Как сделать турбину: Как смастерить турбину: мастер-класс

Содержание

Как сделать паровую турбину ☛ Советы Строителей На DomoStr0y.ru

Содержание

Как работает паровая турбина
Как сделать паровую турбину в домашних условиях
Применение паровой турбины
Что в итоге

Идея практического применения энергии пара далеко не нова, использование паровых турбин в промышленных масштабах давно стало частью нашей жизни. Именно эти агрегаты, установленные на различных электростанциях и ТЭЦ, на 99% снабжают электричеством наши дома. Однако, некоторые мастера-умельцы умудряются внедрить принцип преобразования тепловой энергии в электрическую у себя дома. Для этого используется самодельная паровая турбина минимальных размеров и мощности. О том, как ее собрать в домашних условиях, и пойдет речь в данной статье.

Как работает паровая турбина?

В сущности, паровые турбины являются составной частью сложной системы, призванной преобразовать энергию топлива в электричество, иногда – в тепло.

На данный момент этот способ считается экономически выгодным. Технологически это происходит следующим образом:

твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной установке. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар,
полученный пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3.43 МПа. Это необходимо для того, чтобы добиться максимального КПД работы всей системы,
по трубопроводам рабочее тело доставляется к турбине, где равномерно распределяется по соплам с помощью специальных агрегатов,
сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Таким образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть принцип действия паровой турбины,
вал генератора, представляющего собой «электродвигатель наоборот», вращается ротором турбины, в результате чего вырабатывается электроэнергия,
отработанный пар попадает в конденсатор, где от соприкосновения с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и насосом снова подается в котел на прогрев.

Примечание. В лучшем случае КПД паровой турбины достигает 60%, а всей системы – не более 47%. Значительная часть энергии топлива уходит с теплопотерями и расходуется на преодоления силы трения при вращении валов.

Ниже на функциональной схеме показан принцип работы паровой турбины совместно с котельной установкой, электрическим генератором и прочими элементами системы:

Чтобы не допускать снижения эффективности работы, на валу ротора располагается максимальное расчетное число лопаток. При этом между ними и корпусом статора обеспечивается наименьший зазор посредством специальных уплотнений. Простыми словами, чтобы пар «не крутился вхолостую» внутри корпуса, все зазоры минимизируются. Лопатка сконструирована таким образом, чтобы расширение пара продолжалось не только на выходе из сопла, но и в ее углублении. Как это происходит, отражает рабочая схема паровой турбины:

Следует отметить, что рабочее тело, чье давление после попадания на лопатки снижается, после рабочего цикла в первом блоке не сразу попадает в конденсатор. Ведь оно еще располагает достаточным запасом тепловой энергии, а потому по трубопроводам пар отправляется во второй блок низкого давления, где снова воздействует на вал посредством лопаток другой конструкции. Как показано на рисунке, устройство паровой турбины может предусматривать несколько таких блоков:

1 – подача перегретого пара, 2 – рабочее пространство блока, 3 – ротор с лопатками, 4 – вал, 5 – выход отработанного пара в конденсатор.

Для справки. Скорость вращения ротора генератора может достигать 30 000 об/мин, а мощность паровой турбины – до 1500 МВт.

Как сделать паровую турбину в домашних условиях?

Множество интернет-ресурсов публикует алгоритм, согласно которому в домашних условиях и с применением небольшого количества инструментов изготавливается мини паровая турбина из консервной банки. Помимо самой банки понадобится алюминиевая проволока, небольшой кусочек жести для вырезания полоски и крыльчатки, а также элементы крепежа.

В крышке банки делают 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести вырезают крыльчатку турбины, прикрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П. Затем полосу прикручивают ко второму отверстию, расположив крыльчатку таким образом, чтобы лопасти находились напротив трубки. Все технологические отверстия, сделанные во время работы, тоже запаивают. Изделие нужно установить на подставку из проволоки, заполнить водой из шприца, а снизу разжечь сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струи пара, вырывающегося из трубки.

