Самодельная паровая турбина своими руками: принцип работы, устройство, кпд, схема

Как работает паровая турбина?

По сути, паровые турбины являются частью сложной системы, предназначенной для преобразования энергии топлива в электричество, а иногда и в тепло.

На данный момент этот метод считается экономически эффективным. Технологически это происходит следующим образом:

• твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной. В результате рабочее тело (вода) превращается в пар;
• образующийся пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3,43 МПа. Это необходимо для достижения максимальной эффективности всей системы;
• рабочая жидкость по трубопроводам подается в турбину, где с помощью специальных устройств равномерно распределяется между соплами;
• сопла подают острый пар к изогнутым лопастям, установленным на валу, заставляя его вращаться. При этом кинетическая энергия расширяющегося пара преобразуется в механическое движение, в этом и заключается принцип работы паровой турбины;
• вал генератора, представляющий собой «перевернутый электродвигатель», вращается ротором турбины, в результате чего вырабатывается электричество;
• отработанный пар поступает в конденсатор, где от контакта с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и перекачивается обратно в котел для нагрева.

Примечание. В лучшем случае КПД паровой турбины достигает 60%, а КПД всей системы – не более 47%. Значительная часть энергии топлива теряется за счет теплопотерь и используется на преодоление силы трения при вращении валов.

На приведенной ниже функциональной схеме показан принцип работы паровой турбины совместно с котельной, электрогенератором и другими элементами системы:

Для предотвращения снижения эффективности работы на валу несущего винта расположено максимальное расчетное количество лопастей. При этом наименьший зазор между ними и корпусом статора обеспечивается с помощью специальных уплотнений. Простыми словами, чтобы пар «не крутился на холостом ходу» внутри дома, все зазоры сведены к минимуму. Лопасть сконструирована таким образом, что расширение пара продолжается не только на выходе из сопла, но и в углублении. Как это происходит, отражено на схеме работы паровой турбины:

Следует отметить, что рабочее тело, давление которого снижается после удара о лопатки, не сразу поступает в конденсатор после рабочего цикла первого блока. Ведь в нем еще имеется достаточный запас тепловой энергии, и поэтому пар по трубопроводам направляется во второй агрегат низкого давления, где снова воздействует на вал через лопатки другой конструкции. Как показано на рисунке, конструкция паровой турбины может включать в себя несколько таких блоков:

1 – подача перегретого пара; 2 – блок рабочего места; 3 — ротор с лопастями; 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.

Паровая электростанция: особенности работы установки

Система регулирования работы турбины при резком падении мощности и отключении турбогенератора от сети должна ограничивать резкое увеличение скорости вращения ротора и предотвращать срабатывание датчика безопасности. Работа турбины позволяет мгновенно обнулить электрическое напряжение. Турбины также должны обеспечивать возможность восстановления нагрузки до исходной или любой другой величины в зоне регулирования со скоростью не менее 10% номинальной мощности в секунду.

Обязательные режимы работы:

• При выключенном нагревателе высокого давления;
• При нагрузке в пределах вспомогательного спроса в течение 40 минут после сброса;
• Холостой ход в течение 15 минут после сброса электрической нагрузки;
• Провести испытание на холостом ходу через 20 часов после запуска турбины;
• Срок службы рабочих турбин между ремонтами должен быть не менее 4 лет;
• На новые устройства предоставляется 5-летняя гарантия;
• Наработка паровой турбины на отказ не менее 6000 часов;
• Коэффициент готовности установки – не менее 0,98.

Срок службы паровой турбины составляет более 30 лет. Исключение составляют только изнашиваемые детали и элементы.

Другие варианты

Но паровой двигатель — это лишь одна из технологий, используемых на твердотопливных электростанциях, и не самая подходящая для домашнего использования.

Для выработки электроэнергии также используются:

• Термоэлектрические генераторы (по принципу Пельтье);
• Газогенераторы.

