Что-то тихо тут у нас.
Или всё всем понятно, или ничего не понятно ?
Главная мысль, которую я хотел донести - это то, что тяговая мощность лопатки зависит не только от мощности потока, но и от скорости движения лопатки. Чем больше скорость лопатки, тем больше тяговая мощность.
Особый момент - это когда скорость лопатки превышает скорость потока. И чем больше это превышение, тем лучше.
Второй момент - взаимное направление движений лопатки и потока.
Традиционно лопатки турбины движутся либо вслед потоку, либо под некоторым углом. но всё равно вслед. Но это далеко не лучший путь извлечения энергии из потока.
Самое лучшее соотношение скоростей - перпендикулярность. потока к направлению движения лопатки. При таком соотношении возникает "искусственное" и беззатратное увеличение скорости набегающего на лопатку потока. Скорость вымпельного ветра может быть увеличена в два, три, и даже в пять раз в сравнении с располагаемой скоростью. Давление же потока на лопатку растёт пропорционально квадрату этой "искусственной" скорости.
Это очень необычное явление - многократный рост реально действующей силы без дополнительного разгона потока. Я лично, это воспринимаю, как чудо.
Третий момент - разгонный диффузор, устанавливаемый на выходе турбины.
Более чем двухкратное увеличение скорости струи, без увеличения располагаемого напора - это тоже чудо.
Четвертый момент состоит в том, что, опять же, каким-то чудом, скорость струи после взаимодействия с лопаткой не падает. Крыло получает энергию от потока не за счёт его торможения, а за счёт возникающего разряжения на выпуклой поверхности. Особенно сильно этот эффект проявляется при работе нескольких крыльев, расположенных в непосредственной близости друг к другу. Это, так называемая, крыльевая решётка. Гидродинамическая сила на крыльевой решётке может в два с лишним раза превосходить силу на одиночном крыле.
Пятый момент - скоростная радиально-периферийная турбина может обходиться без редуктора. При разумной компоновке обороты турбины можно довести до 15-20 об/сек, что достаточно для прямого соединения со средне-оборотным генератором.
Давай чертить,а то как то мозги клинит.Наглядности не хватает.
точно отмечено... наглядность без нее никак... сам сижу пытаюсь рассчитать и вычертить, как говориться век живи, век учись
Причем вариантов куча, и цена ошибки велика.
ЦЕНА ОШИБКИ !!!
Круто. Чей же, интересно, цена ошибки ? Вашей или моей ?
Неужели Вы уже лопаточки турбины к рабочему колесу паяльничком припаиваете ? Нет, ну и слава богу.
В своих страничках я сначала не "чертил", надеясь на буквальное восприятие.
Потом стал для наглядности "чертить". Но это осталось незамеченным.
Значит, не так "чертил".
"Ни хрена не понятно" - это вроде того, что непонятно ничего вообще. Ни про парус, ни про диффузор, ни про "вымпельную" скорость.
Хорошо. Будем считать, что ничего и не было.
Стартуем с нуля.
Только, уговор, я буду чертить, излагая свою мысль, но и вы - люди хорошие, тоже чертите в ответ, чтобы я понимал, где понято, а где не очень.
Договорились ?
Вот, для начала, простой пример. Струя воды из шланга бьёт в пластину, поставленную перпендикулярно струе. Пластина неподвижна. Скорость струи, вылетающей из шланга 5 м/сек, расход воды 100 кг/сек. Площадь пластины раз в 10 больше площади струи.
Какова сила, действующая на неподвижную пластину?
Ньютон говорит, что F=GV, где G - массовый расход, V - скорость струи.
Итак F = 100*5=500 H (примерно 50 кг силы).
Практика подтверждает теорию Ньютона (в данном примере) на 100 %.
Нужно здесь, что-нибудь чертить ? Думаю, не нужно.
Если ошибаюсь, поправьте.
Следующий пример. Пластина начинает движение в том направлении, куда бьёт струя. Наша задача получить максимальную тяговую мощность в таком простом устройстве.
Два вопроса:
1. Какова эта максимальная мощность.
2. При какой скорости пластины тяговая мощность будет максимальна ?
ЦЕНА ОШИБКИ !!!
Круто. Чей же, интересно, цена ошибки ? Вашей или моей ?
не кипите.... цена ошибки для меня.... затратить время на сборку и установку, получения разрешений, а в итоге может результат быть не такой какой был в расчетах... вот по сему и хочется получить какой то дельный совет, а их я получил много читая посты... сейчас есть над чем поработать серому веществу..
