Parní turbína – jak to udělat sami

Myšlenka praktického využití parní energie není zdaleka nová, využití parních turbín v průmyslovém měřítku je již dlouho součástí našeho života. Právě tyto jednotky, instalované na různých elektrárnách a tepelných elektrárnách, zásobují elektřinou 99 % našich domácností. Některým řemeslníkům se ale daří zavádět princip přeměny tepelné energie na elektrickou energii doma. K tomu se používá domácí parní turbína minimální velikosti a výkonu. Jak si jej sestavit doma, bude probráno v tomto článku.

Jak funguje parní turbína?

Parní turbíny jsou v podstatě nedílnou součástí komplexního systému určeného k přeměně energie paliva na elektřinu, někdy na teplo.

průmyslová parní turbína

V současné době je tato metoda považována za nákladově efektivní. Technologicky se to děje následovně:

  • tuhá nebo kapalná paliva se spalují v parní kotelně. V důsledku toho se pracovní tekutina (voda) změní na páru;
  • výsledná pára se navíc přehřívá a dosahuje teploty 435 ºС při tlaku 3.43 MPa. To je nezbytné pro dosažení maximální účinnosti celého systému;
  • potrubím je pracovní tekutina dodávána do turbíny, kde je rovnoměrně distribuována přes trysky pomocí speciálních jednotek;
  • trysky dodávají živou páru do zakřivených lopatek namontovaných na hřídeli, což způsobuje jeho otáčení. Kinetická energie expandující páry se tedy přeměňuje na mechanický pohyb, to je princip činnosti parní turbíny;
  • hřídel generátoru, který je „reverzním elektromotorem“, se otáčí rotorem turbíny, což vede k výrobě elektřiny;
  • odpadní pára vstupuje do kondenzátoru, kde při kontaktu s ochlazenou vodou ve výměníku tepla přechází do kapalného stavu a je opět čerpána do kotle k ohřevu.

Poznámka. V nejlepším případě dosahuje účinnost parní turbíny 60% a celého systému – ne více než 47%. Značná část energie paliva jde s tepelnými ztrátami a je vynaložena na překonání třecí síly při otáčení hřídelí.

konstrukce parní jednotky

Níže uvedené funkční schéma ukazuje princip činnosti parní turbíny spolu s kotelnou, elektrickým generátorem a dalšími prvky systému:

princip činnosti kondenzační turbíny

Aby nedocházelo ke snížení efektivity práce, je na hřídeli rotoru umístěn maximální vypočítaný počet lopatek. Zároveň je mezi nimi a tělesem statoru zajištěna nejmenší mezera pomocí speciálních těsnění. Jednoduše řečeno, aby se pára uvnitř pouzdra „netočila naprázdno“, jsou všechny mezery minimalizovány. Lopatka je navržena tak, aby expanze páry pokračovala nejen na výstupu z trysky, ale i v jejím vybrání. Jak k tomu dochází, je uvedeno v provozním diagramu parní turbíny:

READ
Vlastnosti výběru obyčejné tapety

jednotkové zařízení

Je třeba poznamenat, že pracovní tekutina, jejíž tlak po dopadu na lopatky klesá, nevstoupí ihned po pracovním cyklu v prvním bloku do kondenzátoru. Přeci jen má stále dostatečný přísun tepelné energie, a proto je pára posílána potrubím do druhého nízkotlakého bloku, kde opět působí na hřídel přes lopatky jiné konstrukce. Jak je znázorněno na obrázku, zařízení parní turbíny může obsahovat několik těchto bloků:

typ parní elektrárny

1 – přívod přehřáté páry; 2 – pracovní prostor bloku; 3 – rotor s lopatkami; 4 – hřídel; 5 – výstup odpadní páry do kondenzátoru.

Pro referenci. Rychlost otáčení rotoru generátoru může dosáhnout 30 000 otáček za minutu a výkon parní turbíny může být až 1500 MW.

Jak si vyrobit parní turbínu doma?

