stoom turbine met generator

Ik ben even bezig met een ideetje.... maar weet nog niet of het kans van slagen heeft.
Daarom even "wereldkundig" maken via dit fijne forum.

Wat is het plan,

Ik heb het idee om een stoomturbine te maken, beetje kopie van de Proteus van JC steam.
prot1.jpg

Via een filmpje op youtube ben ik er achter gekomen hoe de turbine er van binnen uitziet.
zooo simpel, dat het rendement waarschijnlijk bagger is, maar dat mag de pret niet drukken.
In feite is het een metalen schijf van +/- 10mm dik en rond 80mm met daarin de omtrek 20 blinde gaten geboord.
Een nozzle met een doorlaat van 1.2mm spuit onder 30 graden de stoom in die blinde gaten en hops..... turbine.
Met een reductie van 1:8 claimt JC Steam dat met 3 bar keteldruk een schroef van 100mm geen probleem zou moeten zijn.

Tot zover de turbine, nu de hamvraag:
Ik heb nog een naafdynamo (Shimano) over, zou dat een goede generator zijn.
Qua belasting denk ik aan wat LED`s en eventueel via een spanning regelaar een stabiele 5 volt opwekken om USB zaken zoals een mobiele telefoon opladen, of een Camera.

zo`n naafdynamo wekt 6 volt op bij zo`n 120 - 150 omwentelingen per minuut.
De naafgdynamo kan 3 watt opwekken.
P=UxI = 3/6 = 500 ofwel een 1/2 ampère toch ?

Het mooie is dat zo`n naafdynamo niet zo heel zwaar draait, en het vermogen afgeeft bij een laag toerental.
Met een reductie van 1:20 zou de turbine 3000 toeren belast moeten draaien.
Misschien nog wel een hoger toerental met een grotere reductie.....

Wt denken jullie ?
(de schijven voor de "turbine" heb ik reeds gezaagd... uit een stuk brons rond 100).
 
Waarom neem je niet de moeite om simpele schoepen te maken? Lijkt me heel niet zo moeilijk, en je zult er met tamelijk grote zekerheid véél meer rendement uit halen.
Het rendement van kleine stoomturbines is toch al tamelijk knudde, als je dat met een factor 2 kunt verbeteren heb je al heel veel gewonnen.

Gewoon een ruwe inschatting, als je segmentjes van 90 graden uit een stukkie 10 mm RVS buis van 1 of 1.5 cm lengte o.i.d. zaagt en die op de omtrek van een loopwiel hardsoldeert, zou je best wel eens heel goed bruikbaar vermogen tegen een acceptabel stoomverbruik kunnen bereiken. Je bereikt in elk geval een veel hoger koppel bij lagere toerentallen, vergeleken met stoom tegen een schijf met blinde gaten.
Condenser er achter, en je kunt het condensaat gewoon hergebruiken: geen olie in de afgewerkte stoom....

Gewoon, zo maar een los idee

Groet, Bert
 
@Brutus,

je hebt zeker een punt, wilesco en Jensen hebben beiden een dergelijk schoepenwiel in hun programma (gehad???).
Met de standaard druk van een wilesco ketel kon een en ander worden aangedreven middels een flinke vertraging.
Turbine powered live steam locomotive - YouTube
dit is met een Jensen turbine en cheddar ketel.

Ik ga eens kijken hoe ik aan goede schoepjes kan komen.
 