Топливо для газогенераторных котлов

Несомненным преимуществом газогенераторных котлов является то, что они могут работать практически на любом виде твердого топлива. Это значит, что их можно заполнять обычными колотыми дровами, а также всеми видами древесных отходов (опилки, стружки) и брикетами, пеллетами и т.п., изготовленными из древесных отходов. Кроме того, газогенераторные установки являются практически безотходным производством: топливо в них сгорает практически без остатка.

Газогенераторный котел

Преимущества отопительных газогенераторных установок

Установка систем отопления с питанием от газогенераторных котлов, работающих на древесном топливе, имеет следующие несомненные преимущества:

1. Чрезвычайно высокая эффективность сгорания. В любой установке, предназначенной для сжигания древесины, но без использования эффекта пиролиза, КПД не может подняться выше 90 процентов.
2. Газогенераторные установки энергонезависимы и могут быть установлены даже в зданиях, не подключенных к стационарной электросети. Отметим, что во время войны газогенераторные установки ставили даже на автомобили. Энергетическая независимость газогенерирующего агрегата также снижает затраты на эксплуатацию.
3. В газогенераторной установке можно использовать практически все виды древесного топлива, от классической древесины до древесных отходов. Использование древесных отходов, опилок, щепы и так далее существенно снижает затраты на эксплуатацию газогенераторных систем. Но помните, что в общем объеме единовременно подаваемого топлива доля древесных отходов не должна превышать 30 процентов.
4. Большие объемы камеры сгорания позволяют газогенераторным котлам длительное время работать на одной загрузке топлива, что облегчает эксплуатацию такой установки.

газогенераторная котельная установка

Недостатки газогенераторных установок

Несмотря на всю привлекательность систем отопления и отопления на базе газогенераторов, такие устройства имеют и определенные недостатки. Недостатки газогенераторных систем в целом совпадают с недостатками обычных твердотопливных котлов.

Твердотопливный котел имеет, в отличие от автоматизированных жидкостных или газовых систем, ограниченную автономность работы. Для такого котла всегда требуется человек-оператор, который добавляет топливо по мере его горения. Газогенераторный котел также необходимо регулярно обслуживать и очищать от копоти и копоти. Несмотря на практически полное сгорание органического древесного топлива в газогенераторных котлах, в таких системах все же присутствуют продукты разложения.

газогенераторная установка

покупка системы с газогенераторным котлом обходится достаточно дорого в финансовом отношении. По приблизительным подсчетам, газогенераторный котел обойдется вам в полтора раза дороже, чем обычный твердотопливный котел. Но разница в стоимости должна окупиться уже через несколько отопительных сезонов, исходя из более высокого КПД газогенераторного котла.

При эксплуатации газогенераторных установок также необходимо использовать только сухое топливо. На влажной древесине или опилках процесс пиролиза может просто не запуститься. Поэтому газогенераторные котлы часто оборудуются сушильной камерой, где топливо доходит до нужного состояния.

Классический вариант

Как уже упоминалось, электростанция, работающая на дровах, использует несколько технологий для производства электроэнергии. Классикой среди них является паровая энергетика, или просто паровая машина.

Здесь все просто – древесина или другое топливо при сгорании нагревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.

Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.

Поскольку паровая машина и генераторная установка соединены в единый замкнутый контур, пар после прохождения через турбину охлаждается, подается обратно в котел и весь процесс повторяется.

Данная схема силовой установки является одной из самых простых, но имеет ряд существенных недостатков, одним из которых является опасность взрыва.

После перехода воды в газообразную форму давление в контуре значительно возрастает, и если его не регулировать, велика вероятность разрыва трубопроводов.

И хотя в современных системах используется полный набор клапанов, регулирующих давление, работа парового двигателя все равно требует постоянного контроля.

Кроме того, обычная вода, используемая в этом двигателе, может привести к образованию отложений на стенках труб, что снижает эффективность работы станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает расход по трубам).

Но сейчас эту проблему решают с помощью дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или специальных газов.

Но с другой стороны, эта электростанция может выполнять и другую функцию – обогревать помещение.

Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего необходима система охлаждения или просто радиатор.

А если разместить этот радиатор в помещении, то со временем мы будем получать от такой станции не только электроэнергию, но и тепло.

Как сделать паровую турбину в домашних условиях?

Многие интернет-ресурсы публикуют алгоритм, согласно которому мини-паровую турбину можно сделать из консервной банки в домашних условиях и с помощью небольшого количества инструментов. Помимо самой коробки понадобится алюминиевая проволока, небольшой кусок жести, чтобы вырезать полоску и крыльчатку, а также крепеж.

В крышке банки сделайте 2 отверстия и впаяйте в одно кусок трубы. Из куска жести вырезают турбинное колесо, прикрепляют к полоске, согнутой в форме буквы П. Затем полоску прикручивают к другому отверстию, располагая крыльчатку так, чтобы лопатки оказались напротив трубы. Все технологические отверстия, сделанные в процессе эксплуатации, также герметизируются. Изделие необходимо разместить на стальной проволоке, заполнить водой из шприца и поджечь сухое топливо снизу. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от потока пара, вырывающегося из трубы.

Понятно, что такая конструкция может служить лишь прототипом, игрушкой, поскольку эту паровую турбину, сделанную своими руками, нельзя использовать ни для каких целей. Эффект слишком низкий, и ни о какой эффективности не может быть и речи. Возможно, на примере можно продемонстрировать принцип работы теплового двигателя.

Мини-генератор электричества можно сделать из старого металлического чайника. Для этого помимо самого котла вам понадобится тонкостенная труба из меди или нержавеющей стали, компьютерный кулер и небольшой кусок алюминиевого листа. Из последнего вырезано круглое рабочее колесо с лопатками, из которого будет изготовлена ​​паровая турбина малой мощности.

Электродвигатель снят с охладителя и установлен на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство смонтировано в круглом алюминиевом корпусе; Размер должен соответствовать размеру крышки чайника. В нижней части последнего делается отверстие, в которое впаивается трубка, а снаружи из нее делается катушка. Как видите, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, поскольку роль пароперегревателя выполняет змеевик. Другой конец трубки, как нетрудно догадаться, соединен с импровизированными лопастями рабочего колеса.

Примечание. Самая сложная и трудоемкая часть устройства – катушка. Из медной трубы его сделать проще, чем из нержавеющей стали, но он прослужит недолго. Контакт с открытым огнем быстро сгорит медный пароперегреватель, поэтому лучше сделать его самостоятельно из нержавеющей трубы.

Конструкция и принцип работы турбины

Конструкция турбокомпрессора Классический турбокомпрессор состоит из следующих элементов:

1. Рамка. Изготовлен из жаростойких материалов (сталь). Он имеет форму улитки с двумя многоходовыми патрубками, оснащенными фланцами для крепления в системе турбонаддува.
2. Турбинное колесо. Преобразует энергию выхлопных газов во вращение вала, на котором он жестко закреплен. Изготовлен из жаростойких материалов (железо-никелевый сплав).
3. Компрессорное колесо. Получает вращение от колеса турбины и нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Колесо компрессора часто изготавливается из алюминия, что снижает потери энергии. Температурный режим в этой зоне близок к нормальному, а использование термостойких материалов не обязательно.
4. Вал турбины (ось) – соединяет колеса турбины и компрессора.
5. Подшипники скольжения или шарикоподшипники. Необходим для крепления оси в корпусе. Конструкция может содержать один или два подшипника. Последний смазывается общей системой смазки двигателя.
6. Перепускной клапан – предназначен для регулирования потока выхлопных газов, воздействующего на колесо турбины. Это позволяет контролировать мощность наддува. Клапан оснащен пневматическим управлением. Его положение контролируется ЭБУ двигателя, который получает соответствующий сигнал от датчика скорости.

