Tehon mittaus akselin päästä

Kyseessä on miniturbiinivoimalan suunnittelu ja teko.Millä tavoin sais mitattua edes summittaisen tehon putkiturbiinin akselin päästä sen pyöriessä veden alla? Akseli on kohtisuoraan ylöspäin n 10 cm päässä veden pinnasta. Akselin paksuus on 12mm.
243065
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 24

Vanhimmat

En saanut selostuksestasi selville, pyöriikö akseli veden alla vai sen yläpuolella. Veden pinnan yläpuolelle soveltuu seuraavanlainen rakenne:

Akselille asennetaan levyjarru, jonka jarrusatula laakeroidaan myös akselille. Jarrusatulaa estää kiertymästä tangentiaalisuuntaan asennettu jousivaaka, jolloin vaikuttava momentti on T = F·r, jossa F on jousivaa'an osoittama voima ja r vaa'an kiinnityskohdan etäisyys akselilta. Toisaalta teho P = ω·T, missä ω on akselin kulmanopeus.

Tietysti tällainen levyjarru lämpenee, joten se ei sovellu pitkäaikaiseen tehonmittaukseen. Lämpeneminen muuttaa kitkavoimaa, joten jarruvoiman pitää olla helposti säädettävissä. Jousisysteemi saattaa lisäksi ryhtyä jollakin kitkavoiman arvolla värähtelemään tihkomisen (stick-slip) vaikutuksesta.

Äänestä

Itse käyttäisin vaihtovirtalaturia. On siitä näppärä, että ulostuloista saa suoraan kierrosnopeustiedon yleismittarilla ja tehoa (tehontarvetta) voi portaattomasti säätää kohtuullisen yksinkertaisin keinoin. Minkä kokoinen projektisi on noin suunnilleen ja millä kierrosalueella turbiinisi on ajateltu pyörivän?

Äänestä
  • Eräs tuulivoimaharrastaja kävi katsomassa ja arvioi että kierroksia on n. 300-400. Vv-laturia varten tuo kierrsluku siis pitäisi n. kolminkertaistaa. Mulla on siinä säädettävät siivekkeet ja ne on nyt melko loivasti eli taitaa olla lähes maksimaalinen tuo nopeus, kulmaa jyrkentämällähän sais enemmän vettä virtaamaan läpi , mutta vaikuttaako tuo tehoon koska kierrosnopeus pienenisi. Joku ideaaliarvohan noissa kaikissa on.Turbiniaukon halk. on 160mm , putkea 18m tuota 160mm halk, loppupää 200mm 6m , alapää ja yläpää (ja koko putki)veden alla. putouskorkeus vähän alle 2 m. vettä menee arviolta 60-70l/sek. Imu on niin kova että ranne tuntuu menevän sijoiltaan siinä suuaukolla. Tarkoitus on vaan ottaa akseli siitä ylös ja rakentaa rannasta "hirsipuu"keinu ja isompi ratas ja generaattori sinne joen päälle ja paksut johdot rantaan grillikatokselle jossa vois vaikka kokeilla akun latausta.

    Äänestä

Jos siihen on tarkoitus asentaa generaattori, niin mittaa generaattorin tuottama teho (käytännössä ulostulovirta). Generaattorin antoteho on yleensä suorassa suhteessa ( /-häviöt) akselille tuotuun tehoon.

Jos pitää kuitenkin selvittää nimenomaa akseliteho, niin se käy selvittämällä akseliin kohdistuva vääntömomentti ja kierrosluku. Vääntömomentin saat vaikkapa akselijarrun avulla. Jarrussa on vaikka 1 metrin varsi, johon kiinnitä sopiva jousivaaka. Jousivaa'an lukeman voit muuntaa vääntömomentiksi yksinkertaisella kaavalla.

M = L*F , jossa L on varren pituus ja F jousivaa'an lukema.

Vääntömomentin mittaamiseen voi myös käyttää suoraan momenttimittaria, joka on asennettu kitkajarrulle tai generaattorin alustalle.

http://en.wikipedia.org/wiki/Torque_wrench

Tehon saat edelleen kaavalla:

P = M*w , jossa M on vääntömomentti (edellisellä menetelmällä) ja w on kulmanopeus.

Kulmanopeudelle on voimassa.

w = 2*pi*rpm/60 , jossa rmp on kierroksia minuutissa

http://en.wikipedia.org/wiki/Power_(physics)

Jos akselille ei voi asentaa jarrua tai sitä ei voi käyttää vääntömomenti mittaamiseen, niin voi tällöin mitata generaattorin alustaansa siirtämä voima (momentti), joka on geometrian puitteissa suoraan verrannollinen siihen kohdistuvaan vääntömomenttiin ja edelleen tehoon. Erilaisia voimamittareita (vastusvenymäliuskoja) on saatavilla mm. sähköisinä.

http://en.wikipedia.org/wiki/Tachometer

http://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge

Äänestä
  • Tuon vääntömomentin kyllä pystynkin mittaamaan, lukkopihdit vaan akseliin, tai siihen vielä jokin jatkovarsi niin voi vaikka kalavaa`alla mittaamaan.
    w = 2*pi*rpm/60 tuo "pi" on siis pii, 3,14??

