Фундамент / 14.04.2020

Генератор на современном паровом двигателе. Как сделать паровую турбину. Основные причины поломки парогенераторов

Читайте в статье

Критерии выбора

На сегодняшний момент существует достаточно широкий выбор всевозможных электрических генераторов, работающих на пару, поэтому нужно крайне внимательно подходить к вопросу выбора.

Чтобы данный выбор был обдуманным и взвешенным, надо обращать внимание на следующие показатели:

Мощность паровой установки (тепловая и электрическая).
Нужно также обратить внимание на то, с какой скоростью происходит вращение роторов генератора и турбины.
Тип применяемого тока - здесь речь идет об однофазном или трехфазном виде установок. В большинстве случаев, используется именно трехфазная система.
Показатели давления пара не только в сжатом виде, но и в свободном состоянии.

Внимательное отношение к данным критериям позволит существенно упростить выбор, тем самым помогаю потребителю получить нужный ему агрегат. Чтобы было более наглядно, рассмотрим несколько моделей паровых электрогенераторов, пользующихся наибольшим спросом.

Процесс самостоятельной установки турбонаддува

Турбонаддув на авто

Для того чтобы поставить этот девайс на двигатель своими руками, нужно прежде всего понять одну вещь, независимо от марки автомобиля, модели турбины и прочих мелочей, принцип работы любого такого агрегата практически идентичен, так что проводимые работы в 95% случаев будут примерно одинаковы.

Ну давайте же начнем, а начать нужно со снятия с двигателя воздушного фильтра и карбюратора. Делается это потому, что патрубок приема устанавливается в то место, где находится карбюратор, а штатная приемная труба от карбюратора попросту удаляется. Также не будет лишним закрепить всю конструкцию нормальными болтами, для большей надежности. Газоотводящий патрубок будет заменен на шпильки коллектора выхлопа, а приемная труба глушителя будет введена снизу.

Теперь нашу турбину надо закрепить на горизонтальном фланце все того же патрубка. Когда эти действия проделаны, в выпускной тракт турбонаддува необходимо ввести законцовку с кольцом уплотнителя для отводящего патрубка (она имеет цилиндрическую форму).

Что касается прямоугольно фланца на патрубке, то он крепится на приемной трубе при помощи медной прокладки. Это дает необходимый показатель жесткости и прочности крепления.

Следующим шагом необходимо соединить патрубок впуска и выпуска воздуха с аналогичной частью компрессора нашей системы. Делается это при помощи соединительного патрубка. Он имеет диаметр в 50 миллиметров и закрепляется при помощи пластиковых хомутов. На выходе из компрессора следует поставить еще один патрубок, но уже алюминиевый. После этого, можно приступить к возврату в систему двигателя его родного карбюратора. Для этого своими руками, с помощью штатных шпилек присоединяем его к горизонтальному фланцу при помощи родной прокладки.

Далее вам нужно демонтировать пластину, которая находится на крышки головки блока, но не перепутайте, их там несколько, а демонтировать нужно именно вторую с правой стороны. На ее место устанавливается приводной кронштейн дроссельной заслонки, которая отвечает за распределение и дозировку воздушных потоков, топлива, а теперь и выхлопа.

Теперь необходимо закрепить газопровод гидровакуумного усилителя. Крепится он на специально предназначенном штуцере входного патрубка. Далее ко всему этому делу присоединяются считывающие датчики приборов, дабы отслеживать показатели системы. В довершение всей работы не забудьте установить на место вентиляционный фильтр и трубу для вентиляции картера.

Турбина на автомобиле

устройство паровой турбины

Паротурбинная установка – является основным типом двигателей на современных тепловых и атомных электростанциях, которые вырабатывают 85 – 90% электроэнергии, потребляемой во всем мире.

Вид и устройство паротурбинной установки

Паровые турбины отличаются большой быстроходностью. Она преимущественно равна 3000 об. мин., и имеют при этом сравнительно малые габариты и массу. В современной промышленности сегодня выпускают турбоагрегаты различных мощностей, даже такие, где в одном агрегате при высокой экономичности свыше тысячи мегаватт.

Изобретен данный агрегат очень давно. В его создании принимали участие многие ученые. В России основоположником строительства паровых турбин принято считать Поликарпа Залесова, который внедрял данные сооружения на Алтае в начале девятнадцатого века.

Паровые турбины делятся на:

Конденсационные;
Теплофикационные;
Специального назначения;
Активные;
Реактивные;
Активно-раективные.

Наиболее распространенная – конденсационная турбина – работает с выпуском отработанного пара в конденсатор с глубоким вакуумом. От промежуточных ступеней ее турбин, как правило, берется некоторое количество пара в целях регенерации. Главное назначение конденсационных установок – выработка электроэнергии.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.

Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.

Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.

Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.

Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.

К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:

Длительный срок службы (нет подвижных частей);
Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
Бесшумность работы.

Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, - достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.

3 Механический турбонагнетатель воздуха своими руками совершенствуем авто

Наиболее эффективен режим турбо на впрысковых бензиновых двигателях. Моторы карбюраторного типа также могут работать с механическим нагнетателем, однако им необходима определенная доработка своими руками, в частности, установка жиклеров с увеличенным сечением и другие меры. В случае с инжекторным двигателем все сводится к новой прошивке.

Механический нагнетатель, работающий от коленвала двигателя, имеет несомненное достоинство – он работает абсолютно синхронно с агрегатом и в режиме турбо обеспечивает равномерную подачу воздуха в соответствии с оборотами мотора. Однако такое устройство будет отбирать для своей работы часть мощности движка.

Самыми распространенными вариантами построения механических нагнетателей, которые можно установить своими руками, являются три типа:

Центробежный аппарат – применяется как самостоятельно в виде компрессора, так и в комбинации с другими устройствами. Принцип работы достаточно прост – лопатки, вращающиеся на большой скорости, захватывают воздух и забрасывают внутрь корпуса, который имеет улиткообразную форму. На выходе из корпуса поток воздуха приобретает нужное для режима турбо давление. Невысокая стоимость устройства и возможность установки своими руками сделали его наиболее популярным. Однако в его работе хватает и сложностей, в частности, с техобслуживанием.
Нагнетатель ROOTS – представляет собой лопатки ротора, которые помещены в замкнутый корпус. Воздух захватывается на входе, за счет высокой скорости вращения лопаток воздух приобретает более высокое давление на выходе. Главный недостаток устройства такого типа – неравномерность подачи воздушного потока, что вызывает пульсацию давления в режиме турбо. Однако относительно тихая работа, надежность и компактность заставляют автомобилистов мириться даже с таким недостатком. При определенных навыках обращения с техникой вам не составит труда установить такой наддув своими руками.
Нагнетатель LYSHOLM – представитель винтового типа аппаратов. Принцип работы схож с предыдущим – поток воздуха создается роторами, которые вращаются на высокой скорости. Главное отличие этого типа нагнетателей – маленький зазор между винтами, что вызывает множество сложностей в проектировании и установке таких изделий. Встречаются они на автомобилях нечасто и стоят недешево. Устанавливать их своими руками не рекомендуется, лучше обращаться к специалистам по турбонаддуву.

2 Грамотный выбор турбокомпрессора

Чтобы езда была удовольствием, необходимо определиться, сколько лошадиных сил хочется получить от усовершенствования

Важно выбрать турбину, которая подошла бы под определенную марку авто, ведь от типа нагнетателя, объема двигателя зависит ее монтаж. К примеру, турбонаддув ТКР-7 может увеличить мощность мотора на 20 %, путем повышения давления в 1–1.2 раза в топливной системе

Более высокое давление может вызвать редуцирование резерва двигателя на выходе, быстро придут в негодность поршни и выпускные клапаны. Отходы газов, поступающие в турбину, регулируются перепускным патрубком, который будет часть газов отводить мимо турбокомпрессора. Турбина K16-2467 идеально подходит к установке и обещает хорошие обороты для использования авто в черте города. Предлагается к рассмотрению турбонаддув IHI RHF55, как хороший рабочий вариант, способный долгое время обеспечивать быструю и надежную езду.

