Discussione: Turbina per micro idro (nuovo tipo??)

Salve a tutti
Siccome i problemi dalle mie parti sono : poca acqua e poco salto, ho realizzato un modellino di turbina che potesse compensare queste carenze, ed approfittando del periodo ridanciano dell'anno vi sottopongo quanto segue.
Il problema è che su internet non ho trovato nulla di simile, quindi potrebbe benissimo essere una macchina già sperimentata, ma non OK ai fini pratici .
Vi dò i dati del banco prova realizzato ed i risultati ottenuti dalla prova:

Motore pompa P= 0,5 HP
Q= 5-40 l/1' (Qmax verificata = 38,5 l/1')
H= 35-5 m C.A. (Hmax verificata = 37m C.A.)
Flussimetro 7-37 l/1'
Manometro pompa 0-6 bar
Dinamo tachimetrica V= 0,06 V/rpm ; Imax =0,18 A ; rpm max = 10000

Turbina ad asse verticale
rpm = 380
H= 2,2 bar ; Q= 15l/1'
Coppia all'asse = 0,12 kgm (ad asse fermo, ma dovrebbe rimanere pressochè costante anche in rotazione)

Ho provato a fermare con le dita l'asse (c'e poco spazio per passare con la mano), ma non sono riuscito a fermarla e la rotazione è scesa a 350 rpm.
Lo sò, sono dati che sembrano ottimistici, ma questo è quanto.
Dal punto di vista della realizzazione meccanica ed idraulica, ci sono dei grossi margini di miglioramento, in quanto l'ho costruita con quello che ho trovato, senza calcolare e curare il dimensionamento.

Sono pronto per essere lapidato....FERMIIIII ho diritto ad esprimere un ultimo desiderio : le pietre......... tiratele grosse 'chè piccole vanno negli occhi

Ciao a tutti ......e buon Carnevale
Tout

CITAZIONE (Toutdroit @ 1/2/2008, 11:08)

Salve a tutti
Siccome i problemi dalle mie parti sono : poca acqua e poco salto, ho realizzato un modellino di turbina che potesse compensare queste carenze, ed approfittando del periodo ridanciano dell'anno vi sottopongo quanto segue.
Il problema è che su internet non ho trovato nulla di simile, quindi potrebbe benissimo essere una macchina già sperimentata, ma non OK ai fini pratici .
Vi dò i dati del banco prova realizzato ed i risultati ottenuti dalla prova:

Motore pompa P= 0,5 HP
Q= 5-40 l/1' (Qmax verificata = 38,5 l/1')
H= 35-5 m C.A. (Hmax verificata = 37m C.A.)
Flussimetro 7-37 l/1'
Manometro pompa 0-6 bar
Dinamo tachimetrica V= 0,06 V/rpm ; Imax =0,18 A ; rpm max = 10000

Turbina ad asse verticale
rpm = 380
H= 2,2 bar ; Q= 15l/1'
Coppia all'asse = 0,12 kgm (ad asse fermo, ma dovrebbe rimanere pressochè costante anche in rotazione)

Ho provato a fermare con le dita l'asse (c'e poco spazio per passare con la mano), ma non sono riuscito a fermarla e la rotazione è scesa a 350 rpm.
Lo sò, sono dati che sembrano ottimistici, ma questo è quanto.
Dal punto di vista della realizzazione meccanica ed idraulica, ci sono dei grossi margini di miglioramento, in quanto l'ho costruita con quello che ho trovato, senza calcolare e curare il dimensionamento.

Sono pronto per essere lapidato....FERMIIIII ho diritto ad esprimere un ultimo desiderio : le pietre......... tiratele grosse 'chè piccole vanno negli occhi

Ciao a tutti ......e buon Carnevale
Tout

Interessante, ma non ho capito molto su che tipo di macchina è come è fatta come funziona, ci sono solo i dati... Per caso è una PAT (pump as turbine) cioè una pompa fatta girare al contrario??

