Паровая турбина своими руками: Паровая турбина — как сделать своими руками.

Содержание

Паровая турбина — как сделать своими руками.

Использование пара в промышленном масштабе широко известно благодаря использованию паровых турбин, которые широко используются в ТЭЦ и электростанциях. Хотя для некоторых мастеров не составляет трудности сделать их маленькие аналоги дома.

Содержание:

Принцип функционирования
Как соорудить мини-паротурбину своими руками
- Процесс изготовления
Изготовление небольшого генерирующего устройства электроэнергии своими руками
Функционирование самодельного парового оборудования и его особенности

Принцип функционирования

Дело в том, что паровая турбина по большому счету это часть специального механизма, основная задача которого преобразование энергии пара в электрическую или тепловую.

Технологически весь процесс выглядит следующим образом:

При сжигании различных видов топлива в топке вода превращается в пар.
При дальнейшем перегреве пара до 435 ºС и давлении 3.43 МПа пар по трубам передается на турбину, где при помощи особых частей происходит его равномерное распределение по соплам.
С сопел пар подается на специальные лопатки изогнутой формы, что крепятся на валу, из-за этого они вращаются, в результате чего кинетическая энергия трансформируется в механическую.

Вал генератора является «электродвигателем» наоборот и вращается при помощи ротора турбины, и это позволяет вырабатывать электричество.
Далее пар в конденсаторе при контакте с холодной водой опять превращается в воду, которую насосы снова закачивают на разогрев.

Как соорудить мини-паротурбину своими руками

В Сети можно столкнуться с большим количеством вариантов, в которых рассматривается самодельный способ изготовления данного агрегата.

Для этих целей будет использоваться обычная консервная банка, проволока из алюминия, кусочек жести, и крепежные материалы.

Перечисленные материалы позволят сделать задуманное дома, не применяя для этих целей специальное оборудование и инструмент. Данная турбина будет наглядно демонстрировать превращение энергии пара в электричество.

Процесс изготовления

В крышке банки проделывается два отверстия, в одно из которых впаивается часть трубки. Берется жесть и вырезается крыльчатка турбины и крепится к П-образной полоске.

После этого крепится полоска на другое отверстие, крыльчатка закрепляется лопастями напротив трубки.

Сооружение крепят на проволочную подставку, берут шприц с водой и ее заполняют, а снизу зажигают сухое топливо. Из трубки будет вырываться струя пара, что приведет в движение импровизированный ротор.

Правда, мощности такой турбины ни на что не хватит, поскольку кпд ее очень низкий. Она может рассматриваться только в качестве макета для того, чтобы понять принцип работы оборудования.

Изготовление небольшого генерирующего устройства электроэнергии своими руками

Для этих целей вполне подойдет компьютерный кулер, из которого для изготовления крыльчатки будет сооружена маломощная турбина.

С кулера следует снять электрический двигатель и установить на одной оси с крыльчаткой.

Полученное устройство следует монтировать в круглом алюминиевом корпусе. За основу берется крышка чайника, а точнее ее диаметр.

В его дне проделывают отверстие, куда при помощи паяльника монтируется трубка, из которой делают змеевик. Противоположный конец трубки следует подвести к лопаткам крыльчатки, благодаря чему конструкция и работает.

Змеевик – это наиболее важная часть всего устройства. Для его изготовления лучше использовать проволоку из меди, правда с учетом малой толщины и постоянным перегревом она имеет небольшой срок эксплуатации. Поэтому, оптимально в устройство ставить нержавеющую трубку.

Функционирование самодельного парового оборудования и его особенности

Итак, мини-электрическая машина готова и можно приступать к ее проверке.

Залив воду в чайник и поставив его на плиту замечаем, что при закипании образуется пар, энергии которого хватит для зарядки мобильного телефона или работы светодиодной лампочки.

Характерно, что в домашних условиях подобная электростанция может использоваться, как игрушка, поскольку ввиду малой мощности электричества его не хватит для работы оборудования или бытовой техники.

Стоит отметить: если вы отправляетесь в многодневный поход и возьмете с собой данное оборудование, то по достоинству сможете оценить все плюсы, которые оно дает. Например, вы сможете подзарядить аккумулятор мобильного телефона, фотоаппарата или других гаджетов.

К сожалению, дома сооружение паровой турбины, мощность которой будет порядка 500 Вт и более очень сложно и сопряжено с большими денежными затратами.

Паровая турбина своими руками на 10 квт

Как выполнить паровую турбину

Идея использования на практике энергии пара далеко не нова, применение паровых турбин в масштабах промышленности давно стало частью нашей жизни. Собственно эти агрегаты, установленные на самых разных электрических станциях и ТЭЦ, на 99% снабжают электротоком наши дома. Однако, некоторые мастера-умельцы умудряются внедрить принцип изменения энергии тепла в электрическую в своем доме. Для этого применяется рукодельная паровая турбина очень маленьких размеров и мощности. Про то, как ее собрать дома, и пойдёт речь в этой публикации.

Как не прекращает работу паровая турбина?

В сущности, паровые турбины являются важной частью сложной системы, призванной изменить энергию топлива в электричество, порой – в тепло.

Сейчас такой способ считается рентабельным. Технологически это происходит так:

твёрдое или жидкое горючее сжигается в паровой котельне. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар;
получившийся пар дополнительно перегревается и может достигать температуры 435 ?С при давлении 3.43 МПа. Это нужно для того, чтобы достигнуть самого большого КПД работы всей системы;
по трубопроводам рабочее тело транспортируется к турбине, где одинаково делится по соплам при помощи специализированных агрегатов;
сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Подобным образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть рабочий принцип паровой турбины;
вал генератора, представляющего собой «электрический двигатель наоборот», крутится ротором турбины, благодаря чему формируется электрическая энергия;
отработанный пар проникает в конденсатор, где от соприкасания с охлажденной водой в теплообменном аппарате переходит в состояние жидкости и насосом опять подается в котел на прогрев.

