8.5. Реактивті гидротурбиналар
(8.1) негізгі теңдеуден берілген қуатты турбинада ағын екпіні неғұрлым аз болған сайын соғұрлым сұйықтық шығыны көп болатыны шығады. Егер z (8.16) параметріне сүйенсек, онда бұл берілген Р қуаты және ω бұрыштық жылдамдығы үшін турбинада ағын екпіні аз болған сайын z тезжүру коэффициентінің мәні үлкен болу керектігін білдіреді. Z-ті жоғарылату тәсілдерінің бірі шүмек санын көбейту болып табылады (8.16 теңдеуі мен 8.5,а суреті). Бірақ nj > 4 болғанда шапшып аққан су бір-біріне әсер ете бастайды да, дөңгелектің ПӘК-тің азаюына әкеп соғады. Турбина арқылы өтетін судың шығынын көбейту үшін оның конструкциясынаа елеулі өзгерістер қажет. Мысалы дөңгелек біршама саңылаулары бар арнайы қаптамаға (спиральды камера) орналастырылады. Саңылаулардан жанама арқылы дөңгелекке су келіп түседі (8.5, б сурет). Бұндай турбина реактивті деп аталады. Белсенді турбинадан айырмашылығы шапшып аққан су қалақшаға біресе әсер етеді, біресе әсер етпейді, ал реактивті турбина барлық уақытта әсер етеді. Реактивті турбинаның жұмыс дөңгелегінің (ротор) конструкциясы мынандай, су оған тарамдалып түсіп, ротор осі бағытында шығады. 8.5, б суретінде Фрэнсис турбинасы сияқты белгілі конструкциясының нұсқаларының бірі көрсетілген. Суреттен көрініп тұрғандай, жұмыс дөңгелегіне түсетін су бағыттаушы аппарат арқылы өтіп, қосымша тангенциалды тарамдалған құраушы жылдамдыққа ие болады. Бұл оның жұмыс талдауын қиындатады. Бұндай толық талдауды арнайы оқу құралдарынан табуға болады.
Турбина арқылы өтетін су шығынын одан да көп ұлғайту үшін шапшып аққан су өлшемін дөңгелек өлшеміне дейін үлкейту керек. Бұл принцип қалақты гидротурбиналар негізінде жатады (8.5, в сурет). Мұндай турбиналарда ағын жылдамдығы осьтік бағыт ұстау артықшылығына ие. Турбина кіре берісіндегі бағыттаушы аппарат жұмыс дөңгелегіне түсетін ағынды турбинаның ПӘК-ін ұлғайта отырып, біршама айналысқа түсіреді.
Жұмыс дөңгелегіндегі ағынның осьтік бағытты артықшылығы бар қалақты гидротурбиналар өте ыңғайлы болып табылады, осы жерде неге олар, мысалы Пельтон немесе Фрэнсис турбиналарын ығыстырып шығармады деген сұрақ туындайды. Негізгі себеп – мұндай турбиналардағы сұйық қозғалысынан пайда болатын қысымның күшті буырқануы. Мұндай турбиналардың, мысалы, белсенді турбиналардан айырмашылығы олардағы ағын спиральды аппарат қабырғалары арқылы атмосферадан оқшауланған (2.2) Бернулли теңдеуін қолдана отырып, реактивті гидротурбинадағы судың минималь қысымы атмосфералық қысымнан айтарлықтай кем екендігін көрсетуге болады (8.7 есеп). Көп жағдайда бұл қысым тіпті қаныққан су буы қысымынан да аз болуы мүмкін. Егер мұндай жағдай болса, ағында бу көпіршіктері пайда болады, яғни кавитация туындайды. Егер бұдан кейін ағында су қысымы кенет көтерілсе, көпіршіктер жарылады. Осы мезетте пайда болатын зор қысым жақын маңда орналасқан турбина элементтерінің қирауына әкеп соқтыруы мүмкін. Бұл құбылыс ағын жылдамдығы мен тегеуріннің артуына байланысты күшейе түседі, сондықтан осьтік турбиналар Н тегеуріні төмен болған жағдайларда қолданылады. Одан басқа реактивті турбиналар сипаттамасы, атап айтқанда қалақтылары, ағын жылдамдығының өзгерісіне өте сезімтал болып келеді. Мысалы, дөңгелек қалақшаларын ағынның айналып өту бұрышының өзгеруінен жыдамдықтың азаюы кезінде олардың ПӘК-ті кенеттен төмендейді. Жалын автоматты басқару жүйесі арқылы қалақшаларды айналдыра отырып, айналып өтудің оңтайлы бұрышын ұстап тұруға болады, бірақ бұл жеткілікті түрде күрделі әрі қымбат. Дегенмен де мұндай жүйелер үлкен құрылғыларда, мысалы Каплан гидротурбинасында (8.5, в сурет) өздерін ақтайды, соңғы кездері олар шағын құрылғыларда да экономикалық жағынан ұтымды болып жүр.
