Самодельная паровая турбина своими руками
Паровая турбина. Первые упоминания о паровых двигателях относятся к началу первого века до нашей эры. Относительно простой принцип действия сделал этот паровой двигатель основным для человечества на сотни лет. Попробуем изготовить простейшую модель паровой турбины своими руками.
Нам понадобится:
-Консервная банка. Я взял маленькую от томатной пасты.
-Жестяные крышки от банок большего диаметра.
-Жестяная полоска. Ее можно вырезать из боковины банки.
-Заклепки диаметром 3мм и длинной 7 и 14мм.
-Винт с гайкой М5.
-Алюминиевая проволока.
-Свечка. В место свечи лучше использовать таблетку сухого горючего или спиртовку.
Из крышек вырезаем два кружочка. Один подгоняем под размер банки, которая будет паровым котлом. Второй будет турбиной. Его размер выбираем на свое усмотрение, в зависимости от размера всей конструкции. Длинную заклепку, которая будет форсункой с одной стороны обстучать молотком и уменьшить диаметр до 0.6-0.7мм.
Делаем в крышке две дырки: под форсунку и под заливное отверстие. Заливное отверстие располагаем чуть с боку, чтобы турбина не мешала завернуть винт.
Припаиваем к крышке гайку и форсунку из заклепки. Эти заклепки делают из алюминия, по этому придется использовать либо универсальную паяльную жидкость, либо специальный флюс для пайки алюминия. Я использовал Ф59А.
Припаиваем крышку к банке. Надо заметить, что почти все современные консервные банки изготавливаются с дополнительным полимерным покрытием, по этому все детали перед пайкой необходимо зачистить шкуркой.
Изготавливаем турбину. Для этого делим кружок из жести сперва на 4 части, потом каждую четвертинку на 2 части, и наконец каждую дольку на пополам. Надрезаем дольки примерно до середины радиуса. Загибаем лопатки турбины плоскогубцами. В центр припаиваем головку заклепки.
Держатель турбины выгибаем из жестяной полоски в виде буквы П. Ширина подбирается чуть больше длины двух заклепок.
Впаиваем турбину в держатель так, чтобы она свободно вращалась. В качестве оси берем обрезанный центральный стержень заклепки.
Припаиваем держатель с турбиной к крышке над форсункой. Обязательно проверяем чтобы она не за что не цеплялась.
Варианты подставки могут быть любыми. Самое простое — выгнуть из алюминиевой проволоки.
Турбина готова к запуску. Заливать воду будет гораздо проще, воспользовавшись полиэтиленовым флаконом из под капель от насморка. Не стоит наливать воды больше половины объема нашего котла. В качестве уплотнительной шайбы идеально использовать шайбу, вырезанную из свинцовой оболочки кабеля. Можно использовать кожаную. Если нет ни того ни другого, достаточно взять стандартную и облудить.
Теперь осталось развести огонь и дождаться закипания воды. Пар будет под давлением вырываться из форсунки и крутить турбину.
Вид работающей турбины завораживает. Теперь появилось желание изготовить цивильный настольный вариант. Что-нибудь в стиле стим-панк.
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Паровая турбина — как сделать своими руками. Жми!
Применение пара на практике довольно известно в промышленных целях, поскольку паровые турбины уже давно используют данный принцип.Именно такое оборудование работает на ТЭЦ и электростанциях. Правда, для некоторых мастеровых людей не составляет особой трудности сделать их аналоги скромных размеров в домашних условиях.
Принцип функционирования
Схема работы паровой турбины. (Для увеличения нажмите)
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.
[advice]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.[/advice]
К сожалению, дома сооружение паровой турбины, мощность которой будет порядка 500 Вт и более очень сложно и сопряжено с большими денежными затратами.
