Parní turbína – jak si ji vyrobit sami

Využití páry v průmyslovém měřítku je široce známé díky použití parních turbín, které jsou široce používány v tepelných elektrárnách a elektrárnách. I když pro některé řemeslníky není obtížné vyrobit jejich malé analogy doma.

Princip fungování

Faktem je, že parní turbína je z velké části součástí speciálního mechanismu, jehož hlavním úkolem je přeměňovat energii páry na energii elektrickou nebo tepelnou.

Technologicky celý proces vypadá takto:

1. Při spalování různých druhů paliva v topeništi se voda mění v páru.
2. Při dalším přehřívání páry na 435 ºС a tlaku 3.43 MPa se pára převádí potrubím do turbíny, kde se pomocí speciálních dílů rovnoměrně rozvádí mezi trysky.
3. Z trysek je pára přiváděna do speciálních zakřivených lopatek, které jsou připevněny k hřídeli, díky tomu se otáčejí, čímž se kinetická energie přeměňuje na mechanickou energii.
4. Hřídel generátoru je „elektromotor“ v obráceném směru a otáčí se rotorem turbíny, což umožňuje výrobu elektřiny.
5. Dále se pára v kondenzátoru při kontaktu se studenou vodou opět změní na vodu, kterou čerpadla opět napumpují, aby se ohřála.

Jak postavit mini-parní turbínu vlastníma rukama

Na internetu můžete narazit na velké množství možností, které zvažují domácí způsob výroby této jednotky.

Pro tyto účely poslouží obyčejná plechovka, hliníkový drát, kousek cínu a upevňovací materiály.

Uvedené materiály vám umožní dělat to, co jste si naplánovali doma, bez použití speciálního vybavení a nástrojů pro tyto účely. Tato turbína názorně předvede přeměnu energie páry na elektřinu.

Výrobní proces

Ve víčku dózy jsou vytvořeny dva otvory, do jednoho z nich je připájena část tuby. Odebere se cín a oběžné kolo turbíny se vyřízne a připevní na pás ve tvaru U.

Poté se pás připevní k dalšímu otvoru, oběžné kolo se zajistí lopatkami naproti trubce.

Konstrukce se namontuje na drátěný stojan, vezme se injekční stříkačka s vodou a naplní se a zespodu se zapálí suché palivo. Z trubice bude unikat proud páry, který uvede improvizovaný rotor do pohybu.

Je pravda, že výkon takové turbíny nebude stačit na nic, protože její účinnost je velmi nízká. Lze jej považovat pouze za model pro pochopení principu fungování zařízení.

Výroba malého zařízení na výrobu elektřiny vlastníma rukama

Pro tyto účely je docela vhodný počítačový chladič, ze kterého se zkonstruuje nízkovýkonová turbína na výrobu oběžného kola.

Elektromotor by měl být odstraněn z chladiče a instalován na stejné ose jako oběžné kolo.

Výsledné zařízení by mělo být namontováno v kulatém hliníkovém pouzdře. Jako základ se bere víko konvice, respektive její průměr.

V jeho dně je vytvořen otvor, kam se pomocí páječky namontuje trubka, ze které je cívka vyrobena. Opačný konec trubky by měl být přiveden k lopatkám oběžného kola, proto konstrukce funguje.

Cívka je nejdůležitější částí celého zařízení. K jeho výrobě je lepší použít měděný drát, i když vzhledem k jeho malé tloušťce a neustálému přehřívání má krátkou životnost. Proto je optimální instalovat do zařízení nerezovou trubku.

Fungování domácího parního zařízení a jeho vlastnosti

Minielektrický stroj je tedy připraven a můžete jej začít testovat.

Po nalití vody do konvice a položení na sporák si všimneme, že při varu se tvoří pára, jejíž energie stačí k nabití mobilního telefonu nebo provozu LED žárovky.

Je typické, že doma lze takovou elektrárnu použít jako hračku, protože kvůli nízkému výkonu elektřiny nestačí obsluhovat zařízení nebo domácí spotřebiče.

Za zmínku stojí: Pokud se vydáte na vícedenní túru a vezmete si toto vybavení s sebou, budete moci ocenit všechny výhody, které poskytuje. Můžete tak například dobít baterii mobilního telefonu, fotoaparátu nebo jiných vychytávek.

Bohužel postavit si doma parní turbínu, jejíž výkon bude asi 500 W a více, je velmi obtížné a obnáší velké finanční náklady.

Podívejte se na video, ve kterém zkušený uživatel demonstruje schopnosti a design vlastnoručně vyrobené parní turbíny:

• Vlastní parní ohřev: schéma, video, výhody a nevýhody
  Instalace topného systému v domě je důležitým a hlavním procesem vytváření pohodlných teplotních životních podmínek. V současnosti nejvíce.
• Potrubí plynového kotle si svépomocí bez potíží
  Plynový kotel jako topné zařízení získává stále větší oblibu. Takový kotel však nestačí jen pořídit, ale také.
• Instalace satelitní antény svépomocí. Hlavní aspekty instalace satelitní antény
  Není žádným tajemstvím, že satelitní televize je dnes velmi oblíbeným prostředkem pro přenos televizního signálu. Navzdory tomu, že již není.

