• Link to Facebook
  • Link to X
  • Link to Youtube
  • Link to Behance
  • Contact
  • Ad-information
iEnergyGuru
  • Home
  • iNews
    • ข่าวเทคโนโลยีพลังงาน
    • ข่าวพลังงานทดแทน
    • ข่าวอนุรักษ์พลังงาน
    • ข่าวด้านสิ่งแวดล้อม
    • ข่าวนวัตกรรมและเทคโนโลยี
    • ข่าวประชาสัมพันธ์
  • iKnow
    • ข้อมูลพลังงาน
      • อัตราค่าไฟฟ้า : การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค
      • อัตราค่าไฟฟ้า : การไฟฟ้านครหลวง
      • อัตราค่าไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ (Ft)
    • A Global Map
    • Energy Infographics
    • วันสำคัญ
    • สารานุกรมศัพท์พลังงาน
    • บุคคลสำคัญด้านเทคโนโลยี
    • เอกสารเผยแพร่และประชาสัมพันธ์
    • กฏหมายด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม
  • iContent
    • Renewable Energy
      • ชีวมวลและพลังงานชีวภาพ (Biomass and Bioenergy)
      • พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Energy)
      • พลังงานน้ำ (Hydro Power)
      • พลังงานมหาสมุทร (Ocean Energy)
      • พลังงานลม (Wind Energy)
      • พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy)
      • เชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuels)
    • Fossil Energy
      • ปิโตรเลียม
      • ก๊าซธรรมชาติ
      • ถ่านหิน
    • Emerging & Alternative Energy
      • พลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen Energy)
      • Fusion Energy & Nuclear Technology
      • พลังงานจากของเสีย (Waste-to-Energy)
      • กระบวนการเลียนแบบการสังเคราะห์แสง (Artificial Photosynthesis)
    • Energy Conservation
      • พลังงานไฟฟ้า
        • Air compressor
        • Refrigeration & Air Condition
        • Motor
        • Lighting
        • Electric Power System
        • Pump & Fan
        • Heater
      • พลังงานความร้อน
        • Thermal Theory
        • Boiler
        • Furnace
        • Dryer & Oven
        • Condenser & Evaporator
      • เทคโนโลยีเชิงลึก
      • วัสดุเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน
      • เครื่องมือวัดด้านพลังงาน
    • Industrial Management & Standard
      • ISO 50001
        • ความต้องการของมาตรฐาน ISO 50001
        • ขั้นตอนการดำเนินการตามมาตรฐาน ISO 50001
        • การตรวจสอบรับรอง ISO 50001
        • กรณีศึกษา ISO 50001
      • การจัดการพลังงานตามกฎหมาย
        • กฎหมายด้านพลังงาน
      • การจัดการอุตสาหกรรม
  • iChannel
    • ISO 50001
    • Energy Management Systems
    • Energy Conservation Video
    • Renewable Energy Video
    • The Earth Awareness
    • iEnergyGuru
  • Click to open the search input field Click to open the search input field Search
  • Menu Menu

พลังงานลม กับ อากาศพลศาสตร์ (Aerodynamics)

Facebook43Tweet0

พลังงานลม กับ อากาศพลศาสตร์ (Aerodynamics) 

 

เรื่องของพลังงานลมและหลักการของอากาศพลศาสตร์นั้นมีความสัมพันธ์โดยตรง และเป็นสิ่งที่มีความจำเป็นต้องเรียนรู้หลักการต่างๆ ของอากาศพลศาสตร์ ดังนี้

 

1. กฎของเบ็ตซ์ (Betz’ law)

 

กฎขอเบ็ตซ์คือกฎที่แสดงการเปลี่ยนพลังงานจลน์ในลมให้เป็นพลังงานกลโดยใช้กังหันลม และแสดงว่าได้ประสิทธิภาพสูงสุดไม่เกิน 16/27 (ร้อยละ 59) กฎของเบ็ตซ์ถูกคิดขึ้นเป็นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ชื่อ Albert Betz ใน ค.ศ.1919 และต่อมาในปี ค.ศ.1926 เขาตีพิมพ์หนังสือชื่อ “Wind-Energie” ซึ่งช่วยเพิ่มความรู้เกี่ยวกับความสามารถของกังหันลมในการสกัดพลังงานจากลมได้เป็นอย่างดี โดยกำลังในลม (Pwind) รูปทรงกระบอกที่มีพื้นที่หน้าตัด A และมีความเร็ว v สามารถคำนวณได้จาก