Примечание. Как максимум КПД паровой турбины может достигать 60%, а всей системы – не больше 47%. Большая часть энергии топлива уходит с потерями тепла и тратится на преодоления силы трения во время вращения валов.

Ниже на практической схеме показан рабочий принцип паровой турбины одновременно с котельной, электрогенератором и прочими системными элементами:

Чтобы не допускать снижения рабочей эффективности, на роторном валу размещается максимальное расчетное количество лопаток. При этом между ними и корпусом статора обеспечивается минимальный просвет при помощи специализированных уплотнений. Обычными словами, чтобы пар «не крутился попусту» изнутри корпуса, все зазоры минимизируются. Лопатка сконструирована поэтому, чтобы увеличение пара продолжалось не только на выходе из сопла, но также и в ее углублении. Как это происходит, отображает рабочая схема паровой турбины:

Нужно сказать, что рабочее тело, чье давление после проникания на лопатки уменьшается, после рабочего цикла в первом блоке не сразу проникает в конденсатор. Ведь оно еще располагает достаточным запасом энергии тепла, а поэтому по трубопроводам пар отправляется во второй блок малого давления, где опять действует на вал при помощи лопаток другой конструкции. Как показано на рисунке, устройство паровой турбины может учитывать несколько подобных блоков:

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

Для справки. Частота вращения ротора генератора достигает 30 000 оборотов в минуту, а мощность паровой турбины – до 1500 МВт.

Как выполнить паровую турбину дома?

Много интернет-ресурсов публикует метод, по которому дома и с использованием минимального количества инструментов делается мини паровая турбина из консервной банки. Кроме самой банки потребуется проволока из алюминия, маленький кусочек жести для вырезания полосы и крыльчатки, и также крепежные элементы.

В крышке банки выполняют 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести режут крыльчатку турбины, закрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П. После полосу крепят к другому отверстию, разместив крыльчатку поэтому, чтобы лопасти пребывали напротив трубки. Все технологичные отверстия, созданные в ходе работы, тоже запаивают. Изделие необходимо установить на подставку из проволки, наполнить водой из шприца, а снизу распалить сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струйки пара, вырывающегося из трубки.

Ясно, что эта конструкция служит лишь прототипом, игрушкой, потому как эта паровая турбина, выполненная собственными руками, не может применяться с какой-нибудь целью. Очень мала мощность, а о каком-нибудь КПД и речи не идет. Разве что можно выказывать на ее примере рабочий принцип теплового мотора.

Мини-генератор электрической энергии можно по настоящему сделать из старого металлического чайника. Для этого, помимо самого чайника, понадобится медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и маленький кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет выполнена паровая турбина небольшой мощности.

С кулера снимается электрический двигатель и ставится на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство устанавливается в круглом алюминиевом корпусе, по размеру он должен подойти взамен крышки чайника. В дно последнего выполняется отверстие, куда впаивается трубка, а с наружной стороны из нее делается полотенцесушитель. Как можно заметить, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, потому как полотенцесушитель роль играет пароперегревателя. Второй конец трубки, как несложно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.

Примечание. Очень сложная и сложная часть устройства – это как раз полотенцесушитель. Сделать его из медной трубки легче, чем из нержавеющей стали, однако она долго не будет служить. От контакта с открытым огнём медный перегреватель быстро прогорит, благодаря этому лучше выполнить его собственными руками из нержавеющей трубки.

Использование паровой турбины

Налив в чайник воды и поставив его на включеный газ, можно удостовериться, что при закипании энергии выходящего из трубки пара достаточно, чтобы на выходе электрического двигателя возникла ЭДС. Для этого к нему стоит присоединить светодиодный фонарик. Кроме питания для электрических лампочек, возможно и другое использование паровой турбины, к примеру, для зарядки аккумулятора мобильного телефона.

В условиях квартиры или приватного дома аналогичная мини-электростанция на первый взгляд покажется простой игрушкой. А вот очутившись в походных условиях и взяв с собой бездымоходный чайник с электрическим генератором, вы сумеете оценить по праву его практичность. Возможно, в процессе у вас получится найти еще какое-нибудь назначение турбины. Больше информации об изготовлении походного генератора из чайника узнать можно, посмотрев видео:

Заключение

К несчастью, конструктивно паровые машины довольно сложны и выполнить дома турбину, чья мощность достигала хотя бы 500 Вт, очень трудно. Если стремиться к тому, чтобы соблюдалась рабочая схема турбины, то расходы на комплектующие и затраченное время будут неоправданными, КПД самодельной установки не превысит 20%. Пожалуй, легче приобрести готовый дизель-генератор.

Паровая турбина: рабочий принцип 3 разновидностей агрегата

Паровая турбина приносит в наши дома свет и тепло Паровая турбина – это тепловой мотор, который видоизменяет энергию тепла из пара в энергию механическую вращения вала. При помощи паропровода нагретый свежий пар, поступая из котла, подходит к паровой турбине, после этого большая часть высвобожденной энергии тепла преобразуется в механическую работу.

Работа паровой турбины

В турбинной установке находящейся в котле, три среды: вода, пар, и также конденсат создают такой себе закрытый цикл. В процессе изменения, при этом, теряется лишь минимальное количество пара и воды. Это кол-во воды регулярно восполняется добавкой в установку сырой воды, которая проходит заранее через фильтр для очистки воды. Там вода обрабатывается химическими составами, нужными для убирания находящихся в водной массе, не необходимых примесей.