    Äänestä

  • Hydroheikki kirjoitti:

    Tuon vääntömomentin kyllä pystynkin mittaamaan, lukkopihdit vaan akseliin, tai siihen vielä jokin jatkovarsi niin voi vaikka kalavaa`alla mittaamaan.
    w = 2*pi*rpm/60 tuo "pi" on siis pii, 3,14??

    Ota kuitenkin huomioon, että momentti akselin pyöriessä on erisuuri kuin sen pysyessä paikoillaan. Momentin suuruusluokka toki selviää noinkin.

    Äänestä

  • kohtuullisen yksinkertaista kirjoitti:

    Ota kuitenkin huomioon, että momentti akselin pyöriessä on erisuuri kuin sen pysyessä paikoillaan. Momentin suuruusluokka toki selviää noinkin.

    Onko se momentti pyöriessä siis suurempi, näin vahvasti oletan. Ja siis edes summittaista , suunnilleen -arvoa tuolla nyt haenkin.Kiitos

    Äänestä

  • Hydroheikki kirjoitti:

    Onko se momentti pyöriessä siis suurempi, näin vahvasti oletan. Ja siis edes summittaista , suunnilleen -arvoa tuolla nyt haenkin.Kiitos

    Näin olettaisin, vaikka en olekaan hydrodynaamikko. Tämän artikkelin mukaisen turbiinin hyötysuhde on maksimissaan, kun turbiinin kehänopeus on noin puolet vesisuihkun nopeudesta:

    http://www.waset.org/journals/waset/v28/v28-38.pdf

    Veden nopeus taas riippuu putouskorkeudesta, ja se on lähes vapaan putoamisen antama nopeus.

    Äänestä

  • kohtuullisen yksinkertaista kirjoitti:

    Näin olettaisin, vaikka en olekaan hydrodynaamikko. Tämän artikkelin mukaisen turbiinin hyötysuhde on maksimissaan, kun turbiinin kehänopeus on noin puolet vesisuihkun nopeudesta:

    http://www.waset.org/journals/waset/v28/v28-38.pdf

    Veden nopeus taas riippuu putouskorkeudesta, ja se on lähes vapaan putoamisen antama nopeus.

    Ainakin vois olettaa että kun turbiinin siipiä käänneltäessä tuon staattisen vääntömomentin sais maksimiin niin tod. näk se on varsin lähellä maksimia myös turbiinin pyöriessä.

    Äänestä

Kuinka paljon massa putoaa per sekunti ja kuinka pitkä on putous, siinä on maksimi teho, käytännössä teho putoaa.
Mittaus turbiinin seisoessa etenkin jos kulmat on pienet (turbiini pyörisi vinhasti) vääristää paljon.. pyöriessä virtaus tarttuu siipin, ja vääntö on moninkertainen, teho on tietysti parempi jos siivet ovat oikein muotoillut ja pyörivät pienella luistolla.

Noilla arvoilla voisi päälle hevosvoima irrota maksimissaa, jos virtausmäärä on oikea.

Äänestä
  • Paljonkohan tuo suhde hv/ Kw olikaan. Koko ajan vaan yritän pitää mielessä että vesivoima on 800 kertaa dynaamisempaa kuin kilpailijat.

    Äänestä

  • Hydroheikki kirjoitti:

    Paljonkohan tuo suhde hv/ Kw olikaan. Koko ajan vaan yritän pitää mielessä että vesivoima on 800 kertaa dynaamisempaa kuin kilpailijat.

    149 kierr/min, nyt pitäis vaan löytää se kalavaaka että vois sitä vääntömomenttia mittailla. Muuten olisko kellään hajua mistä tuohon löytäis sopivan välityksen ja mikä olis paras tapa välittää tehoa (ketju, hihna yms) Velimies suositteli esim. sitä vanhanaikaisen mankelin muovista hammasrattaistoa, pitäis nyt sitten 7-8-kertaistaa nuo kierrokset. Polkupyörän rattaita olis saatavilla vaikka kuinka.

    Äänestä

  • Hydroheikki kirjoitti:

    149 kierr/min, nyt pitäis vaan löytää se kalavaaka että vois sitä vääntömomenttia mittailla. Muuten olisko kellään hajua mistä tuohon löytäis sopivan välityksen ja mikä olis paras tapa välittää tehoa (ketju, hihna yms) Velimies suositteli esim. sitä vanhanaikaisen mankelin muovista hammasrattaistoa, pitäis nyt sitten 7-8-kertaistaa nuo kierrokset. Polkupyörän rattaita olis saatavilla vaikka kuinka.