Mnoho internetových zdrojů zveřejňuje algoritmus, podle kterého se mini parní turbína vyrábí z plechovky doma a pomocí malého počtu nástrojů. Kromě samotné plechovky budete potřebovat hliníkový drát, malý kousek cínu na odříznutí pásku a oběžného kola a také spojovací prvky.

miniaturní parní jednotka

Udělejte 2 otvory ve víčku sklenice a do jednoho připájejte kus trubičky. Z kusu cínu se vyřízne oběžné kolo turbíny, které se připevní k pásu ohnutému do tvaru písmene P. Poté se pás přišroubuje k druhému otvoru, přičemž oběžné kolo se umístí tak, aby lopatky byly proti trubce. Všechny technologické otvory vytvořené za provozu jsou také utěsněny. Výrobek je třeba postavit na drátěný stojan, naplnit vodou ze stříkačky a zespodu zapálit suché palivo. Improvizovaný rotor parní turbíny se začne otáčet z proudu páry unikajícího z trubky.

DIY instalace

Je jasné, že taková konstrukce může sloužit pouze jako prototyp, hračka, jelikož tuto kutilskou parní turbínu nelze použít k žádnému účelu. Výkon je příliš nízký, ale o nějaké účinnosti nemůže být řeč. Pokud není možné na jeho příkladu ukázat princip činnosti tepelného stroje.

Mini generátor elektřiny lze ve skutečnosti vyrobit ze staré kovové konvice. K tomu budete kromě samotné konvice potřebovat měděnou nebo nerezovou trubku s tenkými stěnami, chladič počítače a malý kousek hliníkového plechu. Z posledně jmenovaného je vyříznuto kulaté oběžné kolo s lopatkami, ze kterého bude vyrobena parní turbína nízkého výkonu.

READ
Výhody koupě bytu v novostavbě

mini generátor elektřiny

Elektromotor je vyjmut z chladiče a instalován na stejné ose s oběžným kolem. Výsledné zařízení je namontováno v kulatém hliníkovém pouzdře, jehož velikost by měla pasovat na místo víka konvice. Ve spodní části je vytvořena díra, kde je připájena trubka a z ní venku je vyrobena cívka. Jak vidíte, design parní turbíny je velmi blízký realitě, protože cívka hraje roli přehřívače. Druhý konec trubky, jak asi tušíte, je připojen k improvizovaným lopatkám oběžného kola.

domácí parní generátor

Poznámka. Nejsložitější a časově nejnáročnější částí zařízení je právě cívka. Je jednodušší ho vyrobit z měděné trubky než z nerezové oceli, ale dlouho nevydrží. Při kontaktu s otevřeným ohněm měděný přehřívák rychle vyhoří, takže je lepší si ho vyrobit z nerezové trubky.

Aplikace parní turbíny

Nalitím vody do konvice a jejím uvedením na zapnutý plyn se můžete ujistit, že když se vaří, energie páry vycházející z trubice stačí na to, aby se na výstupu elektromotoru objevilo EMF. Chcete-li to provést, měli byste k němu připojit LED svítilnu. Kromě napájení žárovek jsou možné i další využití parní turbíny, například nabíjení baterie mobilního telefonu.

turbínová konvice s elektrickým generátorem

V bytě nebo soukromém domě se taková minielektrárna může zdát jako jednoduchá hračka. Pokud se ale ocitnete na túře a vezmete si s sebou přeplňovanou konvici s elektrocentrálou, její funkčnost oceníte. Možná se vám v průběhu podaří najít nějaký jiný účel pro turbínu. Další informace o výrobě kempingového generátoru z varné konvice můžete zjistit sledováním videa:

Závěr

Bohužel konstrukčně jsou parní stroje poměrně složité a vyrobit si doma turbínu, jejíž výkon dosahoval alespoň 500 W, je velmi obtížné. Pokud se budete snažit zajistit, aby bylo dodrženo schéma provozu turbíny, pak náklady na komponenty a strávený čas budou neopodstatněné, účinnost domácí instalace nepřesáhne 20%. Možná je jednodušší koupit hotový dieselový generátor.