Купленная в магазине турбина более износостойка, подшипники находятся в масляной среде, истирание деталей происходит только с глушением мотора. Поэтому при оптимальном уходе и регулярном осмотре такая установка способна служить более 10 лет. Многие изобретатели устанавливают самодельные устройства, но в этом случае экономия не оправдывается. Лучше сэкономить на самой установке, но не на турбине.

Пару слов о китайских электро турбинах

Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно – что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.

Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.

Что еще потребуется для тюнинга

Перед установкой турбины на ВАЗ необходимо определиться с тем, какую суммарную мощность вы хотите выжать из мотора. Если желаете получить более 200 лошадок, то нужно найти блок от «Калины». Он на 2,3 мм выше, нежели стандартный. Можно использовать блок двигателя от автомобиля 10-го семейства, но это существенно снизит мощность.

Обязательно необходимо установить коленчатый вал от автомобиля Lada Kalina. Диаметр кривошипного механизма у него 75,6 мм. Обязательно использовать а в них выточить выемку, которая позволит добиться необходимой степени сжатия. Рекомендуется обратиться к грамотному специалисту, чтобы он сделал эти выемки, либо же приобрести уже готовые изделия в магазинах для тюнинга.

Строение паровой турбины

Паровые турбины строят в качестве стационарных конструкций, которые используют в основном на заводских силовых установках или электростанциях, и транспортных, необходимых для работы судовых котлов.

Независимо от принципа работы, суть происходящих действий будет оставаться неизменной – струя пара, вытекающая из сопла, будет направляться на лопатки диска, имеющегося на валу, и тот приводится в действие.

Паровые турбины различают по следующим характеристикам:

Оборотам;
Количеству корпусов;
Направлению движения струи пара;
Числу валов;
Расположению конденсационной установки;
Функциональности.

Паровые турбины обеспечивают длительную выработку механической энергии при температуре охлаждающей их воды до 330 С Цельсия. Также турбины должны выполнять продолжительную надежную работу с нагрузкой номинальной от 30 до 100%. Что необходимо для регулирования распределения электрической нагрузки. Самые распространенные конденсационные турбины обязаны обеспечивать длительное действие при температуре выхлопного процесса до 700 С.

Турбонагнетатель своими руками

Перед установкой турбокомпрессора на свой автомобиль необходимо определиться с мощностью, которую желаете получить от двигателя.

От правильного выбора турбонаддува зависит конечный результат. Он должен максимально подходить к вашей марке авто. Это повлияет на дальнейший процесс монтажа.

Многих владельцев машин волнует, как сделать турбокомпрессор своими руками и возможно ли это? Для новичка данная процедура будет затруднительной, ведь процесс требует знаний некоторых нюансов.

Возможно, понадобится доработка в механизмах автомобиля перед установкой турбокомпрессора. Ошибки в монтаже повлекут к неисправностям оборудования, что приведет к новым затратам. Поэтому совершать тюнинг самостоятельно нужно аккуратно, придерживаясь следующих правил:

Проверьте перед установкой состояние всех важных систем автомобиля. Замените воздушные, масляные фильтры. Смените масло и проверьте исправность патрубков маслопровода. Главное, чтобы в процессе работы турбины туда не попадали частицы грязи и пыли.
Проведите диагностику катализатора на наличие неисправностей.
Проверьте корпус воздушного фильтра. Он должен быть герметичным.
Воздушные патрубки и систему вентиляции картера промойте бензином.
Очистите от грязи все каналы подающие воздух, иначе загрязненность повлияет на работу нагнетателя.
Заправьте турбину маслом. От его качества зависят работоспособность наддува.
Для лучшего рассредоточения его в турбине воспользуйтесь ручным насосом. Повторите манипуляцию неоднократно. После чего масло полностью сливается из агрегата.
Установите турбокомпрессор и надежно закрепите его.
Для удобства установки демонтируйте теплоэкран, генератор и выпускной коллектор. Спустите с системы жидкость для охлаждения.
Слейте все масло. В двигателе высверлите отверстие, установите в него с помощью герметика фитинг. После чего снимите датчик, определяющий температуру масла.
Установите адаптер для подачи масла в турбину.
Верните назад все детали. Турбину с фитингом соедините шлангом, установите перепускной клапан.
Под конец вмонтируйте интеркуллер и выпускной пайпинг.

Интересует внедорожный тюнинг? Полезная информация здесь. Какие аксессуары для тюнинга необходимы? Читайте в.

Паровая электростанция особенности работы установки

Система регулирования работы турбины при резком сбросе мощности и отключении ТГ от сети, должна ограничивать быстрый заброс частоты вращения ее ротора, и не допустить срабатывания датчика безопасности. Работа турбины допускает возможность мгновенного сброса электронапряжения до нуля. Также турбины должны давать возможность восстановить нагрузку до исходной, или любой другой цифры в регулировочном диапазоне, при скорости не менее 10% от номинальной мощности за секунду.

Паровые турбины используют в основном на заводских силовых установках или электростанциях

Обязательные режимы работы:

С отключенным подогревателем высокого давления;
С нагрузкой в рамках собственных нужд в пределах 40 минут после сброса;
На холостом ходу 15 минут после сброса электро- нагрузки;
Для проведения испытания на холостом ходу 20 часов после пуска турбины;
Срок службы рабочих турбин между ремонтами должен быть не менее 4 лет;
Новые агрегаты имеют гарантию в 5 лет;
Период работы на отказ у паровой турбины не менее 6000 часов;
Коэффициент готовности у установки не менее 0,98.

Паровая турбина имеет срок службы более 30 лет. Исключением являются лишь быстроизнашивающиеся детали и элементы.

Элементы системы турбонаддува

Любой двигатель, который оборудован турбонаддувом, имеет очень хороший показатель по литровой мощности и по расходу топлива. То есть, с определенного литража мотора с наддувом, снимается гораздо большая удельная мощность, чем с мотором без наддува. В связи с тем, что через турбину и через впускной коллектор проходит гораздо большее количество воздуха и на большей скорости, сама по себе турбина греется довольно быстро и сильно. Поэтому обязательным компонентом турбонаддува является интеркулер - система охлаждения нагнетаемого воздуха. Чем воздух будет прохладнее при попадании в камеру сгорания, тем эффективнее будет проходить процесс горения. Это, во-первых, а во-вторых, при сильном перегреве головки блока цилиндров есть опасность получить детонацию.

Главными элементами системы турбонаддува остаются:

турбина и интеркулер;
клапан контроля давления;
перепускной клапан, который отводит газы от турбины, если дроссель закрыт;
балансировочный клапан, который позволяет стравливать избыточное давление;
корпус турбины;
воздушные и масляные патрубки.

Турбокомпрессор и принцип его действия

Турбокомпрессор – это сложная конструкция, состоящая из центробежного или осевого компрессора, работающего вместе с турбиной. Он увеличивает КПД автомобиля за счет подачи к цилиндрам большого объема воздуха.

Его действие основывается на следующих этапах:

Смесь топлива с воздухом при попадании в мотор сгорает и выходит через выхлопную трубу. Крыльчатка, установленная в начале выпускного коллектора, крепко соединена с крыльчаткой коллектора на впуске.
Мощный поток газов, выходящих из двигателя, приводит в действие крыльчатку на выходе. Она в свой черед вращает крыльчатку на впускном коллекторе.
Вследствие этого в мотор подается большое количество воздуха и топлива одновременно. Чем больше сгорает топливной массы, тем мощнее становится двигатель. Перед турбокомпрессором и стоит задача поставлять в мотор как можно большее количество воздушной массы для сжигания большого объема топлива. За счет этого достигается повышение мощности.