EDIT:

vediamo se ho capito bene:

Potenza idraulica

2.2 bar---> 22m di acqua
15l/s ---> 0.015 mc/s

P=3.23kW = 3230 W idraulici


Potenza meccanica della turbina

0.12 kgm ---> 1.17 Nm
350 rpm ---> 36 rad/s

Pmeccanica all'albero = 42.12 W

Rendimento totale= 42.12/3230=0.01

Ti chiedo, come hai calcolato il momento all'asse??

P.S.
Dai un'occhiata ai miei conti, non vorrei aver interpretato male i dati.

bye
m.

Edited by maxsanty - 1/2/2008, 11:56

Ciao,
Ti faccio i miei complimenti per la manualita', l'inventiva e le capacita' tecniche.
Nn entro nel merito perche' nn ne ho le potenzialita' ma troverari sicuramente pane per i Tuoi denti con gli altri partecipanti e motivo di confronto.
ciao
car.boni

CITAZIONE (maxsanty @ 1/2/2008, 11:29)

CITAZIONE (Toutdroit @ 1/2/2008, 11:08)

Salve a tutti
Siccome i problemi dalle mie parti sono : poca acqua e poco salto, ho realizzato un modellino di turbina che potesse compensare queste carenze, ed approfittando del periodo ridanciano dell'anno vi sottopongo quanto segue.
Il problema è che su internet non ho trovato nulla di simile, quindi potrebbe benissimo essere una macchina già sperimentata, ma non OK ai fini pratici .
Vi dò i dati del banco prova realizzato ed i risultati ottenuti dalla prova:

Motore pompa P= 0,5 HP
Q= 5-40 l/1' (Qmax verificata = 38,5 l/1')
H= 35-5 m C.A. (Hmax verificata = 37m C.A.)
Flussimetro 7-37 l/1'
Manometro pompa 0-6 bar
Dinamo tachimetrica V= 0,06 V/rpm ; Imax =0,18 A ; rpm max = 10000

Turbina ad asse verticale
rpm = 380
H= 2,2 bar ; Q= 15l/1'
Coppia all'asse = 0,12 kgm (ad asse fermo, ma dovrebbe rimanere pressochè costante anche in rotazione)

Ho provato a fermare con le dita l'asse (c'e poco spazio per passare con la mano), ma non sono riuscito a fermarla e la rotazione è scesa a 350 rpm.
Lo sò, sono dati che sembrano ottimistici, ma questo è quanto.
Dal punto di vista della realizzazione meccanica ed idraulica, ci sono dei grossi margini di miglioramento, in quanto l'ho costruita con quello che ho trovato, senza calcolare e curare il dimensionamento.

Sono pronto per essere lapidato....FERMIIIII ho diritto ad esprimere un ultimo desiderio : le pietre......... tiratele grosse 'chè piccole vanno negli occhi

Ciao a tutti ......e buon Carnevale
Tout

Interessante, ma non ho capito molto su che tipo di macchina è come è fatta come funziona, ci sono solo i dati... Per caso è una PAT (pump as turbine) cioè una pompa fatta girare al contrario??

EDIT:

vediamo se ho capito bene:

Potenza idraulica

2.2 bar---> 22m di acqua
15l/s ---> 0.015 mc/s

P=3.23kW = 3230 W idraulici


Potenza meccanica della turbina

0.12 kgm ---> 1.17 Nm
350 rpm ---> 36 rad/s

Pmeccanica all'albero = 42.12 W

Rendimento totale= 42.12/3230=0.01

Ti chiedo, come hai calcolato il momento all'asse??

P.S.
Dai un'occhiata ai miei conti, non vorrei aver interpretato male i dati.

bye
m.

Ciao Max
sono litri al minuto=> 0,25 l/s =0,00025mc/s
Il Mt l'ho misurato direttamente sull'albero con un dinamometro ed un'asta di 1 m, ed il dato che ho scritto è arrotondato per difetto. In base ai miei calcoli il rendimento dovrebbe essere superiore all'80%.
Mi fa molto piacere che tu mi abbia risposto.
Per ulteriori chiarimenti alle prox.
Tout
P.S. : Non è una PAT
P.S.2 : 380 rpm

CITAZIONE (car.boni @ 1/2/2008, 11:32)

