паровой двигатель для дачи
Как сделать электростанцию на дровах своими руками
Электростанция на дровах – один из альтернативных способов запитать электроэнергией потребители.
Устройство способно при минимальных затратах на энергоресурсы получить электричество, причем даже в тех местах, где вообще отсутствует подвод энергосетей.
Такая энергетическая установка может стать отличным вариантом для владельцев дачных участков и загородных домов.
Также существуют миниатюрные версии, которые подойдут для любителей длительных походов и времяпрепровождений на природе. Но обо всем по порядку.
Особенности
Электростанция на дровах – изобретение далеко не новое, но современные технологии позволили несколько улучшить разработанные раньше устройства. Причем для получения электроэнергии используется несколько разных технологий. 
К тому же, понятие «на дровах» несколько не точное, поскольку для функционирования такой станции подойдет любое твердое топливо (дрова, щепа, паллеты, уголь, кокс), в общем все, что может гореть.
Сразу отметим, что дрова, а точнее процесс их сгорания, выступает только в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором происходит генерация электричества.
Основными достоинствами таких электростанций является:
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.
Другие варианты
Но паровой двигатель – это только одна из технологий, которая используется в электростанциях, работающих на твердом топливе, причем не самая подходящая для использования в бытовых условиях.
Также для получения электроэнергии сейчас используются:
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:
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.
Газогенераторы
Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.
Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.
К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.
По причине постоянного дрожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.
То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.
В первом элементе будет выделяться газ, который станет топливом для двигателя, а тот в свою очередь будет вращать ротор генератора, чтобы получить на выходе электроэнергию.
К достоинствам электростанций на газогенераторах относится:
Основным недостатком газогенератора является громоздкость конструкции, поскольку она должна включать в себя котел, где происходят все процессы для получения газа, систему его охлаждения и очистки.
И если это устройство будет использоваться для получения электроэнергии, то дополнительно в состав станции должны также входить ДВС и электрогенератор.
Представители электростанций заводского изготовления
Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.
Ниже приведено несколько из них:
Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу печи «Буржайка»), оснащенная термоэлектрогенератором Пельтье.
Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.
Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.
Печь «BioLite CampStove».
Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.
Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.
Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.
К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.
А вот электростанция «Эко» — газогенераторная. В ее конструкции используется газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.
Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.
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.
Далее рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.
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:
Изготовление электростанции — очень простое:
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:
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.
Плюсы и минусы электростанции на дровах
Электростанция на дровах – это:
В целом, изготовление и использование электростанций, работающих на твердом топливе – вариант, заслуживающий внимания, и он может стать не только альтернативой электросетям, но еще и помочь в местах, удаленных от цивилизации.
Как я собирал паровой двигатель своими руками
Отправим материал на почту
Купил недавно участок загородом, обустраиваю там дачу. Уже всё закончил, приезжаю, отдыхаю и уезжаю, частенько на выходных там бываю. На днях пришла гениальная идея сконструировать самодельный паровой двигатель, чтобы не было так скучно там, ведь можно будет сделать макет поезда или как использовать его для хозяйственных нужд, однако скорее всего буду использовать его просто для развлечения. Уже сделал и дальше хочу рассказать вам, как сделать паровой двигатель своими руками.
Немного про паровой двигатель и принцип его действия
Паровой двигатель/паровая машина – тепловой двигатель внешнего сгорания, использует и преобразует энергию водяного пара во вращательно-поступательную механическую работу поршня и вала.
Паровым двигателем можно считать любой двигатель внешнего сгорания, что преобразует энергию пара в механическую работу.
Принцип работы парового двигателя весьма прост: путём сгорания топлива нагревается вода и превращается в водяной пар, который различными способами приводят поршень в движения, поршень же вращает вал, и на выходе мы имеем механическую работу от вала.
Зачем собирать паровой двигатель в 21-ом веке
Итак, сейчас 21-ое столетие, цифровая эпоха, век высоких компьютерных технологий, можно задаться вопросом «Зачем вообще кому-то собирать паровой двигатель сейчас?».
Есть люди, которые говорят, что хотят сделать модель паровоза, паровой генератор для дома и использовать его для своих нужд – всё это чушь.
Если бы эти нужды были реально важны для них, они бы использовали скорее более эффективный двигатель внутреннего сгорания.