Вмонтированный турбокомпрессор способен сжигать до 1,6 раза больше горючего, увеличивая на тот же показатель уровень мощности.

Эксплуатируя авто в привычном режиме нагрузки, расход топлива не увеличится. Благодаря улучшению показателей разгона и преодоления подъемов, наблюдается экономия. Расход бензина увеличится при наращивании нагрузки.

Уменьшается износ деталей, а автомобиль получит следующие преимущества:

время разгона сократится;
повысится маневренность;
возрастет грузоперемещение;
повысится скорость.

Говорить о целесообразности покупки парового электрогенератора для личных нужд не приходится, потому что его стоимость очень высока для обычного бытового использования. Иными словами, подобные вложения вряд ли окупятся в течение жизни потенциального покупателя. Кроме того, габаритные размеры подобных установок, что размещать их необходимо на очень большой территории. Именно поэтому, на бытовом уровне используются агрегаты, у которых двигатель работает на бензине или дизеле, а для крупных предприятий как раз и подходит двигатель, работающий на пару.

Что касается использования электрогенераторов, работающих на пару, то их использование в котельных установках может принести определенные плоды . Дело в том, что по достижении некоторых показателей мощности, данные установки показывают очень хорошие рабочие характеристики, выгодные отличающие их от своих аналогов.

Подробный рассказ про паровой генератор

Классический вариант

Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.

Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.

Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.

Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.

Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.

После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.

И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.

К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).

Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.

Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.

Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.

И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.

Как сделать паровую турбину в домашних условиях

Множество интернет-ресурсов публикует алгоритм, согласно которому в домашних условиях и с применением небольшого количества инструментов изготавливается мини паровая турбина из консервной банки. Помимо самой банки понадобится алюминиевая проволока, небольшой кусочек жести для вырезания полоски и крыльчатки, а также элементы крепежа.

В крышке банки делают 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести вырезают крыльчатку турбины, прикрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П. Затем полосу прикручивают ко второму отверстию, расположив крыльчатку таким образом, чтобы лопасти находились напротив трубки. Все технологические отверстия, сделанные во время работы, тоже запаивают. Изделие нужно установить на подставку из проволоки, заполнить водой из шприца, а снизу разжечь сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струи пара, вырывающегося из трубки.

Понятно, что такая конструкция может служить лишь прототипом, игрушкой, поскольку данная паровая турбина, сделанная своими руками, не может использоваться с какой-то целью. Слишком мала мощность, а о каком-то КПД и речи не идет. Разве что можно показывать на ее примере принцип действия теплового двигателя.

Мини-генератор электроэнергии можно реально изготовить из старого металлического чайника. Для этого, кроме самого чайника, потребуется медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и небольшой кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет сделана паровая турбина малой мощности.

С кулера снимается электродвигатель и устанавливается на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство монтируется в круглом корпусе из алюминия, по размерам он должен подойти вместо крышки чайника. В днище последнего делается отверстие, куда впаивается трубка, а снаружи из нее выполняется змеевик. Как видите, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, поскольку змеевик играет роль пароперегревателя. Второй конец трубки, как нетрудно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.

Примечание. Самая сложная и трудоемкая часть устройства – это как раз змеевик. Изготовить его из медной трубки легче, чем из нержавейки, но она долго не прослужит. От контакта с открытым огнем медный перегреватель быстро прогорит, поэтому лучше сделать его своими руками из нержавеющей трубки.

Как выбрать турбокомпрессор

Для получения желаемого результата нужно знать, какую мощность двигателя вы хотите иметь. Для этого также нужно выбрать правильную турбину, ведь она должна подходить под модель вашего автомобиля.

Важно! Монтаж турбины будет зависеть от объема «движка» и от типа нагнетателя. Например, установка турбины ТКР-7 позволит добиться увеличения количества лошадиных сил, путем повышения уровня давления в патрубках топливной системы

Какие бывают турбокомпрессоры

При достижении слишком высокого давления вы рискуете повредить двигатель, а вернее, выпускные клапана. Существует специальный патрубок в турбине, отвечающий за регулировку выхлопных газов, попадающих в турбонаддув. Дело в том, что при работе не все отработанные газы будут попадать в турбину – некоторая часть будет проходить мимо турбокомпрессора.

Если вы используете свое транспортное средство исключительно в пределах города, то вам подойдет турбина К16-2467, монтаж и эксплуатация которой отличается своей простотой. Только это касается дизельных двигателей, для бензиновых авто такой вариант не особо подходит (крыльчатка не предназначена для такого температурного режима). Также вашему вниманию предлагается неплохой вариант – IHI RHF55. Турбина, которая сможет прослужить вам на протяжении длительного периода, обеспечивая быстрое и надежное движение. Изготовлено для двигателей «Исузу».

Довольно популярная турбина IHI RHF55

Посетив любой из автомагазинов своего города, вы сможете выбрать подходящий для вас вариант уже на месте. При этом новая деталь в сочетании с правильным уходом сможет прослужить не один десяток лет. Разумеется, есть и такие мастера, которые изготавливают турбины собственноручно, но специалисты рекомендуют не экономить на детали. Лучше сэкономьте деньги на установке турбокомпрессора, ведь сделать это вы сможете и самостоятельно.

Важно! Выбирая турбину, ищите возможные компромиссы между стоимостью, издаваемой мощностью и устойчивостью к быстрым нагреваниям. Эти качества и послужат основными характеристиками вашего авто в будущем.

Устройство и принцип действия

Рассматривая котельную установку, можно выделить три основных узла, участвующих в работе. Это непосредственно сам котел, паровая турбина и электрогенератор. Совокупность двух последних устройств называется турбоагрегатом, что подразумевает наличие кинетической связи между двумя аппаратами. Под это определение подпадает паровой турбинный электрогенератор.

В совокупности все это оборудование позволяет создать мини-ТЭС, которая будет обеспечивать электроэнергией крупные объекты промышленного или гражданского целевого использования.

Принцип работы

Принцип действия такой техники, как паровой турбинный электрогенератор, сводится к реализации нескольких этапов процесса:

Котельное оборудование нагревает воду до определенной температуры, при которой она переходит в парообразное состояние.
Пар попадает на лопатки ротора турбины, тем самым приводя его в движение.
Результатом этого процесса является преобразование потенциальной энергии сжатого горячего пара в кинетическую, а затем – в механическую, когда вал турбины начинает движение.
Паровой турбинный электрогенератор вырабатывает электрическую энергию. При этом функция электрогенератора является решающей в данной цепи, так как именно этот узел ответственен за преобразование механической энергии в электрическую.

В зависимости от того, какой мощности необходимо добиться, может быть использовано несколько таких блоков МТЭС, подключенных параллельно друг с другом.

Преимуществ от использования данной техники предостаточно. В первую очередь можно реализовать избыточный пар, производимый отопительным котельным оборудованием. А дополнительно к тому появляется возможность обеспечить электроснабжение крупного объекта без значительных затрат на покупку жидкого или газообразного топлива.

Но, чтобы подобное решение было выгодным, а не убыточным, нужно его реализовать на объекте, обслуживание которого потребует достаточной мощности турбины и генератора.

Ставить или не ставить

Хотя к установке турбонаддува на ВАЗ долгое время сохранялось скептическое отношение, турбированные вазы встречаются все чаще, неполадок в установке все меньше, а эффективность этого мероприятия – все очевиднее. Турбонаддув бензинового двигателя или «турбонаддув дизель» можно установить в автосервисе на любую модель ВАЗ. Как показывают тесты, при совершенно незначительном увеличении расхода топлива мощность и крутящий момент увеличиваются не меньше, чем на 35-40%.

Можно ли самостоятельно разобраться в тонкостях и установить турбину, не пользуясь услугами автосервиса? Безусловно, возможно все. Предлагаем вашему вниманию общую схему работ и некоторые рекомендации по вопросу, как установить турбонаддув своими руками.

