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.
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:
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.
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.
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:
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.
При постройке всякой действующей модели очень серьезный вопрос — выбор двигателя. Двигатель должен быть легким, мощным и действовать продолжительное время.
|
Может быть, вы живете на лодке, отдыхаете в отдаленной хижине или живете вне сети, как я. Или, может быть, вы просто заинтересованы в снижении счета за электроэнергию. В любом случае, используя несколько недорогих и доступных материалов, вы можете построить самодельный ветрогенератор, который будет давать вам электричество, пока дует ветер. Вы сможете осветить эту кладовую, запитать свой сарай или использовать генератор, чтобы зарядить все аккумуляторы вашего автомобиля.
Электричество для моей автономной хижины поступает от солнечной и ветровой энергии, хранящейся в блоке из четырех 6-вольтовых аккумуляторов для гольф-мобилей, подключенных к 12-вольтовой системе. Контроллер заряда и датчик заряда батареи предохраняют мою систему от недостаточной или чрезмерной зарядки. Все это обошлось мне менее чем в 1000 долларов, и у меня есть свет, вентиляторы, телевизор и стереосистема, холодильник и диско-шар, который поднимают по особым случаям.
Если вы можете крутить гаечный ключ и работать с электродрелью, вы можете построить этот простой генератор за два дня: один день на изготовление деталей и один день на сборку компонентов. Четыре основных компонента включают автомобильный генератор со встроенным регулятором напряжения, вентилятор General Motors (GM) и узел сцепления (я использовал один от 19-го поколения).88 GM 350), башню или столб, на котором можно установить генератор (15 футов использованной 2-дюймовой трубы обошлись мне в 20 долларов), и металл, чтобы построить кронштейн для установки генератора на башне или столбе. Если вы парень из Ford или девушка из Mopar, это нормально — просто убедитесь, что ваш генератор имеет встроенный регулятор напряжения. Вам также понадобится электрический кабель или провода, чтобы подключить генератор к аккумуляторным батареям. Я использовал 3-жильный кабель 8-го калибра, украденный с нефтяного пятна. (И они сказали, что переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии займет годы. Пфф!)
Лопасти ветрогенератора переделаны из муфты вентилятора автомобиля. Чтобы прикрепить лопасти к генератору, вы можете приварить ступицу муфты вентилятора непосредственно к ступице генератора — просто убедитесь, что вентилятор находится точно на одной линии с валом генератора. Кроме того, убедитесь, что встроенные разъемы проводов генератора переменного тока расположены в нижней части генератора. Если у вас нет доступа к сварочному аппарату, вы можете соединить муфту вентилятора с генератором, используя следующие материалы:
Создайте соединение, используя 3-дюймовую шайбу и четыре болта, которые будут крепиться муфта вентилятора и генератор вместе. Просверлите четыре отверстия в шайбе, чтобы они совпадали с отверстиями в муфте вентилятора, а затем нарежьте резьбу в отверстиях с помощью 1/4-дюймового метчика. Вкрутите болты в отверстия. Чтобы определить длину болтов, которые вам понадобятся, установите вентилятор на верхнюю часть генератора, чтобы шкив вентилятора опирался на шкив генератора, а оба вала находились на одной линии. Измерьте длину вдоль двух валов от задней части вентилятора генератора до задней части ступицы муфты вентилятора. Используйте эту длину для болтов. Отверните гайку шкива генератора и снимите шкив и небольшой вентилятор. Наденьте соединение, которое вы сделали из шайбы и четырех болтов, на вал генератора переменного тока так, чтобы болты были направлены в сторону от генератора. Затем снова прикрепите вентилятор генератора и гайку к валу, оставив шкив снятым. Большая гайка будет удерживать соединение на месте. Прикрепите узел муфты вентилятора к болтам, выступающим теперь из генератора, и затяните гайки, установив на место стопорные шайбы.