Пельтон турбинасы, сонымен бірге түрі бойынша аралық Банка турбинасы (екіретті әрекет турбинасы 8.5, г сурет) қалақшалы турбиналар сияқты ағыс параметрлеріне сезімтал емес. Сондай-ақ күрделі технологиялық жабдықтарды қажет етпейтіндіктен, Банка турбинасын дайындау өте қарапайым.
8.6 суретте шығын мен тегеуріннің берілген мәндері бойынша турбинаның оптимальды түрін таңдауға мүмкіндік беретін гидротурбиналардың ПӘК-ті мен £ тез жүру коэффициенті арасындағы тәуелділік көрсетілген. Турбинаның әрбір түрі үшін өз кезегінде турбинаның максимал ПӘК-мен жұмыс жасау жағдайын анықтайтын £ параметрі мен турбинаның өз параметрлері арасында тәуелділік бар. Осындай параметрлердің бірі теориялық немесе экспериментті анықталатын және турбина конструкциясын оңтайландыру кезінде қолданылатын rj / R қатынасы (8.15) болып табылады. Бұл сұрақ арнайы әдебиеттерде жете қарастырылған.
8.6. Гидроэлектрстанциялар
Басқа да қызметке негізделген қондырғылар (мысалы, гидравликалық таран, § 8.7) болғанымен, негізінен қазіргі заманғы гидроэнергетикалық қондырғылар электрэнергиясын өндіруге қолданылады. 8.7 суретте әдеттегі гидроэлектрстанциясының схемасы көрсетілген. Оған су қоймасы, сутаратқыш, су шығынын реттеуіш, гидротурбина, электрогенератор, генератор параметрлерін басқару және бақылау жүйесі, электртаратқыш жүйе. Су қоймасы, яғни потенциальдық энергия көзі турбина арқылы өтетін тұрақты су шығынымен қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін бөгеттер арқылы жасалынады. Бұдан өзге су қоймаларын басқа мақсаттарға, мысалы сумен жабдықтау және кеме қатынасына қолдануға болады. Өзеннің негізгі арнасынан алшақта орналасқан және өзенмен келтіруші және апарушы каналдармен жалғастырылған шағын гидростанцияларда (деривациялық гидростанциялар) бөгеттердің орнына биік емес тіреуіш қабырғалар болады, яғни су қоймасы жасалынбайды.
Келтіруші (тегеурінді) сутаратқыш гидростанцияның анағұрлым қымбат құрылымы болып табылады. Оның ұзындығын, диаметрін және қабырғасының қалыңдығын азайту арқылы оның құнын төмендетуге болады, бірақ өкінішке орай, пайдалану шарттары бұлай істеуге сирек мүмкіндік береді. Нj тегеурін шығыны Д-5 шамасына пропорционал болғандықтан, бұл әсіресе сутаратқыштың Д диаметріне қатысты (2.6 есеп), яғни сутаратқыштың аса кіші диаметрінде судың потенциалдық энергиясы түгелге дерлік жоғалады. Сондықтан сутаратқыш құрылысын жобалау кезінде диаметрді азайту арқылы болатын оның құнындағы ұтыс пен тегеурін шығынының өсуінен келетін ұтылысты салыстыру керек. Әдетте оңтайлы жағдай Нj ≤ 0,1 Нt шартымен анықталынады.
Сутаратқыш қабырғалары үйкеліске кететін шығынды азайту үшін жеткілікті түрде тегіс және айтарлықтай статистикалық және динамикалық қысымдарға (иілетін жерлерде) төтеп беру үшін берік болуы керек. Шағын станцияларда сутаратқыштардың максималь қысым түсетін болаттан жасалынған төменгі кішігірім бөлігін есептемегенде, басым бөлігі съпластмассадан жасалуы мүмкін, мысалы поливинилхлорид. Сутаратқышты бітеліп қалудан сақтау үшін оның кіре берісіне уақыты тазартылып тұратын қорғаныш тор бекітіледі, сонымен бірге сүзілген бөлшектер тұндырылатын тұндырғыш қойылады.