Самодельные станции

Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.

Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.

На основе термоэлектрогенератора.

Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.

Для изготовления потребуется:

Металлический корпус, который будет играть роль печи;
Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).

Изготовление электростанции - очень простое:

Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
На заднюю стенку монтируем пластину;
Сверху на пластину монтируем кулер;
К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.

Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.

Остается только подключить потребители и следить за процессом горения в печке (подкидывать своевременно дрова).

На основе газогенератора.

Второй способ сделать электростанцию – это изготовить газогенератор. Такое устройство значительно сложнее в изготовлении, но и выход электроэнергии – значительно больше.

Для его изготовления потребуется:

Цилиндрическая емкость (к примеру, разобранный газовый баллон). Она будет играть роль печки, поэтому следует предусмотреть люки для загрузки топлива и очистки твердых продуктов горения, а также подвод воздуха (потребуется вентилятор для принудительной подачи, чтобы обеспечить более лучший процесс горения) и вывод для газа;
Радиатор охлаждения (может быть изготовлен в виде змеевика), в котором газ будет охлаждаться;
Емкость для создания фильтра типа «Циклон»;
Емкость для создания фильтра тонкой очистки газа;
Бензиновая генераторная установка (но можно просто взять любой бензиновый мотор, а также обычный асинхронный электродвигатель 220 В).

После этого все необходимо соединить в единую конструкцию. От котла газ должен поступать на радиатор охлаждения, а после на «Циклон» и фильтр тонкой очистки. И только после этого полученный газ подается на двигатель.

Это указана принципиальная схема изготовления газогенератора. Исполнение же может быть самым разным.

К примеру, возможна установка механизма принудительной подачи твердого топлива из бункера, который, кстати, тоже будет запитываться от генератора, а также всевозможных контролирующих устройств.

Создавая электростанцию на основе эффекта Пельтье, особых проблем не возникнет, поскольку схема простая. Единственное, следует принимать некоторые меры безопасности, поскольку огонь в такой печке практически открытый.

А вот создавая газогенератор, следует учитывать множество нюансов, среди них - обеспечение герметичности на всех соединениях системы, по которой проходит газ.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания нормально работал, следует побеспокоиться о качественной очистке газа (наличие примесей в нем недопустимо).

Газогенератор – конструкция громоздкая, поэтому для него необходимо правильно подобрать место, а также обеспечить нормальную вентиляцию, если он будет установлен в помещении.

Поскольку такие электростанции не новь, и любителями они изготавливаются уже сравнительно давно, то и отзывов о них накопилось немало.

В основном, все они положительные. Даже у самодельной печи с элементом Пельтье отмечается, что она полностью справляется с поставленной задачей. А что касается газогенераторов, то здесь наглядным примером может выступить установка таких устройств даже на современных авто, что говорит об их эффективности.

Установка турбонаддува на ВАЗ своими руками

В связи с этим, существует непреодолимое желание поднять мощность отечественных автомобилей именно с использованием турбонагнетателя. Больше скажем, это вполне возможно, только рентабельность и целесообразность этой затеи под большим сомнением. Обратимся к цифрам, чтобы не быть голословными.

Нам ведь не нужен двигатель, который будет работать только на высоких оборотах? Мы же хотим получать удовольствие и от вождения не только на гоночном треке на своей шестерке или ВАЗ 2107? Тогда придется в корне переделывать весь двигатель. И вот почему. Турбированные двигатели Subaru WRC или Mitsubishi Evolution начинают работать уже с 2000 оборотов в минуту, то есть их объем таков, что необходимое давление турбины должно обеспечить нормальное сгорание 10-12 кг воздуха в минуту для того, чтобы на выходе получить 210-240 сил. Полуторалитровый мотор ВАЗ, любой конструкции, будь то 2103 или 21093, потребует сумасшедшего давления в камере сгорания, чтобы выдать высокий крутящий момент хотя бы на средних оборотах.

«Сумасшедшее давление», значит примерно 2 бара. Это при условии адекватной подачи топлива, которое обеспечило бы сгорание 12 кг воздуха в минуту. Естественно, что полуторалитровый мотор, тем более с хиленькими ВАЗовскими комплектующими, на такое не способен, а значит, прирост в крутящем моменте будет на уровне 3-7%. На лошадиных силах это скажется примерно в том же диапазоне. Следовательно, турбонаддув на ВАЗ поставить можно. Но толку от этого не будет никакого, или же нужно полностью менять все характеристики двигателя, начиная от степени сжатия, заканчивая объемом двигателя и конструкцией ГРМ и питания.

Выбор турбокомпрессора

Можно изготовить турбину на ВАЗ своими руками, но занятие это очень сложное, поэтому лучше немного переплатить и готовый узел приобрести хотя бы на вторичном рынке

Нужно обращать внимание на то, что маленький турбокомпрессор работает только на низких и средних оборотах.

Как только частота вращения коленчатого вала увеличивается, турбина отключается. Большие турбокомпрессоры наоборот, работают только на высоких и средних оборотах, на низких же они отключаются. Можно выделить несколько популярных моделей:

TD05 производства Mitsubishi. Буст установлен на 3 тыс. оборотов, позволяет выжать 250-300 л. с.
TD04L производства Subaru, установлен буст на 3 тыс. оборотов, мощность 200-250 л. с.
IHI VF10 этот турбокомпрессор существенно больше субаровской, позволяет выжать 250 лошадок и больше.

Существует немало китайских турбокомпрессоров, у них очень слабенькое качество, зато цена приемлемая. Цена турбины на ВАЗ на вторичном рынке колеблется в очень широких пределах – от 5000 рублей и до нескольких десятков тысяч.

Обзор моделей

В нашей стране есть несколько предприятий, занимающихся производством паровых электрогенераторов. В частности, речь идет о турбогенераторах компаний «Калужский турбинный завод» и ОАО «Росэлектромаш». Рассмотрим несколько моделей, произведенных на обоих предприятиях.

ПТ-40/50-8,8/1,3 представляет собой паровую турбину, используемую в различных схемах с утилизацией тепловой энергии, а также отходов производственного типа. Среди потенциальных покупателей данной продукции числятся крупные промышленные предприятия и электростанции.

Технические характеристики:

показатели номинальной мощности - от 12000 кВт до 80000 кВт;
показатель давления пара - от 3 до 12,8 МПа;
температурные показатели пара - от 420 до 550 0C;
производственное давление - от 0,5 до 1,75 МПа;
отопительное давление - от 0,07 до 0,25 МПа.

П-6-3,4/1,0 - это турбина парового типа, обладающая производственным отбором пара.

Технические характеристики:

показатели номинальной мощности - от 4000 кВт до 55000 кВт;
показатель давления пара - от 1,1 до 8,8 МПа;
температурные показатели пара - от 260 до 445 0C;
производственное давление - от 0,4 до 1,3 МПа.

ПР-13/15,8-3,4/1,5/0,6 используется во многих ТЭС, а также на предприятиях промышленного типа, где присутствует необходимость в подаче пара заданного показателя.

Технические характеристики:

показатели номинальной мощности - от 2500 кВт до 35000 кВт;
показатель давления пара - от 1,2 до 9,3 МПа;
температурные показатели пара - от 290 до 540 0C;
производственное давление - от 0,4 до 1,75 МПа;
давление за турбиной - от 0,07 до 0,9 кПа.

К-66-8,8 относится к конденсационным типам паровых турбин.

Технические характеристики:

показатели номинальной мощности - от 6000 кВт до 70000 кВт;
показатель давления пара - от 1,57 до 12,8 МПа;
температурные показатели пара - от 320 до 500 0C;
давление за турбиной - от 4 до 10,6 кПа.

К-37-3,4 - это паровая турбина конденсационного типа, обладающая воздушным конденсатором.