Принцип работы турбокомпрессора Основной принцип работы турбины на бензиновых и дизельных двигателях следующий:

• Выхлопные газы поступают в корпус турбокомпрессора, где воздействуют на лопатки турбинного колеса.
• Колесо турбины начинает вращаться и ускоряться. Скорость вращения турбины на высоких оборотах может достигать до 250 000 об/мин.
• Пройдя через турбинное колесо, выхлопные газы попадают в выхлопную систему.
• Колесо компрессора вращается синхронно (поскольку оно находится на одном валу с колесом турбины) и направляет поток сжатого воздуха в интеркулер, а затем во впускной коллектор двигателя.

Паровая турбина — это механизм, осуществляющий переработку тепловой энергии, полученной от пара, в энергию вращения

Турбины работают на нагретом паре, который является источником энергии. Этот пар поступает в турбины из специального котла. Температура пара, поступающего в турбину, может варьироваться. Но основные показатели находятся в пределах 490-580 градусов Цельсия. Давление тоже разное. Основные показатели – 90 атмосфер, 140 атмосфер, 230 атмосфер.

Паровые турбины классифицируются следующим образом: противодавление, нагревательные с отбором пара на производство, конденсационные, нагревательные.

Все эти турбины различаются количеством пара, используемого в работе, и количеством пара, не участвовавшего в производстве, но используемого для других нужд.

Конденсационные турбины

Это наиболее распространенный тип паровой турбины в производстве. Обычно такая турбина комплектуется конденсаторной установкой, предназначенной для сбора отработанного пара. Абсолютно весь отработанный пар поступает в конденсатор.

Основное назначение конденсационных паровых турбин — выработка электроэнергии. Следовательно, турбины этого типа используются на электростанциях. Их также можно устанавливать на теплоэлектростанциях, но там они обычно не используются. Пар из котла поступает в турбину и совершает работу, необходимую для выработки электроэнергии. Возможность получения тепловой энергии от таких турбин имеется, но обычно не используется.

Во времена СССР производством таких труб занимался Ленинградский металлический завод. Теперь это ОАО «Силовые машины».

Теплофикационные турбины

Это Т-образные турбины. Они широко используются на тепловых электростанциях, поскольку с их помощью можно производить не только электрическую, но и тепловую энергию.

Турбина способна отбирать пар посредством вращающейся диафрагмы. Этот процесс контролируется. Отобранный пар затем поступает в определенные нагреватели, от которых тепловая энергия уже передается воде.

Летом тепловые турбины способны работать в конденсационном режиме. В этом случае пар не доходит до сетевого нагревателя, а целиком используется для выработки электроэнергии.

Уральский турбинный завод занимается производством тепловых турбин.

Теплофикационные турбины с промышленным отбором пара

Турбины с маркировкой «ПТ”

Название этих турбин дает понять, что определенная часть пара в процессе производства энергии используется для промышленных нужд (например, для работы самой станции и т д.). После этого пар возвращается в виде жидкости, т.е конденсата, или полностью испаряется.

В настоящее время тепловые турбины практически не используются в производстве, за редким исключением. В СССР они были популярны для установки на ТЭЦ возле промышленных предприятий, заводов и т.п

Противодавленческие турбины

Маркирова с противодавлением турбины «П”.

Особенностью противодавленческих турбин является отсутствие конденсатора, куда будет стекать отработанный пар. Поэтому последний, в свою очередь, используется сторонним потребителем, что чем-то похоже на тепловые турбины промышленного типа.

На данный момент противодавильные турбины, а также турбины с маркировкой «ПТ» в производстве не применяются, если не учитывать отдельные случаи. В советское время эта модель еще использовалась, но после развала Союза необходимость в турбинах этого типа отпала, так как возникла проблема с поиском внешнего потребителя

При отсутствии последних невозможно использовать турбины противодавления для производства энергии, а следовательно, они становятся ненужными.

Но затем инженеры нашли отличное решение по улучшению противодавления турбин. Помимо них были установлены турбины с маркировкой «К», то есть конденсационные, предназначенные для работы с паром низкого давления. Как известно, турбины типа «П» требуют наличия стороннего потребителя, что решается с помощью конденсационных турбин. После того, как пар выполнил свою работу в турбинах противодавления, он поступает в турбины типа К, где окончательно завершает свою работу и превращается в конденсат.