На самом деле в нынешнее время паровые двигатели строят для удовольствия от инженерного дела, удовольствия от моделирования и удовольствия от полученного опыта – того самого опыта, который был у великих изобретателей древности.
Изготовление парового двигателя своими руками
Вот чертёж парового двигателя, с которым вам необходимо ознакомиться прежде, чем приступать к работе:
Первым делом необходимо подготовить инструменты и материалы для изготовления.
Из материалов для изготовления парового двигателя из жестяной банки мне для этого понадобилось:
А теперь приступим непосредственно к самой сборке.
Для начала необходимо изготовить цилиндр и золотниковую трубку.
Для этого отрежьте от вашей телескопической антенны 3 куска: один кусок должен быть длиной 38 мм и 8 мм в диаметре (трубка 1), второй диаметром 4 мм и длиной 30 мм (трубка 2), ну и третий должен быть диаметром также 4 мм, а длиной 6 мм (трубка 3).
Далее возьмите трубку 2, что вы вырезали ранее, и сделайте в ней отверстие посередине, которое должно быть диаметром 4 мм.
Приклейте трубку 3 перпендикулярно к трубке 2 с помощью суперклея.
После высыхания можете использовать холодную сварку для более качественного соединения.
Последним шагам вам нужно будет прикрепить шайбу с отверстием к трубке 3. Для более качественного соединения используйте холодную сварку после высыхания.
Для лучшей герметичности покройте все швы цилиндра эпоксидной смолой.
Следующим этапом будет изготовление поршня с шатуном.
Возьмите болт с диаметром около 7 миллиметров, зажмите его шляпкой в тисках. После чего намотайте на него шесть витков медной проволоки.
Каждый виток необходимо промазать суперклеем.
В конце просто спилите лишние концы бота.
Вторым шагом вам нужно будет покрыть проволоку на болте эпоксидной смолой и подождать пока она высохнет. Далее подогнать ваш поршень под уже изготовленный цилиндр.
Подогнать нужно так, чтобы поршень двигался свободно, но не пропускал воздух.
После возьмите лист алюминия и вырежьте из него полоску шириной 4 миллиметра, а длиной 19.
Придайте полоске П-образную форму.
Стороны этой детали должны быть 7 на 5 на 7 миллиметров.
Просверлите на обоих концах полоски отверстия диаметром по 2 миллиметра. В получившееся отверстие должен поместиться кусочек спицы. После чего приклейте её к поршню стороной 5 мм.
Далее сделайте шатун из спицы от велосипеда.
Для этого приклейте к концам спицы два маленьких кусочков антенных трубок длиной и диаметром примерно по 3 миллиметра.
Расстояние от одного центра шатуна до другого должно составлять 5 см.
Вставьте только что изготовленный шатун в П-образную деталь и шарнирно зафиксируйте спицей.
Спицу необходимо подклеить с двух сторон, чтобы она не выпала при работе.
Следующим этапом будет изготовление шатуна треугольника.
Похожим образом, как и обычный шатун, делается шатун треугольника, только с одной стороны должен быть кусок велосипедной спицы, а с другого трубка.
Для шатуна треугольника должна составлять 7,5 сантиметров.
После – изготовление треугольника и золотника.
Возьмите лист металла и вырежьте из него треугольник.
В этом треугольнике просверлите 3 отверстия. Расстояние между отверстием 1 и отверстием 2 должно быть 1,9 см, между отверстием 2 и отверстием 3 – 2,3 см.
Теперь займитесь изготовлением золотника.
Длина золотника должна составлять 3,5 см, толщина должна быть такой, чтобы он свободно перемещался по трубке золотника.
Выбирайте длину штока в зависимости от вашего маховика.
Предпоследним этапом будет изготовление подпорок и кривошипов
Подпорки сделайте из брусков, выбирая размеры по вашему усмотрению.
Длина кривошипа поршневой тяги должна составлять 0,8 см, длина же кривошипа золотника в два раза меньше – 0,4 см.
Последний этап – изготовление парового котла
Паровым котлом выступит банка из-под оливок, которой необходимо запаять крышку.
В крышке необходимо просверлить два отверстия – под трубку и гайку.