Рабочий принцип:

Отработавший пар с достаточно-таки пониженными давлением и температурой проникает из турбины в конденсатор.
Там он встречает на пути систему разных трубок, по которой постоянно прокачивается при помощи насоса циркуляционного охлаждающая вода. Берут ее в основном из рек, озер или водоемов.
Соприкасаясь с холодной поверхностью трубка конденсатора, выработавший пар конденсируется, превращаясь таким образом, в воду (конденсат).
Постоянно откачиваясь из конденсатора специализированным насосом, конденсат через подогреватель проникает в деаэратор.
Оттуда насос передает его в паровой котел.

В установке есть также турбонаддув и подогреватель. Его функцией считается необходимость сообщить конденсату добавочное кол-во тепла. Современные паротурбинные установки в основном оснащены несколькими подогревателями. К тому же, для подогрева питательной жидкости нужна, в основном, теплота от пара, который отбирается из промежуточных ступенек самой турбины в границах 15-30% от совокупного расхода пара. Это даёт прекрасное увеличение КПД установки.

Современная паровая электростанция в действии

Тепло, отработанного в турбине пара поступает в конденсатор через трубки. Кол-во высвобождаемого тепла велико, и, поэтому, охлаждающая вода должна быть нагрета несущественно. В виду этого, расход у мощных паротурбинных установок весьма велик. Порой он может достигать до 20000 м3/час. Тем более если мощность станции 100000 кВт. В данных случаях охлаждающая подается вода циркулярным насосам из речки и после выполнения собственной функции сливается опять в реку, только ниже места забора.

Действие крепкой струйки пара на лопасти приводит вал во вращение в паровых турбинах

В паровых турбинах строение такое, что возможная энергия пара, пройдя процесс расширении в соплах, превращается в кинетическую энергию, способную перемещаться с высокой скоростью. Мощная струйка пара подается на изогнутые лопатки, которые закреплены по окружности диска, насаженного на вал. Действие крепкой струйки пара на лопасти и приводит вал во вращение.

Чтобы изменить энергию пара в кинетическую, необходимо обеспечить ему свободный выход из парогенератора, в котором он находится, по соплу, в пространство. Плюс ко всему, давление пара нужно больше, чем давление того самого пространства. Необходимо знать, что пар будет выходить с очень большой скоростью.

Скорость выхода пара из сопла зависит от подобных факторов:

От температуры и давления до увеличения;
Какое давление есть в пространстве, в которое он вытекает;
Форма сопла, по которому вытекает пар, также оказывает влияние на скорость.

Вал турбины должен соединяться с валом самой рабочей машины. Какой она будет, зависит от области, в которой применяется рабочая машина. Это может быть энергетика, металлургия, приводы турбогенераторов, воздуходувные машины, нагнетатели воздуха, насосы, водный и ЖД транспорт.

Устройство паровой турбины

Паротурбинная установка – считается главным типом двигателей на современных тепловых и атомных электрических станциях, которые вырабатывают 85 – 90% электрической энергии, потребляемой по всему миру.

Вид и устройство паротурбинной установки

Паровые турбины выделяются большой быстроходностью. Она в основном равна 3000 об. мин., и имеют при этом сравнительно небольшие размеры и массу. В сегодняшней промышленности сегодня выпускают турбоагрегаты разных мощностей, даже такие, где в одном агрегате при высокой экономности более тысячи милионов ватт.

Изобретен этот аппарат издревле. В его создании участвовали многие ученые мужи. В Российской Федерации основоположником строительства паровых турбин в большинстве случаев считают Поликарпа Залесова, который внедрял данные строения в Алтайском крае в начале девятнадцатого столетия.

Паровые турбины разделяют на:

Конденсационные;
Теплофикационные;
Специализированного назначения;
Оживленные;
Реактивные;
Активно-раективные.

Самая популярная – конденсационная турбина – не прекращает работу с выпуском отработанного пара в конденсатор с глубоким вакуумом. От промежуточных ступенек ее турбин, в основном, берется определенное количество пара в целях регенерации. Основное назначение конденсационных установок – выработка электрической энергии.

Строение паровой турбины

Паровые турбины возводят в качестве неподвижных конструкций, которые применяют по большей части на фабричных силовых установках или электрических станциях, и транспортных, нужных для работы судовых котлов.

независимо от рабочего принципа, сущность происходящих действий останется неизменной – струйка пара, вытекающая из сопла, будет направляться на лопатки диска, имеющегося на валу, и тот приводится в действие.

Паровые турбины отличают по следующим свойствам:

Оборотам;
Количеству корпусов;
Направлению движения струйки пара;
Числу валов;
Размещению конденсационной установки;
Практичности.

Паровые турбины предоставляют долгую производство механической энергии при температуре охлаждающей их воды до 330 С Цельсия. Также турбины должны исполнять продолжительную хорошую работу с нагрузкой номинальной от 30 до 100%. Что нужно для регулирования распределения электрической нагрузки. Самые популярные конденсационные турбины обязаны давать долгое действие при температуре выхлопного процесса до 700 С.

Паровая электростанция: специфики работы установки

Система регулирования работы турбины при резком сбросе мощности и отключении ТГ от сети, должна лимитировать быстрый заброс скорости вращения ее ротора, и не позволить срабатывания датчика безопасности. Работа турбины не исключают вероятность мгновенного сброса электронапряжения до нуля. Также турбины должны предоставляет возможность возобновить нагрузку до исходной, или любой иной цифры в регулировочном диапазоне, при скорости не меньше 10% от номинальной мощности за секунду.

Паровые турбины применяют по большей части на фабричных силовых установках или электрических станциях

Обязательные рабочие режимы:

С отключенным подогревателем большого давления;
С нагрузкой в рамках своих нужд в границах 40 минут после сброса;
На холостом ходу 15 минут после сброса электро- нагрузки;
Для проведения проверки на холостом ходу 20 часов после пуска турбины;
Служебный срок рабочих турбин между ремонтами обязан быть не меньше 4 лет;
Новые агрегаты имеют гарантию в пять лет;
Период работы на отказ у паровой турбины не меньше 6000 часов;
Показатель готовности у установки не меньше 0,98.

