Своими руками гидродинамический генератор: Все подробности про изготовление вихревых теплогенераторов своими руками
принцип работы и простейшая конструкция
Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 1.3k. Опубликовано
Альтернативных источников энергии на планете Земля огромное количество. Просто человечество еще не научилось эту энергию получать дешевыми способами, хотя многие из них уже используются. Практически все виды альтернативной энергии в теории разработаны и получены в лабораторных условиях. Одним из таких видов является энергия, получаемая от электролита, расположенного в магнитном поле. Такой эффект называется магнитогидродинамический, а установка, в которой эту энергию получают, МГД генератор. Ученым этот эффект известен давно. Стоит напомнить, что еще Фарадей в 1832 году пытался в лабораторных условиях найти электромагнитную движущуюся силу. Для этого он использовал воду из реки Темза. Давайте рассмотрим обе позиции (эффект и генератор) более подробно.
Магнитогидродинамический эффект
По сути, это возникновение электрического поля, а соответственно и электрического тока в электролите, который собой может представлять ионизированную воду, газ (это плазма) или жидкий металл. Получается так что сам эффект основан на принципе электромагнитной индукции, в основе которой лежит способ получения электричества внутри проводника, расположенного в магнитном поле. То есть, проводник должны пересекать силовые линии поля.
В этом случае внутри проводника возникают потоки ионов, заряды которых противоположны зарядам движущихся частиц внутри магнитного поля. При этом силовые линии магнитного поля движутся в противоположную сторону ионизированных зарядов внутри проводника.
Магнитогидродинамический генератор
МГД генератор – это установка преобразования тепловой энергии в электрическую, в основе которой лежит магнитогидродинамический эффект. На генераторы возлагались большие надежды, ученые в конце двадцатого столетия пытались разработать эффективные МГД генераторы промышленного исполнения, даже были построены экспериментальные образцы. Но все по непонятным причинам остановилось, видно прекратилось финансирование проектов.
Необходимо отдать должное ученым, которые не бросили начинания. Во всяком случае, теоретическая часть доведена до максимальной точности.
Достоинства и недостатки
Итак, каковы преимущества МГД генераторов:
- Это огромная мощность при небольших размерах установки (доходит до нескольких мегаватт).
- Полное отсутствие вращающихся деталей, а, значит, нет потерь на трение.
- МГД генератор – объемная установка. Почему? Во-первых, объемные процессы, которые протекают в генераторе, уменьшают наличие нежелательных процессов поверхностного типа, к примеру, снижено загрязнение, минимум токов утечек и так далее. Во-вторых, больше объем – больше мощность машины.
- Из предыдущего следует, что чем больше МГД генератор, тем выше коэффициент полезного действия, тем меньше вредных выбросов из установки.
- В свое время был достигнут достаточно серьезный показатель экономии и эффективности, когда магнитогидродинамический агрегат соединили с котельной. Эффект оказался тройным. После сжигания газа или другого энергоносителя в топке котла, отработанные газы (они ионизированные) поступали в генератор, который вырабатывал электрический ток, далее газы поступали на парогенератор ТЭЦ, дополнительно нагревая воду или пар для отопления. Необходимо отметить, что в те времена коэффициент полезного действия такой комбинации составлял 65%, и это по сравнению с традиционным КПД старых котельных 50%.
- И, конечно, магнитогидродинамические генераторы являются установками передвижными. А это, как показывает жизнь, иногда очень важно.
Теперь о недостатках:
- В первую очередь необходимо отметить, что установка МГД генератора должна изготавливаться из дорогих жаропрочных сплавов. Потому что температура внутри генератора очень высокая, а скорость движения внутри него горячих газов составляет 2000 м/с.
- МГД генератор может вырабатывать только постоянный ток, поэтому к нему придется добавлять эффективный инвертор.
- Существует два вида генераторов: с открытым циклом и открытым. В обоих из них протекают процессы с химически активными веществами.
- Электроды, которые и вырабатывают электрический ток внутри МГД генератора, расположен в так называемом МГД канале. Так вот в канале всегда присутствует температура, определяемая тысячами градусов. Поэтому электроды быстро выходят из строя.
- Всем известно, что мощность установки прямопропорциональна квадрату индукции магнитного поля. Поэтому для промышленных образцов требуются очень большие магнитные системы. Они в несколько тысяч раз мощнее, чем лабораторные образцы.
- Если температура газа, проходящего через МГД генератор, падает ниже +2000С, то в нем практически не остается свободных электронов. Поэтому такой газ использовать для получения электрического тока нет смысла.
- По непонятным причинам в основном разрабатывались МГД генераторы, работающие на плазме (ионизированном газе). А вот использование морской воды не применялось, хотя именно морская вода и является отличным электролитом. В ней заключено огромное количество энергии, которую можно было бы использовать. Видно пока не нашлись те технологии, которые смогли бы эту энергию получить через МГД генератор.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что проблем с устройством и использованием МГД генераторов много. И их придется еще преодолевать. Правда, некоторые позиции умельцам удается обходить, используя всевозможные хитроумные идеи. Но это опять-таки на уровне опытных образцов.
Как сделать МГД-генератор своими руками
Давайте рассмотрим вопрос, можно ли сделать МГД генератор своими руками? В принципе, ничего сложного нет, ведь теоретически схема и технология работы установки известна. Вот самый простой МГД генератор.
Для его изготовления потребуется плексигласовый брусок прямоугольного сечения вот с такими размерами: 120х26х18 миллиметров. В бруске необходимо сделать сквозное отверстие диаметром 12 мм. Внутрь отверстия устанавливаются две пластинки или из меди, или из латуни. Обратите внимание, что сечение полосок должно быть сегментным. Они соединяются клеммами.
С двух сторон к бруску необходимо подсоединить ниппели из алюминия. К ним будут присоединяться резиновые шланги. По граням бруска приклеиваются цилиндры из плексигласа, на которые будут надеты магниты диаметром 20 мм. Все, вот такая нехитрая конструкция. Этот МГД генератор позволяет проводить забавные опыты с магнитной индукцией и электродвижущей силой. Все будет зависеть от числа прикрепленных магнитов, уменьшая или увеличивая их, можно изменять скорость движения ионов, изменять заряды, количество и так далее.
Сделать миниатюрную гидроэлектростанцию для освещения, зарядки телефонов и прочих нужд, довольно просто. Такую электростанцию можно соорудить на даче, в походе — при разбивке палаточного городка и везде где нет электричества, но есть ручей или родник. И у вас будет собственный источник тока, который будет абсолютно бесплатен и работать 24 часа в сутки.
Понадобится
Данная гидротурбина вырабатывает напряжение в промежутке 12-22 В и выдает мощность в районе 10-20 Вт.
Ставим мини гидроэлектростанцию на ручье
Выбираем и находи ручей. Он не обязательно должен иметь сильное течение.
Отрезаем от бутылки половину. И вставляем горлышком в шланг. Это будет своеобразная заборная воронка воды.
Опускаем ее в ручей и подпираем камнями, чтобы всю конструкцию не смыло.
Теперь вода отлично затекает прямо в шланг.
Прокладываем шланг вдоль ручья.
В результате, в шланге образуется давление воды. И чем длиннее будет шланг и круче уклон, тем сильнее будет давление в нем.
К мини турбине прикручиваем шаровый кран, трубку-переходник на шланг.
Одеваем переходник на шланг.
Наша ГЭС готова к работе! Открываем шаровый кран.