Технические характеристики:

показатели номинальной мощности - от 37000 кВт до 37300 кВт;
показатель давления пара - от 2,9 до 3,7 МПа;
температурные показатели пара - от 390 до 445 0C;
давление за турбиной - 15 кПа.

Данная продукция производится на Калужском турбинном заводе. Теперь рассмотрим модели от ОАО «Росэлектромаш». Здесь представлены уже полноценные турбогенераторы, в которых используются турбины парового и газового типа.

Вне зависимости от марки модели, в комплект продажи входят следующие комплектующие :

генератор;
система возбуждения;
аппаратные органы автоматики, сигнализации и контроля;
запчасти;
специальный инструмент для монтажа и сопутствующие материалы;
различные инструкции по применению.

Нашему вниманию представлены турбогенераторы серии ТВФ. Описывать их детально не имеет смысла, поэтому посмотрим на их технические данные.

Технические характеристики ТВФ-63-2 :

показатель мощности - 63000 кВт;
степень напряжения - 6300 В;
статорный ток - 7217 А;
КПД в процентном соотношении - 98%;
общий вес - 107900 кг.

Технические характеристики ТВФ-63-3600 :

показатель мощности - 50000 кВт;
степень напряжения - 11000 В;
статорный ток - 3280 А;
частота вращения - 3600 оборотов в минуту;
КПД в процентном соотношении - 98,3%;
общий вес - 107950 кг.

Технические характеристики ТВФ-110-2E :

степень напряжения - 10500 В;
статорный ток - 7560 А;
частота вращения - 3000 оборотов в минуту;
КПД в процентном соотношении - 98,4%;
общий вес - 145000 кг.

Технические характеристики ТВФВ-110-2 :

показатель мощности - 110000 кВт;
степень напряжения - 13800 В;
статорный ток - 5752 А;
частота вращения - 3000 оборотов в минуту;
КПД в процентном соотношении - 98,45%;
общий вес - 190000 кг.

Стоимость данных моделей нужно уточнять у производителя, но можно сказать, что она переваливает за несколько миллионов рублей .

4 Эксплуатация машины с турбонаддувом

Когда удалось успешно установить турбину, ее обладатели замечают положительную перемену – меньшее потребление топлива. Треть переработанного бензина не выбрасывается наружу, загрязняя окружающую среду, а качественно используется. Наблюдается существенное сокращение вибрации двигателя.

Чтобы модернизированная машина прослужила дольше, необходимо до поездки прогревать мотор, а после на несколько минут оставлять его на холостых оборотах. Для полноценного охлаждения и смазки турбины нужно использовать качественное масло, следить за сменой воздушных фильтров, за герметичностью маслопровода. Если соблюдать эти простые правила, установленный турбонаддув прослужит долго и не раз порадует своего обладателя!

Применение паровой турбины

Налив в чайник воды и поставив его на включенный газ, можно убедиться, что при закипании энергии выходящего из трубки пара достаточно, чтобы на выходе электродвигателя появилась ЭДС. Для этого к нему стоит подключить светодиодный фонарик. Помимо питания для электрических лампочек, возможно и другое применение паровой турбины, например, для зарядки аккумулятора сотового телефона.

В условиях квартиры или частного дома подобная мини-электростанция может показаться простой игрушкой. А вот оказавшись в походе и взяв с собой турбированный чайник с электрогенератором, вы сможете оценить по достоинству его функциональность. Возможно, в процессе вам удастся найти еще какое-нибудь назначение турбины. Больше информации об изготовлении походного генератора из чайника можно узнать, посмотрев видео:

В чем же особенности данного оборудования

ПГЭ – это оборудование автономного типа, способное преобразовывать энергию любого вида (механическая, тепловая и др.) до электрической.

Отличительной особенностью такого оборудования является простота его конструкции и принцип работы. Такой генератор электричества, независимо от его видов состоит из мотора, установленного на раме конструкции, который сжигает топливо и генератора. Через механическую передачу вращающийся момент передается от двигателя к генератору.

Немаловажным фактором, влияющим на большую популярность подобных установок, является высокий уровень коэффициента полезного действия, близкого к 98%.

Существует несколько видов установок, классификация которых базируется нескольких основных факторах:

Вид топлива. Оборудование имеет возможность работать на нескольких видах топлива. Это может быть мазута, дрова, газ, дизельное топливо и др.
Область использования. Такие установки активно используются не только в быту, но и на производственной и перерабатывающей промышленности.
Особенности конструкции. Преобразование энергии может происходить через две разные системы: трубы с горячим газом и емкости с водой.

Для того чтобы оборудование выполняло все возложенные на него функции и его в результате была целесообразной, чрезвычайно важно правильно выбрать установку. При этом специалисты рекомендуют учитывать такие факторы: . Мощность
Разновидность тока

Мощность
Скорость, с которой вращается генератор
Разновидность тока
Показатель давления образованного пара на турбину

С учетом всех показателей, паровая установка обеспечит помещение необходимым количеством недорогой эклектической энергией.

Как соорудить мини-паротурбину своими руками

В Сети можно столкнуться с большим количеством вариантов, в которых рассматривается самодельный способ изготовления данного агрегата.

Для этих целей будет использоваться обычная консервная банка, проволока из алюминия, кусочек жести, и крепежные материалы.

Перечисленные материалы позволят сделать задуманное дома, не применяя для этих целей специальное оборудование и инструмент. Данная турбина будет наглядно демонстрировать превращение энергии пара в электричество.

Процесс изготовления

В крышке банки проделывается два отверстия, в одно из которых впаивается часть трубки. Берется жесть и вырезается крыльчатка турбины и крепится к П-образной полоске.

После этого крепится полоска на другое отверстие, крыльчатка закрепляется лопастями напротив трубки.

Сооружение крепят на проволочную подставку, берут шприц с водой и ее заполняют, а снизу зажигают сухое топливо. Из трубки будет вырываться струя пара, что приведет в движение импровизированный ротор.

Правда, мощности такой турбины ни на что не хватит, поскольку кпд ее очень низкий. Она может рассматриваться только в качестве макета для того, чтобы понять принцип работы оборудования.

Принцип строения

Нужно отметить, что сейчас некоторые немецкие производители имеют в строении своих моторов такие нагнетатели. И ставятся они как вы поняли, в системе забора воздуха. Первыми применили такие нагнетатели компании Mercedes, BMW и AUDI.

Принцип здесь прост – ставится мощный «вентилятор», который создает давление примерно от 0,5 атмосферы (а возможно и более). Запитан от электро системы автомобиля, он нагнетает в двигатель дополнительный кислород необходимый для увеличения мощности. С настройками подачи топлива, можно добиться существенного прироста – около 20 – 30 %.

Электро турбину стоит настраивать и на определенные обороты, например на холостых она должна работать медленнее, а на высоких оборотах соответственно быстрее. Получается чуть ли не идеальная система! Но в чем же подвох, где минусы? И знаете, они есть.

Тест системы на работоспособность.

Для тестирования системы снимите с цилиндров провода под напряжением, и прокрутите двигатель стартером. Если давление масла осталось в пределах нормы, запускайте мотор. Пусть двигатель минут 15 поработает на холостых. Мотор с установленным турбокомпрессором должен пройти обкатку в 1,5 – 2 тысячи километров.

Постарайтесь в этот период не перегружать наддув и мотор. Чтобы агрегат эксплуатировался долгое время без поломок, следите за состоянием фильтров, систем подачи масла и воздуха. Не спешите глушить мотор, пусть пару минут поработает на холостых. Так охладится турбонаддув.

Следуя такой схеме установки турбокомпрессора, вы добавите динамики в работе автомобиля. В итоге ощутите драйв и скорость.

Турбонаддув что это

Исходя из вышеуказанного, вы, наверное, уже успели догадаться, что турбонаддув или турбина – это неплохой способ увеличить мощность двигателя вашего автомобиля, не увеличивая при этом его «аппетит». Теперь давайте разберемся с устройством турбины.