Паровая турбина имеет служебный срок больше тридцати лет. Как исключение из правил лишь быстроизнашивающиеся детали и детали.

Паровая турбина (видео)

Паровая турбина собственными руками – аппарат, который считается сердцем почти что любой электрические станции, действует по принципу превращения энергии из паровой в механическую. Однако такую машину вполне можно создать и дома. Разумеется это будет мини-устройство, и быстрее всего ваша рукодельная турбина будет газовая или воздушная, однако данная модель также пригодится в обиходе как и паровая турбина для ТЭЦ. Правильно разработанные схема, чертеж и рисунок смогут помочь вам достигнуть хорошего результата от самоделки.

Домашняя ТЭЦ на микротурбине

Можно ли дома иметь свою хорошую, небольшую систему теплогенерации и электричества? Компания MTT Micro Turbine Technology BV (Нидерланды) на данный вопрос ответила утвердительно, создав установку EnerTwin на основе микротурбины, одновременно генерирующей 3 кВт электричества и 15 кВт тепла. Микро-ТЭЦ EnerTwin разработана для замены котлов отопления для малого бизнеса и подсобных хозяйств. Главное внимание уделяют невысокой себестоимости, надежности, уменьшению шумового уровня и невысоким рабочим затратам.

Смотрится МикроТЭЦ как простой домашний прибор

Микро-ТЭЦ одновременно вырабует (когенерирует) тепловую и электроэнергию в местах, где они две популярны. В основном, ключевым потребителем энергии микро-ТЭЦ считается система обогрева. Электричество, в данном случае, становится побочным продуктом, производимым по очень невысокой себестоимости. Важное достоинство микро-ТЭЦ в том, что энергия топлива применяется почти что полностью. В этом состоит важное отличие от обыкновенных электростанций, где большое количество тепла теряется в атмосферу. Более того, микро-ТЭЦ экономит на передаче электрической энергии от электростанций до конечных клиентов, благодаря уменьшению потерь. Любое превышение выработки электрической энергии от микро-ТЭЦ можно экспортировать в электрическую сеть (в странах Европы, Соединённых Штатов и др. ). Есть специализированные программы стимулирования для поставщиков электрической энергии. К примеру в Германии, для тех кто поставляет остатки генерируемой электрической энергии в сеть, дополнительно даются льготы. Это выполняет плюсы когенерации еще большими.

Распределенная система генерации энергии на базе микро-ТЭЦ EnerTwin

Методика

EnerTwin система микро-ТЭЦ выстроена на основе микротурбины. Рабочий принцип состоит в следующем:

Главная схема рабочих узлов микро-ТЭЦ

Окружающий воздух поступить и сжимается в компрессоре.
Сжатый воздух заранее греют в рекуператоре.
В топке, добавляется тепло при горении топлива.
Горячий сжатый газ становится шире в турбине, что обеспечивает энергию механического типа для нагнетателя воздуха и генератора. «Инвертер» видоизменяет энергию, подаваемую генератором в напряжение и частоту электрические сети ( 230 ?50 Гц).
Расширенный газ после турбины нагревает воздух, сжатый компрессором в рекуператоре (см. 2).
Остаточное тепло, оставшееся в выходном газе после рекуператора, поглощается в теплообменном аппарате с водой.
Горячая вода применяется для централизованного отопления и /или горячего водообеспечения.

Устройство внутри EnerTwin

Турбина

Газовые турбины известны собственной большой мощностью, невысоким весом и рабочими затратами. Применение технологии турбонаддува, разработка которой финансировалась государством, приводит к невысокой себестоимости производства. Газотурбинные элементы оптимизировались для использования в турбогенераторе. Скоростной турбогенератор при скорости вращения 240 тысяч оборотов за минуту имеет чистый электрический к.п.д. 15% (19% результативность мощности на валу). Одновременно с низкими расходами, это обеспечивает большой потенциал для экономически продуктивных микро-ТЭЦ систем.

Новая идея

При разработке EverTwin компания применила нетрадиционный подход для разработки хорошего, очень малого газотурбинного мотора. Данный проект построен на вращающейся топке в комбинировании с практичным компрессором.

Результативность газовой турбины в большой мере зависит от потерь из-за утечек потока, потерь тепла и трения. Эти потери становятся еще существенней при попытках создать турбины микро-мощности, масштабируя простые газовые турбины. При уменьшении турбины соотношение щелей и размеров лопастей турбины уменьшается. Также, при уменьшении размера (уменьшается количество Рейнольдса) вязкие потери на трение возрастают, чем в традиционных турбогенераторах. В результате , есть основательное ограничение на результативность микротурбин с обыкновенной конфигурацией.

В концепции вращающейся топки указанные выше масштабные эффекты не так видны. Основной спецификой считается монолитный ротор.

Монолитный ротор микротурбины

Монолитный ротор в разрезе

По большей части , турбина состоит из одного ротора, в котором размещены центробежный нагнетатель воздуха, вращающаяся топка и реакционная турбина. У вращающейся топки, нагнетатель воздуха не имеет диффузора и турбина не имеет лопаток.

Электрический генератор

Успешный высокочастотный генератор на постоянных магнитах видоизменяет энергию механического типа микротурбины в электрическую энергию.
Генератор полностью интегрирован в ротор турбины, избегая расходов и потерь от добавочных подшипников и муфт.

Параметр шума

Микротурбины излучают только высокочастотный шумовой фон, который вероятно будет хорошо заглушен. Если сравнивать с обыкновенными генераторами и турбинами, EnerTwin имеет очень небольшой уровень шума.