История создания паровой турбины

На протяжении всей истории было предпринято большое количество попыток создать механизмы, подобные паровой турбине, в том самом виде, в котором мы видим ее сейчас. Можно сказать, что все началось еще в I веке. Цапля Александрийская создала интересный механизм (рис. 2). Но его потенциал не был оценен по достоинству и воспринимался как забавная игрушка.

Это изобретение по праву можно назвать первым прототипом паровой турбины. В котле закипела вода и образовался пар. Пар по трубке подавался к шару и вылетал из сопел. Шар начал вращаться.

Считается, что первую паровую турбину создал в 1883 году шведский изобретатель Густав Лаваль. В 1889 году Лаваль добавил к соплам турбины конические расширители. Этот вариант сопла стал прародителем сопел будущих ракет. Турбина Лаваля стала техническим прорывом.

С этого момента турбины стали активно использоваться для питания электрогенераторов. В том же году количество эксплуатируемых турбин увеличилось до трехсот.

В 1894 году английский инженер Чарльз Парсонс построил экспериментальный корабль «Турбиния» с паровой турбиной. Скорость этого судна достигала $60frac{km}{h}$. В настоящее время судно находится в Музее открытий Ньюкасла (рис. 3), а его турбина — в Лондонском музее науки.

Представители электростанций заводского изготовления

Отметим, что указанные варианты – термоэлектрический генератор и газогенератор – сейчас являются приоритетными, поэтому производятся готовые станции для использования, как бытового, так и промышленного назначения.

Ниже приведены некоторые из них:

• Печь «Индигирка»;
• Туристическая печь «BioLite CampStove»;
• Электростанция «БиоКИБОР»;
• Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».

Печь «Индигирка».

Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу буржайки), оснащенная термоэлектрическим генератором Пельтье.

Идеально подходит для дач и частных домов, так как достаточно компактен и его можно перевозить на автомобиле.

Основная энергия от сжигания древесины используется для отопления, но имеющийся генератор позволяет также получать электричество напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.

В нем также используется принцип Пельтье, но он еще более компактен (весит всего 1 кг), что позволяет брать его в походы, но количество энергии, вырабатываемой генератором, еще меньше, но его будет достаточно для зарядки электромобиля фонарик или телефон.

Электростанция «БиоКИБОР».

Также используется термоэлектрический генератор, но это промышленный вариант.

По запросу производитель может изготовить установку, обеспечивающую выходную электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размер станции, а также на количество потребляемого топлива.

Например, установка мощностью 100 кВт потребляет 200 кг древесины в час.

А вот электростанция «Эко» — это газогенератор. В конструкции использован газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.

Помимо готовых промышленных решений, вы можете купить те же термоэлектрические генераторы Пельтье отдельно, но без плиты, и использовать их с любым источником тепла.

Современная паровая электростанция в действии

Тепло, выделяющееся из паровой турбины, поступает в конденсатор по трубам. Количество выделяемого тепла велико, и поэтому охлаждающую воду нужно лишь немного нагреть. Ввиду этого расход мощных паротурбинных установок очень велик. Иногда она может достигать 20 000 м3/час. Особенно, если мощность станции 100 000 кВт. В этих случаях охлаждающая вода к циркуляционным насосам подается из реки и после выполнения своей функции сбрасывается обратно в реку, только ниже водозабора.

В паровых турбинах действие сильной струи пара на лопатки приводит во вращение вал

В паровых турбинах конструкция такова, что потенциальная энергия пара, пройдя процесс расширения в соплах, преобразуется в кинетическую энергию, способную двигаться с большой скоростью. Мощная струя пара подается на изогнутые лопасти, закрепленные по окружности диска, установленного на валу. Воздействие сильной струи пара на лопасти приводит во вращение вал.