Турбина работает. Замеряем выходное напряжение. Оно, в данный момент, равно 17 В.
Подключаем лампочку на 12 В — 3 Вт.
Электричества хватает с лихвой.
Мощность турбины хватает, чтобы подключить даже два источника света.
Если напор воды в шланге позволяет, то на выход можно поставить не одну, а даже две турбины последовательно.
Я думаю применение данной конструкции точно найдется.
Смотрите видео
Сила водного потока – это возобновляемый природный ресурс, позволяющий получать практически бесплатное электричество. Подаренная природой энергия предоставит возможность сэкономить на коммунальных услугах и решить проблему с подзарядкой техники.
Если рядом с вашим домом протекает ручей или река, ими стоит воспользоваться. Они смогут обеспечить электроэнергией участок и дом. А уж если построена гидроэлектростанция своими руками, экономический эффект возрастает в разы.
В представленной статье детально описаны технологии изготовления частных гидротехнических сооружений. Мы рассказали о том, что потребуется для устройства системы и подключения ее к потребителям. У нас вы узнаете о всех вариантах миниатюрных поставщиков энергии, собранных из подручных материалов.
Содержание статьи:
Гидроэлектростанции непромышленного назначения
Гидроэлектростанции – это сооружения, способные преобразовать энергию движения воды в электричество. пока активно эксплуатируются только на Западе. На территории нашей страны эта перспективная отрасль лишь делает первые робкие шаги.
Галерея изображений
Фото из
Получение электроэнергии при извлечении потенциала воды — одно из перспективных направлений «зеленой» энергетики. Ее плюсы заключаются в использовании неисчерпаемых бесплатных ресурсов планеты с нанесением наименьшего ущерба природной обстановке
К объектам, задействованным в сфере малой гидроэнергетики, относятся мини гидроэлектростанции, вырабатывающие от 3-100 кВт до 25 МВт
Для получения электричества при использовании энергии воды необязательно наличие бурной горной реки или сооружение большой плотины. Достаточно сузить русло небольшой речки или ручья
Турбину небольшой гидроэлектростанции сможет заставить вращаться даже относительно небольшой по объему канал, в который вода поступает из близлежащего водоема или речки
Небольшие ГЭС, устроенные прямо в потоке воды просты, но не позволяют регулировать силу и объем стока. Возможность регулировки обеспечит миниатюрное водохранилище
Наиболее перспективными для организации мини ГЭС являются горные ручьи с характерной разницей высот в русле. Однако подобные условия можно создать и для речки, текущей по равнинной местности
Повысить производительность миниатюрной ГЭС помогут всевозможные водообороты и завихрения, которые можно соорудить искусственно, путем заливки бетонных конструкций
Для увеличения КПД разработчиками малых гидроэлектростанций усовершенствуются турбины. К примеру, обычное колесо с лопастями заменяется многовитковым шнеком
Использование воды для получения электроэнергии
Один из традиционных вариантов малой гидроэнергетики
Сужение канала для извлечения энергии
Устройство направленного на лопасти канала
Приплотинный вариант с небольшим водохранилищем
Разница высоты в русле ручья или речки
Искусственно сооруженное завихрение
Шнековый тип турбины с повышенным КПД
Небольшими частными гидроэлектростанциями могут быть плотины на больших реках, вырабатывающие от десятка до нескольких сотен мегаватт или мини-ГЭС с максимальной мощностью в 100 кВт, которых вполне достаточно для нужд частного дома. Вот о последних и узнаем подробней.
Гирляндная станция с гидровинтами
Конструкция состоит из цепи роторов, закрепленных на гибком стальном тросе, перетянутом поперек реки. Сам трос исполняет роль вращательного вала, один конец которого фиксируется на опорном подшипнике, а второй – активирует вал генератора.
Каждый гидроротор «гирлянды» способен вырабатывать около 2 кВт энергии, правда, скорость водного потока для этого должна быть не менее 2,5 метров в секунду, а глубина водоема не превышать 1,5 м.
Принцип действия гирляндной ГЭС прост: напор воды раскручивает гидровинты, а те вращают трос и заставляют генератор вырабатывать энергию
Гирляндные станции с успехом использовались еще в середине прошлого века, но роль винтов тогда играли самодельные пропеллеры и даже консервные банки. Сегодня же производители предлагают несколько видов роторов для различных условий эксплуатации.
Они комплектуются лопастями разного размера, изготовленными из листового металла, и позволяют получить максимальный КПД от работы станции.
Но хотя в изготовлении этот гидрогенератор достаточно прост, его эксплуатация предполагает ряд специальных условий, не всегда осуществимых в реальной жизни. Такие сооружения перегораживают русло реки, и вряд ли соседи по берегу, не говоря уже о представителях экологических служб, разрешат использовать энергию потока для ваших целей.
Кроме того, в зимний период установку использовать можно только на незамерзающих водоемах, а в условиях сурового климата – консервировать или демонтировать. Поэтому гирляндные станции возводятся временно и преимущественно в безлюдной местности (например, около летних пастбищ).
Роторные станции мощностью от 1 до 15 кВт/час вырабатывают до 9,3 МВт за месяц и позволяют самостоятельно решить проблему с электрификацией в регионах, отдаленных от централизованных магистралей
Современный аналог гирляндной установки – погружные или наплывные рамные станции с поперечными роторами. В отличие от своей гирляндной предшественницы, эти конструкции не перегораживают всю реку, а задействуют только часть русла, причем установить их можно на понтоне/плоте или вовсе опустить на дно водоема.
Вертикальный ротор Дарье
Ротор Дарье – устройство турбины, которое получило название в честь своего изобретателя в 1931 г. Система состоит из нескольких аэродинамических лопастей, зафиксированных на радиальных балках, и работает за счет перепада давления по принципу «подъемного крыла», который широко задействован в кораблестроительстве и авиации.
Хотя такие установки больше используются для создания ветрогенераторов, они могут работать и с водой. Но в этом случае нужны точные расчеты, чтобы подобрать толщину и ширину лопастей в соответствии с силой водного потока.
Ротор Дарье напоминает «ветряк», только установленный под водой, причем работать он может вне зависимости от сезонных колебаний скорости потока
Для создания локальных гидростанций вертикальные роторы используется редко. Несмотря на неплохие показатели КПД и кажущуюся простоту конструкции, оборудование достаточно сложное в эксплуатации.
Перед началом работы систему нужно «раскрутить», зато и остановить запущенную станцию сможет только замерзание водоема. Поэтому используется ротор Дарье преимущественно на промышленных предприятиях.
Интересное решение в сфере проектирования малых ГЭС с вертикально работающей турбиной предложил австрийский изобретатель Франц Цотлётерер:
Галерея изображений
Фото из
Мини станция водоворотно-гравитационного действия
Сооружение отдельного канала с водоворотом
Турбина в центре вращения
Устройства для сбора вырабатываемой энергии
Веским плюсом водоворотных станций вполне обоснованно считается сохранение рыбных ресурсов. Работа вертикальной турбины не наносит вреда живым организмам реки. К тому же на стенках сооружений не задерживается тина из-за специфического движения потока воды.
Подводный винтовой пропеллер
По сути, это самый простой воздушный ветряк, только устанавливается он под водой. Размеры лопастей, чтобы обеспечить максимальную скорость вращения и минимум сопротивления, рассчитываются в зависимости от силы движения потока. Например, если скорость течения не превышает 2 м/сек, то ширина лопасти должна быть в пределах 2-3 см.
