1.2023年5月20日,我國首座深遠海浮式風(fēng)電平臺“海油觀瀾號”成功并入文昌油田群電網(wǎng),這標志著我國深遠海風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)取得重大進展。風(fēng)力發(fā)電機是將風(fēng)能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能的裝置。如圖,風(fēng)力發(fā)電機的葉片長達70多米,投產(chǎn)后,年均發(fā)電量可達7.92×10
13J。當(dāng)風(fēng)輪正面迎風(fēng),風(fēng)速為8m/s,空氣密度為1.2kg/m
3時,每秒通過葉片旋轉(zhuǎn)面積(迎風(fēng)面積)的空氣質(zhì)量是1.44×10
5kg,已知空氣動能與其質(zhì)量成正比,且1kg空氣的動能(E
k)與速度(v)的關(guān)系(E
k=
mv
2)如表:
動能Ek/J |
2 |
18 |
32 |
50 |
速度v/m?s-1 |
2 |
6 |
8 |
10 |
(1)當(dāng)風(fēng)速為8m/s時,每秒通過葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣體積是多少立方米?
(2)原來油田群采用燃氣發(fā)電,發(fā)電效率為22%,“海油觀瀾號”并網(wǎng)投產(chǎn)后,每年可節(jié)約多少立方米天然氣?(q
天然氣=3.6×10
7J/m
3)
(3)若此風(fēng)力發(fā)電機的葉片旋轉(zhuǎn)面積是1.5×10
4m
2,平均每秒通過葉片的空氣動能為9×10
6J,則此時的風(fēng)速應(yīng)該是多少?