Итак F = 100*5=500 H (примерно 50 кг силы).
Практика подтверждает теорию Ньютона (в данном примере) на 100 %.
это при неподвижном теле....при движении с изменением угла появляется переменная составляющая угла поворота... плюс потери .... если я хоть что то понял
Решаем задачу без привлечения высшей математики.
Предположим (для начала), что скорость движения пластины в направлении вылета струи равна Vп=1 м/сек.
Тогда скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–1=4 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 4 • 100= 400 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 400 • 1 = 400 Вт.
Следующий шаг: скорость пластины 2 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–2=3 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 3 • 100= 300 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 300 • 2 = 600 Вт.
Полезная мощность возросла в 1,5 раза.
Идём дальше: скорость пластины 3 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–3=2 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 2 • 100= 200 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 200 • 3 = 600 Вт.
Тот же результат, что и в предыдущем примере.
Ещё больше увеличиваем скорость пластины – до 4 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–4=1 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 1 • 100= 100 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 100 • 4 = 400 Вт.
Провал, в сравнении с предыдущим результатом.
Не исключено, что самое лучшее сочетание скорости струи и скорости пластины мы проскочили.
Возвращаемся чуть-чуть назад и устанавливаем скорость пластины в 2,5 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–2,5=2,5 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 2,5 • 100= 250Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 250 • 2,5 = 625 Вт.
Вот он максимум тяговой мощности, которую можно извлечь из струи, бьющей в пластину под углом в 90 градусов.
Каков же КПД данного способа преобразования энергии струи ?
Располагаемая энергия струи: N= G • (V^2)/2 = 100 • (5^2)/2 = 1250 Вт.
Отсюда КПД = 50 %.
Вывод: турбина, в которой струя воды бьёт перпендикулярно в плоскую лопатку, имеет КПД не более 50%.
Чертить что-нибудь нужно ?
Если нужно, давайте будем чертить.
.
Игорь.Вот тут ты малость мою любимую турбину обидел:"Возвращаемся к турбине Банки в её современном исполнении. Главное отличие от авторской модели - профилированные лопасти. Они дают дополнительные проценты КПД, но при сохранении попутного режима (вода подаётся по касательной к колесу), эффективность турбины не так хороша, как хотелось бы."
Лопасть турбины Банки встречает поток воды под углом ок.15 град к вектору скорости потока.Под таким же углом,поток встречается на выходе с лопастями при выходе из турбины.Так что....ни хрена не попутно.
Поехали дальше.
Но, сначала небольшие итоги по рассмотренной схеме.
Получается, что попутная струя, бьющая в плоские лопатки рабочего колеса, обеспечивает КПД преобразования энергии в 50 %. Для такой простой конструкции - это немало. Правда, данный КПД достигается только при окружной скорости лопаток, равной половине от скорости струи. Небольшие отклонения от половинной скорости не критичны, мощность меняется плавно.
Если мы теперь, частично окунём колесо с плоскими лопатками в поток воды, например небольшую речку или лоток, и будем ждать тех же результатов, то мы их не дождёмся.
Оказывается, давление ПОТОКА воды на лопатку вдвое меньше, чем давление одиночной СТРУИ на такую же лопатку (при ударе в лоб).
То есть, при тех же 100 литрах воды в секунду, сила, толкающая лопатки, будет вдвое меньше. Значит вдвое меньше будет и мощность и КПД опустится до 25 %.
Отсюда такой низкий КПД у нижнебойных водяных мельниц.
Чтобы как-то поправить ситуацию, лопатки можно сделать в виде полусфер, обращённых выпуклостью по ходу движения. Такая доработка увеличивает толкающую силу почти в полтора раза, что позволяет подтянуть КПД до уровня 35 %.
Именно этот момент (двухкратное снижение толкающей силы) не учёл Ньютон в своей Гидравлике, основанной на законе сохранения импульса.
Кстати, если струя бьёт в пластину, с площадью поперечного сечения, равной площади поперечного сечения струи, то проигрыш в толкающей силе также будет двухкратным. Сама по себе струйная подача воды не спасает. Нужно ещё, чтобы площадь лопатки была в несколько раз больше площади струи.
В гидравлике есть такое понятие "скоростной напор" потока. Он равен давлению потока на единицу площади: P=(ρ•V^2)/2, здесь V - скорость потока, ρ - удельная плотность воды (1000 кг/куб.м).