Специфика EnerTwin

Электрическая мощность (макс/мин) — 3,0 /1,0 кВт
Теплопроизводительность (макс/мин) — 14,4 /5,0 кВт
Электрический КПД (макс/мин) — 15 /10 %
Самый большой суммарный КПД — 87% (зависит от показателей системы обогрева, к примеру температуры обратного трубопровода)
Частота вращения ротора (макс/ мин) — 240 / 180 тысяч оборотов в минуту
Употребление газа (38. 5 MJ/nm3, макс/мин) — 1,87 /0,84 nm3/h
Горючее — сетевой газ
Параметры системы обогрева (подающая/обратная труба) — 80 ?60 °С
Шумовой фон — 55 dB(A) 1m
Размеры — 970 x 610 x 1120мм
Вес — 225 кг
Диаметр дымоотвода — 100мм
Электрическая сеть — 230 В/50 Гц

Основное использование

По мнению разработчика основное использование микро-ТЭЦ:

Малые и средние предприятия;
Отрасли с сравнительно небольшим стойким требования тепла;
Конференц-залы;
Большие дома для жилья;
Дома с бассейном и /или сауной;
Загородные дома;
Школы, спортивные школы, спортивные залы, студии и кружки;
Коммунальные строения;
Автозаправки;
Гостиницы и рестораны;
Магазины;
Лечебные центры;
Дома престарелых;
Правительственные строения, например залы, полицейские станции, библиотеки.

Сертификация

В феврале 2013 года EnerTwin получили документ CE для полевых испытаний. Получение этого сертификата собой представляет существенную веху в формировании EnerTwin. Документ был предоставлен по KIWA после всесторонних испытаний работы турбин на газообразном топливе и вопросам безопасности труда. Свидетельство KIWA на самом деле для абсолютно всех стран Европейского Союза, а еще в Норвегии, Хорватии, Турции и Швейцарии.

Европейский документ безопасности KIWA

Где взглянуть?

МТТ в скором времени будет принимать участие на выставках:

Hannover Messe в Германии с 7 по 11 апреля 2014 года, павильон Holland Energy House, холл 27 G24
MCE в Милане с 18 по 21 марта 2014 г. в павильоне 5, стенд №. E02 10.

Паровая турбина малой мощности, минитэц

Установка солнечного парогенератора Матери — Новости Матери-Земли

В предыдущих статьях MOTHER EARTH NEWS показано, как построить недорогой каркас солнечной печи и сложную систему слежения. Теперь пришло время объединить эти компоненты с котлом и заставить их работать в нашем солнечном парогенераторе!

Ранее мы рассказывали о солнечной печи, спроектированной и построенной человеком по имени Чарльз Курнатт из Твенти-Найн-Палмс, Калифорния. Похоже, мистер Кернатт не только изобрел аппарат, который улавливал солнечную энергию и заставлял ее работать на себя, но и сделал это, вложив всего несколько сотен долларов. Это означало, что впервые энергетическая самодостаточность была доступна на уровне «маленького парня», и что небольшой задний двор — или даже крыша — обеспечили бы достаточно места для размещения настоящей домашней электростанции!

Затем — как будто просто изобретения печи было недостаточно — Чарльз разрешил НОВОСТИ МАТЬ-ЗЕМЛИ скопировать и изменить его дизайн и сделать его доступным для всех ее читателей, что мы и делаем. Теперь мы приступим к следующему этапу после каркаса солнечной печи и системы слежения: подсоединяем печь, чтобы ее можно было использовать для производства пара!

Как это работает

Парогенератор — это, по сути, «простой» котел. Наш установлен внутри изолированной коробки и установлен на стреле из трубы примерно в 10 футах над рамой зеркала. См. детальную схему парогенератора и штанги. Затем каждый из ста стеклянных отражателей размером 12 на 12 дюймов направлен непосредственно на котел, создавая общую площадь отражающей поверхности в 100 квадратных футов. Достаточно (при сосредоточении на мишени размером 18 на 18 дюймов), чтобы создать температуру внутри изолированного корпуса котла выше 1600 градусов по Фаренгейту!

Это сильное тепло затем «вспыхивает» из воды (жидкость поступает в змеевиковый котел через одну из его опорных секций стреловой трубы) в пар, который, в свою очередь, вытесняется из генератора через оставшуюся длину жесткого трубопровода. Поскольку пар находится под давлением (мы достигли более 300 фунтов на квадратный дюйм во время одного сеанса испытаний), необходим обратный клапан на «питающей» стороне водопроводной системы, чтобы предотвратить обратное движение поступающей воды. Этот элемент оборудования может быть установлен в водопроводе в любой точке между регулирующим клапаном и парогенератором.

Приступая к работе

Если вы уже работали над своей собственной солнечной печью, у вас уже есть большинство инструментов, необходимых для завершения сборки парогенератора. Единственное дополнительное оборудование, которое вам понадобится, это труборез и труборез.

Начните с утилизации узла теплообменника из стали ( не используйте алюминиевый блок, так как он не сможет выдерживать высокие температуры, с которыми он может столкнуться) от старой модели холодильника, кондиционера, обогревателя система или что у вас есть. Теплообменник представляет собой не что иное, как непрерывный отрезок трубки, сформированный в виде ряда компактных петель и окруженный параллельными рядами легких металлических ребер, которые помогают передавать тепловую энергию. Размер этого компонента не имеет решающего значения, если он составляет не менее 4 дюймов на 18 дюймов на 18 дюймов.

Затем разрежьте стальную тормозную магистраль диаметром 3/8 дюйма пополам и вставьте ее отрезанные концы на расстоянии примерно 2 1/2 дюйма друг от друга между ребрами теплообменника так, чтобы они проходили через устройство посередине. Затем при необходимости согните развальцованные концы стального трубопровода, чтобы они совпали с входной и выходной трубами теплообменника, и закрепите эти две пары труб вместе с помощью прилагаемых накидных гаек. Закрепив тормозные магистрали, предварительно просверлите опорную пластину парогенератора, затем припаяйте и прикрутите ее к теплообменнику в сборе.