Подводный пропеллер несложно сделать своими руками, но он подходит только для глубоких и быстрых рек – на мелком водоеме вращающиеся лопасти могут нанести травмы рыбакам, купальщикам, водоплавающим птицам и животным
Такой ветряк устанавливается «навстречу» потоку, но его лопасти работают не за счет давления водного напора, а благодаря возникновению подъемной силы (по принципу самолетного крыла или винта корабля).
Водяное колесо с лопастями
Водяное колесо – один из простейших вариантов гидравлического двигателя, известный еще со времен Римской Империи. Эффективность его работы во многом зависит от типа источника, на котором его установили.
Подливное колесо может вращаться только благодаря скорости потока, а наливное – с помощью напора и веса воды, ниспадающей сверху на лопасти
В зависимости от глубины и русла водотока можно установить различные типы колес:
- Подливные (или нижнебойные) – подойдут для мелководных рек с быстрым течением.
- Среднебойные – располагаются в руслах с природными каскадами так, чтобы поток попадал приблизительно на середину вращающегося барабана.
- Наливные (или верхнебойные) – устанавливаются под плотиной, трубой или в нижней части естественного порога, чтобы ниспадающая вода продолжила путь через вершину колеса.
Но принцип работы у всех вариантов один и тот же: вода попадает на лопасти и приводит в действие колесо, которое заставляет вращаться генератор для миниэлектростанции.
Производители гидрооборудования предлагают готовые турбины, лопасти которых специально адаптированы под определенную скорость водного потока. Но домашние умельцы изготавливают барабанные конструкции по старинке – из подручных материалов.
Ознакомиться с шагами сооружения простейшего варианта мини ГЭС поможет следующая фото-подборка:
Галерея изображений
Фото из
Шаг 1: Сужение русло и формирование перепада
Шаг 2: Раскрой деталей для сборки турбины
Шаг 3: Фиксация лопастей в самодельной турбине
Шаг 5: Установка опоры в русле ручья
Шаг 5: Установка турбины на опорную конструкцию
Шаг 6: Подключение генератора и аккумуляторов
Шаг 7: Устройство ременной передачи
Шаг 8: Тестирование устройства после сборки
Возможно, отсутствие оптимизации отразится на показателях КПД, зато себестоимость самодельного оборудования обойдется в разы дешевле покупного аналога. Поэтому водяное колесо наиболее популярный вариант для организации собственной мини-ГЭС.
Условия для установки гидроэлектростанции
Несмотря на заманчивую дешевизну энергии, вырабатываемую гидрогенератором, важно учесть особенности водного источника, ресурсы которого вы планируете задействовать для собственных нужд.
Ведь далеко не каждый водоток подойдет для эксплуатации мини-ГЭС, тем более круглогодичной, поэтому не помешает иметь в резерве возможность подключения к централизованной магистрали.
Несколько «за» и «против»
Основные плюсы индивидуальной гидроэлектростанции очевидны: недорогое оборудование, которое вырабатывает дешевое электричество, да еще и природе не вредит (в отличие от плотин, перекрывающих ток реки). Хотя абсолютно безопасной систему назвать нельзя – все-таки вращающиеся элементы турбин могут нанести травмы жителям подводного мира и даже людям.
Чтобы предупредить несчастные случаи, гидростанцию нужно оградить, а если система полностью скрыта водой – установить на берегу предупреждающий знак
Преимущества мини-ГЭС:
- В отличие от других «бесплатных» энергоисточников (солнечных батарей, ветрогенераторов), гидросистемы могут работать вне зависимости от времени суток и погоды. Единственное, что может им помешать – замерзание водоема.
- Для установки гидрогенератора необязательно наличие большой реки – те же водяные колеса с успехом можно использовать даже в мелких (но быстрых!) ручьях.
- Установки не выделяют вредных веществ, не загрязняют воду и работают практически бесшумно.
- Для монтажа мини-ГЭС мощностью до 100 кВт не нужно оформлять разрешительную документацию (хотя все зависит от местных властей и типа установки).
- Избыток электричества можно продавать в соседние дома.
Что касается недостатков – серьезной помехой для продуктивной эксплуатации оборудования может стать недостаточная сила течения. В этом случае придется возводить вспомогательные сооружения, что сопряжено с дополнительными затратами.
Если потенциальной энергии расположенной рядом реки при приблизительном расчете не хватит на выработку электричества в объеме, достаточном для практического применения, стоит обратить внимание на . Ветряк послужит эффективным дополнением.
Измерение силы водного потока
Первое, что нужно сделать, чтобы задуматься о виде и способе монтажа станции, – измерить скорость водного потока на облюбованном источнике.
Самый простой способ – опустить на стремнину любой легкий предмет (например, теннисный мячик, кусок пенопласта или рыбацкий поплавок) и засечь секундомером время, за которое он проплывет расстояние до какого-нибудь ориентира. Стандартная дистанция для «заплыва» – 10 метров.
Если водоем находится далековато от дома, можно построить отводной канал или трубопровод, и заодно и позаботиться о перепадах высоты
Теперь нужно пройденное расстояние в метрах разделить на количество секунд – это и будет скорость течения. Но если полученное значение будет меньше 1 м/сек, потребуется возвести искусственные сооружения, чтобы ускорить поток перепадами высот.
Это реально осуществить с помощью разборной плотины или неширокой сливной трубы. Но без хорошего течения от идеи с гидростанцией придется отказаться.
Изготовление ГЭС на основе водяного колеса
Разумеется, собрать «на коленке» и возвести махину, предназначенную для обслуживания предприятия или населенного пункта даже из десятка домов – идея из области фантастики. Но соорудить своими руками мини-ГЭС для экономии электричества – вполне реально. Причем задействовать можно как готовые комплектующие, так и подручные материалы.
Поэтому рассмотрим пошагово изготовление наиболее простого сооружения – водяного колеса.
Необходимые материалы и инструменты
Чтобы сделать своими руками мини-ГЭС, нужно подготовить сварочный аппарат, болгарку, дрель и набор вспомогательных инструментов – молоток, отвертку, линейку.
Из материалов понадобятся:
- Уголки и листовой металл толщиной не менее 5 мм.
- Трубы из ПВХ или оцинкованной стали для изготовления лопастей.
- Генератор (можно использовать готовый покупной или сделать самому, как в данном примере).
- Тормозные диски.
- Вал и подшипники.
- Фанера.
- Полистироловая смола для заливки ротора и статора.
- Медный провод на 15 мм для самодельного генератора.
- Неодимовые магниты.
Учтите, что конструкция колеса будет постоянно контактировать с водой, поэтому металлические и деревянные элементы необходимо выбирать с защитой от влаги (или позаботится об их пропитке и покраске самостоятельно). В идеале, фанеру можно заменить пластиком, но деревянные детали проще достать и придать им нужную форму.
Сборка колеса и изготовление сопла
Основой для самого колеса могут стать два стальных диска одинакового диаметра (если есть возможность достать стальной барабан от кабеля – отлично, это намного ускорит процесс сборки).
Но если металла в подручных материалах не нашлось, можно вырезать круги и из водостойкой фанеры, хотя прочность и срок службы даже обработанного дерева не сравнится со сталью. Затем на одном из дисков нужно прорезать круглое отверстие под установку генератора.