Volgens mij werkt het onderstaande wiel veel beter en is ook zelf te maken met een holle zaagfrees. Hoef je ook niet te solderen.
Stoom aan de zijkant laten aanblazen( niet aan de bovenkant) en je haalt er bijna alles uit.
k-149_4966.JPG


Bron: marinearchiv.de
 
De in- en de uitgang moeten dan wel haast recht tegenover elkaar, zeg 1 a 2 schoepen, liggen anders werkt het tegen.
Daarbij moet de inspuiting zo dicht mogelijk tegen de aanhechting van de schoep zitten, terwijl de uitgang hoog naar buiten moet zitten.
Ook zal in de inspuiting onder de hoek van de aanhechting van de schoep moeten zitten, iets omhoog naar buiten gericht.
Misschien een overweging waard om aan beide zijde in te spuiten en aan de bovenkant uit te laten stromen.
Dit soort "water aandrijvers" komt men nog wel eens tegen om een klepje open / dicht te sturen in natte ruimten.
 
De in- en de uitgang moeten dan wel haast recht tegenover elkaar, zeg 1 a 2 schoepen, liggen anders werkt het tegen.
Daarbij moet de inspuiting zo dicht mogelijk tegen de aanhechting van de schoep zitten, terwijl de uitgang hoog naar buiten moet zitten.
Ook zal in de inspuiting onder de hoek van de aanhechting van de schoep moeten zitten, iets omhoog naar buiten gericht.
Misschien een overweging waard om aan beide zijde in te spuiten en aan de bovenkant uit te laten stromen.
Dit soort "water aandrijvers" komt men nog wel eens tegen om een klepje open / dicht te sturen in natte ruimten.

Als ik mij mijn stoomturbine techniek lessen goed herinner, is de uittreding niet zo kritisch, en de aanblazing dient gewoon tangentiaal, haaks aan de schoep te gebeuren.

De aanblaashoek moet inderdaad kleiner zijn dan de intree hoek maar daar kun je wat mee spelen want de optmale hoek hangt ook af van het toerental onder last.
Het leuke van turbines is dat je er aardig zware lasten mee kunt bewegen, want "in theorie" wordt het geleverde asvermogen niet bepaald door stoomdruk en toerental, maar door stoomdruk en massastroom stoom.
Dat houdt in dat als het toerental door belasting afneemt, het as-koppel toeneemt tot ( alweer: "in theorie") oneindig bij stilstand.
In werkelijkheid natuurlijk niet, maar het is wel zo dat vanwege dat enorm hoge aanloop koppel je een stoomturbine (in het echie tenminste wel) tamelijk voorzichtig moet opstarten om de tandwielkast niet uit elkaar te trekken. Bij modeltoepassingen zal dat helaas reuze tegenvallen, maar het zal mij niet verbazen dat je (weliswaar met uitermate slecht rendement) behoorlijk zware lasten kunt aandrijven. Het zal dan alleen niet hard gaan....

Groet, Bert
 
Volgens mij werkt het onderstaande wiel veel beter en is ook zelf te maken met een holle zaagfrees. Hoef je ook niet te solderen.
Stoom aan de zijkant laten aanblazen( niet aan de bovenkant) en je haalt er bijna alles uit.
k-149_4966.JPG


Bron: marinearchiv.de

Het wiel op deze foto heeft een afschuwelijk laag rendement, tenzij je een stuk of wat van deze wielen in serie zet met een stator met expanderende omkeerschoepen er tussen.

Er vind in dit loopwiel geen expansie plaats, en dus benut je alleen de kinetische energie. Dat is maar ongeveer 10% van de in stoom aanwezige energie.
Dit type wielen zat in de turbines waar ik mee gewerkt heb (pompaandrijvingen van een mammoettanker, om precies te zijn, de TI Europe, die onlangs ook een paar keer op Discovery Channel te zien is geweest).
Op dat schip heb je per uur plm 45.000 kuub rookgassen nodig om de tanks explosievrij te houden tijdens het lossen dus de ketels staan te bulderen dat het een lieve lust is. Met al die stoom dreven we 3 turbines aan met een asvermogen van bij elkaar zo'n 5000 pk. Het brandstofverbruik was echter gelijk aan dat van de hoofdmotor van die boot, en die leverde voor diezelfde hoeveelheid brandstof tegen de 50.000 pk.