Для преобразования энергии пара в кинетическую необходимо обеспечить его свободный выход из парогенератора, где он размещен, через сопло в помещение. Более того, давление пара необходимо больше, чем давление в этом конкретном пространстве. Вы должны знать, что пар выходит с очень большой скоростью.

Скорость выхода пара из сопла зависит от следующих факторов:

• От температуры и давления к увеличению;
• Какое давление в помещении, в которое он вливается;
• Форма сопла, через которое течет пар, также влияет на скорость.

Вал турбины должен быть соединен с валом самой рабочей машины. Каким он будет, зависит от региона, где используется рабочая машина. Это может быть энергетика, металлургия, турбогенераторная работа, воздуходувки, воздуходувки, насосы, водный и железнодорожный транспорт.

Самодельные станции

Также многие умельцы изготавливают самодельные станции (обычно на основе бензогенератора), которые затем продают.

Все это говорит о том, что вы можете самостоятельно изготовить электростанцию ​​из доступных материалов и использовать ее в своих целях.

Далее давайте рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.

На основе термоэлектрического генератора.

Первый вариант – силовая установка на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что устройство, сделанное в домашних условиях, подходит только для зарядки телефона, фонарика или для освещения светодиодными лампами.

Для производства вам понадобится:

• Металлический корпус, который будет играть роль духовки;
• Пластина Пельтье (приобретается отдельно);
• Стабилизатор напряжения с установленным USB-выходом;
• Теплообменник или просто вентилятор для охлаждения (можно взять компьютерный кулер).

создать электростанцию ​​очень просто:

1. Делаем печку. Берем металлический ящик (например, компьютерный) и разворачиваем его так, чтобы у духовки не было дна. В стенах внизу делаем отверстия для подачи воздуха. Сверху можно установить решетку, на которую можно поставить чайник и так далее
2. Крепим тарелку на заднюю стенку;
3. Монтируем кулер сверху на пластину;
4. К клеммам с пластины подключаем стабилизатор напряжения, от которого будем управлять кулером, а также рисуем клеммы для подключения потребителей.

Работает это просто: поджигаем дрова, и по мере нагревания пластина на клеммах начнет генерировать ток, который будет поступать на стабилизатор напряжения. От него начнет работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.

Останется только подключить потребителей и следить за процессом горения в печи (вовремя подкладывать дрова).

На базе газогенератора.

Другой способ сделать электростанцию ​​— сделать газогенератор. Такое устройство изготовить гораздо сложнее, но энерговыделение гораздо больше.

Чтобы сделать это, вам нужно:

• Цилиндрическая емкость (например, газовый баллон в разобранном виде). Она будет выполнять роль печки, поэтому следует предусмотреть люки для загрузки топлива и очистки твердых продуктов сгорания, а также подачу воздуха (для принудительной подачи понадобится вентилятор, чтобы обеспечить лучший процесс горения) и выход для газа.
• Радиатор охлаждения (можно выполнить в виде змеевика), в котором необходимо охлаждать газ.
• Контейнер для изготовления фильтра типа «циклон».
• Емкость для изготовления фильтра тонкой очистки газа.
• Бензиновый генератор (но можно взять любой бензиновый двигатель).

После этого все необходимо соединить в единую конструкцию. Из котла газ должен поступать в радиатор охлаждения, а затем в «циклон» и фильтр тонкой очистки. И только после этого полученный газ подается в двигатель.

Это принципиальная схема изготовления газогенератора. Исполнение может быть самым разным.

Например, можно установить механизм принудительной подачи твердого топлива из бункера, который, кстати, тоже будет питаться от генератора, а также всевозможные устройства управления.

При изготовлении силовой установки на эффекте Пельтье особых проблем не возникнет, так как схема проста. Единственное, следует принять некоторые меры безопасности, так как огонь в такой печи практически открытый.

Но при изготовлении газогенератора следует учитывать множество нюансов, среди них – обеспечение герметичности всех соединений системы, через которые проходит газ.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания работал нормально, следует позаботиться о качественной очистке газа (наличие в нем примесей недопустимо).