После этого изготавливаются лопасти, а их понадобится не меньше 16 шт. Для этого оцинкованные трубы разрезаются вдоль на две или четыре части (зависит от диаметра). Затем места резки и саму поверхность лопастей нужно отшлифовать, чтобы уменьшить потери энергии при трении.
Лопасти устанавливаются под наклоном примерно в 40-45 градусов – это поможет увеличить площадь поверхности, на которую будет воздействовать сила потока
Расстояние между двумя боковыми дисками должно быть максимально приближено к длине лопастей. Чтобы наметить место для расположения будущих ступиц, рекомендуется сделать шаблон из фанеры, на котором будет обозначено место для каждой детали и отверстия для фиксации колеса к генератору. Готовую разметку можно прикрепить на внешней стороне одного из дисков.
Затем круги устанавливаются параллельно друг к другу с помощью стержней со сплошной резьбой, а лопасти привариваются или фиксируются болтами в нужных позициях. Барабан будет вращаться на подшипниках, а в качестве опоры используется рама из уголков или труб небольшого диаметра.
На этом этапе сборку барабана можно считать законченной, осталось оснастить его самодельным генератором и соплом, направляющим поток воды
Сопло предназначено для водных источников каскадного типа – такая установка позволит использовать энергию потока по максимуму. Изготавливается этот вспомогательный элемент путем выгибания листового металла с последующей сваркой швов, а после насаживается на трубу.
Однако если в вашей местности протекает равнинная река без порогов и других высотных препятствий, в этой детали нет необходимости.
Важно, чтобы ширина выходного отверстия сопла соответствовала ширине самого колеса, иначе часть потока будет идти «вхолостую», не попадая на лопасти
Теперь колесо нужно насадить на ось и установить на подпорку из сваренных или скрепленных болтами уголков. Осталось сделать генератор (или установить готовый) и можно отправляться к реке.
Генератор своими руками
Для изготовления самодельного генератора нужно сделать обмотку и заливку статора, для чего понадобятся катушки со 125-ю витками медной проволоки на каждой. После их соединения вся конструкция заливается полиэстеровой смолой.
Каждая фаза состоит из трех последовательно прикрепленных мотков, поэтому соединение можно сделать в форме звезды или треугольника с несколькими наружными выводами
Теперь нужно подготовить фанерный шаблон, совпадающий по размерам с тормозным диском.
На деревянном кольце выполняется разметка и делаются прорези для установки магнитов (в данном случае использовались неодимовые магниты толщиной 1,3 см, шириной 2,5 см и длиной 5 см). Затем полученный ротор также заливается смолой, а после просушки – присоединяется к барабану колеса.
Водяное колесо с ротором из тормозных дисков и генератором из мотков медной проволоки – окрашенное, презентабельное и готовое к эксплуатации
Последним монтируется алюминиевый кожух с амперметром, закрывающий выпрямители. Задача этих элементов – преобразовывать трехфазный ток в постоянный.
После установки колеса в поток небольшой речки с каскадом или отводной трубой, можно рассчитывать на производительность мини-ГЭС в 1,9А * 12В при 110 оборотах за минуту
Чтобы в колесо не попадали листья, песок и другой мусор, принесенный с потоком, желательно поставить перед устройством защитную сетку.
Также можно поэкспериментировать с зазорами между магнитами и катушками с увеличенным количеством витков для увеличения КПД гидростанции.
О всех видах вы узнаете, ознакомившись со статьей, посвященной внедрению в быт “зеленых технологий”.
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Пример работающей гидроустановки с самодельным генератором на базе трехфазного двигателя:
Видео #2. Мини-ГЭС, сконструированная по принципу водяного колеса:
Видео #3. Станция на основе велосипедного колеса – интересный вариант решения проблемы с энергообеспечением на отдыхе вдали от цивилизации:
Как видите, построить водяную миниэлектростанцию своими руками не так уж и сложно. Но так как большинство расчетов и параметров для ее комплектующих определяется «на глазок», следует быть готовым к возможным поломкам и сопутствующим затратам.
Если вы чувствуете нехватку знаний и опыта в данной сфере, стоит довериться специалистам, которые выполнят все необходимые расчеты, посоветуют оптимальное для вашего случая оборудование и качественно произведут его установку.
Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Делитесь интересными сведениями и полезными рекомендациями, оставляйте тематические фото. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.
Хозяева частных домов всячески стремятся сэкономить на отоплении, которое год от года требует немалых затрат. С целью создания обогревательных экономных систем в жилых, производственных, общественных помещениях разрабатываются и применяются на практике различные схемы по выработке выгодной тепловой энергии. Для этих целей подходит кавитационный теплогенератор.
Чтобы сэкономить на тепловой энергии – данный теплогенератор поможет вам сэтим
Вихревое устройство: общее понятие
Подобная установка конструктивно достаточно проста. Она используется для эффективного и выгодного отопления здания с минимальными финансовыми затратами. Экономичность обуславливается специальным нагревом воды через кавитацию. Такой метод заключается в создании мелких пузырьков из пара в зоне сниженного давления рабочей жидкости, которое обеспечивается специальными звуковыми колебаниями, функционированием насоса.
Кавитационный нагреватель справляется с переработкой механической энергии в тепловой поток, что немаловажно для промышленных объектов. В них нагревательные элементы периодически выходят из строя, поскольку функционируют с жидкостями большой разности по температуре.
Именно такие кавитаторы выступают надежной заменой устройствам, работа которых зависит от твердых видов топлива.
В этом видео вы узнаете, как устроен теплогенератор:
Кавитационные генераторы: преимущества
Такие установки нашли широкое применение в бутовых условиях и на производстве. Причиной тому выступают следующие факторы, их характеризующие:
- ценовая доступность;
- экономичность отопительной системы;
- возможность создания конструкции своими руками;
- высокий КПД обогрева.
Правила эксплуатации гласят, что нельзя устанавливать вихревые изделия внутри жилого помещения из-за создания высокоуровневого шума. Оптимальным вариантом станет обустройство отдельной хозпостройки, котельной.
К недостаткам относятся довольно большие размеры готового к эксплуатации обогревателя. Также отмечается чрезмерная мощность для частного дома, коттеджа, возможная сложность приобретения материалов, которые понадобятся в случае самостоятельного изготовления кавитатора.
В данном обогревателе, одним из плюсов является высокий КПД
Строение нагревателя и принцип работы
Кавитационное отопление характеризуется образованием пузырьков из пара в рабочей жидкости. В результате такого действия давление постепенно снижается благодаря высокой скорости потока. Следует отметить, что необходимое парообразование задается специальным излучением лазерных импульсов либо акустикой, заданной определенными звуками. Воздушные области закрытого типа смешиваются с водяной массой, после чего поступают в зону большого давления, где вскрываются и излучают ожидаемую ударную волну.
Оборудование кавитационного типа отличается способом функционирования. Схематично оно выглядит так:
- Водяной поток перемещается по кавитатору, в котором с помощью циркуляционного насоса обеспечивается рабочее давление, поступающее в рабочую емкость.
- Далее в таких емкостях повышается скорость, соответственно, и давление жидкости посредством установленных по чертежам трубок.
- Потоки, достигая центральной части камеры, перемешиваются, в результате чего и образуется кавитация.
- В результате описанного процесса пузырьки пара не увеличиваются в размерах, отсутствует их взаимодействие с электродами.
- После этого вода перемещается в противоположную часть емкости и возвращается для совершения нового круга.