Смотрите видео, в котором опытный пользователь демонстрирует возможности и устройство паровой турбины, изготовленной своими руками:
Электрогенератор – гидротурбина из старой стиральной машины
История гидроэнергетики берет начало от простого водяного колеса, которое нашим предкам пришло в голову установить на порогах реки. Сначала его использовали для мельницы, тем самым облегчив работу жерновов. Позднее люди научились использовать силу воды для самых разных нужд – изготовления бумаги, распиловки бревен, в кузнечном деле и даже для пивоварения. Венцом творения был электрогенератор, который удалось подключить к турбине. Так появились ГЭС, принцип которых используют сегодня и для домашних изобретений, в том числе и в сегодняшней самоделке.
Принцип работы гидроэлектрогенератора
В данной домашней разработке используется родной корпус стиральной машины. Двигатель перемонтируется в режим генератора, и помещается обратно на свое посадочное место. Колесо Пелтона применяется как движущая турбина, аккумулирующая потоки воды, и передающая кинетическую энергию генератору. Переменный 3-х фазный ток, получаемый на выходе генератора, пропускается через выпрямитель из трех диодных мостов. Постоянный ток подается на зарядку аккумуляторов через контроллер, а от них на инвертор 12V/220V, снова получая переменную частотность.
Материалы, инструменты
Материалы:
- Старая стиральная машина с инверторным двигателем;
- Колесо Пелтона;
- Небольшой отрезок тента;
- Фанера;
- Оргстекло или плексиглас;
- Силикон;
- Гидроизоляция для пластика — краска или мастика;
- Саморезы, гайки, шайбы, болты и наждачная бумага.
Инструмент:
- Дрель с корончатой фрезой, сверлами и насадкой под саморезы;
- Сабельная пила или электролобзик;
- Ручной инструмент: гаечные ключи, плоскогубцы, малярный нож и пистолет для силикона.
Собираем гидроэлектрогенератор
Подготовительные демонтажные работы
Для начала необходимо разобрать стиральную машинку, оставив лишь нужные нам детали.
Машинка вертикального типа, поэтому снимаем торцевую крышку с лицевой стороны и демонтируем электронную панель контроля режимов стирки.
Вытаскиваем внешний барабан и демонтируем насос и лишние шланги подводки воды.
Маховик для стирки нам не нужен, как в прочем и внутренняя стальная емкость для белья.
Все что должно остаться – это внешний пластиковый барабан и двигатель на валу.
Как мы можем убедиться, перемонтированный инверторный двигатель уже выдает электричество при вращении вала.
Теперь необходимо разобрать двигатель, оставив на корпусе только вал с подшипниками.
Изготовление гидротурбины
Герметизировать наш вал поможет резиновая прокладка, вырезанная из старой камеры. Делаем в ней отверстие посередине, и насаживаем плотно на стержне вала.
Небольшое колесо Пелтона будет осуществлять забор воды. Этому изобретению почти полторы сотни лет, а оно все не теряет актуальности и применяется даже на некоторых ГЭС. Его необходимо закрепить на валу так, чтобы оно могло свободно двигаться и не касалось корпуса.
Размечаем под него отверстие в корпусе для подачи воды, и сверлим его корончатой фрезой.
Лобзиком или сабельной пилой делаем сливное отверстие в форме прямоугольника, и закрываем его на саморезы отрезком водонепронецаемого тента. Должно получиться вот так (фото).
Далее нужно изготовить заглушку для бака нашей гидротурбины. Делаем ее из куска влагостойкой фанеры, выпиливая лобзиком окружность, равную внутреннему диаметру барабана. В самой заглушке делаем смотровое отверстие для контроля работы агрегата. Которое затем будет закрыто оргстеклом.
Обмазываем торец фанеры силиконом, и насаживаем ее внутрь. Закрепляем ее с помощью саморезов через корпус турбины.
Вырезаем из прорезиненного материала прокладку для оргстекла, и приклеиваем ее на силикон к фанере.
Засверливаем четыре отверстия по сторонам прямоугольника окошка, и с внутренней стороны помещаем в них прижимные болты. На них и будем закреплять оргстекло, чтобы оно было съемным на случай непредвиденных поломок.
Герметизируем стык нашей заглушки с корпусом силиконом.
Для защиты электрической части агрегата, автор установил дополнительный кожух из пластика на край турбины с помощью саморезов. Сам пластиковый корпус прокрасил краской чтобы защитить пластик от растрескивания.