Турбина дөңгелегінің айналу жиелігі, жоғарыда көрсетілгендей, электрогенератордың сипаттамаларымен сәйкес болуы керек. Қазіргі бар көптеген гидротурбиналардың айналу жиеліктері жеткілікті түрде үлкен емес, сондықтан генератордың шыға берісіндегі айнымалы кернеу 400 Вольттан аспайды. Тәртіп бойынша қуатты генераторлар (1мВт аса) гидротурбинамен бір біліктің бойында орналасады, бұл желі бойында энергия шығынын болдырмауға мүмкіндік береді. Шағын генераторлар (10 кВт аса) турбинамен генератор айналымын жоғарлатуға мүмкіндік беретін желі арқылы жалғанады. Желі ретінде сыналы қайыстар (ремень) қолданылады. Мұндай желіде энергия шығыны 10-20% құрайды.
Гидроэлектрстанциялардағы реттеу және басқару жүйелері. Төменде келтірілген материал § 9.8 және 1.4 тақырыптарында да талқыланады.
Әдетте үлкен гидроэлектрстанциялар бірыңғай электр жүйесіне кіреді, сондықтан олардың шығыс параметрлері энергия жүйесінің параметрлерімен (кернеу және жиелік) сәйкес келуі қажет. Энергия жүйесіндегі электр энергиясынын берілу кезіндегі джоульдық шығынды (I2R шамасына пропорционал) азайтатын кернеу генератор шығысындағы кернеуден біршама артық болады, сондықтан генератор электр жүйесіне жоғарлатқыш трансформатор арқылы қосылады. Бұл жерде кернеу мен жиеліктің стандарттан ауытқуына қойылатын талап ± 2% шамасын құрайды. Әдетте жиелікті тұрақтандыру кері байланыспен су шығынын реттеудің механикалық жүйесі арқылы жүзеге асады. Мысалы бұл Пельтон турбинасында су шығынын шүмек арқылы (8.7 сурет) реттейтін инелі бұранда көмегімен жүзеге асады. Сонымен бірге реактивті турбиналарда шығынды өзгерту кезінде қалақтарды бұру қажет, сондықтан мұнда реттеудің механикалық жүйесі күрделі, әрі қымбат, әсіресе шағын гидроэлектрстанцияларында қолдану кезінде.
Ауылдық аймақтарды электрэнергиясымен қамтамасыз ететін шағын ГЭС-да да бақылау және басқару жүйесі болады, бірақ мұнда электр энергиясы негізінен жарықтандыру мен шағын электр қозғалтқыштарына қолданылатындықтан, кернеу мен жиеліктің анағұрлым үлкен (10% дейін) ауытқуларына рұқсат беріледі. Сонымен бірге мұндай ГЭС-терде олардың азғантай қуатына байланысты дәстүрлі механикалық реттеуіштер орнына электронды реттеуіштер (мысалы, тиристорлы) қолдануға болады.
Жүктемені басқарудың электрондық жүйесімен бірге турбина арқылы өтетін су шығынын өзгертуге қатысты шығыс параметрлерін қолмен реттеу де қолданылады. Басқарудың электрондық жүйесін қолдану электрстанция энергиясын негізгі тұтынушылар мен негізгі тұтынушылардың энергияны қолдануының азайған кезеңінде ғана қосылатын қосымша тұтынушылар арасында үлестіретін тікелей байланыс кезінде ең жақсы нәтиже береді (1.5,в сурет). Бұл жағдайда негізгі және қосымша жүктемелер қосындысына тең болатын генератордың жиынтық жүктеме әруақытта тұрақты болып қалады, демек гидротурбина да тұрақты жүктемемен жұмыс жасайды. Сондықтан турбина арқылы өтетін су шығынын реттеудің қажеті болмайды, бұл оның құрылысын айтарлықтай жеңілдетеді. Мұндай басқару жүйесінің әдеттегі өкілі негізгі жүктемедегі кернеудің номиналды және нақты мәндерінің айырымы болып табылатын параметрмен басқаратын тиристорлы жүйе болып табылады.
Гидроэнергетикалық қондырғының толық ПӘК-і. Гидроэнергетикалық қондырғылардағы судың потенциалдық энергиясының (немесе қуаттың Р0) электр энергиясына айналуының жеке алынған сатыларының әрқайсысы жеткілікті әсерлі, бірақ тұтас энергия шығыны мәнді болады. қатынасын мына түрде жазайық
(8.18)
Бұдан басқа, электрэнергиясын қолдану кезінде де, бөлу кезінде де шығындардан құтылу мүмкін емес.
8.7. Гидравликалық таран
Гидравликалық таран электрленбеген аудандарда жазық өзендерден суды алу үшін электрсорғыштарды сәтті ауыстырады. Гидравликалық таран су ағынының кинетикалық энергиясын пайдалана отырып, оны барынша биікке көтеруге мүмкіндік береді. Мысалы, тегеуріні 2м болатын ағын өзінің 10% шығынын 12 м биіктікке көтеруге қабілетті. Бұл толтырудың өте ыңғайлы әдісі екені әбден түсінікті, мысалы, ауылдық аймақтардағы суайдауыш мұнаралардың ыдыстарын толтыру. 8.8 суретте гидравликалық таран қолданатын қондырғының сызбасы көрсетілген. Су өзеннен көлбеу турбоөткізгіштер арқылы төмен түседі, бұл кезде оның MgH потенциалдық энергиясы әуелі кинетикалық энергияға, сосын қайтадан mgh потенциалдық энергияға айналады. Бұл процесс мұқият қарастырған кезде келесі түрде өтеді.
1. Екпінмен соғатын V1 клапаны ашық, ал тегеурінді клапан жабық болған кезде турбоөткізгішпен өзеннен келген су V1 клапаны арқылы сыртқа шығады, бұл кездегі оның MgH потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады [Бернулли теңдеуі (2.2)].
2. Осы кезде V1 клапанына әсер етуші қысым клапанның ауырлық күшінен асып түседі де, ол тез жабылып қалады.
3. Трубаға инерциямен келіп жатырған су трубадағы суды қыса бастайды.
4. Трубада кенет қысым көтеріліп, тегеурінді клапан ашылады да, тегеурінді қалпаққа су жіберіледі.
5. Қалпаққа келіп түскен су ондағы ауаны қысады.
6. m массалы судың кейбір бөлігі судың қысымы және қалпақтағы ауа қысымы әсерінен бастырмалатқыш турбоөткізгішке келіп түседі.
7. Тұтынғыш турбоөткізгіштегі ағын жылдамдығы 5) және 6) процесс нәтежесінде кенет төмендейді де, тұтынғыш турбоөткізгіштегі су толқын тәрізді кері қозғалыс жасайды.
8. Екпінмен соғатын V1 клапанның ішкі бетіндегі кері қозғалыс нәтежесінде қысым түсіп, клапан ашылады да, су сыртқа жіберіледі, сөйтіп барлық процесс басынан қайта басталады.
9. Тегеурінді клапандағы судың жұтылуынан болған ауа шығынын толтыра отырып, сумен бірге тегеурінді клапанға түсетін ауаның аздаған бөлігін жібере отырып, ауа клапаны V1 клапанымен бір мезгілде ашылады.
Таранның жұмыс істеуі кезінде сипатталған цикл шамамен 1 Гц жиелікте үздіксіз қайталанады.
Осындай сорғыштарды есептеу теориясында тек қана бір тәжірибелі параметр – екпінмен соғатын клапанның қарсыласу коэффициенті қолданылады. Таранның ПӘК-ті mh / MH. Сенімді және қолайлы гидравликалық тарандар жұмыста үлкен сұраныспен қолданылады. Олардың ПӘК-ті шамамен 60% құрайды. ПӘК мәні бірнеше кіші болатын гидравликалық таран сутартқыштан да жұмыс жасай алады.
9 бөлім
Жел энергетикасы
9.1. Кіріспе
Жел энергетикасы қазіргі заманауи техникалық жабдықтардың арқасында энергетиканың біршама орныққан саласы болып табылады. Бірнеше киловаттан мегаватқа дейінгі қуаты бар жел энергетикасының құралғылары Еуропада, АҚШ - та және әлемнің басқа елдерінде шығарылады. Бұл құрылғылардың көп бөлігі электр энергиясын өндіру үшін қолданылады – ол бірізді энергожүйеде және автономдық тәртіпте.