image001

กำลังที่กังหันลมสกัดจากลม (P) ขึ้นอยู่กับ สัมประสิทธิ์กำลัง, CP (power coefficient) ตามสมการ

image002

กำลังสูงสุดที่สามารถสกัดตามกฎของเบ็ตซ์ ( Pmax ) คือ เมื่อ CP = CPmax = 16/27 ตามสมการ

image003

2. แรงต้านอากาศ (Drag force)

 

แรงต้านอากาเป็นแรงที่มีทิศทางต่อต้านการเคลื่อนที่หรือทิศทางตรงข้ามกับแรงที่พยายามจะทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่เกิดขึ้นขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ผ่านกระแสอากาศ

capture-20150625-104700 capture-20150625-104717

แรงต้านอากาศคำนวณจากสมการ

image006

ค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศมีผลจากรูปร่างของวัตถุ ตัวอย่างเช่น ทรงกลมกลวงผ่าครึ่งของเครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วย ถ้าหันด้านเว้าให้ลมค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศ 1.42 แต่ถ้าหันด้านโค้งให้ลมค่าจะลดลงเหลือ 0.38 รถยนต์สมัยใหม่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศอยู่ระหว่าง 0.27-0.45 เครื่องบินหรือใบพัดกังหันลมมีค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศน้อยมากประมาณ 0.04 ตัวอย่างของการใช้ประโยชน์จากแรงต้านอากาศ เช่น เครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วย กังหันลมแบบซาโวเนียส (Savonious) โดยแรงลมจะผลักใบพัดของกังหันลมทำให้เกิดแรงต้านอากาศขึ้นกับใบกังหันลมทั้งสองด้านที่แตกต่างกัน ทำให้โรเตอร์ของกังหันลมหมุน

capture-20150625-104857

capture-20150625-104918

แรงต้านอากาศที่เกิดขึ้นกับใบพัดกังหันลม หรือปีกเครื่องบิน

 

3. แรงยก (Lift force)

 

แรงยกเป็นแรงกระทำตั้งฉากกับทิศทางของกระแสอากาศหรือของไหลที่ไหลผ่านวัตถุเป็นแรงที่มีทิศตรงข้ามกับแรงโน้มถ่วงหรือนํ้าหนักวัตถุนั้น ๆ แรงยกคำนวณได้จากสมการ

image009

 

ค่าสัมประสิทธิ์แรงยกแปรผันกับรูปร่างและความเรียบของพื้นผิวของวัตถุ ตัวอย่างของการใช้ประโยชน์จากแรงยกเช่น เครื่องบิน กังหันลมผลิตไฟฟ้าสมัยใหม่ กังหันลมแกนหมุนแนวตั้งแบบแดร์เรียส (Darrieus) โดยแรงลมจะผลักใบพัดของกังหันลมทำให้ด้านล่างของแพนอากาศ เกิดความดันสูง และด้านบนของแพนอากาศเกิดความดันตํ่า ส่งผลทำให้เกิดแรงยกขึ้นในทิศทางที่ตั้งฉากกับลมทำให้โรเตอร์หมุน

capture-20150625-105034

เกิดแรงยกบนแพนอากาศเนื่องจากความแตกต่างระหว่างความดัน และแรงยกทำให้กังหันลมหมุน

 

4. การสูญเสียแรงยก (Stall)

 

การสูญเสียแรงยกเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดเมื่ออากาศที่ไหลผ่านเหนือแพนอากาศ เกิดการแยกตัวออกจากพื้นผิวและก่อให้เกิดลมหมุนขึ้น ทำให้แรงยกมีค่าลดลงและเกิดแรงลากมากขึ้น ถ้าเกิดปรากฏการณ์เช่นนี้กับเครื่องบินเป็นภาวะที่เป็นอันตรายสูงสุดเพราะเป็นสาเหตุให้เครื่องบินตกได้