Настала очередь собрать двигатель, установить его на агрегате. Крепим на посадочные болты статор.
Для получения постоянного тока для зарядки аккумуляторов закрепляем планку из трех диодных мостов, по каждому на фазу.
Накрываем двигатель крышкой ротора, и затыкаем лишние сливные отверстия для шлангов, оставшиеся в корпусе.
Установка и подключение
Наш гидрогенератор практически готов. Остается закрепить его на рамочном каркасе из сваренных уголков, и приспособить с помощью гидрантов подачу воды. Выходную мощность генератора можно регулировать силой напора, или диаметром отверстия сопла крана, подающего воду непосредственно в саму турбину. Направленный слив также обеспечит возврат воды без вреда для реки.
Закрепить корпус турбины можно на стяжной ремень для закрепления грузов на автомобилях.
Проверяем работу генератора, и замеряем ток и выходное напряжение тестером. Автор заверяет, что при напоре воды на его участке агрегат выдавал 21А при 29V, что равняется 600Вт. При увеличении сопла крана, мощность достигла 900Вт.
Электрическая схема, предложенная автором данной самоделки, не ограничивается одним лишь генератором. Для планомерного расхода электричества в сети необходимо стабильное напряжение и ток, которые способны выдавать накопительные емкости – аккумуляторы. Инвертируя небольшое напряжение в достаточное для бытового можно организовать подачу и распределение его по домовой разводке к электроприборам. Автор также советует применить электронный контроллер, который показывает степень заряда аккумулятора, потребляемый и выдаваемый ток, температурный режим и т.д.
Природные ресурсы, которые в избытке вокруг нас, действительно можно использовать во благо. Нужно всего лишь немного знаний электротехники и старых запчастей, валяющихся без дела на заднем дворе. А в остальном помогут смекалка и находчивость настоящего любителя изобретений, ведь именно за такими людьми движение и развитие технического прогресса.
Смотрите видео
Простая самодельная паровая турбина
Header>Паровая турбина. Первые упоминания о паровых двигателях относятся к началу первого века до нашей эры. Относительно простой принцип действия сделал этот паровой двигатель основным для человечества на сотни лет. Попробуем изготовить простейшую модель паровой турбины своими руками.
Нам понадобится:
- Консервная банка. Я взял маленькую от томатной пасты.
- Жестяные крышки от банок большего диаметра.
- Жестяная полоска. Ее можно вырезать из боковины банки.
- Заклепки диаметром 3мм и длинной 7 и 14мм.
- Винт с гайкой М5.
- Алюминиевая проволока.
- Свечка. В место свечи лучше использовать таблетку сухого горючего или спиртовку.
Из крышек вырезаем два кружочка. Один подгоняем под размер банки, которая будет паровым котлом. Второй будет турбиной. Его размер выбираем на свое усмотрение, в зависимости от размера всей конструкции. Длинную заклепку, которая будет форсункой с одной стороны обстучать молотком и уменьшить диаметр до 0.6-0.7мм.
Делаем в крышке две дырки: под форсунку и под заливное отверстие. Заливное отверстие располагаем чуть с боку, чтобы турбина не мешала завернуть винт.
Припаиваем к крышке гайку и форсунку из заклепки. Эти заклепки делают из алюминия, по этому придется использовать либо универсальную паяльную жидкость, либо специальный флюс для пайки алюминия. Я использовал Ф59А.
Припаиваем крышку к банке. Надо заметить, что почти все современные консервные банки изготавливаются с дополнительным полимерным покрытием, по этому все детали перед пайкой необходимо зачистить шкуркой.
Изготавливаем турбину. Для этого делим кружок из жести сперва на 4 части, потом каждую четвертинку на 2 части, и наконец каждую дольку на пополам. Надрезаем дольки примерно до середины радиуса. Загибаем лопатки турбины плоскогубцами. В центр припаиваем головку заклепки.
Держатель турбины выгибаем из жестяной полоски в виде буквы П. Ширина подбирается чуть больше длины двух заклепок.