После выполнения вышеуказанных шагов возьмите четыре опоры корпуса парогенератора с плоской пластиной размером 1/8 дюйма на 1 дюйм на 4 дюйма и согните каждую из них, придав ей изогнутую форму, затем просверлите отверстия на обоих концах каждой опоры и прикрепите их к углам узла теплообменника, используя оставшиеся длинные болты.

Теперь вы можете изготовить крышку из листового металла для размещения парогенератора (обязательно оставьте дополнительный дюйм или около того зазора вокруг всех четырех сторон и сверху для размещения изоляции). Затем обрежьте жесткую изоляционную плиту до тех же размеров, что и внутренняя часть корпуса, оставив ее около 3/4 дюйма в нижней части коробки, и соедините секции алюминиевой лентой.

Следующим шагом является сварка рамы из уголка для поддержки изолированной крышки теплообменника (помните, что эта «платформа» будет соответствовать внутреннему периметру коробки ) и просверливание отверстий под крепежные болты в крышке. и рама. Когда это будет сделано, снимите коробку из листового металла и прикрепите опоры «изогнутой ножки» (с прикрепленным теплообменником) к верхней кромке уголка с помощью винтов для листового металла. Покройте свой новый «котел» несколькими слоями высокотемпературной матовой черной краски, затем установите его корпус и прикрепите эту крышку к раме винтами для листового металла.

Установка водопровода

Отрежьте черную трубу до длины, указанной в спецификации, затем прикрепите две 10-футовые секции к парогенератору с помощью фитингов. Просверлите четыре отверстия по периметру — и два центральных отверстия — в круглой пластине размером 3/16 дюйма на 6 дюймов, наденьте диск на две опорные трубы (до точки примерно в 36 дюймов от нижней части «котел») и приварить его на место. Во время сварки вы также можете прикрепить две плоские прокладки, расположенные на расстоянии 36 дюймов друг от друга, к каждой секции трубы сортамента 40.

Когда стрела собрана, измерьте расстояние (в дюймах) между резьбовыми концами двух отрезков трубы в нижней части этого устройства, затем просверлите два отверстия в опорной плите стрелы (размещенных на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы соответствовать с двумя трубами, составляющими стрелу) и проденьте два ниппеля через металлическую пластину, как показано на рисунке, стараясь расположить их в шахматном порядке, чтобы резьбовые концы равномерно совпадали с трубами стрелы. Приварите ниппели на место, затем воспользуйтесь этой возможностью, чтобы нанести на стрелу и всю раму слой или два антикоррозийной краски.

Пока краска сохнет, разрежьте 1/8-дюймовый кабель на четыре 10-футовых и четыре 8-футовых отрезка. Закрепите более длинные жилы через отверстия в круглой пластине стрелы, а более короткие секции вокруг труб стрелы чуть выше центральной распорки плоской пластины с помощью кабельных зажимов с резьбой. Как только это будет сделано, свободные концы оттяжек можно пропустить через болты талрепа и зафиксировать на месте.

Теперь прикрепите восемь болтов с проушиной на одинаковом расстоянии вокруг рамы зеркала (по одному в каждом углу и по одному в середине каждой секции «периметра») и временно закрепите раму подвеса, крепко привязав ее — в вертикальном положении — к основание печи.

Чтобы поднять узел парогенератора и стрелы на место на раме зеркала, вам понадобится помощь нескольких человек и пара длинных шестов с гвоздями, вбитыми в их концы. Просто вставьте «шипы» в петли на верхних тросах мачты, а затем — пока один человек стоит под рамой зеркала и держит нижний конец стрелы — другие «возьмут в руки шесты» и поднимут сборку на место. Когда трубы стрелы коснутся выступающих частей ниппеля в опорной пластине, соедините две секции вместе. В то же время попросите кого-нибудь еще прикрепить талреп на каждой растяжке к рым-болтам в раме зеркала; это поможет удерживать стрелу в воздухе. Завершите эту сборку, затянув два соединительных соединения у основания мачты и натянув все восемь растяжек.

Остальная часть сантехники состоит из двух отрезков гидравлического шланга, различных колен и фитингов, манометра и нескольких секций трубы сортамента 40. Разумеется, как входная, так и выходная трубы должны быть оборудованы регулирующими клапанами для регулирования подачи воды и выхода пара, а все трубопроводы печи должны быть полностью изолированы, чтобы предотвратить ненужные потери тепла. При установке манометра убедитесь, что медная трубка имеет полный контур, чтобы защитить прибор от повреждения водой.

Затем, после того, как вы собрали трубы, ведущие к стреле и от нее, покройте их изоляцией (возможно, вам придется разрезать этот материал на части, чтобы они подходили должным образом) и свяжите сегменты вокруг трубы с помощью прилагаемых металлических полос. Затем прикрепите узел кабелепровода и изоляции к раме карданного подвеса с помощью нескольких секций подвесного ремня и накройте гидравлические шланги резиновой изоляцией труб на месте.

Последние штрихи

Чтобы компенсировать вес сборки стрелы и парогенератора, поместите один или два шлакоблока в лоток противовеса под рамой карданного подвеса (возможно, вам придется поэкспериментировать, чтобы добиться правильного баланса). Установив этот балласт, соедините две винтовые пружины вместе и закрепите их через болт с проушиной на одном из рычагов рамы. Когда это будет сделано, привяжите свой приводной трос к свободному концу пружины, затем проденьте шнур через шкив блока, между направляющими колесами и вокруг ведущего шкива, а также к болту с проушиной на конце противоположной монтажной треноги. Натяните веревку и привяжите ее к кольцу

Следующим шагом будет закрепление двух переключателей управления восходом/закатом на лицевой стороне маленького треугольника, составляющего часть основания печи. Для этого прикрепите — в фиксированном горизонтальном положении — рычаг управления и ступицу в сборе к нижней оси рамы карданного подвеса. Затем отрежьте два 3-дюймовых отрезка перфорированного подвесного ремня, прикрутите переключатели к каждой секции металлического «ремня» и прикрепите ремни к основанию из уголка, расположив переключатели примерно на 1 1/2 дюйма ниже концов рычагов управления. При таком расположении вы можете легко отрегулировать систему, согнув ремешок по мере необходимости.

