vesi energiaa mökille
- Viestiketjun aloittaja vartija82
- Aloituspäivämäärä
janti
New member
avensi sanoi:
Tuossa oli yksi myynnissä. Onko liian iso?
http://www.keltainenporssi.fi/search/tyokalut-laitteet-ja-koneet/sahkolaitteet/search.mec?pob_post_id=42541840&pob_action=show_post&pob_cat_id=10799&pob_view_language_id=fi
Nämä olikin sitten genun kanssa, mutta edullisempia.
http://www.elisanet.fi/saukkolan.voima.oy/Hinnasto.htm
Ilmeisesti sulla olikin hieman enemmän putouskorkeutta tuon esimerkki kuvan perusteella. Tässäpä näitä Peltoneita
http://www.ebay.com/sch/i.html?_from=R40&_sacat=0&_nkw=pelton+turbine+water&_sop=15
vesioinas
Active member
Onko aloittajan projektissa tapahtunut etenemistä? Itselläni on myös vähän vastaavaa suunnitteilla. Tällä hetkellä rakennan suoravetoista ja hidaskiertoista axial flow -generaattoria, joka on tarkoitus nostaa vesiturbiinin päälle. Patorakennelmat saanee tehtyä kesällä kun veden virtaus on heikoimmillaan. Jonkinlainen vortex-allas on mielessä ainakin toistaiseksi. Puro näyttää tältä
https://youtu.be/7I5lOshyB1M
Generaattorin testauksessa sattui pieni haaveri kun koitin varmistaa, että 3D-tulostetut akselikeskittimet kestävät rasitusta vähän isommilla kierroksilla.
https://youtu.be/PgjBx9wot7A
Pari magneettia lähti tuossa tangentin suuntaan, mutta ne pysyivät onneksi ehjinä ja sain roottorin korjattua. Magneetit ovat N52 50x15x15mm 32kg. Tasasuunnattu jännite on testikelan perusteella 21Vdc @120rpm. Roottoreiden (Volvo 850 jarrulevyt) halkaisija on 30cm, magneetteja on yhteensä 24kpl molemmin puolin staattoria, jossa on 9 kelaa tähtikytkennässä. Akselina on M20 kierretanko - koska metallisorvi puuttuu niin tulostin akselikeskittimet (68mm <> 20mm) 100% täytöllä varsin jämäkästä petg-muovista. Kussakin kelassa on 155 kierrosta 1mm2 kuparia ja 3 kelaa on aina sarjassa. Suunnilleen 2.5kg kuparia yhteensä. Staattori on vielä valamatta hartsiin. Valu saattaa itseasiassa onnistua vähän paremmin hieman kylmällä kelillä. Joskus kesäaikaan oli nimittäin hieman käpristymisongelmia kun eräänkin staattorin hartsi kuumeni ja jähmettyi epätasaisesti. Edellisen staattorin jälkeen suunnittelin myös nestekiertoista jäähdytystä staattorin valuun, mutta tlla käy kovin ahtaaksi kun kuparia pitää saada mahtumaan mahdollisimman paljon.
https://youtu.be/7I5lOshyB1M
Generaattorin testauksessa sattui pieni haaveri kun koitin varmistaa, että 3D-tulostetut akselikeskittimet kestävät rasitusta vähän isommilla kierroksilla.
https://youtu.be/PgjBx9wot7A
Pari magneettia lähti tuossa tangentin suuntaan, mutta ne pysyivät onneksi ehjinä ja sain roottorin korjattua. Magneetit ovat N52 50x15x15mm 32kg. Tasasuunnattu jännite on testikelan perusteella 21Vdc @120rpm. Roottoreiden (Volvo 850 jarrulevyt) halkaisija on 30cm, magneetteja on yhteensä 24kpl molemmin puolin staattoria, jossa on 9 kelaa tähtikytkennässä. Akselina on M20 kierretanko - koska metallisorvi puuttuu niin tulostin akselikeskittimet (68mm <> 20mm) 100% täytöllä varsin jämäkästä petg-muovista. Kussakin kelassa on 155 kierrosta 1mm2 kuparia ja 3 kelaa on aina sarjassa. Suunnilleen 2.5kg kuparia yhteensä. Staattori on vielä valamatta hartsiin. Valu saattaa itseasiassa onnistua vähän paremmin hieman kylmällä kelillä. Joskus kesäaikaan oli nimittäin hieman käpristymisongelmia kun eräänkin staattorin hartsi kuumeni ja jähmettyi epätasaisesti. Edellisen staattorin jälkeen suunnittelin myös nestekiertoista jäähdytystä staattorin valuun, mutta tlla käy kovin ahtaaksi kun kuparia pitää saada mahtumaan mahdollisimman paljon.