Ciao,
Ti faccio i miei complimenti per la manualita', l'inventiva e le capacita' tecniche.
Nn entro nel merito perche' nn ne ho le potenzialita' ma troverari sicuramente pane per i Tuoi denti con gli altri partecipanti e motivo di confronto.
ciao
car.boni

Ciao car.boni
Spero solo di non venire bruciato come un eretico
Grazie per i complimenti,ma non è detto che la macchina vada in porto,....ma quanto mi piacerebbe farne una ben fatta e provarla con tutti i crismi del caso.
Tout

CITAZIONE (maxsanty @ 1/2/2008, 11:29)

vediamo se ho capito bene:

Potenza idraulica

2.2 bar---> 22m di acqua
15l/s ---> 0.015 mc/s

P=3.23kW = 3230 W idraulici


Potenza meccanica della turbina

0.12 kgm ---> 1.17 Nm
350 rpm ---> 36 rad/s

Pmeccanica all'albero = 42.12 W

Rendimento totale= 42.12/3230=0.01

Ti chiedo, come hai calcolato il momento all'asse??

P.S.
Dai un'occhiata ai miei conti, non vorrei aver interpretato male i dati.

bye
m.

Rivedendo i calcoli:

Potenza idraulica

2.2 bar---> 22m di acqua
15l/min ---> 0.25 l/s ---> 0.00025mc/s

P=53.95W idraulici

Potenza meccanica della turbina

0.12 kgm ---> 1.17 Nm
350 rpm ---> 36 rad/s

Pmeccanica all'albero = 42.12 W

Rendimento totale (meccanico + idraulico)= 42.12/53.95=0.78 (escluso rendimento elettrico)

Direi ottimo!!!
La cosa sembra interessante, non capisco però perché hai messo i dati della pompa allora se non è una PAT

Resta il fatto che la cosa sembra avere senso... (scusa se dico sembra ma nel forum ho letto cose strane e quindi mi cautelo...)

Un appunto. Il fatto che la misura dell Mt sia a macchina ferma (non in movimento) non mi soddisfa appieno. Mettici una dinamo da bicicletta e prova ad accendere qualche lampadina in continua, quando ne hai accese 3 da 15W allora la prova empirica mi soddisferebbe di più. (non che la mia soddisfazione sia fondamentale, questo è chiaro)

Ottimo lavoro...
bye
m.

Ciao Max
I dati della pompa si riferiscono a quella del " banco prova " per azionare la turbina in mancanza della condotta forzata.
Il sistema di misura del Mt non soddisfa neppure me, ma dato le caratteristiche della dinamo tachimetrica, non posso fare altro.
Credimi Max, ho fatto un notevole sforzo con le dita per fermarla, mi sono persino spellato un dito, ma non ci sono riuscito, ed i giri sono scesi solo a 350.
Ti quoto al 100% per le "cose strane lette su questo forum" .
Il problema della dinamo da bici penso consista nella potenza, non credo sviluppi 45 W.
Alle prox
Ciao

CITAZIONE (Toutdroit @ 1/2/2008, 13:21)

Ciao Max
I dati della pompa si riferiscono a quella del " banco prova " per azionare la turbina in mancanza della condotta forzata.
Il sistema di misura del Mt non soddisfa neppure me, ma dato le caratteristiche della dinamo tachimetrica, non posso fare altro.
Credimi Max, ho fatto un notevole sforzo con le dita per fermarla, mi sono persino spellato un dito, ma non ci sono riuscito, ed i giri sono scesi solo a 350.
Ti quoto al 100% per le "cose strane lette su questo forum" .
Il problema della dinamo da bici penso consista nella potenza, non credo sviluppi 45 W.
Alle prox
Ciao

Capito tutto!
Ti dico, capisco che ti sia spellato il dito, ma finché non mi dai un numero, che ne so io che dita hai magari sono in amianto o magari in plastilina....

Se vuoi misurare correttamente il momento torcente, dovresti procurarti tipo una bilancia a piatti, metterla solidale ad un freno agente sull'albero e misurare con dei pesi il momento torcente trasmesso dal freno al telaio (che passa per la bilancia). In pratica mettendo in equilibrio la bilancia hai messo in equilibrio il momento torcente che il freno trasmette al telaio e che quindi l'albero motore trasmette al freno. Spero sia chiaro. Ti allego uno schema di massima, naturalmente lascio a te i calcoli per dimensionare lo sbraccio...