- Нагревание обеспечивается передвижением и расширением жидкости в месте выхода из сопла.
Из работы вихревой установки видно, что ее конструкция незамысловата и проста, но при этом обеспечивает быстрый и выгодный обогрев помещения.
Типы обогревателей
Кавитационный котел отопления относится к одному из распространенных типов обогревателей. Наиболее востребованные из них:
- Роторные установки, среди которых особого внимания заслуживает устройство Григгса. Суть его действия основана на центробежном насосе роторного действия. Внешне описываемая конструкция напоминает диск с несколькими отверстиями. Каждая такая ниша называется ячейкой Григгса, их количество и функциональные параметры взаимозависимы с частотой вращения привода, типом применяемой генераторной установки. Рабочая жидкость подогревается в пространстве между ротором и статором из-за быстрого перемещения по дисковой поверхности.
- Статические обогреватели. Котлы лишены каких-либо передвигающихся деталей, кавитация в них обеспечивается за счет специальных элементов Лаваля. Установленный в отопительную систему насос задает необходимое давление воды, которая начинает быстро передвигаться и подогреваться. За счет узких отверстий в соплах жидкость перемещается в ускоренном режиме. Из-за ее быстрого расширения достигается необходимая для обогрева кавитация.
Выбор того или иного нагревателя зависит от потребностей человека. Следует учитывать, что роторный кавитатор более производителен, к тому же он отличается меньшими размерами.
Особенность статического агрегата заключается в отсутствии вращающихся деталей, чем и обуславливается его продолжительный эксплуатационный срок. Длительность работы без технического обслуживания достигает 5 лет. Если же сломается сопло, его без труда можно заменить, что стоит гораздо дешевле в сравнении с приобретением нового рабочего элемента в роторную установку.
Самостоятельное изготовление оборудования
Создать кавитатор своими руками вполне реально, но предварительно стоит ознакомиться со схематическими особенностями, точными чертежами агрегата, понять и подробно изучить принцип, по которому он действует. Наиболее простой моделью принято считать ВТГ Потапова с показателем КПД в 93%. Схематически теплогенератор довольно прост, будет уместен в быту и промышленном применении.
Приступая к сборке агрегата, необходимо подобрать в систему насос, который должен полностью соответствовать требованиям мощности, необходимой тепловой энергии. В большинстве своем описываемые генераторы по форме напоминают сопло, такие модели самые удобные и простые для домашнего применения.
При собственноручном создании теплогенератора не забываем нужные зап.части, например, гильзы
Создание кавитатора невозможно без предварительной подготовки определенных инструментов и приспособлений. К ним относятся:
- патрубки входного и выходного типа, оснащенные краниками;
- манометры, измеряющие давление;
- термометр, без которого невозможно произвести замер температуры;
- гильзы, которыми дополняются термометры;
- вентили, с помощью которых из всей отопительной системы устраняются воздушные пробки.
Специалисты рекомендуют следить за диаметральным показателем сечения отверстия, которое присутствует между конфузором и диффузором. Оптимальные пределы варьируются от 8 до 15 единиц, выход за эти рамки нежелателен.
Последовательность конструирования кавитационного теплогенератора своими руками представлена следующими действиями:
- Выбор насоса, который предназначен для эксплуатации с жидкостями высоких температур. В противном случае он быстро выйдет из строя. К такому элементу предъявляется обязательное требование: создание давления от 4 атмосфер.
- Выполнение емкости для кавитации. Главным условием выступает подбор необходимого по сечению проходного канала.
- Выбор сопла с учетом особенностей конфигурации. Такая деталь может быть цилиндрического, конусообразного, округлого типа. Важно, чтобы на входе воды в емкость развивался вихревой процесс.
- Подготовка внешнего контура — немаловажная процедура. Он представляет собой изогнутую трубку, которая отходит от кавитационной камеры. Далее она соединяется с двумя гильзами от термометра и двумя манометрами, а также с воздушным вентилем, помещенным в пространство между выходом и входом.
Когда закончена работа с корпусом, следует поэкспериментировать с обогревателем. Процедура заключается в подведении насосной установки к электросети, при этом радиаторы подключаются с обогревательной системой. Следующий шаг — включение сети.
Должен осуществляться строгий контроль показателей манометров. Разница между цифрами на входе и выходе должна колебаться в пределах 8-12 атмосфер.
Если конструкция работает исправно, в нее подается необходимое количество воды. Хороший показатель — подогрев жидкости на 3-5 градусов за 10-15 минут.
Нагреватель кавитационного типа представляет собой выгодную установку, за короткое время обогревает здание, к тому же максимально экономичен. При желании он легко конструируется в домашних условиях, для чего понадобятся доступные и недорогие приспособления.
В связи с высокими ценами на промышленное отопительное оборудование многие умельцы собираются делать своими руками экономичный нагреватель вихревой теплогенератор.
Такой теплогенератор представляет собой всего лишь немного видоизмененный центробежный насос. Однако, чтобы собрать самостоятельно подобное устройство, даже имея все схемы и чертежи, нужно иметь хотя бы минимальные знания в данной сфере.
Принцип работы
Процесс кавитации. (Для увеличения нажмите)
Теплоноситель (чаще всего используют воду) попадает в кавитатор, где установленный электродвигатель производит его раскручивание и рассечение винтом, в результате образуются пузырьки с парами (это же происходит, когда плывет подводная лодка и корабль, оставляя за собой специфический след).
Двигаясь по теплогенератору, они схлопываются, за счет чего выделяется тепловая энергия. Такой процесс и называется кавитацией.
Исходя из слов Потапова, создателя кавитационного теплогенератора, принцип работы данного типа устройства основан на возобновляемой энергии. За счет отсутствия дополнительного излучения, согласно теории, КПД такого агрегата может составлять около 100%, так как практически вся используемая энергия уходит на нагрев воды (теплоносителя).
Создание каркаса и выбор элементов
Чтобы сделать самодельный вихревой теплогенератор, для подключения его к отопительной системе, потребуется двигатель.
И, чем больше будет его мощность, тем больше он сможет нагреть теплоноситель (то есть быстрее и больше будет производить тепла). Однако здесь необходимо ориентироваться на рабочее и максимальное напряжение в сети, которое к нему будет подаваться после установки.
Производя выбор водяного насоса, необходимо рассматривать только те варианты, которые двигатель сможет раскрутить. При этом, он должен быть центробежного типа, в остальном ограничений по его выбору нет.
Также нужно приготовить под двигатель станину. Чаще всего она представляет собой обычный железный каркас, куда крепятся железные уголки. Размеры такой станины будут зависеть, прежде всего, от габаритов самого двигателя.
После его выбора необходимо нарезать уголки соответствующей длины и осуществить сварку самой конструкции, которая должна позволить разместить все элементы будущего теплогенератора.
Далее нужно для крепления электродвигателя вырезать еще один уголок и приварить к каркасу, но уже поперек. Последний штрих, в подготовке каркаса – это покраска, после которой уже можно крепить силовую установку и насос.
Конструкция корпуса теплогенератора
Такое устройство (рассматривается гидродинамический вариант) имеет корпус в виде цилиндра.
Соединяется с отопительной системой он через сквозные отверстия, которые у него находятся по бокам.
Но основным элементом этого устройства является именно жиклер, находящийся внутри этого цилиндра, непосредственно рядом с входным отверстием.