Ilman kunnon patoa voisi ehkä saada järkevään hintaan toteutettua, jos naamioi toteutuksen maastoon hyvin. Epätäydellisen padon voi rakentaa isoista kivistä ja sen päälle muutaman pattingin ylityssilta.
https://www.ymparisto.fi/fi-FI/Asiointi_luvat_ja_ymparistovaikutusten_arviointi/Luvat_ilmoitukset_ja_rekisterointi/Vesilupa
https://www.ymparisto.fi/fi-FI/Asiointi_luvat_ja_ymparistovaikutusten_arviointi/Luvat_ilmoitukset_ja_rekisterointi/Vesilupa
vesioinas
Active member
Tässä hahmotelma mun vortexista https://imgur.com/a/KHhDzBH
Altaan halkaisija on kuvassa 1m ja korkeus vain 40cm. Voisi ehkä olla korkeampikin, eikä välttämättä niin leveä. Joissakin malleissa pohjaosa näyttäisi olevan kartio, mutta en tiedä paljonko sillä on merkitystä. Materiaali teräspeltiä ja -palkkia Etuosana kivistä kasattu pato ja padon tiivisteenä rakennusmuovi. Generaattori pitäisi saada valmiiksi kevääseen mennessä ja allas heinäkuuksi, jolloin puro on lähes kuiva ja asennus on mahdollista.
Altaan halkaisija on kuvassa 1m ja korkeus vain 40cm. Voisi ehkä olla korkeampikin, eikä välttämättä niin leveä. Joissakin malleissa pohjaosa näyttäisi olevan kartio, mutta en tiedä paljonko sillä on merkitystä. Materiaali teräspeltiä ja -palkkia Etuosana kivistä kasattu pato ja padon tiivisteenä rakennusmuovi. Generaattori pitäisi saada valmiiksi kevääseen mennessä ja allas heinäkuuksi, jolloin puro on lähes kuiva ja asennus on mahdollista.
Eikös tuo kartio ole aivan fundamentaalisen olennainen pyöröaltaan pohjan ja alajuoksun veden pinnan välisen potentiaalienergian pyydystämiseksi ja itse voimatuottohan tapahtunee tuossa osassa pääosin muutenkin? Kapeneva kartio saa pyörteen kiihtymään ja vakiokulmanopeudella pyörivä roottori saa noin lisäenergiaa. Veden pitää poistua niin läheltä akselin jatketta kuin mahdollista kuitenkin niin, että virtauksen nopeus pääsee laskemaan eikä energiaa pääse hukkaan nopean virtauksen muodossa. Roottorin pitäisi vielä olla vastakierteinen ainakin alaosastaan niin, että virtauksen kierre pysähtyy mahdollisimman tarkkaan (mikä edellyttää myös oikein synkronoitua turbiinin pyörimisnopeutta). Periaatehan muistuttaa paljon suurissa voimaloissa käytettyä francisturbiinia. Noissahan huomattava osa energiasta saadaan monessa sovelluksessa alapuolen virtausputken aiheuttamasta imusta.vesioinas sanoi:
vesioinas
Active member
kotte sanoi:
Noin se varmaan on ja vauhtia saisi olla mielellään enemmän kuin vähemmän. Tasaisen kartion valmistus on kuitenkin hankalaa ainakin pellistä vääntelemällä. Lasikuitu voisi olla vaihtoehtona, mutta ei ehkä kestä talvea kovin hyvin.