Впаиваем турбину в держатель так, чтобы она свободно вращалась. В качестве оси берем обрезанный центральный стержень заклепки.
Припаиваем держатель с турбиной к крышке над форсункой. Обязательно проверяем чтобы она не за что не цеплялась.
Варианты подставки могут быть любыми. Самое простое — выгнуть из алюминиевой проволоки.
Турбина готова к запуску. Заливать воду будет гораздо проще, воспользовавшись полиэтиленовым флаконом из под капель от насморка. Не стоит наливать воды больше половины объема нашего котла. В качестве уплотнительной шайбы идеально использовать шайбу, вырезанную из свинцовой оболочки кабеля. Можно использовать кожаную. Если нет ни того ни другого, достаточно взять стандартную и облудить.
Теперь осталось развести огонь и дождаться закипания воды. Пар будет под давлением вырываться из форсунки и крутить турбину.
Вид работающей турбины завораживает. Теперь появилось желание изготовить цивильный настольный вариант. Что-нибудь в стиле стим-панк.
Процесс изготовления и работа паровой турбины на видео.
Турбина своими руками: что для этого нужно?
Люди начали использовать пар в качестве движущей силы еще в самом начале нашей эры. Двигатели, которые устроены по этому принципу, становятся частями многих приборов и машин, пригодных для различных нужд как в промышленности, так и дома. Но теперь, благодаря научно-техническому прогрессу, каждый с помощью нехитрых инструментов и материалов (которые есть в любом магазине хозяйственных товаров) может понять, как делается турбина своими руками. Итак, вот какие элементы вам понадобятся:
- Жестяная консервная банка и несколько крышек для банок (также из жести).
- Неширокая полоска из того же металла.
- Несколько заклепок из металла.
- Гайка и винт.
- Моток алюминиевой проволоки.
- Свеча, спиртовка или таблетка сухого горючего.
- Плоскогубцы, паяльник, а также флюс, предназначенный для пайки алюминия.
Сделай сам
Итак, после того как все материалы и инструменты собраны, можно приступать к работе. Прежде всего возьмите две крышки и вырежьте из них круги. Они будут разного размера: один равен по диаметру горлышку банки, которая в будущем изделии станет одной из самых важных частей – паровым котлом; параметры второго выбирайте, исходя из того, какого размера турбину вы хотите получить. Но это только первый этап. Далее будет видно, как изготавливается турбина своими руками.
Теперь нам понадобятся алюминиевые заклепки. Возьмите одну из них (ее размер должен быть равен четырнадцати миллиметрам) и с помощью молотка, обстукивая равномерно со всех сторон, сделайте форсунку. Диаметр полученного изделия будет достигать 0,6 миллиметров. После этого возьмите ту крышку, которая будет закрывать паровой котел, и сделайте в ней пару отверстий: одно для форсунки, другое — заливное. Причем второе нужно сделать как можно ближе к краю, чтобы после не возникло проблем с крепежным болтом. Стоит помнить, что турбина своими руками делается непросто, но в результате получается очень полезное в хозяйстве приспособление.
При помощи паяльника соедините с крышкой гайку и форсунку. Во время пайки второй детали следует использовать флюс для алюминия или универсальную паяльную жидкость, например, с маркировкой Ф59А. После этого припаяйте к банке крышку, предварительно выполнив наждачной бумагой очистку поверхностей, которые будут соединены, от полимерного покрытия. Осталось сделать совсем немного, и у вас будет красоваться паровая турбина, своими руками сделанная в домашних условиях.
Далее нужно взять второй круг, из которого мы будем изготавливать собственно турбину. Для этого его нужно разделить сначала на четыре одинаковых сектора, а после каждый из них разметить на две части и повторить эту операцию с деталями. Итак, получилось шестнадцать лопастей. Но они еще не готовы. Каждую из деталей нужно подрезать вдоль до середины радиуса и загнуть с помощью плоскогубцев в одну сторону. В центре данной конструкции будет припаяна головка заклепки. Как видите, турбина своими руками изготавливается хоть и долго, но не так уж сложно.