Так выглядит конструкция турбины автомобиля

Хотелось бы отметить, что используя турбину, вы окажете пользу для окружающей среды. Эта польза состоит в том, что работа механизма основывается на использовании выхлопных газов, из которых турбина потребляет энергию.

Попадая на крыльчатку турбины, отработанные газы заставляют ее раскручиваться. Это и приводит в движение располагающиеся на том же валу лопасти компрессора.

К преимуществам турбокомпрессора стоит отнести:

возможность увеличения мощности двигателя от 25 до 40 процентов;
оказание пользы для окружающей среды;
установить агрегат можно практически на любой автомобиль;
выполнять данную операцию можно без помощи специалистов.

Благодаря вращательным движениям лопастей в цилиндрах двигателя начинает нагнетаться воздух. Это и обогащает топливную смесь под искусственным наддувом. В результате сгорания обогащенного топлива мощность двигателя увеличивается.

Принцип работы турбонагнетателя

Единственным минусом данной системы , кроме ее стоимости, является сильное нагревание, что происходит в результате сгорания большого количества топлива и нагнетаемого кислорода. Результатом такого перегрева может стать и взрыв турбины, но разработчики сумели решить данную проблему. Все оказалось довольно просто – установка интеркуллера на турбокомпрессор, который играет роль обычного радиатора.

Подготовка к установке турбины

Желательно изначально продумать все этапы данной операции, поскольку для этого требуется особая подготовка. Если вы не являетесь новичком, то установка турбокомпрессора в домашних условиях не станет для вас очень сложной процедурой. В противном случае, готовьтесь к трудностям, которые обязательно возникнут.

Правильная подготовка является чрезвычайно важной частью в процессе установки

Перед тем, как приступить к установке нагнетателя, нужно очистить поверхность двигателя от скопившейся пыли и грязи. Позаботьтесь о том, чтобы частицы пыли не попали в трубопроводы турбины для подачи масла. Помимо этого, многие специалисты рекомендуют провести замену масла и фильтрующих элементов (воздушный и масляный).

Изготовление небольшого генерирующего устройства электроэнергии своими руками

Для этих целей вполне подойдет компьютерный кулер, из которого для изготовления крыльчатки будет сооружена маломощная турбина.

С кулера следует снять электрический двигатель и установить на одной оси с крыльчаткой.

Полученное устройство следует монтировать в круглом алюминиевом корпусе. За основу берется крышка чайника, а точнее ее диаметр.

В его дне проделывают отверстие, куда при помощи паяльника монтируется трубка, из которой делают змеевик. Противоположный конец трубки следует подвести к лопаткам крыльчатки, благодаря чему конструкция и работает.

Змеевик – это наиболее важная часть всего устройства. Для его изготовления лучше использовать проволоку из меди, правда с учетом малой толщины и постоянным перегревом она имеет небольшой срок эксплуатации. Поэтому, оптимально в устройство ставить нержавеющую трубку.

Правила эксплуатации автомобиля с турбонаддувом

После успешной установки турбины владельцев ожидают перемены в лучшую сторону. Еще бы, ведь помимо увеличения мощности стального коня он станет употреблять топлива на порядок меньше. Примерно 20-30 процентов несгоревшего топлива не выбрасывается наружу, как это делается в обычных автомобилях, а повторно используется. Таким образом, загрязнение окружающей среды происходит в гораздо меньших объемах.

Для того чтобы ваш протюнингованный автомобиль смог прослужить дольше, нужно соблюдать определенные правила:

обязательно прогревайте двигатель перед каждым выездом, а после поездки давайте ему поработать определенное время на минимальных оборотах;
приобретайте исключительно качественное турбинное масло. Дешевые аналоги навредят вашему автомобилю;
регулярно проводите замену фильтрующих элементов.

Видео – Установка турбокомпрессора своими руками

4 Турбонагнетатель универсальный наддув своими руками

Как для бензиновых, так и для дизельных двигателей возможно применение турбонагнетателя. Это устройство представляет собой комбинацию компрессора и турбины, которая использует давление выхлопных газов для работы. Последнее устройство создает ряд проблем – турбина должна выдерживать высокие температуры и огромную скорость вращения, а значит, материалы для ее изготовления должны быть сверхпрочными. Некоторую часть нагрузки с турбины снимает компрессор, что и позволяет комплексу в целом справляться со своей задачей.

Недостаток устройства заключается в некотором запаздывании режима турбо – необходимо время, чтобы после нажатия на педаль турбина раскрутилась до нужного количества оборотов.

Впрочем, современные агрегаты решают и эту проблему, в основном благодаря наличию дополнительных нагнетателей. В отличие от турбонагнетателя, никакого запаздывания после нажатия на педаль в случае с электрическим компрессором вы не почувствуете – устройство, которое чаще всего комбинируют с центробежной турбиной, начинает работать уже на малых и средних оборотах, а турбина подключается на высоких. Электрический нагнетатель воздуха достаточно прост в реализации – никаких сложных систем и устройств для его установки не потребуется, так что усовершенствовать авто своими руками с его помощью вполне осуществимо.

Как работает паровая турбина

В сущности, паровые турбины являются составной частью сложной системы, призванной преобразовать энергию топлива в электричество, иногда – в тепло.

На данный момент этот способ считается экономически выгодным. Технологически это происходит следующим образом:

твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной установке. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар;
полученный пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3.43 МПа. Это необходимо для того, чтобы добиться максимального КПД работы всей системы;
по трубопроводам рабочее тело доставляется к турбине, где равномерно распределяется по соплам с помощью специальных агрегатов;
сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Таким образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть принцип действия паровой турбины;
вал генератора, представляющего собой «электродвигатель наоборот», вращается ротором турбины, в результате чего вырабатывается электроэнергия;
отработанный пар попадает в конденсатор, где от соприкосновения с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и насосом снова подается в котел на прогрев.

Примечание. В лучшем случае КПД паровой турбины достигает 60%, а всей системы – не более 47%. Значительная часть энергии топлива уходит с теплопотерями и расходуется на преодоления силы трения при вращении валов.

Ниже на функциональной схеме показан принцип работы паровой турбины совместно с котельной установкой, электрическим генератором и прочими элементами системы:

Чтобы не допускать снижения эффективности работы, на валу ротора располагается максимальное расчетное число лопаток. При этом между ними и корпусом статора обеспечивается наименьший зазор посредством специальных уплотнений. Простыми словами, чтобы пар «не крутился вхолостую» внутри корпуса, все зазоры минимизируются. Лопатка сконструирована таким образом, чтобы расширение пара продолжалось не только на выходе из сопла, но и в ее углублении. Как это происходит, отражает рабочая схема паровой турбины:

Следует отметить, что рабочее тело, чье давление после попадания на лопатки снижается, после рабочего цикла в первом блоке не сразу попадает в конденсатор. Ведь оно еще располагает достаточным запасом тепловой энергии, а потому по трубопроводам пар отправляется во второй блок низкого давления, где снова воздействует на вал посредством лопаток другой конструкции. Как показано на рисунке, устройство паровой турбины может предусматривать несколько таких блоков:

1 – подача перегретого пара; 2 – рабочее пространство блока; 3 – ротор с лопатками; 4 – вал; 5 – выход отработанного пара в конденсатор.

Для справки. Скорость вращения ротора генератора может достигать 30 000 об/мин, а мощность паровой турбины – до 1500 МВт.

В каких случаях необходимо оборудование турбонаддувом

Многие автовладельцы желают оборудовать свою машину турбокомпрессором для увеличения мощностных характеристик. Современные авто, укомплектованные двигателями с большим количеством лошадиных сил, такой модернизации не требуют.