Если у вас есть сварочный аппарат, сделать кронштейн несложно. Я использовал 1-дюймовую квадратную трубу для всех частей кронштейна и 2-футовый кусок 1-дюймовой трубы для вращающегося стержня, который помещается внутри стойки. Если у вас нет сварочного аппарата, не бойтесь. Кронштейн в сборе можно собрать с помощью 1/2-дюймовой оцинкованной трубы и фитингов. Вот список фитингов, которые вам, скорее всего, понадобятся:
A хвостовой плавник должен быть прикреплен к 12-дюймовому ниппелю на задней части кронштейна, чтобы вращать генератор и выровнять его по направлению ветра. Вы можете вырезать плавник высотой около 1 фута и длиной 2 фута из старого жестяного сайдинга или кровли с помощью ножниц по металлу или газового резака — форма прямоугольного треугольника работает лучше всего. Если вы используете гофрированный металл, обязательно обрежьте плавник, чтобы гофры располагались горизонтально. После того, как плавник вырезан, положите его поверх одного из 12-дюймовых ниппелей и просверлите три пилотных отверстия в нижней части хвостового плавника и в боковой части ниппеля. Используйте три шурупа (хорошо подойдут стальные кровельные шурупы), чтобы прикрепить хвост к ниппелю.
Я использовал старую телевизионную антенную вышку высотой 20 футов вместе с трубой диаметром 2-1/2 дюйма в качестве верхней части. Вам также потребуется приварить или прикрутить стопор в верхней части мачты, который будет соприкасаться с стопором на кронштейне в сборе. Ограничители позволяют генератору вращаться только на 360 градусов по часовой стрелке или против часовой стрелки, поэтому ваш кабель не скручивается вокруг столба и башни.
Соединение 2-3/8-дюймовой толстой металлической трубы длиной от 10 до 20 футов (или высотой после возведения) образует хорошую башню после ее прикрепления к зданию или другой прочной стационарной конструкции. . Убедитесь, что он безопасен, и при необходимости рассмотрите возможность использования растяжек.
После того, как вы скрепите все компоненты генератора вместе и прикрепите их к узлу кронштейна, установите его на неустановленную опору или мачту. Вставьте трубу узла кронштейна генератора в столб или в верхнюю часть мачты. Используйте две стальные шайбы, сложенные вместе, чтобы создать гладкую поверхность, которая будет служить подшипником между генератором и опорой. Присоедините положительный и отрицательный провода к генератору переменного тока и закрепите их на кронштейне и вдоль башни с помощью стяжек, вязальной проволоки или клейкой ленты. (На самом деле он не самодельный, если только на нем нет небольшой проволоки и клейкой ленты, не так ли?) Убедитесь, что провода достаточно провисают, чтобы ветрогенератор мог вращаться на 360 градусов.
Вам, скорее всего, понадобится помощь, чтобы установить башню и генератор в вертикальном положении, так как они будут довольно тяжелыми. Веревки и подставка помогут, если вы поднимаетесь довольно высоко. Если в вашем регионе всегда ветрено, вам нужно будет находиться достаточно высоко над землей, чтобы движущиеся части безопасно находились над головой. Надежно закрепите башню на месте. Ветер может быть обманчиво сильным, поэтому не экономьте на этом этапе окончательной сборки. После того, как вы установили свой ветряной генератор, подключите провода к аккумуляторной батарее с контроллером заряда между ними, чтобы предотвратить недостаточную или чрезмерную зарядку.
Теперь вы будете готовы включать свет, крутить джемы и проигрывать старые диско-движения. Я знаю, вы копили деньги на электрическую горку с семьей и друзьями.
Предупреждение: сборка и использование на свой страх и риск. Мой генератор работает нормально, но ты отвечаешь за свою работу. Удачи и силы!
Роберт Д. Коупленд выращивает и продает мясной скот травяного откорма и является владельцем автономного приюта с завтраком под названием 9 в Техасе.0073 The Sunflower , в комплекте с домиками из соломенных тюков и земляной штукатурки, свежими органическими продуктами, инструкцией по пермакультуре, мастер-классами и многим другим!
Другие статьи о ветроэнергетике:
Ознакомьтесь с этими конструкциями, идеями и советами для ветряных турбин своими руками, чтобы быстро приступить к работе!
СВЯЗАННЫЕ: 15 невероятных самодостаточных домов для вашей страсти к ведению домашнего хозяйства
Если вы похожи на меня, кто не выносит шума генератора и запаха газа, подумайте о ветрогенератор. У нас дома установлены солнечные батареи, но в качестве альтернативного источника энергии может пригодиться ветряк, сделанный своими руками.
Поселенец, который никогда не выбрасывает многоразовые вещи, обязательно сможет построить этот недорогой ветряк своими руками. Если вы хитрый человек, вы можете сделать это за 30 долларов и даже меньше. Попробуйте этот ветряк своими руками с минимальными затратами.
Эта старая добрая машина (я имею в виду старую, я имею в виду добрую сотню лет) была надежной промышленной машиной. Это определенно может быть так и для вашей скромной усадьбы.