capture-20150625-105335

ปรากฏการณ์นี้เป็นประโยชน์ในการจำกัดพลังงานจากลมที่กระทำต่อกังหันลม เมื่อความเร็วลมสูงกว่าความเร็วลมพิกัดในกังหันลมแกนหมุนแนวนอน (horizontal axis wind turbine (HAWT)) ที่ไม่สามารถปรับมุมใบพัดได้ส่งผลทำให้มุมปะทะ (α) มีค่าเพิ่มขึ้นใบพัดกังหันลมเกิดการสูญเสียแรงยก พลังงานจากลมจะถูกจำกัดให้ลดลงได้ (แต่มีค่าไม่คงที่) และในขณะที่เกิดการสูญเสียแรงยกจะส่งผลทำให้เกิดความเครียดกับใบพัดกังหันลมมากขึ้น และเกิดเสียงดังมากขึ้นไปด้วย ในกังหันลมที่สามารถปรับมุมใบพัดได้ เมื่อปรับมุมใบพัดเพื่อเพิ่มมุมปะทะ (α) ใบพัดกังหันลมจะทำงานในสภาวะการสูญเสียแรงยก ส่งผลให้แรงยกของกังหันลมลดลงทำให้กังหันลมสามารถจำกัดพลังงานจากลมให้คงที่ได้ แต่การปรับมุมใบพัดให้เกิดการสูญเสียแรงยกเป็นการเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของใบพัดให้หันหน้าหาลมมากขึ้น ส่งผลให้เกิดแรงลากมากขึ้นใบพัดก็จะได้รับความเครียดมากขึ้นตามไปด้วยเช่นกัน

 

image012

กราฟการผลิตกำลังไฟฟ้าของกังหันลม

 

5. ลำการไหล (Stream tube)

 

กลุ่มของเส้นการไหลที่มีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องผ่านหน้าตัดหนึ่ง ๆ ลำการไหลของอากาศจะไหลเข้าโรเตอร์ของกังหันลมด้วยความเร็วลมสูง (พื้นที่หน้าตัดน้อย) แต่เมื่ออากาศไหลออกจะไหลด้วยความเร็วลมตํ่า (พื้นที่หน้าตัดเพิ่มขึ้น)

capture-20150625-105453

ลำการไหลของอากาศผ่านกังหันลม

 

6. เส้นการไหล (Streamlines)

 

เส้นแสดงทางเดินของของไหล โดยสมมติว่าอนุภาคที่ไม่มีมวลเคลื่อนที่ไปกับการไหลทำให้เกิดเส้นการไหลขึ้น

capture-20150625-105525

7. ผลกระทบของการหมุนวนด้านหลัง (Wake effect)

 

image015

ผลกระทบของการหมุนวนด้านหลังของกังหันลม Riso National Laboratory ประเทศเดนมาร์ก

ผลกระทบจากการหมุนวน ความปั่นป่วน และการลดความเร็วของลมที่เกิดขึ้นด้านหลังของกังหันลมในขณะทำงาน เกิดเนื่องจากกังหันลมหมุนและสกัดพลังงานไฟฟ้าออกจากลม ทำให้พลังงานในลมมีค่าลดลง ส่งผลต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าของกังหันลมที่ติดตั้งอยู่ด้านหลังสำหรับทุ่งกังหันลมการลดผลกระทบนี้มักจะทำโดยการติดตั้งกังหันลมให้มีระยะห่างจากกันอย่างน้อยสามถึงห้าเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์

 

Bibliography

กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน. (2557). พลังงานลม. In กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, สารานุกรมพลังงานทดแทน (pp. 283-284, 289, 297-299, 302). กรุงเทพมหานคร,ประเทศไทย.

ienergyguru.com

5 Reviews

1
5
5
5
1

Write a Review

https://i0.wp.com/ienergyguru.com/wp-content/uploads/2015/07/capture-20150713-100438.jpg?fit=669%2C342&ssl=1 342 669 iEnergyGuru. https://ienergyguru.com/wp-content/uploads/2015/07/logo-.png iEnergyGuru.2015-07-13 09:50:542017-08-07 11:59:40พลังงานลม กับ อากาศพลศาสตร์ (Aerodynamics)
0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