Гайка нужна для того, чтобы через неё заливать воду в котёл, закрывая отверстие, закручивая болт в неё.
Далее необходимо собрать все детали воедино и разместить каждый элемент на подпорке, что находится на деревянной платформе.
В конце проведите испытания.
Если они успешны, то можно сказать, что самодельный паровой двигатель готов.
Фото двигателя в сборке:
Рекомендую следующее видео, в котором автор собирает своими руками паровой двигатель:
Как итог
Такое интересное развлекательное изделие как паровой двигатель можно легко сделать своими руками. Для этого нужно будет лишь лист металла, несколько деревянных брусков, досок, банка из-под оливок, спица, болты гайки, трубки и другие мелочи, а также необходимые инструменты. Качество вашего парового двигателя зависит от вас, если вы сделаете всё правильно, то он будет служить вам долгие годы.
напишите в комментариях, как считаете разумно ли делать паровой двигатель в 21-ом веке
Альтернативная и малая энергетика на паровом двигателе
NEW BUSINESS THEME
Свежие записи
Свежие комментарии
Архивы
Рубрики
Паровой двигатель в малой энергетике
ПАРОВОЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ и ПАРОВОЙ АКСИАЛЬНО- ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
Паровой роторный двигатель (паровая машина роторного типа) является уникальной силовой машиной, развитие производства которой до настоящего времени не получило должного развития.
С одной стороны- разнообразные конструкции роторных двигателей существовали ещё в последней трети 19-го века и даже неплохо работали, в том числе и для привода динамо-машин с целью выработки электрической энергии и электроснабжения всяких объектов. Но качество и точность изготовления таких паровых двигателей (паровых машин) было весьма примитивным, поэтому они имели малый КПД и невысокую мощность. С тех пор малые паровые машины ушли в прошлое, но вместе с действительно малоэффективными и бесперспективными поршневыми паровыми машинами в прошлое ушли и имеющие хорошую перспективу паровые роторные двигатели.
Главная причина- на уровне технологий конца 19-го века сделать действительно качественный, мощный и долговечный роторный двигатель не представлялось возможным.
Поэтому из всего многообразия паровых двигателей и паровых машин до нашего времени благополучно и активно дожили лишь паровые турбины огромной мощности (от 20 мВт и выше), на которых сегодня осуществляется около 75% выработки электроэнергии в нашей стране. Еще паровые турбины большой мощности дают энергию от атомных реакторов в боевых подводных лодках-ракетоносцах и на больших арктических ледоколах. Но это все огромные машины. Паровые турбины резко теряют всю свою эффективность при уменьшении их размеров.
…. Именно поэтому силовых паровых машин и паровых двигателей мощности ниже 2000 — 1500 кВт (2 — 1,5 мВт), которые бы эффективно работали на паре, получаемом от сжигания дешевого твердого топлива и различных бесплатных горючих отходов, сейчас в мире нет.
Вот в этой –то пустой сегодня области техники (и абсолютно голой, но очень нуждающейся в товарном предложении коммерческой нише), в этой рыночной нише силовых машин небольшой мощности, могут и должны занять своё очень достойное место паровые роторные двигатели. И потребность в них только в нашей стране — на десятки и десятки тысяч… Особенно такие малые и средние по мощности силовые машины для автономное электрогенерации и независимого электроснабжения нуждаются малые и средние предприятия в отдаленных от больших городов и крупных электростанций местностях: — на малых лесопилках, отдаленных приисках, на полевых станах и лесных делянках, и пр. и др.
…..
..
Давайте рассмотрим показатели, из-за которых паровые роторные двигатели оказываются лучше, чем их ближайшие сородичи — паровые машины в образе поршневых паровых двигателей и паровых турбин.
… — 1) Роторные двигатели являются силовыми машинами объемного расширения – как поршневые двигатели. Т.е. они обладают небольшим потреблением пара на единицу мощности, потому что пар подается в их рабочие полости время от времени, и строго дозированными порциями, а не постоянным обильным потоком, как в паровых турбинах. Именно поэтому паровые роторные двигатели гораздо экономичнее паровых турбин на единицу выдаваемой мощности.
— 2) Роторные паровые двигатели имеют плечо приложения действующих газовых сил (плечо крутящего момента) значительно (в разы) больше, чем поршневые паровые двигатели. Поэтому развиваемая ими мощность гораздо выше, чем у паровых поршневых машин.