[warning]Обратите внимание: важно, чтобы размер входного отверстия жиклера имел размеры соответствующие 1/8 от диаметра самого цилиндра. Если его размер будет меньше этого значения, то вода физически не сможет в нужном количестве через него проходить. При этом насос будет сильно нагреваться, из-за повышенного давления, что также будет оказывать негативное влияние и на стенки деталей.[/warning]
Как изготовить
Для создания самодельного генератора тепла понадобится шлифовальная машинка, электродрель, а также сварочный аппарат.
Процесс будет происходить следующим образом:
- Сначала нужно отрезать кусок достаточно толстой трубы, общим диаметром 10 см, а длиной не более 65 см. После этого на ней нужно сделать внешнюю проточку в 2 см и нарезать резьбу.
- Теперь из точно такой же трубы необходимо сделать несколько колец, длиной по 5 см, после чего нарезается внутренняя резьба, но только с одной её стороны (то есть полукольца) на каждой.
- Далее нужно взять лист металла толщиной, аналогичной с толщиной трубы. Сделайте из него крышки. Их нужно приварить к кольцам с той стороны, где у них нет резьбы.
- Теперь нужно сделать в них центральные отверстия. В первой оно должно соответствовать диаметру жиклера, а во второй диаметру патрубка. При этом, с внутренней стороны той крышки, которая будет использоваться с жиклером, нужно сделать, используя сверло, фаску. В итоге должна выйти форсунка.
- Теперь подключаем ко всей этой системе теплогенератор. Отверстие насоса, откуда вода подается под давлением, нужно присоединить к патрубку, находящемуся возле форсунки. Второй патрубок соедините со входом уже в саму отопительную систему. А вот выход из последней подключите ко входу насоса.
Таким образом, под давлением, создаваемым насосом, теплоноситель в виде воды начнет проходить через форсунку. За счет постоянного движения теплоносителя внутри этой камеры он и будет нагреваться. После этого она попадает уже непосредственно в систему отопления. А чтобы была возможность регулировать получаемую температуру, нужно за патрубком установить шаровой кран.
Изменение температуры будет происходить при изменении его положения, если он будет меньше пропускать воды (будет находиться в полузакрытом положении). Вода будет дольше находиться и двигаться внутри корпуса, за счет чего её температура увеличится. Именно таким образом и работает подобный водонагреватель.
Смотрите видео, в котором даются практические советы по изготовлению вихревого теплогенератора своими руками:
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!
Теплогенератор своими руками – реальная возможность сэкономить денежные средства на приобретении нагревательного аппарата, предназначенного для получения нагретого теплового носителя в результате сжигания топлива.
Такое оборудование достаточно давно и весьма успешно эксплуатируется в современных отопительных конструкциях и системах горячего водоснабжения.
Роторный вихревой теплогенератор
В таком оборудовании роль статора отводится обычному центробежному насосу. Полый внутри и цилиндрический по форме корпус, может быть представлен отрезком трубы с наличием стандартных двухсторонних фланцевых заглушек. Внутри конструкции располагается ротор, являющийся главным конструктивным элементом.
Вся поверхность ротора представлена определенным количеством просверленных глухих отверстий, размеры которых зависят от показателей мощности устройства.
Вихревой генератор
Промежуток от корпуса до вращающейся части должен быть рассчитан индивидуально, но, как правило, размеры такого пространства варьируются в пределах двух миллиметров.
Важно отметить, что производительность роторного вихревого устройства примерно на 30% превышает такие показатели статического теплового генератора, но этот тип оборудования нуждается в контроле состояния всех элементов, а также отличается достаточно шумной работой.
Статический кавитационный теплогенератор
Такое наименование теплового генератора весьма условно, и обуславливается отсутствием в конструкции вращающихся элементов. Создание кавитационных процессов основывается на применении особых сопел, а также зависит от высокой скорости движения воды с применением мощного центробежного насосного оборудования.
Кавитационный теплогенератор
Тепловые статические генераторы характеризуются определенными преимуществами по сравнению с роторным оборудованием:
- нет необходимости осуществлять максимально точную балансировку и подгонку всех используемых деталей;
- подготовительные механические мероприятия не предполагают слишком четкое шлифование;
- отсутствие движущихся элементов в значительной степени снижает уровень изнашиваемости уплотнителей;
- эксплуатационный срок такого оборудования составляет примерно пять лет.
Кроме всего прочего, кавитационный теплогенератор отличается ремонтопригодностью, а замена пришедших в негодность сопел не потребует больших финансовых затрат или привлечения специалистов.
В тепловых генераторах кавитационного типа процесс прогревания воды осуществляется по такому же принципу, как и в роторных моделях, но показатели эффективности такого оборудования несколько снижены, что обусловлено конструктивными особенностями.
Изготовление теплогенератора своими руками
Создать самостоятельно высокоэффективный и надежный кавитационный тепловой генератор достаточно сложно, тем не менее, его применение позволяет обеспечить экономное отопление в частном домовладении. Тепловые генераторы статического вида изготавливаются на основе сопел, а роторные модели с целью создания кавитации, требуют применения электродвигателя.
Выбор насоса для устройства
Чтобы грамотно выбрать насосное оборудование, необходимо правильно определить все его основные параметры, представленные производительностью и уровнем рабочего давления, а также максимальными температурными показателями перекачиваемой воды.
Применение устройства, непредназначенного для работы с высокотемпературными жидкостями, крайне не желательно, так как в этом случае значительно сокращается срок его эксплуатации.
Эффективность работы теплового генератора и скорость нагрева жидкости напрямую зависят от напора, развиваемого насосным оборудованием в процессе работы. Менее важным параметром при выборе является производительность устанавливаемого насоса.
Важно помнить, что именно мощностью насосного оборудования, используемого в тепловом генераторе, определяется коэффициент, отражающий эффективность процесса преобразования в тепловую энергию, поэтому специалисты рекомендуют приобретать центробежный многоступенчатый насос на высокое давление модели МVI1608-06/РN-16.
Изготовление и разработка кавитатора
На сегодняшний день известно большое количество модификаций статического кавитатора, но в любом случае основой, как правило, выступает улучшенное сопло Лаваля с определенным сечением канала от диффузора до конфузора.
Сечение не должно быть сильно зауженным, так как недостаточный объём теплового носителя, перекачиваемый через сопло, негативно сказывается на количестве тепла и скорости прогрева, а также способствует завоздушиванию жидкости, которая поступает на входной насосный патрубок.
Попадание воздуха вызывает повышенные шумы, а также может стать основной причиной появления кавитации и внутри самого насосного оборудования.
Наилучшими показателями обладают отверстия каналов с диаметром в пределах 0,8-1,5см. Кроме всего прочего, уровень эффективности нагрева напрямую зависит от конструкции камеры в сопельном расширении.
Если местная сеть часто дает перебои, то без генератора для газового котла не обойтись. Такой агрегат обеспечит энергией дом в случае аварийного отключения.
Инструкция по изготовлению термогенератора своими руками представлена тут.
Слышали ли вы об электрогенераторах на дровах? Если интересно, читайте эту статью.
Изготовление гидродинамического контура
Применяемый в тепловом генераторе гидродинамический контур представляет собой стандартное устройство, представленное:
- манометром, установленном на выходном участке сопла и предназначенным для измерения показателей давления;
- термометром, необходимым для измерения температурных показателей на входе;
- вентилем для эффективного удаления из системы воздуха;
- вводным и выводным патрубками, оснащенными вентилями;
- гильзой для температурного термометра на вход и выход;
- манометром на входную часть сопла, предназначенным для измерения показателей давления на вход в систему.