Если же считать по Ньютону, то давление на пластину должно быть вдвое больше, но на практике этого нет.
Правда, есть одно исключение. Крыльевая решетка, при некоторых углах обтекания потоком, формирует силу, в несколько раз превышающую силу скоростного напора.
Даю диаграмму из Гидравлики Френкеля (в прикреплённом файле).
reshyotka_s_grafikom.gif
Более подробно об этом поговорим позже.
Сергей, по по поводу турбины Банки тоже чуть позже, поскольку - это более сложный случай. Хорошо бы знать, под каким углом к радиусу колеса подаётся вода в твоей турбине и под каким углом (к радиусу) закреплены лопасти.
Следующий разговор будет про взаимодействие потока и пластины под углом, меньшим, чем 90 градусов.
В представленной информации всё понятно ?
Или есть вопросы ?
Переходя к анализу "нелобового" обтекания лопастей гидротурбины, нам не обойтись без большого количества картинок и большого количества расчётов. Поэтому этот кусок текста - в прикреплённом файле. Файлы: fermer_03_0.doc
Сергей, так ты водолей по гороскопу !
Тебе сам Бог велел искать непроторенные пути.
Поздравляю тебя, воин !
Здоровья тебе, силы, энергии и личного счастья !
если я правильно понял в турбине сафонова направляющие лопатки создают постоянный угол атаки или являются сифонами???
Привет Валера.При полном верхнем бьефе,в зависимости от вида нагрузки 1-1.5 кВт.
благодарю Сергей за пояснение
Выкладываю в прикреплённом файле последнюю страничку моего обзора гидротурбин.
Файлы:
fermer_8_0.doc
Что-то тихо тут у нас.
Или всё всем понятно, или ничего не понятно ?
Главная мысль, которую я хотел донести - это то, что тяговая мощность лопатки зависит не только от мощности потока, но и от скорости движения лопатки. Чем больше скорость лопатки, тем больше тяговая мощность.
Особый момент - это когда скорость лопатки превышает скорость потока. И чем больше это превышение, тем лучше.
Второй момент - взаимное направление движений лопатки и потока.
Традиционно лопатки турбины движутся либо вслед потоку, либо под некоторым углом. но всё равно вслед. Но это далеко не лучший путь извлечения энергии из потока.
Самое лучшее соотношение скоростей - перпендикулярность. потока к направлению движения лопатки. При таком соотношении возникает "искусственное" и беззатратное увеличение скорости набегающего на лопатку потока. Скорость вымпельного ветра может быть увеличена в два, три, и даже в пять раз в сравнении с располагаемой скоростью. Давление же потока на лопатку растёт пропорционально квадрату этой "искусственной" скорости.
Это очень необычное явление - многократный рост реально действующей силы без дополнительного разгона потока. Я лично, это воспринимаю, как чудо.
Третий момент - разгонный диффузор, устанавливаемый на выходе турбины.
Более чем двухкратное увеличение скорости струи, без увеличения располагаемого напора - это тоже чудо.
Четвертый момент состоит в том, что, опять же, каким-то чудом, скорость струи после взаимодействия с лопаткой не падает. Крыло получает энергию от потока не за счёт его торможения, а за счёт возникающего разряжения на выпуклой поверхности. Особенно сильно этот эффект проявляется при работе нескольких крыльев, расположенных в непосредственной близости друг к другу. Это, так называемая, крыльевая решётка. Гидродинамическая сила на крыльевой решётке может в два с лишним раза превосходить силу на одиночном крыле.
Пятый момент - скоростная радиально-периферийная турбина может обходиться без редуктора. При разумной компоновке обороты турбины можно довести до 15-20 об/сек, что достаточно для прямого соединения со средне-оборотным генератором.
Вот такое получилось резюме.
Пока ни хрена не получилось.Давай чертить,а то как то мозги клинит.Наглядности не хватает.
точно отмечено... наглядность без нее никак... сам сижу пытаюсь рассчитать и вычертить, как говориться век живи, век учись
Причем вариантов куча, и цена ошибки велика.
причем учитывая последние посты в данной теме могу сказать что может быть очень велика как в выборе самой турбины так и расчетах
ЦЕНА ОШИБКИ !!!
Круто. Чей же, интересно, цена ошибки ? Вашей или моей ?