Теперь нужно взять полоску жести. Из нее будет сделан держатель для турбины. Для этого необходимо согнуть этот материал в форму буквы «П». При этом проследите, чтобы ширина детали была равна длине двух заклепок или превышала ее. После этого нужно впаять турбину в держатель таким образом, чтобы ее лопасти могли максимально свободно вращаться, а осью стал основной стержень заклепки. Турбина, своими руками сделанная, почти готова, осталось только выполнить пару простых операций: присоединить друг к другу держатель и паровой котел из банки, а также сделать подставку для всей этой конструкции из алюминиевой проволоки. Внимание: проследите, чтобы лопасти при вращении не цеплялись за другие детали изделия.
Проба
Итак, вот как пользоваться паровой турбиной. Для начала нужно с помощью полиэтиленового флакона наполнить банку водой до половины. После следует закрыть отверстие в крышке, чтобы ликвидировать утечку пара. Осталось только нагреть воду с помощью одного из вышеперечисленных способов, чтобы простой механизм заработал. Газовая турбина своими руками делается точно так же, только вместо воды нужно будет использовать, как следует из названия, один газ. Но это нужно делать с большой осторожностью и желательно воспользоваться помощью профессионала.
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
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.
Динамо Кожух
Изготовление корпуса
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
Поместите ветрогенератор перед вентилятором, подключите мультиметр к выходным проводам динамо. Да, стрелка мультиметра указывает на протекание тока через нее. Если вы используете эффективное динамо, вы можете использовать это динамо для зарядки аккумулятора 3 В. Кроме того, вы можете построить большую ветряную турбину, чтобы зарядить свой смартфон тоже. Посмотрите это видео, сделайте маленькую ветряную турбину у себя дома. Надеюсь, вам понравилась эта статья. Вы можете указать на любую ошибку от меня. Я приветствую ваши комментарии. Если у вас есть какие-либо сомнения по поводу этого проекта, спросите меня. Но не забудьте поделиться этим со своими друзьями.
https://www.newphysicist.com
Как сделать самодельный мини-пропеллер ветротурбины
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.
как горячий пар превращается в электричество / Toshiba corporate blog / Habr
Учёные до сих пор бьются над поиском самых эффективных способов по выработке тока — прогресс устремился от гальванических элементов к первым динамо-машинам, паровым, атомным, а теперь солнечным, ветряным и водородным электростанциям. В наше время самым массовым и удобным способом получения электричества остаётся генератор, приводимый в действие паровой турбиной.
Паровые турбины были изобретены задолго до того, как человек понял природу электричества. В этом посте мы упрощённо расскажем об устройстве и работе паровой турбины, а заодно вспомним, как древнегреческий учёный опередил своё время на пятнадцать веков, как произошёл переворот в деле турбиностроения и почему Toshiba считает, что тридцатиметровую турбину надо изготавливать с точностью до 0,005 мм.
Как устроена паровая турбина
Принцип работы паровой турбины относительно прост, а её внутреннее устройство принципиально не менялось уже больше века. Чтобы понять принцип работы турбины, рассмотрим, как работает теплоэлектростанция — место, где ископаемое топливо (газ, уголь, мазут) превращается в электричество.
Сама по себе паровая турбина не работает, для функционирования ей нужен пар. Поэтому электростанция начинается с котла, в котором горит топливо, отдавая жар трубам с дистиллированной водой, пронизывающим котел. В этих тонких трубах вода превращается в пар.
Понятная схема работы ТЭЦ, вырабатывающей и электричество, и тепло для отопления домов. Источник: Мосэнерго
Турбина представляет собой вал (ротор) с радиально расположенными лопатками, словно у большого вентилятора. За каждым таким диском установлен статор — похожий диск с лопатками другой формы, который закреплён не на валу, а на корпусе самой турбины и потому остающийся неподвижным (отсюда и название — статор).
Пару из одного вращающегося диска с лопатками и статора называют ступенью. В одной паровой турбине десятки ступеней — пропустив пар всего через одну ступень тяжёлый вал турбины с массой от 3 до 150 тонн не раскрутить, поэтому ступени последовательно группируются, чтобы извлечь максимум потенциальной энергии пара.