In ogni caso sono molto curioso sul tipo di turbina, come sai, o forse no, io di lavoro, oltre a tante altre cose, studio le turbine. E quando dico che le studio, le studio a fondo, infatti le simulo in CFD oltre studiare procedure di progettazione innovative. La cosa quindi mi interessa. E' per questo motivo che ti ho risposto subito e che di solito quando leggo di cose "innovative" mi vengono sempre dei sospetti atroci....
Ti saluto, a presto.

bye
m.

Download attachment
Sbraccio.pdf ( Number of downloads: 47 )

[QUOTE=maxsanty,1/2/2008, 14:55]

CITAZIONE (Toutdroit @ 1/2/2008, 13:21)

In ogni caso sono molto curioso sul tipo di turbina, come sai, o forse no, io di lavoro, oltre a tante altre cose, studio le turbine. E quando dico che le studio, le studio a fondo, infatti le simulo in CFD oltre studiare procedure di progettazione innovative. La cosa quindi mi interessa. E' per questo motivo che ti ho risposto subito e che di solito quando leggo di cose "innovative" mi vengono sempre dei sospetti atroci....
Ti saluto, a presto.

bye
m.

Credo che sia l'unica via che mi rimane, anche perchè trovare un'applicazione elettrica per potenze così piccole è molto difficile e si rischia ,come in questa prova, che una buona fetta di potenza sia dissipata dall'attrito dei cuscinetti della dinamo.
Devo realizzare due ceppi dei freni, il problema sarà quello di azzeccare il corretto coeff.d'attrito per i calcoli.
Per la realizzazione meccanica non dovrei avere grossi problemi.
Per quanto concerne il tuo lavoro, lo sapevo che lo fai di mestiere (ho letto i tuoi post), per questo mi ha fatto molto piacere che tu mi abbia scritto.
Alle prossime
Ciao
Tout
P.S. Subito ho osservato male, ma quello che mi proponi non è un freno, è quello che ho già fatto (se non ho interpretato male lo schema, l'asse è bloccato e la bilancia "controbilancia" il Mt, misurandone la coppia). Ho fatto questo ma con una misura diretta su un braccio di 1 m di lunghezza, supportato in centro da un appoggio(sfera) per neutralizare eventuali componenti della forza di gravità sulla misurazione (vista l'entità minima da misurare,è sufficiente un piccolo errore e sballi di brutto) , ed applicando all'estremita una bilancia a molla graduata a 5g (in verità lessi 125g, ma ho arrotondato a 120 per stare "abbotonato").
Non sò se è un sistema corretto.
Alle prossime
Ciao
P.S. 2 Ho riletto tutto e riguardato bene lo schema: in pratica devo frenare l'asse, vedere la coppia rilevata dalla bilancia e nel contempo registrare rpm a quella data coppia. Dovrei riuscirci facendo alcune piccole modifiche al blocco che ho già fatto.
Ti aggiornerò
Ciao

Edited by Toutdroit - 1/2/2008, 17:01

CITAZIONE (Toutdroit @ 1/2/2008, 15:26)

P.S. 2 Ho riletto tutto e riguardato bene lo schema: in pratica devo frenare l'asse, vedere la coppia rilevata dalla bilancia e nel contempo registrare rpm a quella data coppia. Dovrei riuscirci facendo alcune piccole modifiche al blocco che ho già fatto.
Ti aggiornerò
Ciao

Si esattamente questo devi fare ed è quello che si fa nelle prove di laboratorio.
Se la metti a due sbracci, riesci ad eliminare il problema dell'errore della misura dovuto alla non conoscenza esatta della forza di g.

In bocca al lupo

bye
m.