Газогенератор представляет собой громоздкую конструкцию, поэтому для него необходимо правильно выбрать место, а также обеспечить нормальную вентиляцию, если он установлен в помещении.

Поскольку подобные силовые установки не новы и выпускаются любителями сравнительно давно, отзывов о них накопилось немало.

В основном все они положительные. Известно, что даже самодельная печь с элементом Пельтье вполне справляется с поставленной задачей. Что касается бензогенераторов, то здесь ярким примером является установка таких устройств даже на современные автомобили, что говорит об их эффективности.

Паровая турбина — как сделать своими руками. Жми!

Это тот тип оборудования, которое работает на теплоэлектростанциях и электростанциях. Правда, некоторым умельцам не составляет особой сложности изготовить в домашних условиях их аналоги скромных размеров.

Принцип функционирования

План эксплуатации паровой турбины. (Нажмите, чтобы увеличить)

• Дело в том, что паровая турбина по большей части является частью специального механизма, основной задачей которого является преобразование энергии пара в электрическую или тепловую энергию.
• Технологически весь процесс выглядит так:

1. При сгорании в топке разных видов топлива вода превращается в пар.
2. При дальнейшем перегреве пара до 435 ºС и давлении 3,43 МПа пар по трубам передается в турбину, где с помощью специальных деталей равномерно распределяется между соплами.
3. Из сопел пар подается на специальные изогнутые лопасти, прикрепленные к валу, за счет этого они вращаются, в результате чего кинетическая энергия преобразуется в механическую.
4. Вал генератора представляет собой реверсивный «электродвигатель» и вращается ротором турбины, что позволяет вырабатывать электроэнергию.
5. Затем пар в конденсаторе при контакте с холодной водой снова превращается в воду, которую насосы снова закачивают для ее нагрева.

Для этих целей будет использоваться обычная консервная банка, алюминиевая проволока, кусок жести и крепежные материалы.

Перечисленные материалы позволят вам сделать задуманное в домашних условиях, не используя для этих целей специальное оборудование и инструменты. Эта турбина наглядно продемонстрирует преобразование энергии пара в электричество.

Процесс изготовления

После этого полоска крепится к другому отверстию, крыльчатка закрепляется лопастями напротив трубы.

Конструкцию монтируют на решетку, берут шприц с водой и наполняют ее, а снизу поджигают сухое топливо. Из трубы вырвется струя пара, которая приведет в движение импровизированный ротор.

Правда, мощности такой турбины ни на что не хватит, так как КПД очень низкий. Его можно рассматривать только как модель для понимания принципа работы оборудования.

Изготовление небольшого генерирующего устройства электроэнергии своими руками

Электродвигатель необходимо снять с охладителя и установить на одной оси с крыльчаткой.

Получившееся устройство будет смонтировано в круглом алюминиевом корпусе. За основу берется крышка котла, а точнее ее диаметр.

В нижней части делается отверстие, куда с помощью паяльника крепится трубка, из которой изготовлена ​​катушка. Противоположный конец трубы должен подводиться к лопаткам рабочего колеса, поэтому конструкция работает.

Катушка – самая важная часть всего устройства. Для его изготовления лучше использовать медную проволоку, хотя срок ее службы невелик, учитывая ее небольшую толщину и постоянный перегрев. Поэтому оптимально установить в агрегат трубу из нержавеющей стали.

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

Характерно, что дома такую ​​электростанцию ​​можно использовать как игрушку, так как из-за малой силы тока ее недостаточно для работы техники или бытовой техники.

Стоит отметить: если вы отправитесь в многодневный поход и возьмете с собой это снаряжение, вы сможете оценить все преимущества, которые оно дает. Например, вы можете зарядить аккумулятор мобильного телефона, фотоаппарата или других гаджетов.

К сожалению, построить в домашних условиях паровую турбину, мощность которой будет около 500 Вт и более, очень сложно и влечет за собой большие финансовые затраты.