Kniha „Mladý technik. 35 podomácku vyrobených nástrojů a modelů pro školy, pionýrský oddíl a domácnost v optice, fotografii, rádiu, elektrotechnice a parotechnice“

obsah

Sekce čtvrtá PRO MLADÉ PARNÍ TECHNIKY

5. Parní turbína

číst

Přihlaste se pomocí Google
Přihlaste se přes Facebook
Přihlaste se přes Yandex
Přihlaste se přes VKontakte

Pomozte nám vylepšit LitLife

Vyberte kapitolu (37) Změnit styl stránky

5. Parní turbína

Malá domácí parní turbína (tab. 36, obr. 1) může pohánět modely lodí.

Tabulka 36. Konstrukce parní turbíny.

Turbína je designově jednoduchá a není náročná na stavbu.

Než se ale pustíme do stavby turbíny, pojďme si ujasnit, jak je strukturována a jak funguje skutečná parní turbína.

První parní turbínu vhodnou pro praktické použití sestrojil v roce 1883 švédský inženýr Laval. Hlavní částí Lavalovy turbíny (obr. 2) je kolo, neboli disk, s lopatkami připevněnými k ráfku.

Čepele jsou zakřivené ve formě drážek a mají špičaté hrany. Pára z kotle je pod vysokým tlakem přiváděna do koncovek trubek umístěných na boku kola pod určitým úhlem k lopatkám turbíny. Tyto trubky se nazývají trysky. Proudy páry unikají z trysek obrovskou rychlostí a narážejí na lopatky turbíny. Pára, která prochází mezi lopatkami, na ně vyvíjí silný tlak. Pod tlakem páry se lopatky a kolo začnou otáčet.

Disk Lavalovy turbíny se otáčí obrovskou rychlostí, od 10 tisíc do 30 tisíc otáček za minutu. Při tak rychlé rotaci vznikají v turbínovém kole enormní napětí. Pokud turbínové kolo není vyrobeno z obzvláště pevného materiálu, může se rozpadnout na kusy.

Lavalovy turbíny jsou stavěny v malých velikostech, a proto mají nízký výkon. Naprostá většina strojů a obráběcích strojů navíc vyžaduje výrazně nižší počet otáček, nelze je napojit přímo na hřídel Lavalovy turbíny, ale musí použít mezipřevod – převodovku.

Pro snížení rychlosti Lavalovy turbíny a zvýšení jejího výkonu a účinnosti navrhl americký inženýr Curtis použít rychlost páry nikoli v jedné řadě lopatek, ale postupně ve dvou až třech řadách, nazývaných rychlostní stupně a oddělené od sebe pevným vedením. lopatky. U takové turbíny (obr. 3) se proud páry, který projde první řadou lopatek, otočí, když se na své cestě setká s další, stacionární vodicí řadou lopatek, připojenou nikoli k ráfku kola, ale k těleso a kryt turbíny.

Po výstupu z této řady pára vstupuje do další řady lopatek, opět připevněných k ráfku kola namontovaného na hřídeli turbíny. Proud páry tlačí na tyto lopatky ve stejném směru jako na lopatky prvního kola. Tím dodá kolu více ze své energie.

Naše malá turbína zhruba kopíruje Curtisovu turbínu se dvěma rychlostními stupni. Na Obr. 4 je znázorněn v polodemontovaném stavu. Na hřídeli 7 jsou upevněny dva kotouče 2 a 3 s pracovními lopatkami. Stacionární kotouč s vodicími lopatkami se skládá ze dvou částí 4 a 5, upevněných v horní a spodní části pláště 6 a 7.

Turbína má dvě trysky 8 a 9. Hřídel s kotouči se otáčí ve dvou odnímatelných ložiskách 10 a 11.

Pára, která prochází mezi lopatkami pracovních kotoučů, na ně vyvíjí kromě hlavního tlaku zaměřeného na otáčení kotoučů určitý tlak směřující podél osy turbíny. Tento tlak se nazývá axiální tlak. Aby se hřídel s pracovními kotouči nehýbala pod vlivem tohoto tlaku podél osy, je instalována zarážka 12, která je zároveň ložiskem pro malou hřídel 13, na které je namontováno velké ozubené kolo 14, které je v záběru. malé ozubené kolo 15 namontované na hřídeli turbíny. Pohybu hřídele s pracovními kotouči v opačném směru brání stěna 16, která zajišťuje parní potrubí trysek. Celá turbína spolu s ozubeným převodem je instalována na dřevěném stojanu 17.

Zavřít Jak zakázat reklamu?

Při stavbě turbíny věnujte zvláštní pozornost výrobě jejích nejkritičtějších částí – trysek a lopatek. Výkon turbíny závisí na jejich správné výrobě.

Pára, která prochází tryskou, musí získat vysokou rychlost. Rychlost, kterou bude pára tlačit na lopatky turbíny, bude záviset na rychlosti proudu páry opouštějícího trysku: čím vyšší je rychlost páry, tím větší je tato síla.