Понятно, что такая конструкция может служить лишь прототипом, игрушкой, поскольку данная паровая турбина, сделанная своими руками, не может использоваться с какой-то целью. Слишком мала мощность, а о каком-то КПД и речи не идет. Разве что можно показывать на ее примере принцип действия теплового двигателя.

Мини-генератор электроэнергии можно реально изготовить из старого металлического чайника. Для этого, кроме самого чайника, потребуется медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и небольшой кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет сделана паровая турбина малой мощности.

С кулера снимается электродвигатель и устанавливается на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство монтируется в круглом корпусе из алюминия, по размерам он должен подойти вместо крышки чайника. В днище последнего делается отверстие, куда впаивается трубка, а снаружи из нее выполняется змеевик. Как видите, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, поскольку змеевик играет роль пароперегревателя. Второй конец трубки, как нетрудно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.

Примечание. Самая сложная и трудоемкая часть устройства – это как раз змеевик. Изготовить его из медной трубки легче, чем из нержавейки, но она долго не прослужит. От контакта с открытым огнем медный перегреватель быстро прогорит, поэтому лучше сделать его своими руками из нержавеющей трубки.

Применение паровой турбины

Налив в чайник воды и поставив его на включенный газ, можно убедиться, что при закипании энергии выходящего из трубки пара достаточно, чтобы на выходе электродвигателя появилась ЭДС. Для этого к нему стоит подключить светодиодный фонарик. Помимо питания для электрических лампочек, возможно и другое применение паровой турбины, например, для зарядки аккумулятора сотового телефона.

В условиях квартиры или частного дома подобная мини-электростанция может показаться простой игрушкой. А вот оказавшись в походе и взяв с собой турбированный чайник с электрогенератором, вы сможете оценить по достоинству его функциональность. Возможно, в процессе вам удастся найти еще какое-нибудь назначение турбины. Больше информации об изготовлении походного генератора из чайника можно узнать, посмотрев видео:

Что в итоге?

К сожалению, конструктивно паровые машины достаточно сложны и сделать дома турбину, чья мощность достигала хотя бы 500 Вт, весьма затруднительно. Если стремиться к тому, чтоб соблюдалась схема работы турбины, то затраты на комплектующие и потраченное время будут неоправданными, КПД самодельной установки не превысит 20%. Пожалуй, проще купить готовый дизель-генератор.

Как сделать маленькую ветряную турбину

Как сделать маленькую ветряную турбину (с фотографиями и видео)

Сделайте маленькую ветряную турбину у вас дома. Вы можете увидеть сотни небольших видеороликов о ветряных турбинах, в которых рассказывается, как легко сделать маленькую ветряную турбину в домашних условиях. Но многие из них не очень полезны. Многие из них не предлагают полного руководства по созданию маленькой ветряной турбины, которая работает как настоящая.
Люди не удовлетворены, что можно понять из их комментариев. Поэтому я решил построить небольшую турбину и загрузить видео на YouTube. Я пошел в город и купил необходимые инструменты и детали в магазине оборудования.

Основные сегменты
винт
динамо-корпус
основа
Хвост

Содержание

Пропеллер ветротурбины
Динамо Кожух
Сделать небольшую базу
Маленький хвост

Как сделать самодельный мини-пропеллер ветротурбины
- Работа изогнутого аэродинамического профиля или лопастей пропеллера

Пропеллер ветротурбины

Сделать небольшой винт ветротурбины

Он преобразует энергию ветра в механическую энергию вращения. Это самая важная часть. Давайте узнаем, как сделать винт.
Купите 10-дюймовую трубу ПВХ (3 дюйма в диаметре), разделив ее по периметру на равные. Отрежьте трубу на лезвия, как показано в видео-видео.
Сделайте отверстия, как показано на рисунке, на любом круглом предмете с 2,5 дюймами.
Затем привинтите 3 лезвия к нему, используя винты цикла.
Имейте в виду, вес каждого клинка должен быть одинаковым.
Каждое лезвие должно быть расположено на пластине на одинаковом расстоянии.

Товары для изобретателей Ссылка на магазин.

Динамо Кожух

Изготовление корпуса

Электроника для самоделок вкитайском магазине.