ใส่ความเห็น ยกเลิกการตอบ

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *

Follow us on Facebook

Newsletter

Subscribe Newsletter อัพเดทข่าวสาร สิทธิพิเศษเพื่อคุณ

Subscribe Now

Latest News & Articles

  • กระบวนการประเมินและทวนสอบคาร์บอนฟุตพริ้นท์ขององค์กร (CFO) ตามมาตรฐานสากลมกราคม 30, 2026 - 10:00 am
  • CFO คือก้าวแรกสู่ Net Zero “ทำความรู้จักคาร์บอนฟุตพริ้นท์: รอยเท้าเล็กๆ ที่ส่งผลกระทบยิ่งใหญ่ต่อโลก”มกราคม 27, 2026 - 11:00 am
  • ไม่ใช่แค่ผ้าขนหนู! 6 เรื่องจริงที่คุณอาจไม่เคยรู้เกี่ยวกับ “โรงแรมสีเขียว” มาตรฐานไทยธันวาคม 23, 2025 - 9:35 am
  • เทคโนโลยีเพื่อการลดต้นทุนสำหรับหม้อไอน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงไม้สับ
    เทคโนโลยีเพื่อการลดต้นทุนสำหรับหม้อไอน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงไม้สับธันวาคม 19, 2025 - 12:25 pm

Free Training Zone

  • โครงการส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดกลางและขนาดเล็ก (SMEs) กลุ่มภาคตะวันออกตอนล่างพฤษภาคม 15, 2020 - 1:55 pm
  • เชิญร่วมฟังเสวนาในหัวข้อ “กลยุทธ์สู่ความสำเร็จในการพัฒนาระบบการจัดการพลังงานสู่มาตรฐานสากล ISO 50001”กรกฎาคม 24, 2018 - 9:26 pm
  • โครงการส่งเสริมระบบการจัดการพลังงานในระดับสากล (ISO 50001)พฤษภาคม 15, 2017 - 10:24 am
  • Contact
  • นโยบายคุกกี้
  • นโยบายข้อมูลส่วนบุคคล
© Copyright 2015 - iEnergyGuru
  • Link to Facebook
  • Link to X
  • Link to Youtube
  • Link to Behance
Scroll to top Scroll to top Scroll to top
เว็บไซต์นี้มีการจัดเก็บคุกกี้(cookies) เพื่อจัดการข้อมูลส่วนบุคคล นำเสนอประสบการณ์ในการใช้เว็บไซต์ที่ดีที่สุดและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการให้บริการแก่ท่าน การใช้งานเว็บไซต์นี้ถือเป็นการยินยอมให้เราจัดเก็บและใช้คุกกี้ของท่าน ท่านสามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับนโยบายคุกกี้ของเราได้
นโยบายคุกกี้ | นโยบายความเป็นส่วนตัว
ตั้งค่าคุกกี้ยอมรับ
Manage consent

Privacy Overview

This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may affect your browsing experience.
Necessary
Always Enabled
Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. These cookies ensure basic functionalities and security features of the website, anonymously.
CookieDurationDescription
cookielawinfo-checkbox-analytics11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookie is used to store the user consent for the cookies in the category "Analytics".
cookielawinfo-checkbox-functional11 monthsThe cookie is set by GDPR cookie consent to record the user consent for the cookies in the category "Functional".
cookielawinfo-checkbox-necessary11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookies is used to store the user consent for the cookies in the category "Necessary".
cookielawinfo-checkbox-others11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookie is used to store the user consent for the cookies in the category "Other.
cookielawinfo-checkbox-performance11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookie is used to store the user consent for the cookies in the category "Performance".
viewed_cookie_policy11 monthsThe cookie is set by the GDPR Cookie Consent plugin and is used to store whether or not user has consented to the use of cookies. It does not store any personal data.
Functional
Functional cookies help to perform certain functionalities like sharing the content of the website on social media platforms, collect feedbacks, and other third-party features.
Performance
Performance cookies are used to understand and analyze the key performance indexes of the website which helps in delivering a better user experience for the visitors.
Analytics
Analytical cookies are used to understand how visitors interact with the website. These cookies help provide information on metrics the number of visitors, bounce rate, traffic source, etc.
Advertisement
Advertisement cookies are used to provide visitors with relevant ads and marketing campaigns. These cookies track visitors across websites and collect information to provide customized ads.
Others
Other uncategorized cookies are those that are being analyzed and have not been classified into a category as yet.
SAVE & ACCEPT