Ho fatto le prove con il freno, ahime, la coppia non si mantiene costante come speravo,ma cala, così il rendimento: inferiore al 50%.
Ho piazzato una bilancia digitale ed una leva bilanciata per darle il carico.
Peccato. Mi sono fatto un'esperienza, non tutte le ciambelle escono col buco.
Ciao
Tout

CITAZIONE (Toutdroit @ 2/2/2008, 12:59)

Ho fatto le prove con il freno, ahime, la coppia non si mantiene costante come speravo,ma cala, così il rendimento: inferiore al 50%.
Ho piazzato una bilancia digitale ed una leva bilanciata per darle il carico.
Peccato. Mi sono fatto un'esperienza, non tutte le ciambelle escono col buco.
Ciao
Tout

Hai considerato il peso della leva nel calcolo del momento?

bye
m.

P.S.
Mi spiace che non abbia il rendimento che pensavi, ma questo non significa che non sia cmq una buona idea. Ci sono applicazioni così micro che non raggiungono neanche il 20% per loro natura.

Ciao Max grazie per la condivisione della prova.
La leva della bilancia, in pratica è costituita da un quadrato forato al centro (intersezione delle diagonali) montato verticalmente(l'asse del foro quindi è orizzontale). In questo modo il peso è neutro. Il braccio del freno, che ruota su un piano orizzontale, appoggia su un lato verticale in alto, mettendo in "rotazione" il quadrato, ma sul lato a 90° in basso, uno "spillo" verticale, agente alla stessa distanza dal vertice, trasmette il carico alla bilancia digitale. Tutto più difficile da spiegare che da fare, non sò se sono stato chiaro.
Devo riuscire ad aumentare rpm, ma non sarà facile. Ora mi lecco le ferite, poi proverò a modificare le geometrie, ma ci vorra un pò di tempo e "l'ispirazione".
Devo mica cambiare nick name, o peggio fare karakiri per l'esito della prova?
Ciao
Tout

CITAZIONE (Toutdroit @ 2/2/2008, 16:19)

Devo mica cambiare nick name, o peggio fare karakiri per l'esito della prova?

Ma no valà sei stato anche troppo bravo. Anzi, a differenza di altri "progetti futuristici" sei molto umile, e sopratutto non pensi di fare il moto perpetuo...

Dacci notizie

bye
m.

Ciao Max
Non riesco nemmeno a fare una turbina efficiente, figuriamoci il moto perpetuo.
Alla prox
Tout

Buonaserata,
leggo con estremo interesse questa discussione e sono impressionato dalla forza di volonta' di scoprire e migliorare una tecnologia, quella idroelettrica, che viene ormai considerata come matura, con pochi spaxi di miglioramento.
Pur nn avendo le capacita' tecniche e di conseguenza quelle di giudizio, ammiro molto questo impegno.
ciao
car.boni

Ciao car.boni
In effetti tutto quello che c'era da provare è stato provato anni fa, però tentar non nuoce. Alle volte ci vuole anche un pò' di fortuna, come successe al sig. Pelton, ma fu arguto, ed applicò a proprio vantaggio un guasto che gli capitò ad una ruota ad acqua.
Ciao
Buona Domenica

Errata corrige
Scusate, ma ho sbagliato una casella di riferimento nel foglio di calcolo excel, me ne sono accorto solo ora. Non che le cose siano migliorate, anzi, ma per lo meno ora hanno un senso. Vi trasmetto i dati rilevati durante la prova (per intero, se lo facevo prima Max te ne accorgevi subito )

rpm-- Mt kgm ----Q l/s ----H mCA
367-----0-------- 0,18------24
234 ----0,035------ "------- "
167---- 0,06------- "-------- "
84 -----0,11------- "------- "
34 -----0,144 -----"-------- "
0-------0,157 ------"------- "

Max, pensi sia da raccolta differenziata la "cosa"
Ciao a tutti

Edited by Toutdroit - 5/2/2008, 20:19

Questa è la tabella che risulta a me.


rpm Omega Mt kgm Q l/s H mCA Pidr Pmecc eta
367 38.43 0 0.18 24 42.37 0.00 0.0000
234 24.50 0.035 0.18 24 42.37 8.41 0.1985
167 17.48 0.06 0.18 24 42.37 10.29 0.2429
84 8.79 0.11 0.18 24 42.37 9.49 0.2240
34 3.56 0.144 0.18 24 42.37 5.03 0.1187
0 0 0.157 0.18 24 42.37 0.00 0.0000