В корпусе находятся как механизм динамо, так и механизм поворота. Динамо используется для преобразования механической энергии или энергии вращения, генерируемой винтом ветротурбины, в электрическую энергию.
проволока
Кусок ручки
ПВХ Фитинг Т
Купить 2 подшипника
Купить динамо 3В
Подключить динамо к фитингу ПВХ.
Соедините два подшипника с общей осью. Кусок пера можно использовать в качестве оси.
подключите один подшипник к ПВХ T

Подшипниковый узел представляет собой механизм поворота. Это помогает ветровой турбине противостоять ветру. Когда направление ветра изменяется с востока на запад, механизм поворота хвоста автоматически настроит пропеллер так, чтобы он был направлен прямо на ветер, чтобы использовать максимальную энергию ветра.

Сделать небольшую базу

Основание турбины и стойка содержат винт, динамо, хвост и механизм поворота. Это очень легко сделать основание турбины. Купить некоторые фитинги ПВХ.
Колено — 4 трубы из
ПВХ — 3
шт.
Соедините эти фитинги, как показано на рисунке.

Маленький хвост

Маленький хвост ветротурбины

У большинства видеороликов о ветряных турбинах, сделанных своими руками на youtube, нет механизма самовращения хвоста. Без него турбина не будет полной. Какова цель хвоста? Механизм автоматического поворота хвоста поможет винту изменить направление движения против ветра. Хвост заставит пропеллер противостоять ветру даже при более высоких скоростях ветра.
резка GI лист
ПВХ Труба, редуктор

Ветрогенератор готов. Проверь свою Работу

https://www.newphysicist.com

Давайте сегодня сделаем самодельный мини-пропеллер ветротурбины. Когда я впервые планировал сделать простую мини-ветротурбину, я запутался в том, чтобы получить мини-пропеллер ветряной турбины. Многие люди предлагали мне заняться в хозяйственном магазине. Но, к сожалению, в нашем городе такого устройства не было.

На практике пропеллер является наиболее важной частью ветряного двигателя. Это функциональная часть. Они сделаны в такой форме, чтобы получить правильную функцию. Лопасти воздушного винта выполнены в форме изогнутого аэродинамического профиля, имеющего характерную форму с закругленной передней кромкой, за которой следует острая задняя кромка, часто с асимметричным выпуклостью.

Мы знаем, что энергия ветра является распространенным источником возобновляемой энергии в мире. Ветрогенераторы с горизонтальной осью являются наиболее популярной конструкцией. Есть несколько факторов, которые влияют на эффективность винта турбины с горизонтальной осью.
Но здесь мы собираемся сделать рабочую модель ветряной турбины или мини-ветрогенератор собственного производства. Просто сделайте простую мини ветряную турбину для своих детей.
Посмотри это видео. Тебе понравится!!

Купите кусочек ПВХ ТРУБЫ в хозяйственном магазине.
Разрежьте его на три равные части.
Затем снова разрезать каждые три части на две.
Возьмите три из шести одинаковых лезвий.
Используйте сверло, чтобы сделать отверстия на одном конце, если куски.
Точные края, используя резак.
Купить круглое основание и вырезать круглый кусок. (размер монеты)
Сделайте отверстия, как показано на одинаковом расстоянии.
Присоедините три лезвия к круглому основанию с помощью винтов цикла.
Затяните винты с помощью гаечного ключа.
Самодельный мини пропеллер ветротурбины готов.

Работа изогнутого аэродинамического профиля или лопастей пропеллера

Аэродинамический профиль спроектирован таким образом, что воздух движется по его верхней поверхности быстрее, чем по его нижней поверхности. Когда аэродинамический профиль движется в воздухе, скорость воздуха над фольгой будет больше, чем скорость на нижней поверхности. Основным принципом работы аэродинамического профиля является принцип Бернулли. Это соотношение, связывающее скорость жидкости и давление. Принцип гласит, что «давление жидкости уменьшается с увеличением скорости жидкости». На самом деле принцип поднятия самолета — это принцип Бернулли.

ВИДЕО: Как построить ветряную турбину менее чем за 20 минут

Офис Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии

14 июня 2016 г.

URL видео

Хойт Бэтти из Управления технологий ветро- и гидроэнергетики предлагает простой пошаговый проект по созданию ветряной турбины, который можно выполнить менее чем за 20 минут.

Ищете интересный проект для всей семьи?

Почему бы не изучить дар, который продолжает приносить пользу: чистая энергия.

Этот проект занимает менее 20 минут и помогает повысить осведомленность об энергии ветра — самом быстрорастущем источнике энергии в Соединенных Штатах.

Энергия ветра — один из лучших в Америке вариантов дешевой, безуглеродной возобновляемой энергии. Он борется с изменением климата, поддерживает более 73 000 рабочих мест в США, а общая установленная мощность ветра в 2014 году выросла почти до 66 гигаватт. Этого электричества достаточно для питания более 17,5 миллионов домов в год!

Посмотрите пошаговое видео, размещенное Хойтом Бэтти из Управления технологий ветро- и гидроэнергетики, чтобы построить ветряную турбину из бумаги, или выполните следующие действия:

Materials Needed:

Paper (cardstock preferred)
Scissors
Markers or crayons
One small bead
One dress pin
One eraser

Шаг 1: Загрузите материалы и распечатайте макет ветряка.

Министерство энергетики США

Шаг 2: Вырежьте башню и лопасти

Рука, держащая лист бумаги и вырезающая фигуру.

Шаг 3: Раскрасьте башню и лезвия

Министерство энергетики США

Шаг 4: Вырежьте прорези в башне

Министерство энергетики США

Совет. Согните бумагу по более толстым линиям (не по коротким пунктирным линиям) и вырежьте каждую линию, чтобы получились небольшие прорези, чтобы клапаны с другой стороны могли входить в них.

Шаг 5: Сложите башню

Министерство энергетики США

Начните аккуратно складывать башню по пунктирным линиям меньшего размера. В последнем сгибе вставьте три клапана в три прорези, созданные на шаге 4.

Шаг 6: Сложите лезвия

Министерство энергетики США

Слегка согните каждое лезвие по пунктирным линиям. Это поможет лезвиям лучше вращаться!

Шаг 7: Прикрепите лопасти к башне

Осторожно проткните шпильку через центр втулки, соединяющей вместе три лопасти турбины. Затем поместите бусину на булавку, затем башню и, наконец, закрепите все части на месте, прикрепив ластик к булавке.

Хотите узнать больше об энергии ветра?

Узнайте, как работают ветряные турбины, ознакомьтесь с нашим проектом «Ветер для школ» или прочтите отчет Revolution Now.

Ветроэнергетическая программа является частью Управления технологий ветро- и гидроэнергетики и работает над расширением использования экологически чистой, доступной и надежной ветровой энергии для обеспечения национальной безопасности, экономической жизнеспособности и качества окружающей среды.

Как работает ветряная турбина — текстовая версия

Сила ветра

Ветряные турбины используют ветер — чистый, бесплатный и широко доступный возобновляемый источник энергии — для выработки электроэнергии. На этой странице представлена текстовая версия интерактивной анимации: Как работает ветряная турбина.

Как работает ветряная турбина

Ветряная турбина преобразует энергию ветра в электричество за счет аэродинамической силы лопастей ротора, которые работают как крыло самолета или лопасти винта вертолета. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает как подъемную силу, так и сопротивление. Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться. Ротор соединяется с генератором либо напрямую (если это турбина с прямым приводом), либо через вал и ряд шестерен (редуктор), которые ускоряют вращение и позволяют физически уменьшить генератор. Этот перевод аэродинамической силы во вращение генератора создает электричество.

Как работает ветряная электростанция

Ветряные электростанции производят электроэнергию за счет множества ветряных турбин, расположенных в одном месте. На размещение ветряной электростанции влияют такие факторы, как ветровые условия, окружающая местность, доступ к линиям электропередач и другие факторы размещения. В ветряной электростанции коммунального масштаба каждая турбина вырабатывает электроэнергию, которая поступает на подстанцию, где затем передается в сеть, где питает наши сообщества.

Передача инфекции

Линии электропередач передают электричество высокого напряжения на большие расстояния от ветряных турбин и других генераторов энергии в районы, где эта энергия необходима.

Трансформеры

Трансформаторы получают электроэнергию переменного тока при одном напряжении и повышают или понижают напряжение для подачи электроэнергии по мере необходимости. Ветряная электростанция будет использовать повышающий трансформатор для повышения напряжения (таким образом, уменьшая требуемый ток), что снижает потери мощности, возникающие при передаче больших токов на большие расстояния по линиям электропередач.

Подстанция

Подстанция соединяет систему передачи с системой распределения, которая поставляет электроэнергию населению. Внутри подстанции трансформаторы преобразуют электроэнергию с высокого напряжения в более низкое напряжение, которое затем может быть безопасно доставлено потребителям электроэнергии.

Башня ветряной турбины

Башня, изготовленная из трубчатой стали, поддерживает конструкцию турбины. Башни обычно состоят из трех секций и собираются на месте. Поскольку скорость ветра увеличивается с высотой, более высокие башни позволяют турбинам захватывать больше энергии и генерировать больше электроэнергии. Ветры на высоте 30 метров (примерно 100 футов) и выше также менее турбулентны.

Направление ветра

Определяет конструкцию турбины. Ветряные турбины, подобные показанной здесь, обращены к ветру, а подветренные — в сторону. Большинство наземных ветряных турбин коммунального масштаба являются ветряными турбинами.

Флюгер

Флюгер измеряет направление ветра и взаимодействует с приводом рыскания, чтобы правильно ориентировать турбину относительно ветра.

Анемометр

Анемометр измеряет скорость ветра и передает данные о скорости ветра на контроллер.

Лезвия

Большинство турбин имеют три лопасти, изготовленные в основном из стекловолокна. Лопасти турбин различаются по размеру, но типичная современная наземная ветряная турбина имеет лопасти длиной более 170 футов (52 метра). Самая большая турбина — морская ветряная турбина GE Haliade-X с лопастями длиной 351 фут (107 метров) — примерно такой же длины, как футбольное поле. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается.

Наземная турбина с редуктором

Трансмиссия турбины с редуктором состоит из ротора, главного подшипника, главного вала, редуктора и генератора. Трансмиссия преобразует низкоскоростное вращение ротора турбины (лопасти и узел ступицы) с высоким крутящим моментом в электрическую энергию.

Гондола

Гондола находится на вершине башни и содержит коробку передач, низкоскоростные и высокоскоростные валы, генератор и тормоз. Некоторые гондолы больше дома и для турбины с редуктором мощностью 1,5 МВт могут весить более 4,5 тонн.

Система рыскания

Привод рыскания вращает гондолу на ветряных турбинах, чтобы они оставались обращенными к ветру при изменении направления ветра. Для этого двигатели рыскания приводят в действие привод рыскания.

Ветряные турбины не требуют привода рыскания, потому что ветер вручную уносит ротор от него.

Система подачи

Система шага регулирует угол наклона лопастей ветряной турбины по отношению к ветру, контролируя скорость вращения ротора. Регулируя угол наклона лопастей турбины, система шага определяет, сколько энергии могут извлекать лопасти. Система шага также может «раскачивать» лопасти, регулируя их угол, чтобы они не создавали силы, которая могла бы вызвать вращение ротора. Оперение лопастей замедляет ротор турбины, чтобы предотвратить повреждение машины, когда скорость ветра слишком высока для безопасной работы.

Центр

Часть трансмиссии турбины, лопасти турбины входят в ступицу, соединенную с главным валом турбины.

Коробка передач

Трансмиссия состоит из ротора, главного подшипника, главного вала, редуктора и генератора. Трансмиссия преобразует низкоскоростное вращение ротора турбины (лопасти и узел ступицы) с высоким крутящим моментом в электрическую энергию.

Ротор

Лопасти и ступица вместе образуют ротор турбины.

Тихоходный вал

Часть трансмиссии турбины, низкоскоростной вал соединен с ротором и вращается со скоростью 8–20 оборотов в минуту.