После того, как переключатели управления будут установлены в соответствии с вашими требованиями, установите корпус переключателя фототранзистора. Согните 12-дюймовую часть полочного кронштейна под прямым углом и, используя отверстия, предварительно просверленные в этом металлическом канале, прикрепите кронштейн к рым-болту с резьбой для крепления растяжки в переднем левом углу рамы зеркала. Теперь просто просверлите пару отверстий в корпусе из листового металла и прикрепите коробку к вертикальной части полочного кронштейна двумя маленькими болтами.

Расположение рамы зеркала

Поскольку положение солнца на небе меняется в зависимости от времени года, каждые несколько недель необходимо регулировать ось зеркала. Для этого встаньте под монтажную пластину стрелы, когда солнце находится в зените (в полдень), и при необходимости удлините или укоротите цепь регулировки высоты, наблюдая за длиной стрелы. Когда корпус парогенератора блокирует солнечный свет, рама зеркала настроена правильно (вы также можете проверить эту «прицельность», убедившись, что корпус отбрасывает тень прямо в центр рамы зеркала).

Установка зеркал

После определения правильной высоты начните установку зеркал. Вставьте каждое отражающее стекло площадью фут квадратный в отдельное крепление, раздвинув два «пальца» из листового металла, а затем — с помощью самодельного гибочного станка MOTHER EARTH NEWS, описанного далее в этой статье, — согните короткий 1/4-дюймовый стержень на каждое крепление зеркала до тех пор, пока его пятно отраженного света не коснется нижней части вашего теплообменника.

(Установить и отрегулировать зеркала будет проще, если вырезать около двух десятков картонных заготовок размером 12 на 12 дюймов и использовать их для крышка установленные отражатели на ходу. Таким образом, только одно зеркало одновременно будет освещать котел, и вы сможете обеспечить точную настройку. Когда все ваши заготовки будут использованы, просто снимите их и накройте установленные отражатели парой простыней. Затем снова установите картонные квадраты на следующий ряд зеркал и так далее, пока вся работа не будет завершена. Для вашей собственной безопасности ПОЖАЛУЙСТА, наденьте защитные темные очки или защитные очки при выполнении вышеуказанных регулировок, потому что концентрированный солнечный свет может легко повредить ваши глаза!)

И вы готовы к работе!

Наконец, установите систему подачи воды в топку (подойдет садовый шланг, подсоединенный к входной стороне парогенератора). В нашем случае давление воды на стороне «внутри» составило почти 90 фунтов на квадратный дюйм, что было примерно для наших нужд. Конечно, если вы планируете использовать более высокое давление в своей собственной печи (или если вы хотите использовать паровой двигатель, а давление воды в вашем районе намного ниже 90 фунтов на квадратный дюйм), вам придется дополнить входящий « Н ₂ О-пуансон с дополнительным насосом.

Теперь вы готовы дать системе слежения «пробный запуск» перед тем, как пропускать воду через водопровод. Во-первых, убедитесь, что все электрические компоненты соединены правильно, затем снимите веревки, удерживающие раму зеркала в вертикальном положении.

Затем отметьте — в полдень — положение корпуса фототранзисторного переключателя, чтобы определить, не отбрасывается ли тень на сам маленький узелковый элемент управления (тень должна всего едва закрывают переключатель до края). Если тень не падает на глаза должным образом, отогните кронштейн полки до оптимального положения корпуса, затем подключите шнур питания к аккумулятору.

В течение дня рама подвеса должна двигаться небольшими шагами справа налево (когда вы стоите лицом к ней, а солнце находится за вашей спиной) до позднего вечера, когда левый рычаг управления коснется переключателя заката и реверсирует двигатель, чтобы вернуть всю раму и котел в исходное положение, готовый к началу нового дня. (Затем, когда рама возвращается, правый рычаг управления приводит в действие переключатель восхода солнца, отключая двигатель и возвращая его ток в нормальное состояние.)

Поскольку продолжительность светового дня меняется в течение года, вам придется отрегулировать положение рычагов управления, чтобы компенсировать сезонные изменения. Однако, как правило, солнце может обеспечить значительную энергию только в период от одного часа после восхода до одного часа до захода солнца, поэтому независимо от , когда вы калибруете систему слежения вашей печи, «настройте» переключатели с учетом этого факта.

Когда вы убедитесь, что система слежения работает без заминок, самое время провести первое испытание печи. Закройте игольчатый клапан выхода пара и приоткройте клапан подачи свежей воды. Это позволит жидкости частично заполнить «взрывные» камеры в теплообменнике, где она будет испаряться. Через несколько минут откройте клапан управления паром, и из выпускной трубы вырвется постоянный поток водяного пара под давлением, готовый к любому использованию, которое вы захотите использовать.

Как и Чарльз Кернатт, исследовательская группа MOTHER EARTH NEWS решила запустить паровой двигатель с помощью свободной энергии, доступной от устройства. К сожалению, как бы они ни старались, мальчики не смогли придумать силовую установку, которая была бы [1] достаточно большой, чтобы приводить в действие электрический генератор, [2] достаточно эффективной, чтобы в полной мере использовать пар, и [3] экономичной. Поэтому, продолжая поиски, они соорудили паровую силовую установку (преобразованную из старого компрессора холодильника), которая послужила доказательством: наша версия солнечной электростанции 9 на заднем дворе мистера Кернатта.0007 может успешно питать сырой двигатель в течение неопределенного периода времени, и если он работает так с таким элементарным устройством, представьте, что печь может сделать с эффективным и сложным оборудованием!