На вход в турбину подаётся пар с очень высокой температурой и под большим давлением. По давлению пара различают турбины низкого (до 1,2 МПа), среднего (до 5 МПа), высокого (до 15 МПа), сверхвысокого (15—22,5 МПа) и сверхкритического (свыше 22,5 МПа) давления. Для сравнения, давление внутри бутылки шампанского составляет порядка 0,63 МПа, в автомобильной шине легковушки — 0,2 МПа.
Чем выше давление, тем выше температура кипения воды, а значит, температура пара. На вход турбины подается пар, перегретый до 550-560 °C! Зачем так много? По мере прохождения сквозь турбину пар расширяется, чтобы сохранять скорость потока, и теряет температуру, поэтому нужно иметь запас. Почему бы не перегреть пар выше? До недавних пор это считалось чрезвычайно сложным и бессмысленным —нагрузка на турбину и котел становилась критической.
Паровые турбины для электростанций традиционно имеют несколько цилиндров с лопатками, в которые подается пар высокого, среднего и низкого давления. Сперва пар проходит через цилиндр высокого давления, раскручивает турбину, а заодно меняет свои параметры на выходе (снижается давление и температура), после чего уходит в цилиндр среднего давления, а оттуда — низкого. Дело в том, что ступени для пара с разными параметрами имеют разные размеры и форму лопаток, чтобы эффективней извлекать энергию пара.
Но есть проблема — при падении температуры до точки насыщения пар начинает насыщаться, а это уменьшает КПД турбины. Для предотвращения этого на электростанциях после цилиндра высокого и перед попаданием в цилиндр низкого давления пар вновь подогревают в котле. Этот процесс называется промежуточным перегревом (промперегрев).
Цилиндров среднего и низкого давления в одной турбине может быть несколько. Пар на них может подаваться как с края цилиндра, проходя все лопатки последовательно, так и по центру, расходясь к краям, что выравнивает нагрузку на вал.
Вращающийся вал турбины соединён с электрогенератором. Чтобы электричество в сети имело необходимую частоту, валы генератора и турбины должны вращаться со строго определённой скоростью — в России ток в сети имеет частоту 50 Гц, а турбины работают на 1500 или 3000 об/мин.
Упрощённо говоря, чем выше потребление электроэнергии, производимой электростанцией, тем сильнее генератор сопротивляется вращению, поэтому на турбину приходится подавать бо́льший поток пара. Регуляторы частоты вращения турбин мгновенно реагируют на изменения нагрузки и управляют потоком пара, чтобы турбина сохраняла постоянные обороты. Если в сети произойдет падение нагрузки, а регулятор не уменьшит объём подаваемого пара, турбина стремительно нарастит обороты и разрушится — в случае такой аварии лопатки легко пробивают корпус турбины, крышу ТЭС и разлетаются на расстояние в несколько километров.
Как появились паровые турбины
Примерно в XVIII веке до нашей эры человечество уже укротило энергию стихии, превратив её в механическую энергию для совершения полезной работы — то были вавилонские ветряные мельницы. К II веку до н. э. в Римской империи появились водяные мельницы, чьи колёса приводились в движение нескончаемым потоком воды рек и ручьёв. И уже в I веке н. э. человек укротил потенциальную энергию водяного пара, с его помощью приведя в движение рукотворную систему.
Эолипил Герона Александрийского — первая и единственная на следующие 15 веков реактивная паровая турбина. Источник: American Mechanical Dictionary / Wikimedia
Греческий математик и механик Герон Александрийский описал причудливый механизм эолипил, представляющий собой закреплённый на оси шар с исходящими из него под углом трубками. Подававшийся в шар из кипящего котла водяной пар с силой выходил из трубок, заставляя шар вращаться. Придуманная Героном машина в те времена казалась бесполезной игрушкой, но на самом деле античный учёный сконструировал первую паровую реактивную турбину, оценить потенциал которой удалось только через пятнадцать веков. Современная реплика эолипила развивает скорость до 1500 оборотов в минуту.