Подшипник главного вала

Часть трансмиссии турбины, главный подшипник поддерживает вращающийся низкоскоростной вал и уменьшает трение между движущимися частями, чтобы силы от ротора не повреждали вал.

Высокоскоростной вал

Часть трансмиссии турбины, высокоскоростной вал соединяется с коробкой передач и приводит в движение генератор.

Генератор

Генератор приводится в движение высокоскоростным валом. Медные обмотки вращаются через магнитное поле в генераторе для производства электроэнергии. Некоторые генераторы приводятся в действие редукторами (показанными здесь), а другие представляют собой прямые приводы, в которых ротор присоединяется непосредственно к генератору.

Контроллер

Контроллер позволяет запускать машину при скорости ветра около 7–11 миль в час (миль в час) и выключает машину, когда скорость ветра превышает 55–65 миль в час. Контроллер выключает турбину при более высоких скоростях ветра, чтобы избежать повреждения различных частей турбины. Думайте о контроллере как о нервной системе турбины.

Тормоз

Турбинные тормоза не похожи на автомобильные тормоза. Тормоз турбины удерживает ротор от вращения после того, как он был отключен системой шага. Как только лопасти турбины останавливаются контроллером, тормоз удерживает лопасти турбины в неподвижном состоянии, что необходимо для технического обслуживания.

Морская ветряная турбина с прямым приводом

Турбины с прямым приводом упрощают системы гондол и могут повысить эффективность и надежность за счет устранения проблем с коробкой передач. Они работают, соединяя ротор напрямую с генератором для выработки электроэнергии.

Морской флюгер и анемометр с прямым приводом

Анемометр измеряет скорость ветра и передает данные о скорости ветра на контроллер.

Система рыскания с прямым приводом

Электродвигатели рыскания приводят в действие привод рыскания, который вращает гондолы ветряных турбин, чтобы они оставались обращенными к ветру при изменении направления ветра.

Лопасти генератора с прямым приводом

Большинство турбин имеют три лопасти, изготовленные в основном из стекловолокна. Когда ветер обдувает лопасть, давление воздуха на одной стороне лопасти уменьшается. Разница в давлении воздуха по обеим сторонам лопасти создает как подъемную силу, так и сопротивление. Подъемная сила больше, чем сопротивление, и это заставляет ротор вращаться. Лопасти турбины GE Haliade X имеют длину 351 фут (107 метров) — примерно такую же длину, как футбольное поле!

Система шага с прямым приводом

Концентратор прямого привода

Лопасти турбины вставляются в ступицу, соединенную с генератором турбины.

Ротор с прямым приводом

Лопасти и ступица вместе образуют ротор турбины.

Генератор с прямым приводом

Генераторы с прямым приводом не используют редуктор для выработки электроэнергии. Они генерируют энергию, используя гигантское кольцо постоянных магнитов, которые вращаются вместе с ротором, производя электрический ток, проходя через стационарные медные катушки. Большой диаметр кольца позволяет генератору создавать большую мощность при вращении с той же скоростью, что и лопасти (8–20 оборотов в минуту), поэтому ему не нужен редуктор, чтобы разогнать его до тысяч оборотов. в минуту требуют другие генераторы.

Контроллер прямого привода

Тормоз с прямым приводом

Турбинные тормоза — это не автомобильные тормоза. Тормоз турбины удерживает ротор от вращения после того, как он был отключен системой шага. Как только лопасти турбины останавливаются контроллером, тормоз удерживает лопасти турбины в неподвижном состоянии, что необходимо для технического обслуживания.

Подшипник ротора прямого привода

Подшипник ротора поддерживает главный вал и уменьшает трение между движущимися частями, чтобы силы от ротора не повреждали вал.

Узнайте больше об энергии ветра

Как работают ветряные турбины?

Изучите основы работы ветряных турбин для производства чистой энергии из обильного возобновляемого ресурса — ветра.

Учить больше

Основы ветроэнергетики

Узнайте больше о ветроэнергетике здесь, от принципа работы ветряной турбины до новых захватывающих исследований в области ветровой энергии.

Разное