Kaikissa malleissa ei kuitenkaan näytä olevan kartiota vaan ihan tasainen pohja pelkästään. Kartio vaatii myös enemmän patokorkeutta. Vortex-malli sopiikin käsittääkseni juurii pieniin patokorkeuksiin kun kineettistä energiaa on kuitenkin riittävästi tarjolla. Axial flux generaattori tuottaa testikäämin perusteella jo 120rpm vauhdilla. Jätän tämän vielä harkintaan.
Staattorin valumuotti alkaa valmistua
https://imgur.com/a/pcfkQ4l
Kelojen paikoilleen sovitus
https://imgur.com/a/aVqMJBh
Kelat kolvattu paikoilleen
https://imgur.com/a/67eY4sa
denzil dexter
Well-known member
Melkein suosittelisin jonkinlaista muotoilua, vaikka vaikeaa onkin. Laitteen ideana on kääntää virtaus pyöriväksi liikkeeksi, ja tämän liikkeen nopeus sitten kasvaa jyrkästi, kun säde pienenee. Siis ikään kuin käänteistä moukarinheittoa.
Sitä en osaa suoralta kädeltä sanoa, mikä muoto olisi paras mahdollinen; todennäköisesti joku spiraali, joka on vielä suppiloakin hankalampi.
Eikö yksinkertainen venturi-kuristus toimisi? Siis mikä tahansa kapeampi kohta virtaukseen, siinä sitten nopeus kasvaa ja ropeli pyörii.
Sitä en osaa suoralta kädeltä sanoa, mikä muoto olisi paras mahdollinen; todennäköisesti joku spiraali, joka on vielä suppiloakin hankalampi.
Eikö yksinkertainen venturi-kuristus toimisi? Siis mikä tahansa kapeampi kohta virtaukseen, siinä sitten nopeus kasvaa ja ropeli pyörii.
vesioinas
Active member
don sanoi:
Joo sahaan poikki, jos ei muuten irtoa. Kelojen alla on punottu lasikuitu ja päälle tulee lisää. Vaiheet lähtevät nyt yhdestä reunasta 6mm2 kuparisäikeillä. Ehkä skin effectin voi jättää huomiotta. Staattorin keskikappale on pla-kenno ja se saa irrota palasina. Tässä kun katselin muottia niin kuparia olisi mahtunut enemmänkin.
Onko muuten staattorin lämpenemisen kanssa ollut minkäänlaisia ongelmia?
Mulla kelan dc-resistanssi on nyt ~0.5ohm ja 2:n vaiheen välillä ~3ohm (1mm paksua kuparia n. 180m). 120rpm:llä tehoa ja lämpöä ei pitäisi vielä syntyä montaakaan kymmentä wattia. Mutta tehot nousevat kyllä 2:n potenssissa ja lämpö kasvattaa resistanssia. Jos staattori sattuisi lämpiämään liikaa niin kelojen väliin mahtuisi vielä helposti heat pipe. Ehkä se on turhaa kuitenkin.
Pienellä patokorkeudella tosiaankin laaja ja avara alaveden pinnan alapuolelle päättyvä imuputki lisää paine-eroa ylempänä, eli kyllä tuossa pärjännee aiheuttamatta kavitaatiota, vaikkakin putoavaan virtaukseen taitaa jäädä turhan paljon kierrettä. Eli hyötysuhde putoaa. Jonkinlainen käännetty keskipakopuhallin voisi olla hyvä malli turbiinin siivistölle, eli ne kannattaa ilman muuta taivuttaa puhaltimien tapaa pois säteen suunnasta. Siivistön ja turbiinin kierrosnopeuden valinnan ideana on, että siivistö pyrkii kääntämään virtauksen kierteen päinvastaiseksi kuin millä virtaus tulee ylhäältä sisään ja turbiinin nopeus pyritään valitsemaan niin, että se yhdessä siivistön kiertovaikutuksen kanssa saa virtauksen kierteen lähes pysähdyksiin sen painuessa akselin päässä olevasta aukosta alaimuputkeen. Yleensähän vesiturbiineissa optimaalinen pyörimisnopeus on juuri mainitusta syystä noin puolet virtauksen nopeudesta siipien aktiivisessa kohdassa. Siivistön ei pidä olla liian pitkä säteen suunnassa (turha laahauspinta aiheuttaa vain virtauskitkahäviöitä) ja akselin päässäkin voisi mahdollisesti olla alaspäin osoittava pyörähdyskartio poistoimuputken aukon alueella (jotta keskelle päin vähenevä vesivirtaus pysyy tasaisempana eikä aiheuta paikallista tehoa hukkaavaa pystypyörrettä turbiinin keskisosiin -- vettähän poistuu alas heti, kun virtaus saavuttaa imuputken reunan tason vaakasuunnassa).vesioinas sanoi:
vesioinas
Active member
Löysin artikkelin, jota voisi käyttää hyödyksi mitoituksissa jms.
