245

4 0.16332

0.013006

0.415879

0.470303

0.489188

0.49877

0.50456

0.508445

0.51123

0.51332

0.51495

0.51625

4.5

0.14578

0.013006

0.427894

0.477037

0.494011

0.50261

0.5078

0.511282

0.51377

0.51565

0.51711

0.51827

5 0.1316

0.013006

0.437033

0.481733

0.497116

0.5049

0.5096

0.512742

0.51499

0.51669 0.518 0.5190

6

0 1 2 3 4 5 60.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

Celeridad VS CPmax

B=1B=2B=3B=4B=5B=6B=7B=8B=9B=10

Celeridad

Cp M

ax

Numero Radio λ -Celeridad φ-fi(radianes) φ-fi(grados) α-Alfa β-Beta Cuerda(m) Cuerda(mm) Centro giro Proporción0 0.0625 0.3125 0.845274306 48.43065024 8.7 39.73065024 0.196174 196.1739997 78.46959988 0.9999999981 0.125 0.625 0.674798008 38.66307786 8.7 29.96307786 0.255561182 255.5611816 102.2244726 1.3027270772 0.1875 0.9375 0.545096697 31.23174018 8.7 22.53174018 0.253482595 253.482595 101.393038 1.292131453 0.25 1.25 0.449827295 25.7732055 8.7 17.0732055 0.231993687 231.9936865 92.79747461 1.1825914064 0.3125 1.5625 0.379542127 21.74616205 8.7 13.04616205 0.20745807 207.4580696 82.98322782 1.0575207195 0.375 1.875 0.326638218 18.71499129 8.7 10.01499129 0.184961153 184.9611528 73.98446113 0.9428423386 0.4375 2.1875 0.285852018 16.37811421 8.7 7.678114214 0.16560802 165.6080204 66.24320817 0.8441894467 0.5 2.5 0.253670918 14.53427299 8.7 5.834272991 0.149266133 149.2661331 59.70645326 0.7608864238 0.5625 2.8125 0.22774366 13.04875055 8.7 4.348750554 0.135493108 135.4931079 54.19724315 0.6906782149 0.625 3.125 0.20646863 11.82978108 8.7 3.129781083 0.123829707 123.8297073 49.53188292 0.631223849

10 0.6875 3.4375 0.188730524 10.81346246 8.7 2.113462464 0.113880021 113.8800211 45.55200844 0.58050516911 0.75 3.75 0.173734928 9.954278119 8.7 1.254278119 0.105322924 105.3229241 42.12916964 0.53688523512 0.8125 4.0625 0.16090366 9.219100648 8.7 0.519100648 0.097903464 97.90346387 39.16138555 0.49906442213 0.875 4.375 0.149807446 8.583334373 8.7 -0.116665627 0.091420274 91.4202739 36.56810956 0.46601626114 0.9375 4.6875 0.140121724 8.028383429 8.7 -0.671616571 0.085713959 85.71395949 34.2855838 0.43692823515 1 5 0.13159704 7.539954983 8.7 -1.160045017 0.080657625 80.65762528 32.26305011 0.411153493

TABLA PARA DE SUBDIVICIONES PARA EL DISEÑO DEL ALABA A 287 RPM

DIBUJO DEL ALABE EN SOLIDWORKS (287RPM)

2) Para el perfil FX84-W-140 con V=6 m/s ; n=345rpm; r=1:

Ω2=345rpm×2π rad60 s

→Ω2=36.13 rad /s

También sabemos que la celeridad λ es:

λ=Ω2R

V=36.13×1

6=6.02≅ 6

V r=V ×√1+ λ2=6 √12+62=36.615m /s

φ=23. tan−1¿¿

Tomemos un Reynolds aleatorio de Re=450000; usamos Xfoil para ese perfil y número de Reynolds y obtenemos:

(Alfa)α CL CL/CD6.9 1.2097 115.099


C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8π2×1.2097

(1−cos(6.2876 °))=0.062487m=62.487mm


ℜ=C ×V rυ

=0.062487×36.6151.33×10−5 =172027


(Alfa)α CL CL/CD8.9 1.3592 73.47027027


C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8π2×1.3592

(1−cos (6.28 °))=0.055614m=55.614mm


ℜ=C ×V rυ

=0.055614×36.6151.33×10−5 =153105.76

Tomemos el Reynolds calculado con la cuerda anterior de Re=153105.76; usamos Xfoil para ese perfil y número de Reynolds y obtenemos:

(Alfa)α CL CL/CD9.1 1.371 68.72180451


C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8π 22×1.3471

(1−cos (6.287 ° ))=0.055125m=55.125mm


ℜ=C ×V rυ

=0.055125×36.6151.33×10−5 =151787.07


(Alfa)α CL CL/CD9.1 1.369 68.25610364


C= 8 πRB×CL

(1−cosφ )= 8π2×1.369

(1−cos(6.28 ° ))=0.055139m=55.139mm


ℜ=C ×V rυ

=0.055139×36.591.33×10−5 =151910.13

Vemos que ambos Reynolds son los mismos por lo que se da terminada las iteraciones y se trabaja con estos valores.