Rychlost výstupu páry z trysky do značné míry závisí na tvaru trysky. Pokud uděláme trysku ve tvaru rovné trubky (obr. 5, A), pak bez ohledu na to, jak vysoký tlak přivedeme páru v kotli, nedosáhneme vysoké rychlosti páry vystupující z trysky, protože pára nebude proudit proudem, ale bude vyrážet v obláčcích. Toto uspořádání trysek je nesprávné.

Na Obr. 5, B znázorňuje Lavalovu trysku. Při průchodu takovou tryskou se pára postupně rozpíná, přičemž částice páry nabývají stále větší rychlosti, vylétají z trysky rovnoměrným proudem obrovskou rychlostí a nevíří se. Je lepší udělat výstupní otvor v trysce obdélníkový než kulatý. Tento otvor umožňuje lepší distribuci páry po délce čepele.

Trysky (obr. 5, B) pro naši malou turbínu mohou být vyrobeny z čistého a hladkého kusu mosazi nebo v extrémních případech z cínu. Proužek mosazi je ohnutý napůl. V blízkosti ohybu se vkládá úzký úhelník, rovněž z mosazi (obr. 6). Pokud sekáte mosaz podél okraje čtverce dlátem, vrchní vrstva mosazi pod tlakem hrotu dláta stlačí čtverec uvnitř a získáte kužel, který je uvnitř dutý. Spojení okrajů mosazi v trysce je připájeno.

Úzký konec trysky se mírně zapiluje pilníkem (obr. 7, A) a tenkým kolíkem se v něm udělá malý otvor (obr. 7, B). Konce trysek by měly mít šikmé řezy, aby je bylo možné umístit co nejblíže k lopatkám. Tyto řezy se provádějí pilníkem (obr. 7, B). Po odříznutí konců se otřepy vytvořené v otvorech opatrně seškrábou.

Když jsou obě trysky vyrobeny, jsou zapájeny do zakřivené měděné trubky (tab. 37, obr. 8).

Tabulka 37. Výroba pláště, kol a dalších částí parní turbíny.

Pro snazší ohýbání trubky se zahřeje do červena a spustí se do studené vody. Poté se stává měkčí. Trubku naplněnou pískem musíte ohnout.

Trysky jsou instalovány pod úhlem 18–20° k rovině kotouče turbíny a zajištěny pomocí dřevěné desky – stěna 16 – s drážkami pro parní potrubí. Ve stěnách horní a spodní části pláště trysky jsou vytvořeny malé štěrbiny.

Tvar lopatek také velmi ovlivňuje výkon turbíny. Na Obr. 9, A ukazuje účinek parního proudu na plochou čepel a na Obr. 9, B – na zakřivené drážce. Proud páry dopadá pod úhlem na plochý povrch čepele a odráží se od ní. Část páry dopadá na opačnou (zadní) stranu dalšího ostří, čímž se zpomaluje rotace disku. Po projetí první řady takových lopatek se pára rozptýlí všemi směry. Ploché nože špatně využívají energii páry. To je důvod, proč jsou nyní všechny turbíny vyrobeny se zakřivenými drážkovanými lopatkami.

Při dopadu na správně zakřivené nože parní paprsek plynule mění směr a neláme se. Po projetí první řady lopatek a ztrátě části rychlosti lze páru použít ve druhé a třetí řadě. Navíc lze mnohem častěji instalovat zakřivené lopatky, což také zvyšuje výkon turbíny. Okraje lopatek musí být špičaté: pokud jsou tupé, pak proud páry, který na ně dopadá, zbytečně ztrácí část své energie.

V naší malé turbíně jsou kotouč a lopatky vyrobeny z jednoho kusu cínu nebo tenké mosazi. Každý kotouč s lopatkami se skládá ze dvou nebo tří kotoučů složených dohromady (obr. 10, D). To se provádí tak, aby lopatky byly umístěny co nejčastěji. Pokud jsou lopatky řidší, mnoho páry zbytečně projde kolem lopatek a turbína bude pracovat s menším výkonem. Pro snadnost a rychlost výroby jsou všechny disky vyrobeny ze stejné velikosti a se stejným počtem lopatek.

Lopatky se označují pomocí kružítka a úhloměru nejprve na jednom kotouči (obr. 10, A). První disk se používá k označení zbytku. Po označení se do disků vyvrtají otvory, provedou se řezy nůžkami a poté se ostří ohýbají. Na Obr. 10, B znázorňuje zařízení pro ohýbání lopatek.

Po ohnutí se nože na všech kotoučích otočí kulatými kleštěmi (obr. 10, B). Nože se musí otáčet opatrně, aby se daly dva nebo tři kotouče složit dohromady. Boční hrany čepelí jsou broušeny pilníkem. Složené kotouče jsou drženy pohromadě několika nýty vyrobenými z malých hřebíků. Když jsou kotouče s pracovními čepelemi připraveny, je k čepelím připájen ráfek z proužku cínu nebo několika závitů drátu (obr. 10, D).