В XVI веке забытое изобретение Герона частично повторил сирийский астроном Такиюддин аш-Шами, только вместо шара в движение приводилось колесо, на которое пар дул прямо из котла. В 1629 году схожую идею предложил итальянский архитектор Джованни Бранка: струя пара вращала лопастное колесо, которое можно было приспособить для механизации лесопилки.
Активная паровая турбина Бранка совершала хоть какую-то полезную работу — «автоматизировала» две ступки.
Несмотря на описание несколькими изобретателями машин, преобразующих энергию пара в работу, до полезной реализации было еще далеко — технологии того времени не позволяли создать паровую турбину с практически применимой мощностью.
Турбинная революция
Шведский изобретатель Густаф Лаваль много лет вынашивал идею создания некоего двигателя, который смог бы вращать ось с огромной скоростью — это требовалось для функционирования сепаратора молока Лаваля. Пока сепаратор работал от «ручного привода»: система с зубчатой передачей превращала 40 оборотов в минуту на рукоятке в 7000 оборотов в сепараторе. В 1883 году Лавалю удалось адаптировать эолипил Герона, снабдив-таки молочный сепаратор двигателем. Идея была хорошая, но вибрации, жуткая дороговизна и неэкономичность паровой турбины заставили изобретателя вернуться к расчетам.
Турбинное колесо Лаваля появилось в 1889 году, но его конструкция дошла до наших дней почти в неизменном виде.
Спустя годы мучительных испытаний Лаваль смог создать активную паровую турбину с одним диском. На диск с лопатками из четырех труб с соплами под давлением подавался пар. Расширяясь и ускоряясь в соплах, пар ударял в лопатки диска и тем самым приводил диск в движение. Впоследствии изобретатель выпустил первые коммерчески доступные турбины с мощностью 3,6 кВт, соединял турбины с динамо-машинами для выработки электричества, а также запатентовал множество новшеств в конструкции турбин, включая такую их неотъемлемую в наше время часть, как конденсатор пара. Несмотря на тяжёлый старт, позже дела у Густафа Лаваля пошли хорошо: оставив свою прошлую компанию по производству сепараторов, он основал акционерное общество и приступил к наращиванию мощности агрегатов.
Параллельно с Лавалем свои исследования в области паровых турбин вёл англичанин cэр Чарлз Парсонс, который смог переосмыслить и удачно дополнить идеи Лаваля. Если первый использовал в своей турбине один диск с лопатками, то Парсонс запатентовал многоступенчатую турбину с несколькими последовательно расположенными дисками, а чуть позже добавил в конструкцию статоры для выравнивания потока.
Турбина Парсонса имела три последовательных цилиндра для пара высокого, среднего и низкого давления с разной геометрией лопаток. Если Лаваль опирался на активные турбины, то Парсонс создал реактивные группы.
В 1889 году Парсонс продал несколько сотен своих турбин для электрификации городов, а еще пять лет спустя было построено опытное судно «Турбиния», развивавшее недостижимую для паровых машин прежде скорость 63 км/ч. К началу XX века паровые турбины стали одним из главных двигателей стремительной электрификации планеты.
Сейчас «Турбиния» выставляется в музее в Ньюкасле. Обратите внимание на количество винтов. Источник: TWAMWIR / Wikimedia
Турбины Toshiba — путь длиной в век
Стремительное развитие электрифицированных железных дорог и текстильной промышленности в Японии заставило государство ответить на возросшее электропотребление строительством новых электростанций. Вместе с тем начались работы по проектированию и производству японских паровых турбин, первые из которых были поставлены на нужды страны уже в 1920-х годах. К делу подключилась и Toshiba (в те годы: Tokyo Denki и Shibaura Seisaku-sho).
Первая турбина Toshiba была выпущена в 1927 году, она имела скромную мощность в 23 кВт. Уже через два года все производимые в Японии паровые турбины выходили из фабрик Toshiba, были запущены агрегаты с общей мощностью 7500 кВт. Кстати, и для первой японской геотермальной станции, открытой в 1966 году, паровые турбины также поставляла Toshiba. К 1997 году все турбины Toshiba имели суммарную мощность 100000 МВт, а к 2017 поставки настолько возросли, что эквивалентная мощность составила 200000 МВт.