https://www.crediblecarbon.com/news-and-info/news/the-gravitational-vortex-water-turbine-puts-a-spin-on-small-hydro/
Tieteellisiä julkaisujakin näyttäisi olevan, mutta enpä ala maksamaan liikoja pelkästään teoriasta.
Toisaalta toimivista ja skaalattavista piirustuksista voisi jotakin maksaakin.
Virtaustekniikka on allekirjoittaneella vähän mukavuusalueen ulkopuolella - todennäköisesti tässä käykin niin, että rakennan yhden mallin toimivaksi asti ensi syksyksi ja siitä tulee sitten sellainen kuin tulee. Hyötysuhteen optimoinnilla ei ole suuren suurta merkitystä, mutta toki ideat ja vinkint ovat tervetulleita. Puro on jyrkässä uomassa, eikä sinne voi mennä kahlaamaan muutoin kuin heinäkuussa kun veden virtaus on pienimmillään. Samasta syystä testaus ja muokkaus vie aikaa. Generaattorin ja turbiinin saanee kyllä nostettua/laskettua, jos teen riittävän tukevan nelimetrisen patosillan vaikkapa parin rhs-profiiliputken varaan.
Kierrosluvut näyttäisivät olevan pieni haaste kun haluaisin suoravetoisen voimansiirron ilman vaihteistoa. Kun tutkin noita em. linkin kuvia niin ainakin sellainen parannus kävi heti ilmeiseksi, että syöttökanavan niskaan kannattaa tehdä kavennus, joka nostaa pyörteeseen virtaavan veden nopeutta heti alkuunsa.
*** päivitys ***
Tuossa artikkelissa mainitaan myös kartiomalleista (conical basin) näin: "The conical basin design is at a theoretical stage at the moment and there are no known working models". Oletuksena on myös se, että kartiossa on useampi turbiini esim. 3kpl ja ne pyörivät myös eri nopeuksilla. Ko. rakenne on aivan liian monimutkainen valmistaa, jotan lähden alkuun sylinterimallilla (cylinder basin) ja yhdellä turbiinilla, jossa on vain 2 tai 3kpl taitettuja siipiä. Koska suoravedon vauhti ei todennäköisesti riitä (arviolta max 100rpm) niin varaudun laittamaan vaihteen kiilauralla tai ketjulla. Optimikuormituksella turbiini pyörii vain puolet vortexin pyörimisnopeudesta, joten välityskään ei ole ihan selvä. Tarkentunee vähän kun saan generaattorin valmiiksi. Kaadoin hartsin staattorimuottiin eilen ja tänään selviää miten valu onnistui.
https://www.crediblecarbon.com/news-and-info/news/the-gravitational-vortex-water-turbine-puts-a-spin-on-small-hydro/
Tieteellisiä julkaisujakin näyttäisi olevan, mutta enpä ala maksamaan liikoja pelkästään teoriasta.
Toisaalta toimivista ja skaalattavista piirustuksista voisi jotakin maksaakin.
Virtaustekniikka on allekirjoittaneella vähän mukavuusalueen ulkopuolella - todennäköisesti tässä käykin niin, että rakennan yhden mallin toimivaksi asti ensi syksyksi ja siitä tulee sitten sellainen kuin tulee. Hyötysuhteen optimoinnilla ei ole suuren suurta merkitystä, mutta toki ideat ja vinkint ovat tervetulleita. Puro on jyrkässä uomassa, eikä sinne voi mennä kahlaamaan muutoin kuin heinäkuussa kun veden virtaus on pienimmillään. Samasta syystä testaus ja muokkaus vie aikaa. Generaattorin ja turbiinin saanee kyllä nostettua/laskettua, jos teen riittävän tukevan nelimetrisen patosillan vaikkapa parin rhs-profiiliputken varaan.