Төменде желдің u0 жылдамдығында және ауаның ρ тығыздығында А1 аймағын үйіретін жел диірменінің қуаты өседі:
P=C_p A (pu_0^3)/2. (9.1)
Мұндағы Ср - жел диірмені қолданған жел ағынының энергиясының тиімділігін және қуаттылық коэффициентін сипаттайтын параметр. (9.1)-ден Р қуаты А үйірілген аймағына және u0 жылдамдығының кубына пропорционал болады. Қуаттылық кооэффициенті Ср жел диірменінің құрылымы мен жел жылдамдығына тәуелді. Жел жылдамдығы тұрақсыз болғандықтан, ал қуаттылық жылдамдыққа тәуелді болған соң көп жағдайда жел диірменінің тиімді құрылысын таңдау энергия тұтынушылардың талаптарын байланысты болады. Әдетте жел диірменінің бір бөлігінен алынатын орташа жылдық қуат Ср-ге, ауаның тығыздығына және орташа жылдамдықтың кубына пропорционал.
Жел энергетикалық құрылғысының(ЖЭҚ) максималды жобалық қуаты желдің кейбір қалыпты жылдамдығына қарап анықталады. Әдетте ол жылдамдық 12м/с, осы жағдайда Ср-дың 0,35 және 0,45 мәнінде 1м2 үйірілген алаңнан алынатын қуат – 300Втты құрайды. 9,1 және 9.2 кестелерде жел күшінің классификациясы және түрлі класқа жататын ЖЭҚ-ның негізгі сипаттамалары Бофорт шкаласы бойынша берілген. Желді аудандардағы электроэнергияның орташа жылдық өндірісі оның максималды жобалық қуатының 25-30%-ын құрайды. Жел генераторларының қызмет ету ұзақтығы 15-20жылдан кем емес, ал АҚШ-та олардың жобалық қуаты бойынша 1 кВт құны 1000-нан 1500 долларға дейін.
Механикалық құрылғылардағы жел энергиясы, мысалы жел диірмендері мен су сорғыштарда бірнеше жүзжылдықтан бері қолданылып келеді. 1930 жылдан бастап 50 жылдардың соңына дейін ЖЭҚ-ның түрлі құрылымдары қарқынды түрде ойластырылып келе жатыр, бірақ ол кездерде мұндай құрылғылар мұнай бағасының арзандығына байланысты кең қолданылмаған еді. 1973 жылы мұнай бағасының күрт өсуіне байланысты осындай құрылғыларға деген қызығушылық қайта оянды. Ол уақытқа дейін кейбір ескі құрылғылар жұмыс істеп тұрды, алайда олардың көпшілігі 70 жылдардың аяғы мен 80 жылдардың басында оларды басқару мен бақылау үшін микроэлекторника қолданылған кезден бастап жасалды. Жел қондырғыларын жасағанда негізгі ескеретін мәселе – қатты жылдамдықты жел кезінде оларды бұзылудан сақтау. Жел күші жел жылдамдығының квадратына пропорционал, ал 50 жылда бір рет орташа жылдамдықтан 5-10 есе көп соғатын желдер болып тұрады. Сондықтан құрылғыларды өте берік етіп жасау қажет. Одан басқа жел жылдамдығы уақыт бойынша ауытқып отырады, ол өз кезегінде құрылғының бұзылуына әкеледі, ал қалақтардың бұзылуына айнымалы графвитациялық күш әсер етеді.
9.2 кесте. 12м/с жылдамдықта түрлі жобалық қуаттағы жел энергетикасы құрылғыларының параметрі. Қуат коэффициенті үшін есептелген параметрлер Сp = 30%, ауаның тығыздығы 1,2 мг/м3, жылдамдығы Z = 6. Номиналды қуаты P=(1/2)ρ×(πD^2/4) u_0^3 C_p, содан кейін D=(2.02 m) √(P/1 кВт,) T=0.0436 с/м.
таблица
Желдің пайда болуына күн сәулесінің жер атмосферасына жұтылуы себеп болады, яғни ол ауаның ұлғаюына және конвективті ағындардың пайда болуына әкеледі. Жаһандық масштабта бұл термикалық құбылыс жердің айналу эффектіне әсер етеді, ол өз кезегінде желдің бағытының пайда болуына әсер етеді(9.1 - сурет). Жалпы және синоптикалық заңдылықтардан басқа бұл үдерістердің барысы жергілікті ерекшеліктерге қарап та анықталады, ол белгілі географиялық және экологиялық факторларға негізделеді. Жел жылдамдығы биіктікке байланысты ұлғаяды, ал горизонталь құраушылар вертикалді құраушыларға қарағанда айтарлықтай жоғары. Кейінгі жағдай желдің кенеттен ұйытқуының және кейбір басқа кіші масштабты эффектердің туындауының негізгі себебі. Желдің кинетикалық энергиясының сомасы 0,7*1021 Дж дәрежесімен бағаланады. Атмосферадағы қайшылықтың нәтижесінде және жер мен ауаның беткейімен үйкелісінің нәтижесінде бұл энергия ыдырайды. Осы жағдайда ыдырау қуаты 1200ТВт (1,2*1015Вт) шамасында болады, ол күн сәулесінен жұтылған энергияның 1%-на тең.