Контур системы представлен трубопроводом, входная часть которого соединяется с выходной частью патрубка на насосном оборудовании, а выходная — с входной частью установленного насоса.
В трубопроводную систему обязательно вваривается сопло, а также основные элементы, представленные патрубками на подключение манометра, гильзами для температурного термометра, штуцером под вентиль для удаления воздушной пробки и штуцером для подключения отопительного контура.
Для подачи теплоносителя в контур системы используется нижний патрубок, а водоотвод осуществляется посредством верхнего патрубка. Вентиль, установленный на участке от входного до выходного патрубков, позволяет эффективно регулировать перепады давления.
Процесс испытания теплогенератора
Насосное оборудование запитывается от электрической сети, а радиаторные батареи стандартно подключаются к отопительной системе.
Испытывать работоспособность теплового генератора можно после того, как будет полностью установлено оборудование, а также проведен визуальный осмотр всех узлов и соединений.
При включении в электросеть двигатель приступает к работе, а манометр давления обязательно устанавливается в диапазоне 8-12 атмосфер.
Затем необходимо спустить воду и понаблюдать за параметрами температуры.
Как показывает практика, оптимальным является прогрев теплоносителя в системе отопления примерно на 3-5оС за одну минуту. Примерно за десять минут эффективный прогрев воды достигает показателей в 60оС.
Заключение
Безусловно, тепловые генераторы обладают целым рядом преимуществ, включая эффективность образования тепловой энергии, экономичность работы, а также вполне доступную стоимость и возможность самостоятельного изготовления.
Тем не менее, в процессе эксплуатации такого генератора потребителю придётся столкнуться с шумной работой насосного оборудования и явлениями кавитации, а также значительными габаритами и сокращением полезной площади.
Видео на тему
Как сделать бестопливный генератор своими руками
Многие хозяева рано или поздно начинают задумываться об альтернативных источниках энергии. Предлагаем рассмотреть, что такое автономный бестопливный генератор Тесла, Хендершота, Романова, Тариеля Канападзе, Смита, Бедини, принцип работы агрегата, его схема и как сделать устройство своими руками.
Обзор генераторов
При использовании безтопливного генератора, двигатель внутреннего сгорания не требуется, поскольку устройство не должно преобразовывать химическую энергию топлива в механическую, для выработки электроэнергии. Данный электромагнитный прибор работает таким образом, что электричество, вырабатываемое генератором рециркулируют обратно в систему по катушке.
Фото — Генератор Капанадзе
Обычные электрогенераторы работают на основе:
1. Двигателя внутреннего сгорания, с поршнем и кольцами, шатуном, свечами, топливным баком, карбюратором, … и
2. С использованием любительских двигателей, катушек, диодов, AVR, конденсаторами и т.д.
Двигатель внутреннего сгорания в бестопливных генераторах заменен электромеханическим устройством, которое принимает мощность от генератора и используя такую же, преобразует её в механическую энергию с эффективностью более 98%. Цикл повторяется снова и снова. Таким образом, концепция здесь заключается в том, чтобы заменить двигатель внутреннего сгорания, который зависит от топлива с электромеханическим устройством.
Фото — Схема генератора
Механическая энергия будет использоваться для приведения в действие генератора и получения тока, создаваемого генератором для питания электромеханического прибора. Генератор без топлива, который используется для замены двигателя внутреннего сгорания, сконструирован таким образом, что использует меньше энергии на выходе мощности генератора.
Видео: самодельный бестопливный генератор:
Линейный электрогенератор Тесла является основным прототипом рабочего прибора. Патент на него был зарегистрирован еще в 19 веке. Главным достоинством прибора является то, что его можно построить даже в домашних условиях с использованием солнечной энергии. Железная или стальная пластина изолируется внешними проводниками, после чего она размещается максимально высоко в воздухе. Вторую пластину размещаем в песке, земле или прочей заземленной поверхности. Провод запускается из металлической пластины, крепление производится с конденсатором на одной стороне пластины и второй кабель идет от основания пластины к другой стороне конденсатора.
Магнитогидродинамический генератор энергии , любой из класса устройств, которые генерируют электроэнергию посредством взаимодействия движущейся жидкости (обычно ионизированного газа или плазмы) и магнитного поля. Магнитогидродинамические (МГД) электростанции предлагают потенциал для крупномасштабного производства электроэнергии с уменьшенным воздействием на окружающую среду. С 1970 года несколько стран предприняли исследовательские программы по МГД с особым упором на использование угля в качестве топлива.МГД генераторы также привлекательны для производства больших импульсов электроэнергии.
Принцип, лежащий в основе производства МГД, элегантно прост. Как правило, электропроводящий газ получают при высоком давлении путем сжигания ископаемого топлива. Затем газ направляется через магнитное поле, в результате чего внутри него возникает электродвижущая сила в соответствии с законом индукции Фарадея (названным в честь английского физика и химика 19-го века Майкла Фарадея). Система MHD представляет собой тепловой двигатель, включающий расширение газа от высокого до низкого давления способом, подобным тому, который используется в обычном газовом турбогенераторе ( см. Рисунок ).В турбогенераторе газ взаимодействует с поверхностями лопаток, приводя в движение турбину и присоединенный электрический генератор. В МГД-системе кинетическая энергия газа преобразуется непосредственно в электрическую энергию, поскольку она может расширяться.
Сравнение принципов работы (A) турбогенератора и (B) МГД генератора. Encyclopædia Britannica, Inc.
Интерес к генерации МГД-энергии первоначально был вызван наблюдением, что взаимодействие плазмы с магнитным полем может происходить при гораздо более высоких температурах, чем это было возможно во вращающейся механической турбине.Предельная производительность с точки зрения эффективности тепловых двигателей была установлена в начале 19-го века французским инженером Сади Карно. Цикл Карно, который устанавливает максимальную теоретическую эффективность теплового двигателя, получается из разности между температурой горячего источника и температурой холодного поглотителя, деленной на температуру источника. Например, если температура источника составляет 3000 К (около 2700 ° С или 4900 ° F), а температура погружения 300 К (около 30 ° С или 85 ° F), максимальная теоретическая эффективность составит 90 процентов.Учитывая неэффективность, обусловленную конечными скоростями теплопередачи и неэффективностью компонентов в реальных тепловых двигателях, система, использующая МГД-генератор, предлагает потенциал максимальной эффективности в диапазоне от 60 до 65 процентов. Это намного лучше, чем эффективность от 35 до 40 процентов, которая может быть достигнута на современной обычной установке. Кроме того, МГД генераторы производят меньше загрязняющих веществ, чем обычные растения. Однако более высокие затраты на строительство MHD-систем ограничивают их применение.
Принципы работы
Базовая структура МГД-генератора показана на рисунке. В МГД-генераторе горячий газ ускоряется соплом и впрыскивается в канал. Мощное магнитное поле создается через канал. В соответствии с законом индукции Фарадея создается электрическое поле, которое действует в направлении, перпендикулярном как потоку газа, так и магнитному полю. Стенки канала, параллельные магнитному полю, служат электродами и позволяют генератору подавать электрический ток во внешнюю цепь.