    Nyt mittasin , lukkopihdit (19cm) jonka päästä vetoa 1,7 kg. Paljonko on vääntömomentti? Itse sain 0,304 Nm. onko oikein?

    Äänestä

  • Hydroheikki kirjoitti:

    Nyt mittasin , lukkopihdit (19cm) jonka päästä vetoa 1,7 kg. Paljonko on vääntömomentti? Itse sain 0,304 Nm. onko oikein?

    Vääntöhän on tuon mukaan noin 3,17 Nm.

    Ja jos tuosta sitten lasketaan teho pyörimisnopeudella 149 rpm, niin tehoksi tulee noin 49 W.

    Äänestä

  • nimim... kirjoitti:

    Vääntöhän on tuon mukaan noin 3,17 Nm.

    Ja jos tuosta sitten lasketaan teho pyörimisnopeudella 149 rpm, niin tehoksi tulee noin 49 W.

    tuosta ole. Mulle on vaan tuossa laskutehtävässä epäselviä nuo suureet, eikö etäisyyskin pitäis olla metrejä , eli 0,19 m?

    Äänestä

  • Hydroheikki kirjoitti:

    tuosta ole. Mulle on vaan tuossa laskutehtävässä epäselviä nuo suureet, eikö etäisyyskin pitäis olla metrejä , eli 0,19 m?

    Momentti:

    M = r * F, tässä tapauksessa voima F = m * g
    => M = r * m * g = 0,19m * 1,7kg * 9,81m/s^2

    Teho:

    P = M * ω, jossa ω = 2 * π * n, jossa n on kierrostaajuus (kierrosta sekunnissa).
    => P = M * 2 * π * n = 3,17Nm * 2 * π * 149/60

    Äänestä

Eikös noita pyöriviä momenttiantureita saa kaupasta?

Äänestä
  • noita näkyy olevan, tähän projektiin en vaan sijoita niin paljoa rahaa.

    Äänestä

Mistä tuohon momentin laskukaavaan tulee tuo g, joka on 9,81m/s^2...?

Äänestä
  • "Mistä tuohon momentin laskukaavaan tulee tuo g, joka on 9,81m/s^2"

    Putoamiskiihtyvyys.

    Äänestä

F=ma, josta kiihtyvyydeksi otetaan tuo g.

Äänestä

Lainaa jostakin jarrudynamometri tai vie laitteesi sellaiseen jarrudynamometri laitteeseen johon olet saanut mittausaikaa. Yhtä mittausta varten ei niitä kannata omaksi hankkia.
Oma viritelmät voivat olla suhteellisen epätarkkoja koska niitä mittausmenetelmiä ei olla kalibroitu.
Kiinostavaa on saada ainoastaan tarkkojen mittausten tulokset eikä niitä "mutu" arvoja sinnepäin.

Äänestä
  • Voi olla hankalaa viedä jokeen sijoitettava vesiturbiini(jokineen päivineen) vaikka autonvirityspajan dynamometriin :-)

    Veikkaisin, että momentti pyörivässä turbiinissa on paljon suurempi kuin pysäytetyssä, ainakin jos turbiini on mitenkään oikeaan suuntaisesti muotoiltu.

    Vertaan tässä mielessäni ilmavirrassa liikkuvaa siipeä ja yksinkertaista leijaa...

    Siipi on paljon tehokkaampi.

    Hauskan kuuloinen projekti, toivottavasti saat myllystä huvin lisäksi hyötyäkin irti!

    Äänestä

  • Kalju Pitkätukka kirjoitti:

    Voi olla hankalaa viedä jokeen sijoitettava vesiturbiini(jokineen päivineen) vaikka autonvirityspajan dynamometriin :-)

    Veikkaisin, että momentti pyörivässä turbiinissa on paljon suurempi kuin pysäytetyssä, ainakin jos turbiini on mitenkään oikeaan suuntaisesti muotoiltu.

    Vertaan tässä mielessäni ilmavirrassa liikkuvaa siipeä ja yksinkertaista leijaa...

    Siipi on paljon tehokkaampi.

    Hauskan kuuloinen projekti, toivottavasti saat myllystä huvin lisäksi hyötyäkin irti!

    Kappas vain, ketjun aloittaja tuskin enää on kuulolla...

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


Hydroheikki kirjoitti:

Kyseessä on miniturbiinivoimalan suunnittelu ja teko.Millä tavoin sais mitattua edes summittaisen tehon putkiturbiinin akselin päästä sen pyöriessä veden alla? Akseli on kohtisuoraan ylöspäin n 10 cm päässä veden pinnasta. Akselin paksuus on 12mm.

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu