Question

空气流动形成风，风能够发电．风力发电机是将风能（气流的动能）转化 为电能的装置，其主要部件包括风轮

Answer 1

（1）ρ=[m/V]得：

V=[m/ρ]=[7200kg

1.2kg/m3=6000m³，

1h空气所产生的能量为：

Q=32J/kg×7200kg/s×3600s=8.2944×10⁸J，

1h内获得的风能相当完全燃烧煤：

m=

Q/q]=

8.2944×108J

3.2×107J/kg=25.92kg．

（2）设风扇的叶片旋转面积为s，风速为v；

单位时间t内，通过风扇的空气流量为：V=sl=s?vt；

那么这些空气的质量为：m=ρV=ρs?vt；

当空气密度、风扇的叶片旋转面积以及时间相同的情况下，m、v成正比；

即：[m′/v′]=[m/v]，得：

m′=[mv′/v]=[7200kg/8m/s]×10m/s=9000kg，

根据表可知产生能量为：E_风=50J/kg×9000kg=4.5×10⁵J，

这台风力发电机的风能转化为电能的效率为：η=

E电

E风×100%=

5.4×104J

4.5×105J×100%=12%．

答：（1）每秒钟通过叶片旋转面积的空气体积是6000m³，这样的一台风力发电机在1小时内获得的风能与完全燃25.92kg的煤所产生的内能相当；

（2）这台风力发电机的风能转化为电能的效率是12%．