Простой генератор МГД. Ток нагрузки представлен I , а напряжение В . Энциклопедия Британника, Инк.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня
Выходная мощность генератора МГД на каждый кубический метр объема его канала пропорциональна произведению газовой проводимости, квадрату скорости газа и квадрату силы магнитного поля, через которое проходит газ.Чтобы МГД-генераторы могли конкурировать с хорошими характеристиками и разумными физическими размерами, электрическая проводимость плазмы должна находиться в диапазоне температур выше примерно 1800 К (примерно 1500 ° С или 2800 ° F). Лопатки турбины газотурбинной энергосистемы не могут работать при таких температурах. Адекватное значение электропроводности — от 10 до 50 См на метр — может быть достигнуто, если в горячий газ вводят добавку, обычно около 1 процента по массе. Эта добавка представляет собой легко ионизируемый щелочной материал, такой как цезий, карбонат калия или натрий, и называется «затравкой».«В то время как цезий имеет самый низкий ионизирующий потенциал (3,894 электрон-вольт), калий (4,341 электрон-вольт) дешевле. Даже при том, что количество посевного материала невелико, экономическая операция требует, чтобы была обеспечена система для извлечения как можно большей его части.
Горячий газ с его семенами находится под давлением в несколько миллионов паскалей. Он ускоряется соплом до скорости, которая может составлять от 1000 до 2000 метров (примерно от 3300 до 6600 футов) в секунду. Затем газ поступает в канал или канал, на который воздействует магнитное поле.Чтобы создать конкурентоспособную систему МГД, это магнитное поле должно иметь высокую интенсивность. Как правило, сверхпроводящий магнит используется для обеспечения магнитного поля в диапазоне от трех до пяти тесла по каналу. Установлена электродвижущая сила, действующая в направлении, перпендикулярном как потоку, так и полю, а стенки, параллельные магнитному полю, служат электродами для подачи тока во внешнюю электрическую цепь. Оставшиеся две стенки канала являются электрическими изоляторами. Теоретически, МГД-система с проводимостью газа 25 сименс на метр, средним магнитным полем в три тесла и средней скоростью газа 1000 метров в секунду способна генерировать электроэнергию с плотностью около 250 миллионов ватт на кубический метр. громкости канала.
Особенностью плазменного МГД-генератора является явное проявление эффекта Холла. Это связано с поведением электронов в присутствии как магнитного, так и электрического полей. Электроны в плазме имеют гораздо большую подвижность, чем ионы. Когда электрический ток протекает через канал, электроны в этом токе испытывают силу, направленную вдоль канала. Это эффект Холла, названный в честь его первооткрывателя, американского физика Эдвина Х. Холла. В результате этого эффекта электрический ток течет под углом через канал.Дополнительное электрическое поле, называемое полем Холла, устанавливается вдоль оси канала. Это, в свою очередь, требует, чтобы либо электродные стенки в типичной конфигурации генератора ( см. Рисунок ) были сконструированы для поддержки этого поля Холла, либо чтобы само поле Холла использовалось в качестве выхода для подачи тока через электрическую цепь, внешнюю по отношению к МГД-системе. ,
Для конфигурации эффекта Холла был разработан ряд конфигураций генератора. В генераторе Фарадея, как показано в части А на чертеже, стенки электродов сегментированы и изолированы друг от друга, чтобы поддерживать осевое электрическое поле, и электроэнергия отводится в серии нагрузок.В альтернативной конфигурации, известной как генератор Холла, как показано в части B рисунка, поле Фарадея в каждом секторе канала замыкается накоротко, а сектора соединяются последовательно. Это позволяет подключать одну электрическую нагрузку между концами канала. Дальнейшая конфигурация генератора показана в части C рисунка. Рассмотрение электрических потенциалов в разных точках канала приводит к наблюдению, что эквипотенциал проходит по диагонали через стенки изолятора и что электроды могут быть соответствующим образом смещены в соответствии с эквипотенциалами.Последовательное соединение этих электродов в этом диагональном генераторе позволяет использовать одну электрическую нагрузку.
MHD генератор конфигурации (A) Сегментированный генератор Фарадея. (Б) Холл генератор. (C) Диагональный генератор. (D) Дисковый генератор. Энциклопедия Британника, Инк.
Привлекательной альтернативой линейному генератору Холла в части B рисунка является дисковый генератор, показанный в части D рисунка. В этой конфигурации ток нагрузки течет радиально, а короткозамкнутые токи Фарадея протекают по замкнутым круговым путям.Выход Холла появляется между центром и периферией диска. Этот дисковый генератор привлекателен при использовании неравновесной ионизации.
,Генератор
Генератор с постоянными магнитами
Компания GreeF поставляет различные генераторы постоянных магнитов, которые подходят для приведения в действие следующим оборудованием
- , приводимых в действие ветровой энергией ——— ветряная турбина
- с приводом от воды ——- Гидрогенератор
- с приводом от ремня с двигателями
- с приводом от двигателя
- с приводом от вечного двигателя
- с приводом от испытательной установки
- Самостоятельное создание
- Управляя генератором с постоянными магнитами и заставляя его вращаться, он может генерировать энергию
Преимущество
1.Редкоземельный Nd-Fe-B генератор с постоянными магнитами. Энергосбережение энергии больше, чем 15% , чем обычные генераторы.
2. Структура ротора с постоянными магнитами, без обмотки возбуждения , без угольных щеток , без контактных колец, не требуется коробка передач. Простая структура, надежная, долговечная и не требующая обслуживания.
3. Многополюсная конструкция , повышающая частоту и эффективность выпрямителей и инверторов. Экономия затрат.
4. Начато непосредственно с , без шкафа управления, полностью заменить асинхронный двигатель.
5. Изоляция класса H, вакуумная пропитка .
6. Используйте подшипники SKF
7. Коэффициент мощности близок к 1 , нет необходимости добавлять оборудование для компенсации коэффициента мощности.
8. Небольшой нагрев , также можно добавить охлаждение вентилятора или водяное охлаждение
9. Длительный срок службы> 20 лет , Сильные роторы, могут работать на высокой скорости.24 часа 365 дней подряд.
10. Энергосбережение, возврат инвестиций в течение 1-2 лет.
Технические данные
Тип генератора: постоянный магнит Синхронный Прямой привод 3-фазный переменный ток
Напряжение, частота, скорость, мощность
Можно использовать вал нестандартного размера, шлицевой вал, двухосное удлинение, фланец.
Конструкция различных конструкций: вертикальная ось, горизонтальная ось, внутренний ротор, внешний ротор, пластинчатый тип.
Образец чертежа
снимков
внутренняя защита от ветра
внутренняя защита от внешнего источника
2. Размер и вес упаковки, пожалуйста, обратитесь к нашим продажам.
3. Доставка по морю с FCL LCL или по воздуху.
Если у вас есть запрос на упаковку и доставку, пожалуйста, сообщите нашим продажам, что мы сделаем в соответствии с вашим запросом.
Генераторы имеют бесплатную гарантию 3 года, Всю пожизненную техническую поддержку и поставку части стоимости.
(1) Гарантийный срок начинается с даты отгрузки, указанной в транспортной накладной или авианакладной.
(2) Бесплатные услуги по техническому обслуживанию в течение гарантийного периода, расходы на которые несет компания, не взимают плату с клиентов, бесплатную гарантию, если любой ущерб за пределами гарантийного периода, компания взимает плату за оплату труда и материалы.
(3) гарантийный период, проблемы с качеством компании, вызванные обслуживанием груза, который несет компания, если не по гарантии или в результате искусственного повреждения, расходы на фрахт клиентом.
,
