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风中蕴含的能量周日，2008-03-0203:09-xieyaqian第四章风中蕴含的能量风电机将风的动能转化为机械能并进而转化为电能。从动能到机械能的转化是通过叶片来实现的，而从机械能到电能则是通过发电机芯来实现的。动能每个具有质量的物体（固体、液体或者气体）在运动的时候都拥有一个跟质量m和运动速度v的平方成正比的能量（也就是动能或者动力能）。其数学表达式如下：E=1/2.m.对于风电机来说，流经叶片转动平面的空气质量运动所携带的动能，就是被经过叶片转化成机械能的那部分动能。能量和功率功率P等于单位时间内的能量转化。为了计算功率，必须要将上面公式中质量m除以时间，也就是空气的dm/dt（每秒钟流经风电机叶片旋转面积的空气质量）计算出来。空气的质量空气的质量用m表示。计算m要通过空气密度p和空气的体积V：坦=p一V空气密度随着空气压力的增大而增大，随着温度的升高而减小:•冷空气比热空气密度大（热气球升空就是利用的这个原理）。在普通大气压力和20°C温度的条件下每立方米空气的质量是1.204kg；在-10°C的温度下，每立方米空气重1.342kg,比常温下重了11%。也就是说，同样的风速同样的风电机，-10°C冷风比20°C热风能够多产生11%的电能。•单位体积的空气，密度大的比密度小的要重，也含有更多的能量。高压地区（1020hPa）的空气密度比低压地区（980hPa）的空气密度大，单位体积重量也大。体积上面公式当中的空气体积V等于叶片划过的面积A乘以风速V。面积A正好是一个半径为r的圆，其计算方法是圆周率乘以r的平方。所以：V=A.v=k.r2.v功率综合上面三个公式，可以得出功率P的计算方法：P=1口一P一冗一H一V3其中P是风电机的功率ro是空气密度r是叶片的旋转半径V是风速一台2MW的风电机叶片半径在40米左右。在普通空气密度下，温度10°C,风速6米/秒（=21km/h,和风）的情况下，风电机的功率是780KW。在这个风速下，每秒流经风电机的空气是43吨。其中所蕴含的能量相当于一辆小型货车（2.5吨重）开90公里/小时的时候，或者一台小轿车（700公斤）开170公里/小时的时候的能量。当风速达到18米/秒（=65公里/小时，大风）的时候，每秒流经风电机的空气大约是13

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