К такому шагу идут владельцы отечественных машин, не отличающихся особой мощностью. Рационально оборудовать турбокомпрессором малолитражки. Даже незначительный прирост лошадиных сил в их двигателях будет заметен и придаст им лучший разгон, улучшится динамика их работоспособности. Что придаст большей уверенности при обгоне другого транспорта в условиях скоростных трасс.

Принцип функционирования

Схема работы паровой турбины. (Для увеличения нажмите)

Дело в том, что паровая турбина по большому счету это часть специального механизма, основная задача которого преобразование энергии пара в электрическую или тепловую.

Технологически весь процесс выглядит следующим образом:

При сжигании различных видов топлива в топке вода превращается в пар.
При дальнейшем перегреве пара до 435 ºС и давлении 3.43 МПа пар по трубам передается на турбину, где при помощи особых частей происходит его равномерное распределение по соплам.
С сопел пар подается на специальные лопатки изогнутой формы, что крепятся на валу, из-за этого они вращаются, в результате чего кинетическая энергия трансформируется в механическую.
Вал генератора является «электродвигателем» наоборот и вращается при помощи ротора турбины, и это позволяет вырабатывать электричество.
Далее пар в конденсаторе при контакте с холодной водой опять превращается в воду, которую насосы снова закачивают на разогрев.

Критерии выбора

Использование крупногабаритного оборудования, вроде турбоагрегата или мини-ТЭС, оправданно только лишь в случае его использования для электроснабжения крупных объектов (котельных и прочее).

Электрогенератор, функционирующий на пару, может быть выбран, исходя из следующих критериев:

Мощность номинальная электрическая и тепловая;
Скорость вращения роторов двух основных узлов конструкции (турбины и генератора);
Род тока, обычно такое оборудование рассчитано на трехфазный ток, соответственно выходное напряжение будет также трехфазным;
Величина давления пара в сжатом и свободном состоянии.

Совокупность электрогенератора и паровой турбины может называться еще турбогенератором. Но в данном случае будет подразумеваться, что используется синхронный генератор.

Обзор моделей

Калужский турбинный завод производит и поставляет в разные страны оборудование для обеспечения объектов разной величины электричеством. В частности паровые турбины отечественного производства Турбопар. Техника такого рода предлагается в различных исполнениях, диапазон мощностей составляет 100-1000 кВт. Ротор генератора и турбины вращается с одинаково высокой скоростью – 3000 об/мин. Охлаждение генератора – воздушное. Давление пара не превышает 0,8 МПа.

турбогенератор ТАП 6

По стоимости техника такого рода довольно высока, равно как и ее обслуживание. Если рассматривать полнофункциональную мини-теплоэлектростанцию, то речь идет о суммах в несколько миллионов рублей.

С помощью оборудования этого рода можно обеспечить электроэнергией крупные объекты, как промышленного, так и гражданского целевого использования. Компания «Силовые машины» предлагает турбогенераторы в разных исполнениях.

Например, устройство серии ТА, в частности, модель ТАП-6-2 рассчитана на мощность 6 МВт. КПД такой машины составляет 98%, частота вращения – 3000 об/мин.

Целесообразность эксплуатации

Купить турбинный паровой электрогенератор для домашнего пользования, конечно, можно, только затея эта окупится через десятки лет, если не через сотни, так как стоимость такого оборудования высока, равно как вес и габариты. Поэтому в быту лучше обойтись устройством, работающим на жидком топливе, а турбинный генератор на пару эксплуатировать для энергоснабжения крупных объектов промышленности или сельского хозяйства.

Автомобили на паровых двигателях

Электрогенераторы для установок котельных сегодня пользуются большой популярностью, так как, начиная с определенных значений мощности, оборудование этого типа проявляет высокую степень производительности. А в домашних условиях при желании, а также при наличии определенных знаний и опыта можно попытаться сделать паровой компактный электрогенератор своими руками. Только если для крупногабаритной техники промежуточным звеном выступает паровая турбина, то в домашних условиях для привода генератора в движение используется двигатель. Однако в этом случае придется решить задачу подключения бойлера.

Турбинный зал мини-ТЭС

Как видно, задача по созданию парового генератора не из легких. А на выходе пользователь не получит желаемого уровня КПД ввиду небольших нагрузок на систему. Поэтому, взвесив все «за» и «против» все же лучше эксплуатировать технику по назначению.

И только при наличии твердой уверенности в успехе и опыта в решении подобных задач следует переходить к конструированию парового генератора. В качестве отличного подспорья станут расчеты, на основании которых пользователь сможет определиться с ответом на вопрос, действительно ли подобный механизм оправдает себя в работе.

Таким образом, использование турбинных электрогенераторов, а также мини-ТЭС на базе такой техники сегодня весьма востребовано. Обслуживание крупных объектов, в частности, обеспечение их электроснабжения имеет свои преимущества, а также недостатки. Учитывая высокую стоимость подобной техники, следует для начала рассчитать предполагаемую эффективность ее функционирования.

В быту парогенератор не используется ввиду крупных габаритов оборудования, а также его высокой цены и стоимости обслуживания. Производители изначально рекомендуют применять такую технику, начиная с определенных значений мощностей. Недаром ведь большинство устройств выпускается в исполнении от 100 и выше кВт. Только такие модели позволят увидеть эффективность от эксплуатации паровых турбинных электрогенераторов.

2 Нагнетатель воздуха как влить силы в двигатель

С развитием автомобилестроения возникали и различные способы компрессии воздуха. Многие разработки уверенно дошли и до наших дней. Итак, разберемся, какие способы наддува существуют:

Механический – «отец» нагнетателей, возникший практически сразу же после появления ДВЗ. В действие такой наддув приводится коленвалом мотора.
Электрический – более современный вариант турбонаддува, в котором излишнее давление в цилиндрах создает электрический компрессор.
Турбонаддув – нагнетатель в такой системе работает от давления выхлопных газов и компрессора.
Комбинированный наддув – совмещение различных систем, чаще всего механической и турбо.

Как правило, такие системы серийно на автомобили не устанавливаются, что дает автолюбителям множество возможностей для тюнинга своими руками.

И в кратчайшие сроки можно изготовить простейший паровой генератор. Такое устройство способно генерировать электроток практически из любого топлива, в ход пойдет все, что горит. Это могут быть палочки, твердый спирт, свечка, кора с деревьев, сухая трава и прочее. Подобный генератор можно взять с собой, отправляясь в туристический поход. От него можно зарядить мобильный телефон или зажечь пару светодиодов для освещения.
Двигатель является однопоршневым, с золотником.

Материалы и инструменты для сборки:
- кусок трубки от телевизионной или радиоантенны, диаметром не мене 8 мм;
- небольшая трубка для создания поршневой пары (можно купить в магазине сантехники);
- медная проволока (диаметр 1.5 мм, можно найти в катушках или купить);
- гайки, болты и шурупы;
- свинец для изготовления маховика (можно найти в старых автомобильных аккумуляторах, рыболовных снастях или купить);
- бруски из дерева;
- спицы от велосипеда;
- фанера или текстолит для создания подставки;
- трубка;
- банка из под оливок или подобная.

Из инструментов будут необходимы: ножовка, наждак, паяльник, эпоксидная смола, холодная сварка, суперклей, дрель.

Процесс изготовления парового генератора:

Шаг первый. Принципиальная схема генератора
На схеме можно увидеть, как работает механизм. То есть это кривошип, который через шатун соединен с поршнем. Также в системе предусмотрен клапан (золотник), который открывает и закрывает один из двух каналов. Когда поршень находится в нижней мертвой точке, золотник открывает канал и в цилиндр поступает пар под давлением. Достигая верхней мертвой точки, золотник перекрывает подачу пара, и открывает цилиндр для выпуска пара наружу, поршень затем опускается. Возвратно-поступательные движения по классике преобразуются кривошипом во вращение вала генератора.