Жел энергиясының қанша бөлігі қолданылатынын дұрыс бағалау мүмкін емес, себебі бұл бағалау жел энергетикасы мен оны тұтынушылардың қаншалықты дамығанына байланысты болады. Оның үстіне жалпы энергетикада жел энергетикасының рөлін бағалау, мысалы Ұлыбритания мен Германиядағы энерготұтынудың қалыптасқан инфрақұрылымында ол бар болғаны 20%-ды құрайды. Инфрақұрылым өзгерген жағдайда жел энергетикасының үлесі айтарлықтай көп болуы мүмкін. Автономды желдің энергоқұрылымдары жекеленген аймақтар мен аралдардағы мұнай өнімдерімен, дизельмен жұмыс істейтін электростанцияларды, жылыту құрылғыларын тарылтқанда айтарлықтай перспективалы болуы мүмкін.
9.1 – сурет. Штрихталған аудандар – жел энергетикасын дамытуға қолайлы жерлер, мұнда желдің орташа жылдамдығы 5м/с және орташа қуаты белгіленген жобалық қуаттың 1/3-ін құрайды. Штрихталған аудандардағы теңіздер мен мұхиттар үлесіне назар аударыңыз. Жел туралы жалпы ақпараттың жетімсіздігін ескеріңіз.
9.2. Жел құрылғыларының классификациясы
Жел құрылғылары екі негізгі белгісі бойынша классификацияланады: жел дөңгелектерінің геометриясы мен олардың жел бағытына байланысты орналасуы. 9.2 – суретте ауа ағынының жел диірменінің қалақтарымен байланысы және соның нәтижесінде туындаған күштер көрсетілген.
U жылдамдығы бар ауа ағыны v жылдамдығы арқылы айналып жатқан қалаққа келіп жанасады, сонда қалаққа қатысты ағынның жылдамдығы vr болады. Ағын мен қалақ жанасқанда мыналар туындайды: 1) ағынның v қатыстық жылдамдығының векторына параллеь Fd қарсыласу күші; FD күшіне перпендикуляр Fl көтеру күші. «Көтеру күші»деген термин мұнда аэродинамикадағы сияқты бұл күштің жоғарыға бағытталғанын білдірмейді. 3) қалаққа құйылған ағынның ұйытқуы. Мұның нәтижесінде ауа ағыны жел дөңгелегінің жазықтығында, яғни келген ағынның жылдамдық векторына қатысты айналады. 4) ағынның турбулизациясы, яғни оның жылдамдығын көлем мен бағыт бойынша қозғалысы. Турбуленттік дөңгелектің артында да, алдында да болады, соның нәтижесінде басқа қалақшалармен турбуленттелген қалақша ағынның ортасында қалады. 5) құйылып жатқан ағынға кедергі. Бұл қасиет геометрикалық толығу деп аталатын параметрмен сипатталады және қалақша проекциясы аймағының ағынға перпендикуляр жазықтыққа қатынасына тең болады. Мысалы, екеуінде де біркелкі қалақша болған жағдайда төрт қалақшалы дөңгелектің геометрикалық толығуы екі қалақшалы дөңгелекке қарағанда екі есе көп болады. Жел энергетикалық құрылғылардың негізгі классификациялық белгілерін төменде келтірілген мәліметтер арқылы анықтауға болады.
9.2 –сурет. Қалақ элементінің құрылымы және оған әсер етуші күштер:
U – желдің жылдамдығы;
V – қалақ элементінің жылдамдығы;
vr - желге қатысты қалақ элементінің жылдамдығы;
Fd - vr жылдамдығы бағытындағы кез келген қарсылық күші;
Fl - Fd күшіне перпендикуляр жер үстінің күші.
1.Жер дөңгелегінің ауа ағысына параллельдіме немесе перпендикулярлыма? Біріншісі горизонтальді – осьтік, екіншісі вертикальді - остьтік