— 3) Паровые роторные двигатели имеют гораздо большее рабочий ход, чем поршневые паровые двигатели, т.е. имеют возможность переводить большую часть внутренней энергии пара в полезную работу.
— 4) Паровые роторные двигатели могут эффективно работать на насыщенном (влажном) паре, без затруднений допускать конденсацию значительной части пара с переходом её в воду прямо в рабочих секциях парового роторного двигателя. Это так же повышает КПД работы паросиловой установки с использованием парового роторного двигателя.
— 5 ) Паровые роторные двигатели работают на оборотах в 2-3 тыс. оборотов в минуту, что является оптимальной частотой вращения для выработки электричества, в отличие от слишком тихоходных поршневых двигателей (200-600 оборотов в минуту) традиционных паровых машин паровозного типа, или от слишком быстроходных турбин (10-20 тыс. оборотов в минуту).
При этом технологически паровые роторные двигатели относительно просты в изготовлении, что делает затраты на их изготовление относительно невысокими. В отличие от крайне дорогостоящих в производстве паровых турбин.
ИТАК, КРАТКИЙ ИТОГ ЭТОЙ СТАТЬИ — паровой роторный двигатель является весьма эффективной паровой силовой машиной для преобразования давления пара от тепла сгорающего твердого топлива и горючих отходов в механическую мощность и в электрическую энергию.
Автором настоящего сайта, уже получены более 5 патентов на изобретения по разным аспектам конструкций паровых роторных двигателей. А так же произведено некоторое количество небольших роторных двигателей мощностью от 3 до 7 кВт. Сейчас идет проектирование паровых роторных двигателей мощностью от 100 до 200 кВт.
Но у роторных двигателей есть «родовой недостаток» — сложная система уплотнений, которые для маленьких по размерам двигателей оказываются слишком сложными, миниатюрными и дорогими в изготовлении.
В 2016-18 гг я сделал и испытал несколько моделей поршневых опозитных и аксиально поршневых моторов.. Данные компоновки представлялись наиболее энерго — производительной по мощности вариацией из всех возможных схем применения поршневой системы. Внизу размещено видео использования маленького аксиально-поршневого оппозитного двигателя с встречным движением поршней.
http://www.youtube.com/watch?v=W0wolj41ods
Вот анимация принципа работы похожего по компоновке такого аксиально- поршневого оппозитного двигателя с встречным движением поршней
Первые пуски малого парового роторного двигателя
….. Многие посетители моего сайта спрашивают — а каково потребление твердого топлива в таких малых паро-силовых установках а единицу мощности?
…. Отвечаю — на угле на 1 квт-час выработки электричества идет расход примерно 1,2 — 1,3 кг угля, или 1,6 — 2 кг дров, щепы, опила — в зависимости от их влажности.
. МАТЕРИАЛЫ — МАЙ 2020 г.
Видео ролик с работой парового роторного двигателя.
https://www.youtube.com/watch?v=bFi8CgLLfok
Заказы присылайте на почту igg-iss@yandex.ru
либо связь по Скайп iggiss2
Вот пример такой малой установки
Кому интересны подробности работы малой паро-силовой техники — смотрите тут:
маневры котлом и работа двигателя в разных режимах:
БЛИЖАЙШАЯ ПЕРСПЕКТИВА
Первые испытания натурного макета такой установки показали реальность создания такого изделия.
Приходит много писем — сколько стоят такие малые паросиловые установки с электрогенераторами.
Отвечаю: самая дешевая мобильная походно- туристическая установка мощностью по электричеству 0,4 — 0,5квт стоит 80 тыс руб ( с выхлопом водяного пара в воздух).
Самая дорогая и мощная установка на 18 квт (двухконтурная на легкокипящей жидкости) — стоит от 470 до 650 тыс. рублей.
Срок изготовления больших установок- 3-4 месяца от предоплаты.
Малые установки могут быть в наличии.
Адрес электронной почты для связи: i gg-iss@yandex.ru
Ник в мессенджере Telegram: Igor Iss
Следующая страница — «Паровые Машины Прошлого».
Перейти – страница о «Твердом Топливе»