Такой спрос обусловлен точностью изготовления. Ротор с массой до 150 тонн вращается со скоростью 3600 оборотов в минуту, любой дисбаланс приведёт к вибрациям и аварии. Ротор балансируется с точностью до 1 грамма, а геометрические отклонения не должны превышать 0,01 мм от целевых значений. Оборудование с ЧПУ помогает снизить отклонения при производстве турбины до 0,005 мм — именно такая разница с целевыми параметрами среди сотрудников Toshiba считается хорошим тоном, хотя допустимая безопасная погрешность на порядок больше. Также каждая турбина обязательно проходит стресс-тест при повышенных оборотах — для агрегатов на 3600 оборотов тест предусматривает разгон до 4320 оборотов.
Удачное фото для понимания размеров ступеней низкого давления паровой турбины. Перед вами коллектив лучших мастеров завода Toshiba Keihin Product Operations. Источник: Toshiba
Эффективность паровых турбин
Паровые турбины хороши тем, что при увеличении их размеров значительно растёт вырабатываемая мощность и КПД. Экономически гораздо выгодней установить один или несколько агрегатов на крупную ТЭС, от которой по магистральным сетям распределять электричество на большие расстояния, чем строить местные ТЭС с малыми турбинами, мощностью от сотен киловатт до нескольких мегаватт. Дело в том, что при уменьшении габаритов и мощности в разы растёт стоимость турбины в пересчёте на киловатт, а КПД падает вдвое-втрое.
Электрический КПД конденсационных турбин с промперегревом колеблется на уровне 35-40%. КПД современных ТЭС может достигать 45%.
Если сравнить эти показатели с результатами из таблицы, окажется, что паровая турбина — это один из лучших способов для покрытия больших потребностей в электричестве. Дизели — это «домашняя» история, ветряки — затратная и маломощная, ГЭС — очень затратная и привязанная к местности, а водородные топливные элементы, про которые мы уже писали — новый и, скорее, мобильный способ выработки электроэнергии.
Интересные факты
Самая мощная паровая турбина: такой титул могут по праву носить сразу два изделия — немецкая Siemens SST5-9000 и турбина производства ARABELLE, принадлежащей американской General Electric. Обе конденсационных турбины выдают до 1900 МВт мощности. Реализовать такой потенциал можно только на АЭС.
Рекордная турбина Siemens SST5-9000 с мощностью 1900 МВт. Рекорд, но спрос на такие мощности очень мал, поэтому Toshiba специализируется на агрегатах с вдвое меньшей мощностью. Источник: Siemens
Самая маленькая паровая турбина была создана в России всего пару лет назад инженерами Уральского федерального университета — ПТМ-30 всего полметра в диаметре, она имеет мощность 30 кВт. Малютку можно использовать для локальной выработки электроэнергии при помощи утилизации избыточного пара, остающегося от других процессов, чтобы извлекать из него экономическую выгоду, а не спускать в атмосферу.
Российская ПТМ-30 — самая маленькая в мире паровая турбина для выработки электричества. Источник: УрФУ
Самым неудачным применением паровой турбины стоит считать паротурбовозы — паровозы, в которых пар из котла поступает в турбину, а затем локомотив движется на электродвигателях или за счет механической передачи. Теоретически паровая турбина обеспечивала в разы больший КПД, чем обычный паровоз. На деле оказалось, что свои преимущества, как то высокая скорость и надежность, паротурбовоз проявляет только на скоростях выше 60 км/ч. При меньшей скорости движения турбина потребляет чересчур много пара и топлива. США и европейские страны экспериментировали с паровыми турбинами на локомотивах, но ужасная надежность и сомнительная эффективность сократили жизнь паротурбовозов как класса до 10-20 лет.
Угольный паротурбовоз C&O 500 ломался почти каждую поездку, из-за чего уже спустя год после выпуска был отправлен на металлолом. Источник: Wikimedia