Неужели Вы уже лопаточки турбины к рабочему колесу паяльничком припаиваете ? Нет, ну и слава богу.
В своих страничках я сначала не "чертил", надеясь на буквальное восприятие.
Потом стал для наглядности "чертить". Но это осталось незамеченным.
Значит, не так "чертил".
"Ни хрена не понятно" - это вроде того, что непонятно ничего вообще. Ни про парус, ни про диффузор, ни про "вымпельную" скорость.
Хорошо. Будем считать, что ничего и не было.
Стартуем с нуля.
Только, уговор, я буду чертить, излагая свою мысль, но и вы - люди хорошие, тоже чертите в ответ, чтобы я понимал, где понято, а где не очень.
Договорились ?
Вот, для начала, простой пример. Струя воды из шланга бьёт в пластину, поставленную перпендикулярно струе. Пластина неподвижна. Скорость струи, вылетающей из шланга 5 м/сек, расход воды 100 кг/сек. Площадь пластины раз в 10 больше площади струи.
Какова сила, действующая на неподвижную пластину?
Ньютон говорит, что F=GV, где G - массовый расход, V - скорость струи.
Итак F = 100*5=500 H (примерно 50 кг силы).
Практика подтверждает теорию Ньютона (в данном примере) на 100 %.
Нужно здесь, что-нибудь чертить ? Думаю, не нужно.
Если ошибаюсь, поправьте.
Следующий пример. Пластина начинает движение в том направлении, куда бьёт струя. Наша задача получить максимальную тяговую мощность в таком простом устройстве.
Два вопроса:
1. Какова эта максимальная мощность.
2. При какой скорости пластины тяговая мощность будет максимальна ?
не кипите.... цена ошибки для меня.... затратить время на сборку и установку, получения разрешений, а в итоге может результат быть не такой какой был в расчетах... вот по сему и хочется получить какой то дельный совет, а их я получил много читая посты... сейчас есть над чем поработать серому веществу..
начиная с вашей задачки..
это при неподвижном теле....при движении с изменением угла появляется переменная составляющая угла поворота... плюс потери .... если я хоть что то понял
Решаем задачу без привлечения высшей математики.
Предположим (для начала), что скорость движения пластины в направлении вылета струи равна Vп=1 м/сек.
Тогда скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–1=4 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 4 • 100= 400 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 400 • 1 = 400 Вт.
Следующий шаг: скорость пластины 2 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–2=3 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 3 • 100= 300 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 300 • 2 = 600 Вт.
Полезная мощность возросла в 1,5 раза.
Идём дальше: скорость пластины 3 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–3=2 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 2 • 100= 200 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 200 • 3 = 600 Вт.
Тот же результат, что и в предыдущем примере.
Ещё больше увеличиваем скорость пластины – до 4 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–4=1 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 1 • 100= 100 Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 100 • 4 = 400 Вт.
Провал, в сравнении с предыдущим результатом.
Не исключено, что самое лучшее сочетание скорости струи и скорости пластины мы проскочили.
Возвращаемся чуть-чуть назад и устанавливаем скорость пластины в 2,5 м/сек.
Скорость, с которой струя бьёт в убегающую от неё пластину будет равна V’c=5–2,5=2,5 м/сек.
Сила удара, равна: F= (V’c) • G = 2,5 • 100= 250Н.
Тяговая мощность на лопатке N=F • Vп = 250 • 2,5 = 625 Вт.
Вот он максимум тяговой мощности, которую можно извлечь из струи, бьющей в пластину под углом в 90 градусов.
Каков же КПД данного способа преобразования энергии струи ?
Располагаемая энергия струи: N= G • (V^2)/2 = 100 • (5^2)/2 = 1250 Вт.
Отсюда КПД = 50 %.
Вывод: турбина, в которой струя воды бьёт перпендикулярно в плоскую лопатку, имеет КПД не более 50%.
Чертить что-нибудь нужно ?
Если нужно, давайте будем чертить.
Если и так всё ясно, усложняем задачу.
Пока не надо.Плывём дальше.
.
Игорь.Вот тут ты малость мою любимую турбину обидел:"Возвращаемся к турбине Банки в её современном исполнении. Главное отличие от авторской модели - профилированные лопасти. Они дают дополнительные проценты КПД, но при сохранении попутного режима (вода подаётся по касательной к колесу), эффективность турбины не так хороша, как хотелось бы."
