風力渦輪機葉片和吊扇葉片之間的差異源於對比鮮明的設計標準:風力渦輪機旨在捕獲高速風以高效發電;吊扇需要以低速移動空氣,並使用廉價的元件。
為了降低傳動系統的成本,風力渦輪機必須捕獲快速移動空氣中的能量,並以相對較高的速度旋轉——在限制範圍內,以避免產生過度的噪音。(緩慢的旋轉會增加扭矩,並需要更重且更昂貴的傳動系統元件。)這種高效的能量轉換決定了使用升力型渦輪機葉片,類似於飛機機翼,具有扭曲和錐形的翼型形狀。葉片設計在風中產生壓力差——一側高壓,另一側低壓——從而導致葉片轉動。結構和經濟因素的結合推動了大多數風力渦輪機上使用三個細長葉片——使用一個或兩個葉片意味著更復雜的結構動力學,而更多葉片意味著葉片和葉片與渦輪機的連線件的費用更高。
另一方面,吊扇的製造目的是透過輕柔地移動空氣來保持房間內人員的舒適度。其工程師致力於在風扇以低速旋轉(出於安全原因)時最大限度地減少噪音,並保持較低的建造成本,從而降低購買價格。能源效率不是首要考慮因素,因為執行成本不高——一個典型的吊扇每天執行 24 小時,每月消耗約 60 千瓦時,平均電費約為 6 美元。因此,大多數吊扇都採用了效率相對較低的阻力裝置葉片;旋轉傾斜的葉片將空氣垂直推出。寬而扁平的葉片製造成本低廉,並且作為阻力裝置效果良好。葉片越多越好,但要適可而止,通常四到五個葉片的佈局是權衡效率和成本的結果。
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2001 年《機械工程》雜誌上的一篇文章記錄了一個名叫丹尼·帕克的人為創造更高效的吊扇而進行的探索。帕克最初的葉片原型看起來很像風力渦輪機葉片,但最終結果(由於製造、安全和執行方面的考慮)是標準吊扇葉片和風力渦輪機葉片之間的混合體。
注意:此問題由賓夕法尼亞州斯特勞茲堡的 J. Lester 提交,並刊登在 2009 年 2 月的《大眾科學》雜誌上。