λ φ CD/CL CP,B=1

CP,B=2

CP,B=3

CP,B=4

CP,B=5

CP,B=6

CP,B=7

CP,B=8

CP,B=9

CP,B=10

10.523

60.0146

510.1689

740.2759

010.3173

40.339

150.352

580.3616

760.368

250.373

210.377

10.3802

21.5

0.392 0.014651

0.250545

0.351087

0.388361

0.4077

0.41953

0.427516

0.43326

0.4376

0.44099

0.4437

2 0.3091

0.014651

0.307776

0.39639

0.428416

0.4449

0.45493

0.461686

0.46654

0.4702

0.47305

0.47534

2.5

0.25367

0.014651

0.34788

0.42534

0.452888

0.46699

0.47555

0.481301

0.48543

0.48854

0.49096

0.49291

3 0.2145

0.014651

0.376516

0.444604

0.468556

0.48077

0.48817

0.493138

0.4967

0.49938

0.50147

0.50315

3.5

0.18553

0.014651

0.397374

0.457752

0.478827

0.48954

0.49603

0.500376

0.50349

0.50584

0.50766

0.50913

4 0.16332

0.014651

0.412808

0.46683

0.485576

0.49509

0.50084

0.50469

0.50745

0.50953

0.51114

0.51244

4.5

0.14578

0.014651

0.424345

0.47308

0.489913

0.49844

0.50359

0.507041

0.50951

0.51137

0.51282

0.51397

5 0.1316

0.014651

0.433003

0.477291

0.492533

0.50024

0.5049

0.508014

0.51025

0.51192

0.51323

0.51427

5.5

0.1199

0.014651

0.439484

0.47999

0.493889

0.50091

0.50515

0.507986

0.51002

0.51154

0.51273

0.51368

6 0.1101

0.014651

0.444282

0.481538

0.49429

0.50073

0.50461

0.507209

0.50907

0.51046

0.51155

0.51242

0 1 2 3 4 5 60.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

Celeridad VS CPmax

Series2Series4Series6Series8Series10Series12Series14Series16Series18Series20

Celeridad

Cp M

ax

TABLA PARA DE SUBDIVICIONES PARA EL DISEÑO DEL ALABA A 345 RPM

Numero Radio λ-Celeridad φ-fi(radianes) φ- fi(grados) α- Alfa β-Beta Cuerda(m) Cuerda(mm) Centro giro Proporcion0 0.0625 0.375 0.808017104 46.29596985 8.7 37.5959699 0.180194825 180.1948245 72.0779298 0.9999999971 0.125 0.75 0.618196812 35.42006824 8.7 26.7200682 0.215808305 215.8083053 86.32332212 1.1976387522 0.1875 1.125 0.484428227 27.75569289 8.7 19.0556929 0.201247502 201.2475025 80.49900099 1.1168328643 0.25 1.5 0.392001736 22.46004502 8.7 13.760045 0.176899884 176.8998836 70.75995343 0.9817145614 0.3125 1.875 0.326638218 18.71499129 8.7 10.0149913 0.154134294 154.134294 61.65371761 0.8553758085 0.375 2.25 0.27881622 15.97499265 8.7 7.27499265 0.135092766 135.0927663 54.0371065 0.7497039186 0.4375 2.625 0.242652638 13.90297203 8.7 5.20297203 0.119562814 119.5628137 47.82512548 0.6635196867 0.5 3 0.21450037 12.28996588 8.7 3.58996588 0.106890797 106.890797 42.75631878 0.5931957098 0.5625 3.375 0.192036965 11.00290759 8.7 2.30290759 0.096457755 96.45775464 38.58310186 0.535297039 0.625 3.75 0.173734928 9.954278119 8.7 1.25427812 0.087769103 87.76910342 35.10764137 0.487078935

10 0.6875 4.125 0.158557285 9.08466324 8.7 0.38466324 0.080447969 80.44796884 32.17918753 0.44644994

11 0.75 4.5 0.145779297 8.352538473 8.7 -0.34746153

0.074210224 74.21022406 29.68408962 0.41183327

12 0.8125 4.875 0.134881086 7.72811694 8.7 -0.97188306

0.06884097 68.84097048 27.53638819 0.382036335

13 0.875 5.25 0.125481004 7.189531912 8.7 -1.51046809

0.064176219 64.17621936 25.67048774 0.35614907

14 0.9375 5.625 0.117293084 6.720398658 8.7 -1.97960134

0.060089439 60.0894395 24.0357758 0.333469285

15 1 6 0.110099118 6.308214805 8.7 -2.39178519

0.056481857 56.48185697 22.59274279 0.313448829

DIBUJO DEL ALABE EN SOLIDWORKS (345RPM)

Diseño Perfil FX84-140

Documents

Transcript of Diseño Perfil FX84-140