Следуя этому невероятному руководству и используя правильные инструменты и типы оборудования, вы можете получить турбину Теслы, работающую в вашем доме. Ваше основное ноу-хау этого ротора может быть полезно вашей ферме.
Масштабная ветряная турбина своими руками может показаться внушительной, но попробуйте этот простой проект, чтобы убедиться в обратном. Я почти уверен, что вы найдете этот проект интересным; это стоящий проект, который хорошо работает.
Простая работа по дому, такая как слив воды из пруда, может потребовать значительного количества энергии. Этот простой ветряной насос может стать решением.
Сокращайте, повторно используйте и перерабатывайте стильно, а также вырабатывайте энергию для создания водяного насоса с приводом от ветра.
Удивительно, как простые бытовые материалы меняют ситуацию. Посмотрите, как этот мусорный бак или ведро может изменить вашу самодельную ветряную турбину. Рассмотрим этот диффузор сопла с его первоклассной механикой.
Он поможет направить энергию на самодельный ветряк с максимальной эффективностью.
Вдохновитесь созданием этой «оса» ветряной турбины с нуля. Я почти уверен, что такой самодостаточный поселенец, как вы, тоже может это сделать. Эта самодельная модель ветряной турбины для дома станет отличным проектом для всей семьи.
Вот почему мы не выбрасываем пустые втулки от туалетной бумаги, особенно большие. Можете ли вы представить себе конструкцию турбины Теслы, сделанную из картона и рулонов туалетной бумаги?
Вы также можете сделать эту мини-машину Тесла для своего самодельного ветряка с минимальными затратами, а то и бесплатно.
СВЯЗАННЫЕ С: Как экономить энергию зимой | 11 Советы по энергосбережению
Нам нравится эта конструкция ветряной турбины. Он имеет футуристический и утонченный вид с гладкими лопастями ветряной турбины. Удивительно, что в этом дизайне использовано дерево — зеленее не бывает.
Вы можете взять его за основу для создания собственного ветряка.
Кто бы мог подумать, что автомобильный генератор может быть таким универсальным и полезным, как этот проект! Итак, если у вас в гараже есть запасной автомобильный генератор, этот ветряк, сделанный своими руками, подойдет вам лучше всего!
Обладая средними инженерными навыками, вы можете создать этот надежный проект ветряной турбины менее чем за день.
Экономия на счетах за электроэнергию может иметь большое значение, даже если это всего несколько долларов. Соберите ветряк из больших труб ПВХ. Эта ветряная турбина с горизонтальной осью соответствует конструкции ветряной турбины Савониуса.
Вы можете включить наружное освещение и сэкономить несколько долларов.
Воспользуйтесь этим вдохновением для создания самодельной ветряной турбины мощностью 3000 Вт! В обычных ветряных турбинах используются лопасти, подобные тому, как работает электрический вентилятор. Проверьте свое место и посмотрите, как там работает ветер.
Если у вас сильный ветер, вы можете воспользоваться энергией ветра. Постройте ветряк и получите электричество.
Если у вас мало места для огромной горизонтальной ветряной турбины, тогда вам подойдет вертикальная ветряная турбина. При многих планах ветряных турбин ветряная турбина с вертикальной осью эффективна с точки зрения пространства.
Теперь у вас нет оправдания тому, чтобы использовать свой источник энергии, даже если у вас мало места.
Представьте, как широкий кусок ткани может привести в движение большую парусную лодку. Отсюда и возникла идея этой безлопастной сафонианской конструкции ветряной турбины.
Генерирует энергию ветра в два раза эффективнее, чем обычные конструкции. Если у вас в районе хороший ветер, представьте себе электроэнергию, вырабатываемую этим ветрогенератором.
Вы можете превратить сломанную стиральную машину в этот небольшой ветряк. Используйте двигатель стиральной машины для питания этого генератора.
Это ветряная турбина с вертикальной осью, которая создает скорость ветра, превышающую размеры. Начните с этого мини-проекта и постепенно переходите к питанию не только лампочки.
Самодельный ветряной двигатель Savonius (ветряной двигатель с вертикальной осью) сэкономит вам время, место и деньги. Все, что вам нужно, это подшипники, 2 больших ведра и немного трубы.
Это очень простая и дешевая конструкция с вертикальной осью, состоящая из легкодоступных деталей. Он также очень прост в сборке, требуя минимальной механической обработки.
Просверлить несколько больших отверстий очень сложно.