Kierrosluvut näyttäisivät olevan pieni haaste kun haluaisin suoravetoisen voimansiirron ilman vaihteistoa. Kun tutkin noita em. linkin kuvia niin ainakin sellainen parannus kävi heti ilmeiseksi, että syöttökanavan niskaan kannattaa tehdä kavennus, joka nostaa pyörteeseen virtaavan veden nopeutta heti alkuunsa.
*** päivitys ***
Tuossa artikkelissa mainitaan myös kartiomalleista (conical basin) näin: "The conical basin design is at a theoretical stage at the moment and there are no known working models". Oletuksena on myös se, että kartiossa on useampi turbiini esim. 3kpl ja ne pyörivät myös eri nopeuksilla. Ko. rakenne on aivan liian monimutkainen valmistaa, jotan lähden alkuun sylinterimallilla (cylinder basin) ja yhdellä turbiinilla, jossa on vain 2 tai 3kpl taitettuja siipiä. Koska suoravedon vauhti ei todennäköisesti riitä (arviolta max 100rpm) niin varaudun laittamaan vaihteen kiilauralla tai ketjulla. Optimikuormituksella turbiini pyörii vain puolet vortexin pyörimisnopeudesta, joten välityskään ei ole ihan selvä. Tarkentunee vähän kun saan generaattorin valmiiksi. Kaadoin hartsin staattorimuottiin eilen ja tänään selviää miten valu onnistui.
Pieni pudotuskorkeus ei sinänsä haittaa jos vedenvirtausta on enemmän. Tuolta apuja saatavan tehon arviointiin:
https://www.engineeringtoolbox.com/hydropower-d_1359.html
40 sentin pudotuksella veden max nopeus on n. 2.8 m/s plus veden alkunopeus miinus häviöt. Tuosta vois kalkyloida turbiinille tulevan kanavan halkaisijaa, josta edelleen saa max vesimäärän. Kierroslukuja ja turbiinin halkaisijaa voi haarukoida tuosta virtausnopeudesta. Polttomoottoriauton turbosta vois ottaa mallia turbiinin suunnitteluun.
https://www.engineeringtoolbox.com/hydropower-d_1359.html
40 sentin pudotuksella veden max nopeus on n. 2.8 m/s plus veden alkunopeus miinus häviöt. Tuosta vois kalkyloida turbiinille tulevan kanavan halkaisijaa, josta edelleen saa max vesimäärän. Kierroslukuja ja turbiinin halkaisijaa voi haarukoida tuosta virtausnopeudesta. Polttomoottoriauton turbosta vois ottaa mallia turbiinin suunnitteluun.
Ei tuon kavennuksen tarkoitus liene niinkään nopeuden nostaminen kuin virtauksen kohdistaminen niin, että haitallinen pyörteisyys vähenee virtauksen liittyessä syöttökaukalon pääpyörteeseen. Turbiinihan saa tehonsa sekä virtauksen nopeudesta, että paine-erosta ja riippuu turbiinityypistä, kumpi painottuu. Yleisesti ottaen paine-erosta energia irtoaa paremmalla hyötysuhteella kuin virtauksen nopeudesta, sillä vaikka turbiini muuttaisikin periaatteensa nojalla osan paine-erosta ensin virtauksen nopeudeksi, se tapahtuu kunnolla suunnitellussa turbiinissa juuri oikeassa kohdassa, jolloin virtaukseen aina liittyvä ja nopeuden mukana nopeasti kasvava virtauskitkahäviö saadaan pysymään mahdollisimman pienenä.vesioinas sanoi:
vesioinas
Active member
don sanoi:
Mun generaattorin parametreja (halkaisija 300mm, 24 x N52 15x15x50mm, 9 kelaa 155 kierrosta/kela, 1mm kupari, paksuus 21mm) ei voi enää muuttaa. Speksit tarkentuvat kun pääsen mittaamaan kasattua pakettia. Virtauksessa on saatavilla jatkuvasti jotakin 500W - 1kW väliltä.