Domácí parní turbína

Záhlaví>Parní turbína. První zmínky o parních strojích pocházejí z počátku prvního století před naším letopočtem. Relativně jednoduchý princip činnosti učinil tento parní stroj základním pro lidstvo po stovky let. Pokusme se vyrobit nejjednodušší model parní turbíny vlastníma rukama.

  • Cín. Vzal jsem si malý z rajčatového protlaku.
  • Plechová víčka od plechovek většího průměru.
  • Cínový pásek. Může být řezán ze strany plechovky.
  • Nýty o průměru 3mm a délce 7 a 14mm.
  • Šroub s maticí M5.
  • hliníkový drát.
  • Svíčka. Místo svíčky je lepší použít suchou palivovou tabletu nebo lihovou lampu.
READ
Aktualizace malé ložnice, 5 barevných kombinací

Výchozí materiály pro domácí parní turbínu

Nýty pro kryt, kolo turbíny a vstřikovač

Z víček vystřihněte dvě kolečka. Jednu upravíme na velikost plechovky, což bude parní kotel. Druhým bude turbína. Jeho velikost volíme dle svého uvážení v závislosti na velikosti celé konstrukce. Poklepejte kladivem na dlouhý nýt, který bude na jedné straně tryskou, a zmenšete průměr na 0.6-0.7 mm.

Kryt parní turbíny

Ve víku uděláme dva otvory: pod tryskou a pod plnicím otvorem. Plnicí otvor umístíme trochu bokem, aby turbína nepřekážela při otáčení šroubu.

Plnicí otvor a tryska jsou instalovány na krytu domácí parní turbíny

Na kryt připájíme matici a trysku z nýtu. Tyto nýty jsou vyrobeny z hliníku, takže budete muset použít buď univerzální pájecí kapalinu nebo speciální tavidlo pro pájení hliníku. Použil jsem F59A.

Připájení víka k domácí parní turbíně

Připájejte víčko k nádobě. Je třeba poznamenat, že téměř všechny moderní plechovky jsou vyrobeny s dodatečným polymerním povlakem, takže všechny díly musí být před pájením obroušeny.

Hotové kolo turbíny

Vyrábíme turbínu. K tomu rozdělíme kruh plechu nejprve na 4 části, poté každou čtvrtinu na 2 části a nakonec každý plátek na polovinu. Plátky nakrájíme zhruba do středu poloměru. Lopatky turbíny ohýbáme kleštěmi. Připájejte hlavu nýtu do středu.

Držák turbínového kola

Držák turbíny ohýbáme z plechového pásku ve tvaru písmene P. Šířka je zvolena o něco větší než délka dvou nýtů.

Turbína je instalována v držáku

Turbínku zapájíme do držáku, aby se volně otáčela. Jako osu vezmeme odříznutou středovou tyč nýtu.

Hotová domácí parní turbína

Držák s turbínou připájeme ke krytu nad tryskou. Určitě zkontrolujte, že na ničem neulpěla.

Stojan na domácí parní turbínu

Možnosti stojanu mohou být libovolné. Nejjednodušší je ohnout ho z hliníkového drátu.

Turbína je připravena ke spuštění. Plnění vodou bude mnohem jednodušší pomocí plastové lahvičky od kapek z nachlazení. Nelijte vodu nad polovinu objemu našeho bojleru. Jako těsnící podložku je ideální použít podložku vyříznutou z olověného pláště kabelu. Můžete použít kůži. Pokud není ani jedno, ani druhé, stačí vzít standardní a ozářit.

domácí parní turbína v provozu

Teď už zbývá jen zapálit oheň a počkat, až se voda vyvaří. Z trysky bude pod tlakem unikat pára a roztočí turbínu.

Pohled na fungující turbínu je fascinující. Nyní existuje přání vytvořit civilní stolní verzi. Něco ve stylu steam punk.

Výrobní proces a provoz parní turbíny na videu.

Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: