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.
Tehon mittaus akselin päästä
Hydroheikki
24
2830
Vastaukset
- kohtuullisen yksinkertaista
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. 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?
- Hydroheikki
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.
- strain gauge
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- Hydroheikki
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?? - kohtuullisen yksinkertaista
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.
- Hydroheikki
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
- kohtuullisen yksinkertaista
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. - Hydroheikki
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.
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.- Hydroheikki
Paljonkohan tuo suhde hv/ Kw olikaan. Koko ajan vaan yritän pitää mielessä että vesivoima on 800 kertaa dynaamisempaa kuin kilpailijat.
- Hydroheikki
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.
- Hydroheikki
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?
- nimim...
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. - Hydroheikki
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?
- nimim...
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
- erwgaeg4
Eikös noita pyöriviä momenttiantureita saa kaupasta?
- Hydroheikki
noita näkyy olevan, tähän projektiin en vaan sijoita niin paljoa rahaa.
- Oma Projekti
Mistä tuohon momentin laskukaavaan tulee tuo g, joka on 9,81m/s^2...?
- Kalju Pitkätukka
"Mistä tuohon momentin laskukaavaan tulee tuo g, joka on 9,81m/s^2"
Putoamiskiihtyvyys.
- sdafasfa
F=ma, josta kiihtyvyydeksi otetaan tuo g.
- tarkka mittaus
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.- Kalju Pitkätukka
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! - Kalju Pitkätukka
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...
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
- 1406663
Mies, mua jotenkin kiinnostaa
Että osaatko sä ollenkaan höllätä? Ootko aina kuin persiille ammuttu karhu. Pohtimassa muiden vikoja?1495739- 1234891
Moi kuumis.
Just ajattelin sua. Oot mun rauha, turva ja lämpö. Olet monia muitakin asioita, mut noita tartten eniten. Pus.434490Milloin olisi sinun ja kaivattusi
Kaunein päivä? Kamalin hetki? Miksi? Kumpaa pyrit muistelemaan? Kumpi hallitsee mieltäsi?523892- 623061
Itkin oikeasti aamulla taas
Haluaisin niin kertoa miltä musta tuntuu. Oon jotenkin hajalla. Tarvitsin ees jonkun joka ymmärtää.522966Minun rakkaani.
Haluaisin käden mitan päähän sinusta. Silleen, että yltäisin koskettamaan, jos siltä tuntuu. Olen tosi huono puhumaan, m242422- 422270
Naiselle hyvää viikkoa
olet edelleen sydämessäni. Toivon sinulle myötätuulta mitä ikinä teetkään🪢152197