Прошу помощи в определении энергии воздушного потока

Суть такова.
После ликвидации котельной (завод ЖБИ) остались две дымовые трубы диаметром 1м и высотой по 50м каждая.

Кто бы сделал расчёт энергии восходящего воздушного потока, который наблюдается в этих трубах, а также дал рекомендации ветрогенераторы какой мощности можно установить на эти потоки.

А ещё было бы интересно прикинуть то же самое для труб диаметром и высотой
2х100 3х100 5х100
2х200 3х200 5х200
2х300 3х300 5х300

Благодарю откликнувшихся заранее.

 

@Ppolpol,
Потоки в трубе будут меняться в силу разных причин, точно сказать нельзя.
Лучше измерить.

 

Особенно меня интересует 5х300 и еще 10х1000.

 

Особых проблем не вижу.
Взять среднее по потоку и площади.

 

Что измерять?
Могу анемометром скорость измерить.

И это всё ясно, что потоки будут меняться.
Но ведь можно задаться условиями.

Пусть температура на уровне входа потока в трубу будет 20С, давление 745 мм рт. ст.
А на высоте 50 м? Какое там может быть давление? Ведь поток возникает из-за разности давления. А на разность давления влияет температура вверху (на выходе) и внизу (в начале).

Поэтому надо задаться какими то вероятными условиями и от них плясать.
Посмотреть с одной стороны, с другой, с третьей и т. д.
Я этими вопросами никогда не занимался, а если бы была бы практика работы в качестве проектировщика вентиляции иди эксплуатации вентиляционных установок тогда можно было бы и прикинуть что к чему с этими трубами.

А так? Ничего не знаю.

 

Ирония?
В моих условиях это выполнимо.
У меня за окном в 200 метрах примерно сопка. Высота её за 250 метров. Склон градусов 45-60. Трубу по склону можно проложить без проблем.
В том числе и с 10ю метрами диаметром.

Очевидно, что длина (не высота) такой трубы, проложенной по склону, будет не 250м, а больше.
Сколько? Рулеткой надо измерить на месте.

 

Поток воздуха в трубе, или тяга, может возникнуть только, если плотность воздуха снаружи трубы внизу на входе будет ниже плотности внутри трубы на этом же уровне. Тогда этот более "легкий" воздух за счет силы архимеда просто всплывет внутри трубы, что будет восприниматься как поток. Возникнуть такие условия могут, если воздух снаружи у поверхности земли будет чем-то нагрет, и тогда при равенстве давлений с более холодным воздухом внутри он будет менее плотным (легче). Причем, чем больше нагрет воздух, тем сильнее будет тяга. Если не создавать искусственные условия такого нагрева, то реальным нагревателем воздуха может быть только солнце, нагревающее воздух у поверхности земли за счет теплообмена с землей. Поскольку такой нагрев очень сильно зависит от множества условий (время дня и года, облачность, ветер и пр.), то ни о каком сколь-нибудь разумном расчете такой тяги речь идти не может.
Считать же энергетику такого потока не очень сложно: кинетическая энергия потока на выходе из трубы (это то, что как-то можно передать ветровому колесу) будет равна потенциальной энергии легкого воздуха у поверхности. Поскольку на высотах порядка 100 метров можно пренебречь изменением плотности воздуха (и давления) за счет силы тяжести, то эта потенциальная энергия равна дельтаРо*h*Q, где дельтаРо - разность плотностей воздуха снаружи и внутри, h - высота трубы, Q - объемный расход засосанного воздуха. ДельтаРо оценивается просто по формуле Клапейрона-Менделева при выбранной разности температур и равенстве давлений, Q можно оценить, если задать входное сечение в трубе. Однако, повторюсь, поскольку практического значения подобный ветряк не имеет, то и расчеты не имеют никакого смысла.
Когда увидел эту тему, сразу вспомнил книгу Фадеева "Молодая Гвардия", в которой описывается разбрасывание листовок через фабричную трубу. Понятен и посыл топикстартера, который полагает, что если в теплый день у любого отверстия внизу трубы можно наблюдать поток воздуха внутрь, то это можно использовать для получения электроэнергии через ветряки. Фигушки.

 

Если взять готовую халявную трубу, а не строить свою по склону сопки, то вполне получится. А вот что, вопрос второй.

 

@Ppolpol, если по-простому, то, чтобы был поток воздуха нужно, чтобы трубу, воздух что-то нагревало (ну, или принудительно поддавать давление) - либо печи, для которых труба и была предназначена, либо солнце в Вашем варианте.

 

Коллеги верно говорят. Тяга в трубе возникает из-за действия силы Архимеда, которая, в свою очередь, возникает из-за разности плотностей воздуха внутри трубы и снаружи. Таким образом без источника тепла ничего интересного не получится.

 

С теплом ясно.
А если разность давлений имеется то восходящего потока не будет? Так?
Предположим что на входе трубы (земная поверхность) и на выходе из трубы (отметка +50м) T=20C, а давление внизу 760мм рт ст, а на отметке +50 735мм ртст.
По вашим утверждениям при отсутствии разницы в температурах, но при наличии разности в давлении воздушный поток в трубе не возникнет?

Другими словами.
Плотность воздуха внизу и на отметке +50 одинакова?

И второе.
ВЫ также считаете, что температура воздуха у поверхности (на входе в трубу) и на отметке +50м тоже одинакова?

Но эти ваши утверждения опровергаются тем, что воздушный потк то через эти трубы есть!
Следовательно и разность температур имеется в наличии и разность давления, и разность в плотности воздуха имеется в наличии.

Необходимо только измерить (или задаться для расчёта такой скоростью, а потом сравнить с наличествующей) скорость этого потока и определить количество энергии, которое этот воздушный поток переносит с поверхности на отметку +50м

 

Теплицу снизу пристроить вокруг трубы, чёрный пол в теплице и поехали.
Помидоры, бананы + восходящий поток излишнего воздуха

 

Нужно измерить, а уж рассчитать энергию потока несложно.
Она зависит кубически от скорости возд. потока.
Если она меньше 3 м/с, то кисло.

 

Упрощенная формула расчета реально отдаваемой ветром мощности в зависимости от скорости ветра и диаметра винта:
Р = D*D * V*V*V / 7000, кВт,

Диаметр в квадрата, скорость ветра в кубе. Делим на 7000.
Столько примерно снимем с потока.

 

Почему это не имеет?
Как раз имеет. Есть примеры практического воплощения именно таких конструкций.
В частности было сообщение постройки такого ветряка в серийном исполнении в Новосибирске. И о мощности его говорили в 50кВт