Allora, non so le dimensioni assolute della macchina, che sono abbastanza importanti a dir la verità, quando sono piccole subentra l'effetto scala che porta in primo piano le perdite per attrito viscoso alle pareti. Questo si trascura nelle macchine più grandi dove gli effetti inerziali sono molto più importanti. Non so se questo giustifica il rendimento del 25%, tieni conto che gli errori di misura possono incidere un bel pò, anche del 10% (dico io). Fatto stà che domani con calma ti dico il rendimento che fanno le micropompe che studiamo noi così puoi regolarti. Tieni conto che una turbina, per sua natura ha un rendimento maggiore di una pompa di circa ugual caratteristiche.

bye
m.

P.S.
Non ti faccio più i complimenti, ormai sono sottintesi OK?

P.P.S.
Direi che vale la pena fare qualche prova con potenze maggiori, perché non tenti di aumentare la portata??

Oggi ho fatto delle prove con una geometria completamente rivisitata, pensavo addirittura che non girasse. Invece al primo tentativo mi sono avvicinato ai dati che ti ho inviato prima (è per questo che mi sono accorto dell'errore in excell).
Se ho tempo domani modifico alcune dimensioni, e provo ad aumentare la portata.
Di sicuro le perdite per attrito viscoso sono elevatissime, ma soprattutto devo fare girare due cuscinetti di troppo, ma allo stato attuale delle cose non posso fare diversamente.
Pensavo di montare un regolatore di velocità elettronico sul motore della pompa ed anche di aggiungere un bypass sulla mandata per regolare la portata senza strozzare il flusso.
Ciao e grazie di tutto
Tout

Bravi questi ragazzi,
seguo con interesse questo post ;-)
Complimenti amici
Ciao
Rem

Eccomi,
interpellato il mio collega esperto sulle micropompe, mi conferma che ha:

5W di potenza, 20ml/min di portata e 2kPa di prevalenza con rendimenti totali del 20% di cui 40% idraulico e il resto perdite meccaniche.

Ti dico, le prove sperimentali eseguite erano su dei modelli non ottimizzati, adesso una volta ottimizzato il tutto (tenute, cuscinetti, geometria della pompa) ha migliorato notevolmente.

Vedi tu se secondo te la tua proposta è da differenziata o no...

Una cosa però ti dico, sono molto curioso della geometria e su questa adesso si gioca l'innovazione.....


bye
m.


P.S.
Grazie REM

Tutti da appalusi e bravissimi !!
Con stima e simpatia
car.boni

CITAZIONE (maxsanty @ 6/2/2008, 10:27)

Vedi tu se secondo te la tua proposta è da differenziata o no...

Una cosa però ti dico, sono molto curioso della geometria e su questa adesso si gioca l'innovazione.....


bye
m.


P.S.
Grazie REM

Perdona l'ignoranza, ma cosa intendi per "differenziata"?
Per quanto concerne l'innovazione,ripeto, non ho trovato nulla del genere nè sulla rete (dovrebbe essere la più aggiornata a meno di prototipi ancora in studio), tantomeno sui manuali.
Certamente se la "cosa" migliorasse notevolmente una volta ottimizzata, per tecnici come voi, ci sarebbe da studiare per bene alcune parti.
Mi fate venire voglia di farne una con un dimensionamento corretto, in base alle mie capacità tecniche ovviamente.
Grazie Rem e Car.boni, il vostro appoggio morale mi fa un piacere immenso.
Per ora Max, grazie di tutto.
Alle prossime
Ciao

CITAZIONE

Perdona l'ignoranza, ma cosa intendi per "differenziata"?

Sei stato tu a dire, "secondo te è da raccolta differenziata?" io ti ho rigirato la domanda.

Facci avere info.... e non ti preoccupare se hai bisogno chiedi, quello che possiamo dare lo diamo volentieri.

bye
m.

Uauuu!!
Non avevo colto, ne scrivo tante che poi alla fine non me le ricordo.
Dato che ci rileggiamo, concordo con te sugli errori di misura ed anche sul gruppo freno bilancia, di sicuro qualche cosa lo perdo anche lì.
Ciao