Но не думайте, что эта «полезность» на солнечной энергии предназначена только для управления механическим устройством. Даже если вы не собираетесь производить электроэнергию, вы все равно можете использовать полученную энергию для нагрева воды, питания плинтусной системы отопления или выполнения любых других задач, которые обычно требуют использования дорогого масла или электричества. И если есть более простой способ использования солнца для получения такой разносторонней энергии, мы бы хотели узнать об этом!

Самодельный гибочный станок

Вот небольшой гаджет, который значительно облегчит жизнь, когда вы будете готовы направить отражающие зеркала на «цель» вашего парогенератора. Это не что иное, как короткий отрезок стального стержня (1/2 дюйма на 1 дюйм на 2 дюйма) с U-образной выемкой на одном конце и сформированным 3/8 дюйма на 2 дюйма. 8-дюймовый болт приварен к другому.

Чтобы сделать этот специальный инструмент, просто найдите кусок стали приблизительно указанных выше размеров, затем просверлите в одном его конце отверстие диаметром 5/16 дюйма (примерно в четверти дюйма от края). Затем используйте ножовку, чтобы сделать эту перфорацию в паз, и спилите все шероховатые края.

Наконец, придайте болту смещенную форму, приварите его резьбовой наконечник к стальному блоку и покройте все это одним или двумя слоями краски. Вот и все!

Чтобы использовать самодельный трубогиб, просто поместите его блок с насечками вокруг опорного стержня крепления зеркала и потяните за ручку инструмента, как требуется. Вы обнаружите, что это устройство незаменимо для наклона коротких опорных стержней, поскольку оно «изготавливается по индивидуальному заказу» и может проникнуть в труднодоступные места лучше, чем плоскогубцы или даже тиски.

Узнайте, как пар используется для производства электроэнергии

Знаете ли вы, что почти 90% населения мира потребляет электроэнергию, получаемую от паровых электростанций? С таким высоким процентом зависимости от энергии пара справедливо будет сказать, что вы использовали электричество пара для питания своих гаджетов в тот или иной момент.

Хотя это факт, что у нас есть другие источники электроэнергии, также верно и то, что они не производят достаточного количества электроэнергии. Поэтому, как ответственные граждане, было бы благоразумно знать, как пар используется для выработки электроэнергии. Зная, как сложно преобразовать энергию пара в электричество, мы поймем важность ее экономии.

Давайте углубимся в это и узнаем больше о производстве паровой энергии в деталях.

Какой формой энергии является пар?

Пар представляет собой форму механической энергии, при которой вода нагревается до пара на электростанциях, а затем пар под давлением используется для привода турбин, производящих электрический ток. Для эффективного производственного процесса для подачи воды в электростанцию используются питательные насосы котлов.

Весь процесс производства паровой энергии восходит к экспериментальной работе Дени Папена, французского физика. При кипячении воды в закрытом сосуде с плотно закрывающейся крышкой Папен обнаружил, что пар в сосуде поднимает крышку. Позже он использовал идею создания поршневого и цилиндрового двигателя.

С тех пор паровая энергия стала важным источником электроэнергии, и ее мощность используется для увеличения производства электроэнергии во всем мире.

Почему пар используется для производства электроэнергии?

Пар изначально представлял собой механическую форму энергии. Чтобы преобразовать механическую энергию в электрическую, вам понадобится помощь генератора. Пар в основном используется для вращения массивных турбин, которые подключены к этим генераторам для производства электроэнергии.

Весь процесс включает выпуск пара высокого давления через турбины, который затем расширяется и выходит с повышенной скоростью, но с более низким давлением. Когда это происходит, кинетическая энергия передается турбине при ударе.

Энергия пара также сыграла определенную роль в рождении термодинамики, поскольку первые тепловые двигатели приводились в движение паром. Преимущества, которые предлагает паровая энергия, намного перевешивают проблемы, что делает ее предпочтительным вариантом для производства электроэнергии.

Как получают пар на электростанции

Почти на всех электростанциях мира пар получают с помощью процесса, известного как цикл Ренкина. Этот цикл включает производство пара в котле, который затем подается на паровую турбину.

Затем пар из турбины снова превращается в воду, пропуская ее через конденсатор. Полученная вода повторно используется в процессе, который многократно повторяется для обеспечения непрерывности и бесперебойности процесса.

Этот процесс потребует использования большого количества топлива (угля), чтобы обеспечить его непрерывный успех. Но поскольку во многих странах мира много топлива, этот процесс можно использовать для производства огромного количества электроэнергии.

Использование котлов на паровых электростанциях

Продолжая применять цикл Ренкина, он доходит до точки, когда для успеха необходимы услуги котла. Котел помогает производить пар под высоким давлением, необходимый для вращения турбин для выработки электроэнергии.

Котел потребляет энергию, получаемую от видов топлива, используемого на установке, таких как уголь, ядерное топливо или газ, для нагрева воды в пар.

Конструкция котла является важным фактором общей эффективности электростанции. Улучшенная конструкция котла будет означать меньшую потребность в топливе, что поможет снизить себестоимость производства. Великолепный дизайн также сводит к минимуму выбросы загрязняющих веществ, обеспечивая более безопасную и чистую окружающую среду.

Насколько эффективен Steam Power?

Поскольку выработка паровой энергии зависит от эффективности цикла Ренкина, будет справедливо приравнять его успех или эффективность к циклу Ренкина. Цикл Ренкина имеет максимальный КПД Карно 63% для эффективных двигателей и паротурбинной электростанции для достижения КПД около 40%.

КПД паровой машины в первую очередь зависит от температуры и давления пара и количества ступеней расширения. Однако со временем эффективность использования энергии пара улучшилась по мере открытия принципов работы.