Jak vyrobit parní turbínu.

Myšlenka praktického využití energie páry 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 součástí komplexního systému určeného k přeměně energie paliva na elektřinu a někdy na teplo.

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,
pracovní kapalina je přiváděna potrubím do turbíny, kde je pomocí speciálních jednotek rovnoměrně distribuována mezi trysky,
trysky dodávají živou páru do zakřivených lopatek namontovaných na hřídeli, což způsobuje jeho otáčení. Kinetická energie expandující páry se tak mění v 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 účinnost celého systému není vyšší než 47 %. Významná část energie paliva se ztrácí ztrátou tepla a je vynaložena na překonání třecí síly při otáčení hřídelí.

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

Aby nedocházelo ke snížení provozní účinnosti, je na hřídeli rotoru umístěn maximální konstrukční počet lopatek. Přitom je mezi nimi a tělesem statoru pomocí speciálních těsnění zajištěna nejmenší mezera. Jednoduše řečeno, aby se pára uvnitř krytu „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:

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, konstrukce parní turbíny může zahrnovat několik takových bloků:

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

Přečtěte si více

Péče o nohy při cukrovce, prevence potíží, výběr obuvi

Pro informaci. 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 lze mini parní turbínu vyrobit z plechovky doma a pomocí malého počtu nástrojů. Kromě samotné plechovky budete potřebovat hliníkový drát, malý kousek cínu na vyříznutí proužku a oběžného kola a také spojovací prvky.

Udělejte 2 otvory ve víčku sklenice a do jednoho připájejte kus trubičky. Z kusu cínu se vyřízne oběžné kolo turbíny, které se připevní na pás ohnutý 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.

Je jasné, že takový design může sloužit pouze jako prototyp, hračka, protože tuto parní turbínu pro kutily nelze použít k žádnému účelu. Výkon je příliš nízký a o nějaké účinnosti se nemluví. Snad je možné na jeho příkladu demonstrovat princip činnosti tepelného motoru.

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.

Elektromotor je vyjmut z chladiče a instalován na stejné ose s oběžným kolem. Výsledné zařízení je namontováno v kulatém hliníkovém pouzdře, jeho 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.

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

V bytě nebo soukromém domě se taková minielektrárna může zdát jako jednoduchá hračka. Pokud se ale ocitnete na túře a vezmete si s sebou turborychlovarnou 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:

Přečtěte si více

Vše o pěstování květáku: Od výsevu semen po sklizeň | V zahradní posteli ()

Výsledek?

Parní stroje jsou bohužel konstrukčně poměrně složité a vyrobit si doma turbínu, jejíž výkon dosahuje 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%. Jednodušší je asi koupit už hotový dieselagregát.

Jak funguje parní turbína?

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

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;
Pracovní tekutina je přiváděna potrubím do turbíny, kde je pomocí speciálních jednotek rovnoměrně distribuována mezi trysky;
trysky dodávají živou páru do zakřivených lopatek namontovaných na hřídeli, což způsobuje jeho otáčení. Kinetická energie expandující páry se tedy mění v 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 účinnost celého systému není vyšší než 47 %. Významná část energie paliva se ztrácí ztrátou tepla a je vynaložena na překonání třecí síly při otáčení hřídelí.

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

Přečtěte si více

Scanmatic, verze pro Android

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

Pro informaci. 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?

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