Шаг второй. Как сделать цилиндр и золотниковую трубку
От антенной трубки нужно отрезать три куска, первый должен быть длиной 38 мм и 8 мм в диаметре. Это будет цилиндр. Второй кусок должен быть длиной 30 мм, а диаметром 4 мм. Третий же кусок должен быть длиной 6 мм и толщиной 4 мм.

Во второй трубке нужно сделать отверстие диаметром 4 мм, оно должно находиться по центру. Третью трубку нужно перпендикулярно приклеить ко второй, для этого используется суперклей. Когда клей высохнет, сверху все замазывается холодной сваркой.

К третьему куску нужно прикрепить металлическую шайбу, после высыхания нужно также все зафиксировать холодной сваркой. Когда сварка высохнет, сверху швы нужно обработать эпоксидной смолой для максимальной прочности и герметичности.

Шаг третий. Изготовления поршня и шатуна
Поршень изготавливается из болта диаметром 7 мм. Для этого его нужно закрепить в тисках и намотать сверху медную проволоку, всего понадобится сделать порядка 6-ти витков, в зависимости от диаметра проволоки. Затем проволока пропитывается эпоксидной смолой. Лишний край болта можно отрезать. Далее, когда смола высохнет, понадобится поработать наждачной бумагой, чтобы подогнать поршень под диаметр цилиндра. В итоге поршень должен двигаться легко, но при этом не должен пропускать воздух.

Для крепления шатуна на поршне нужно сделать специальный кронштейн, он делается из листового алюминия. Ее нужно выгнуть в виде буквы «П», на краях сверлятся отверстия, диаметр отверстия должен быть таким, чтобы в него можно было выставить велосипедную спицу. Кронштейн приклеивается к поршню.

Что касается шатуна, то его делают из велосипедной спицы, на ее краях устанавливаются кусочки трубочек от антенны длиной и диаметром по 3 мм. Что касается длины, то расстояние между центрами шатуна равно 50 мм. Шатун соединяется с поршнем шарнирно, при помощи «П»-образного кронштейна, а также куска велосипедной спицы. Чтобы спица не выпала, ее с обоих концов нужно приклеить.

Шатун треугольника изготавливается подобным образом, но здесь с одной стороны будет кусок спицы, а с другой трубка. Длина такого шатуна составляет 75 мм.

Шаг четвертый. Золотник и треугольник
Треугольник нужно вырезать из листа металла, в нем сверлится три отверстия. Что касается поршня золотника, то его длина составляет 3.5 мм, нужно добиться его свободного перемещения в трубке золотника. Длина штока может быть разной, здесь все зависит от маховика.

Подпорки лучше всего делать из брусков, они подбираются индивидуально. Что касается кривошипа поршневой тяги, то он должен быть 8 мм, а кривошип золотника составляет 4 мм.

Шаг пятый. Паровой котел. Заключительный этап
В качестве котла автор использовал панку из под оливок с запаянной крышкой. Чтобы в котел можно было заливать воду, к крышке нужно припаять гайку, в качестве крышки используется болт. К крышке нужно припаять трубку.

Впоследствии двигатель собирается на деревянной платформе, под каждый элемент применяются подпорки. Как работает двигатель, можно увидеть на видео.

Идея практического применения энергии пара далеко не нова, использование паровых турбин в промышленных масштабах давно стало частью нашей жизни. Именно эти агрегаты, установленные на различных электростанциях и ТЭЦ, на 99% снабжают электричеством наши дома. Однако, некоторые мастера-умельцы умудряются внедрить принцип преобразования тепловой энергии в электрическую у себя дома. Для этого используется самодельная паровая турбина минимальных размеров и мощности. О том, как ее собрать в домашних условиях, и пойдет речь в данной статье.

Как работает паровая турбина?

твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной установке. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар;
полученный пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3.43 МПа. Это необходимо для того, чтобы добиться максимального КПД работы всей системы;
по трубопроводам рабочее тело доставляется к турбине, где равномерно распределяется по соплам с помощью специальных агрегатов;
сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Таким образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть принцип действия паровой турбины;
вал генератора, представляющего собой «электродвигатель наоборот», вращается ротором турбины, в результате чего вырабатывается электроэнергия;
отработанный пар попадает в конденсатор, где от соприкосновения с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и насосом снова подается в котел на прогрев.

Примечание. В лучшем случае КПД паровой турбины достигает 60%, а всей системы – не более 47%. Значительная часть энергии топлива уходит с теплопотерями и расходуется на преодоления силы трения при вращении валов.

Как сделать паровую турбину в домашних условиях?

Примечание. Самая сложная и трудоемкая часть устройства – это как раз змеевик. Изготовить его из медной трубки легче, чем из нержавейки, но она долго не прослужит. От контакта с открытым огнем медный перегреватель быстро прогорит, поэтому лучше сделать его своими руками из нержавеющей трубки.

Применение паровой турбины

Заключение

К сожалению, конструктивно паровые машины достаточно сложны и сделать дома турбину, чья мощность достигала хотя бы 500 Вт, весьма затруднительно. Если стремиться к тому, чтоб соблюдалась схема работы турбины, то затраты на комплектующие и потраченное время будут неоправданными, КПД самодельной установки не превысит 20%. Пожалуй, проще купить готовый дизель-генератор.

Паровой электрогенератор по уровню экологичности представляет собой альтернативу солнечным батареям, только на порядок более производительную и несколько более доступную. Принцип функционирования такого устройства основывается на преобразовании механической энергии в электрическую, только механизм приводится в движение посредством нагрева воды до точки, когда она переходит в парообразное состояние.

Подробно о назначении

Паровой агрегат в городе Детройт

Данный электрогенератор используется в областях, где есть возможность преобразовывать избыточное количество образующегося пара в электрическую энергию. В частности, системы такого рода широко применяются в котельных установках. В совокупности с турбиной и отопительных котлом генератор представляет собой некое подобие мини-ТЭС.

Техника такого рода позволяет удешевить процесс получения электроэнергии, благодаря чему она используется в качестве одного из основных узлов на электростанциях.

Зная принцип, на основании которого функционирует паровой генератор, можно попытаться реализовать его собственными силами, используя электрогенератор и бойлер для подогрева воды.

Устройство и принцип действия

Принцип работы

Котельное оборудование нагревает воду до определенной температуры, при которой она переходит в парообразное состояние.
Пар попадает на лопатки ротора турбины, тем самым приводя его в движение.
Результатом этого процесса является преобразование потенциальной энергии сжатого горячего пара в кинетическую, а затем – в механическую, когда вал турбины начинает движение.
Паровой турбинный электрогенератор вырабатывает электрическую энергию. При этом функция электрогенератора является решающей в данной цепи, так как именно этот узел ответственен за преобразование механической энергии в электрическую.

Преимуществ от использования данной техники предостаточно. В первую очередь можно реализовать избыточный пар, производимый отопительным котельным оборудованием. А дополнительно к тому появляется возможность обеспечить электроснабжение крупного объекта без значительных затрат на покупку жидкого или газообразного топлива.

Критерии выбора

Электрогенератор, функционирующий на пару, может быть выбран, исходя из следующих критериев:

Мощность номинальная электрическая и тепловая;
Скорость вращения роторов двух основных узлов конструкции (турбины и генератора);
Род тока, обычно такое оборудование рассчитано на трехфазный ток, соответственно выходное напряжение будет также трехфазным;
Величина давления пара в сжатом и свободном состоянии.

Обзор моделей

турбогенератор ТАП 6

Целесообразность эксплуатации

Автомобили на паровых двигателях

Турбинный зал мини-ТЭС

Предыдущая запись

Православный приход храма Успения Божьей Матери г

Следующая запись

Журналистка винокурова выяснила, чем владеют и кем работают жены новых губернаторов

Вверх

Генератор на современном паровом двигателе. Как сделать паровую турбину. Основные причины поломки парогенераторов