Лопасть турбины Банки встречает поток воды под углом ок.15 град к вектору скорости потока.Под таким же углом,поток встречается на выходе с лопастями при выходе из турбины.Так что....ни хрена не попутно.
пока ясно.... как сказано выше плывем дальше:))))
А в какой среде пластина движется?
Я дико извиняюсь, но не пробовали вы сделать употребимый в хозяйстве продукт?
Или всё пока теоретические разработки?
Поехали дальше.
Но, сначала небольшие итоги по рассмотренной схеме.
Получается, что попутная струя, бьющая в плоские лопатки рабочего колеса, обеспечивает КПД преобразования энергии в 50 %. Для такой простой конструкции - это немало. Правда, данный КПД достигается только при окружной скорости лопаток, равной половине от скорости струи. Небольшие отклонения от половинной скорости не критичны, мощность меняется плавно.
Если мы теперь, частично окунём колесо с плоскими лопатками в поток воды, например небольшую речку или лоток, и будем ждать тех же результатов, то мы их не дождёмся.
Оказывается, давление ПОТОКА воды на лопатку вдвое меньше, чем давление одиночной СТРУИ на такую же лопатку (при ударе в лоб).
То есть, при тех же 100 литрах воды в секунду, сила, толкающая лопатки, будет вдвое меньше. Значит вдвое меньше будет и мощность и КПД опустится до 25 %.
Отсюда такой низкий КПД у нижнебойных водяных мельниц.
Чтобы как-то поправить ситуацию, лопатки можно сделать в виде полусфер, обращённых выпуклостью по ходу движения. Такая доработка увеличивает толкающую силу почти в полтора раза, что позволяет подтянуть КПД до уровня 35 %.
Именно этот момент (двухкратное снижение толкающей силы) не учёл Ньютон в своей Гидравлике, основанной на законе сохранения импульса.
Кстати, если струя бьёт в пластину, с площадью поперечного сечения, равной площади поперечного сечения струи, то проигрыш в толкающей силе также будет двухкратным. Сама по себе струйная подача воды не спасает. Нужно ещё, чтобы площадь лопатки была в несколько раз больше площади струи.
В гидравлике есть такое понятие "скоростной напор" потока. Он равен давлению потока на единицу площади: P=(ρ•V^2)/2, здесь V - скорость потока, ρ - удельная плотность воды (1000 кг/куб.м).
Если же считать по Ньютону, то давление на пластину должно быть вдвое больше, но на практике этого нет.
Правда, есть одно исключение. Крыльевая решетка, при некоторых углах обтекания потоком, формирует силу, в несколько раз превышающую силу скоростного напора.
Даю диаграмму из Гидравлики Френкеля (в прикреплённом файле).
reshyotka_s_grafikom.gif
Более подробно об этом поговорим позже.
Сергей, по по поводу турбины Банки тоже чуть позже, поскольку - это более сложный случай. Хорошо бы знать, под каким углом к радиусу колеса подаётся вода в твоей турбине и под каким углом (к радиусу) закреплены лопасти.
Следующий разговор будет про взаимодействие потока и пластины под углом, меньшим, чем 90 градусов.
В представленной информации всё понятно ?
Или есть вопросы ?
Файлы:
reshyotka_s_grafikom.gif
Оптимально лопасти должны быть закреплены под 21 градус к радиусу. Возьмите любой редуктор зубья стоят под 21 градус.
У зубьев своя песня, у крыльев (лопастей) своя.
Тональности не совпадают.
По ходу выкладывания информации, убедитесь сами.
Переходя к анализу "нелобового" обтекания лопастей гидротурбины, нам не обойтись без большого количества картинок и большого количества расчётов. Поэтому этот кусок текста - в прикреплённом файле.
Файлы:
fermer_03_0.doc
благодарю.... многое становится понятным
Пока идёт переваривание информации, я исправил случайные опечатки и неточности в выложенном тексте Фермер_03.
Сергей, чтобы вернуться к разговору о турбине Банки, жду от тебя данные.
Поскольку я вчера стал на год взрослей,информация задерживается.
Сергей, так ты водолей по гороскопу !
Тебе сам Бог велел искать непроторенные пути.
Поздравляю тебя, воин !
Здоровья тебе, силы, энергии и личного счастья !
От воина в запасе.
Спасибо Игорь.Наш бронепоезд....И: Кто к нам с мечём.....,для нас не пустые звуки.
Поздравления с опозданием...
Всех благ и удачи во всех начинаниях