Als je de schoepen zodanig vorm kunt geven dat het kanaal tussen de schoepen wijder wordt (dat kan al door de schoepen aan de uittree-zijde scherp te maken) dan zul je een merkbare rendementsverbetering zien (kan gezien het lage uitgangsrendement gerust het dubbele vermogen voor hetzelfde stoomverbruik bedragen).

De vorm van de straalbuis doet overigens ook een hoop. Hier bereik je heel veel met een straalbuis die een konushoek van ongeveer 10 graden heeft, daarmee verdubbelt de uitstroomsnelheid bijna.
Wel zorgen, dat er voor die uitstroomkonus een "keelgat" zit van ongeveer 55% van de diameter van de uitstroomopening, en een toevoerleiding die beduidend dikker is dan het keelgat.

En als laatste: leid de stoom vanuit de ketel eerst door een spiraal in de vuurhaard om hem lichtjes te oververhitten, daar gaat de turbine ook merkbaar beter van lopen omdat het wiel minder gehinderd wordt door vocht in de stoom.

Allemaal erg theoretisch, maar sommige dingen lijken me wel minstens gedeeltelijk uitvoerbaar....

Groet, Bert
 
Leuk onderwerp, turbines in de modelbouw hebben mij altijd al geïnteresseerd.
In het verleden heb ik al eens een Tesla turbine gebouwd en daarmee een beetje geëxperimenteerd, was een leuke bezigheid.
Het rendement van een dergelijke turbine is echter zo gering dat je er verder niet veel mee kan beginnen.
full

full


Over modelstoomturbines zijn in de volgend links heel interessante zaken te lezen, leuk voor het weekend.

RC-Modellbau-Schiffe Forum | Dampfschiffe | Bismarck 1:100 mit Dampfturbine
Dampfforum • Anmelden

Groeten Henry
 
Laatst bewerkt door een moderator:
Leuke techniek, maar het vaart niet!
Het werkt dus niet op deze schaal(!)

Het zou moeten werken, er zijn al een hele tijd tekeningen te krijgen van een Hydro (driepunts speedboot) met stoomturbine aandrijving.

Ik heb weliswaar nog nooit eentje zien varen, maar ik neem aan dat de constructeur eerst gebouwd, daarna getest, en daarna pas tekeningen gepubliceerd heeft....

EDIT: geen raceboot tot nog toe: [media=youtube]OCVYNQGGL_w[/media]


Groet, Bert
 
Laatst bewerkt door een moderator:
Dat is al geloofwaardiger.
Op de tafel stond zoveel externe apparatuur dat ik dacht dat het nooit in de boot zou passen en dus niet op die schaal zou kunnen werken.
 
Och.... nu ben ik geen bootjesbouwer, maar een model aandrijven met een stoomturbine, ik dank dat dat al kan vanaf 50-60 cm bootlengte.
Je moet alleen dan niet kijken naar de prestaties en de condens die overal in het rond spat.... Maar turbine is turbine.... ("windmolentje" op het uiteinde van de as en een stoompijpje er tegen blazen, en gáán....)

Wil je echt een omkastte turbine, condenser, voedingwaterpomp, kortom echte circulatie hebben, ja, dan zul je al gauw minimaal een meter lengte nodig hebben schat ik zo.... En dan nog heb ik mijn twijfels over de prestaties, brandstof,- en waterverbruik....

Turbines zijn, zelfs in het echie, NIET efficient (niet voor niets zijn al in de jaren 80, toen zware olie nog spotgoedkoop was, bijna alle turbine aangedreven koopvaarders naar de sloop gegaan). En de maatregelen om een turbine nog enigszins efficiëntie mee te geven, die zijn in modelformaat niet uitvoerbaar....
Tenminste, ik zie niet zo gauw iemand een meertraps turbine en vacuumcondenser met bijbehorende koelwater en voedingwaterpomp construeren....

Groet, Bert
 
Back
Top