Активный принцип

Принцип действия паровой турбины основан на том, что любое тело обладает большей энергией, если оно движется с большой скоростью. Но следует учитывать одну вещь: энергия быстро падает при уменьшении скорости. Итак, есть несколько вариантов развития мероприятия:

1. Влияние пара на статическую платформу. В этом случае энергия, которой обладает тело, частично будет превращена в тепло, а остальная часть пойдет на выведение частиц жидкости обратно. Никакой полезной работы, конечно, не происходит.
2. удар о движущуюся поверхность. При этом определенная часть энергии тратится на перемещение платформы, а остальная часть также тратится впустую.

При использовании активного начала в турбине используется только последний вариант. Но надо понимать, что при работе оборудования необходимо минимизировать потери энергии на бесполезную работу. Второе условие – поток пара должен быть направлен так, чтобы он не деформировал диски при ударе. Добиться этого можно только принимая во внимание специально изготовленную форму клинка.

Идеальная поверхность та, которая обеспечивает плавный поворот, после которого пар потечет в противоположном направлении. Другими словами, требуется, чтобы лопатки были выполнены в форме полукруга. Поэтому, когда вы ударитесь о поверхность, большая часть энергии будет передана диску и заставит его вращаться. Потери будут минимальными.

Газогенераторы

Второй тип – газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе для выработки электроэнергии.

Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет ничего общего с электричеством, так как основная задача – выработка горючего газа.

Суть работы такого устройства заключается в том, что при окислении твердого топлива (его горении) выделяются газы, в том числе легковоспламеняющиеся – водород, метан, СО, которые можно использовать для самых разных целей.

Например, такие генераторы ранее использовались в автомобилях, где обычные двигатели внутреннего сгорания прекрасно работали на выбрасываемом газе.

Из-за постоянного роста цен на топливо некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже начали устанавливать эти устройства на свои автомобили.

То есть, чтобы получить силовую установку достаточно иметь бензогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.

Первый элемент будет выделять газ, который станет топливом для двигателя, который, в свою очередь, будет вращать ротор генератора, производя на выходе электричество.

К преимуществам электростанций, использующих газогенераторы, относятся:

• Надежность конструкции самого газогенератора;
• Полученный газ можно использовать для питания двигателя внутреннего сгорания (который будет питать электрогенератор), газового котла, печи;
• В зависимости от используемого двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора электричество можно получать даже для промышленных целей.

Основным недостатком газогенератора является объем конструкции, так как он должен включать в себя котел, в котором происходят все процессы получения газа, систему охлаждения и очистки.

А если это устройство будет использоваться для выработки электроэнергии, то станция должна также включать в себя двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье, — довольно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электричества через проводники, сделанные из двух разных материалов, на одном из контактов тепло поглощается, а на другом выделяется тепло.

Причем этот эффект обратный – если проводник нагреть с одной стороны и охладить с другой, в нем будет возникать ток.

Это противоположный эффект, используемый на дровяных электростанциях. При сгорании они нагревают половину пластины (это термоэлектрический генератор), состоящей из кубиков из разных металлов, а другая часть охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на клеммы пластины.

Но у такого генератора есть несколько нюансов. Один из них заключается в том, что параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температур на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использовать стабилизатор напряжения.

Другой нюанс в том, что выделяемая энергия – это лишь побочный эффект; большая часть энергии сгорания просто преобразуется в тепло. Из-за этого эффективность станций данного типа не очень высока.

К преимуществам электростанций с термоэлектрическими генераторами относятся:

• Длительный срок службы (отсутствие движущихся частей);
• При этом вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использовать для отопления или приготовления пищи;
• Бесшумная работа.

Электростанции на дровах, работающие по принципу Пельтье, являются достаточно распространенным вариантом и выпускают как портативные устройства, способные выделять энергию только для зарядки слаботочных потребителей (телефонов, фонариков), так и промышленные, способные питать мощные устройства.

Читайте также: Как правильно класть облицовочный кирпич своими руками: что необходимо учесть, особенности