Utilizzo dell' HHO in turbina a gas

[nonuke]

Ciao a tutti,
chiedo aiuto al forum su un dubbio che mi perseguita ed al quale nn ho trovato risposta, o forse non ho gli strumenti per comprendere alcuni dati trovati su internet.
Secondo voi è possibile utilizzare l' HHO in una micro turbina a gas tipo quelle per aeromodellismo ? l'idea finale è un ciclo combinato.
grazie a chi vorra rispondere.

[jowind]

Secondo voi è possibile utilizzare l' HHO in una micro turbina a gas tipo quelle per aeromodellismo ? l'idea finale è un ciclo combinato.
grazie a chi vorra rispondere.

Ciclo compbinato fra cosa?

La miscela di gas in questione è utilizzabile per far funzionare il tipo di turbine di cui parli, solo che bisogna controllare la quantità necessaria da fornire per l'autosostentamento della turbina.
Infatti, le turbomacchine, necessitano di avviamento, per pompare l'aria in ingresso e consentire l'accensione, successivamente, ad avviamento avvenuto, è la turbina stessa che provvede a far girare il compressore per pompare l'aria necessaria.
Se non si fornisce una sufficiente quantità di gas da bruciare, la turbina non riesce a far girare il compressore e si spegnerà.

Il consiglio è quello di usare bombole di H2 e non di "HHO" proveniente da un elettrolizzatore, che produrrà una quantità di HHO sicuramente insufficiente.

[nonuke]

Grazie per la risposta.
Il ciclo combinato potrebbe essere micro turbina a gas e a vapore...sempre micro. Faccio un passo indietro... il ragionamento parte da una riflessione sulle pdc e i loro cop 1 :4 ,1:3 ma il consumo di queste macchine è cmq alto in kW elettrici.Ora supponiamo di produrre 4 lpm di HHO con le celle (700 Watt spesi) e andiamo ad alimentare una micro turbina a gas con 3,5 lpm che restituisce parte dell' elettricità (una percentuale X ) ma soprattutto genera temperature molto elevate, flusso di scarico e camera di combustione.Con un design particolare utilizzo parte del calore per produrre vapore da mandare nella seconda turbina dove produrrò altra x percentuale di energia elettrica e ancora calore da sfruttare( Altro vapore potrei ottenerlo dalle alte temperature di fiamma 1800° circa). Alla fine del ciclo potrei avere un sistema super efficente centralizzato da sfruttare in ambito residenziale con rendimenti maggiori dell 1 : 4 , 1:3 delle pdc.

che ne pensi? fattibile?

[jowind]

Il tuo intento se non ho capito male è quello di realizzare un apparato di questo tipo?




OK!
Si può fare.... sempre se la quantità di gas ottenuta dall'elettrolisi è sufficiente al funzionamento della turbina, ed il calore raccolto da quest'ultima è sufficiente per produrre vapore.

A questo punto verificherai che la somma delle quantità di energia elettrica ottenute (in figura indicate con X1 e X2) sarà sicuramente minore di quella utilizzata nella cella.

Quindi?
Tutto questo giochino, bello dal punto di vista didattico non è molto utile.

Per finire non ho capito che relazione ci sia fra le Pompe di Calore (se è questo che intendi con PDC) e la generazione di Energia elettrica.

[nonuke]

Si esattamente. Ora verifico se 3,5 litri al minuto sono sufficenti ma dovrebbero esserlo ( sto ragionando su un modellino in scala ovviamente).
Con le temperature di scarico di una turbina jet arrivi tranquillamente ai 400° e più e attorno ai 7/8 mila giri 200 Watt li recuperi....(alternatore con magneti neodimio) x1
supponiamo di recuperarne altri 200 da quella a vapore x2 .

alla fine ho speso solo 300 Watt per l' elettrolisi e forse mi rimane qualche litro di combustibile da utilizzare con fiamma diretta vedi saldature con ossidrogeno.
Le pdc si utilizzano per il riscaldamento meglio se accoppiate con pannelli radianti il problema è che consumano un botto di kWe ,io ne ho una che con l'hydro kit fa anche acqua calda sanitaria e in inverno utilizza in aggiunta una resistenza da 3 kW sul boiler di accumulo.

Lo scopo del giochino è abbassare il più possibile il consumo di energia elettrica per compiere lo stesso lavoro delle pdc.

[nonuke]

Consumi di un pulse jet Wingspan : Length inc. engine : Dry weight : Fuel tank : Flight duration : Speed : Thrust : Fuel : Fuel consumption :

considera che il carburante è diverso ci si potrebbe stare nei 4 litri minuto. 112 cm 175 cm 5.9 Kg 2 x 1 Liter (75 % filling) weight 1,2 KG 3 Minutes Depends on air pressure and temperature 390- 445 Km/h 85 N 53 % Kerosine JP-4 or Jet A-1. 40 % Gasoline. 7 % Propylene oxide C3-H6-O 500 cc Minute

[nonuke]

Idle speed : 38 000 rpm - 40 000 rpm
Max speed : 130 000 rpm
Idle thrust : less than 6 N
Maximum thrust : 70 N at 130 000 rpm
Fuel Consumption : 350 ml / min
qui siamo sui 900° in uscita con kerosene come carburante

[jowind]

Con le temperature di scarico di una turbina jet arrivi tranquillamente ai 400° e più e attorno ai 7/8 mila giri 200 Watt li recuperi....(alternatore con magneti neodimio) x1
supponiamo di recuperarne altri 200 da quella a vapore x2 .

alla fine ho speso solo 300 Watt per l' elettrolisi e forse mi rimane qualche litro di combustibile da utilizzare con fiamma diretta vedi saldature con ossidrogeno.

Non ci siamo....

non puoi sparare Watt a caso!!
Se fai i calcoli con precisione, usando dei rendimenti delle turbine che tu usi (dato di targa), alla fine ti accorgi che:

X1 + X2 < 300W

Se l'energia spesa per l'elettrolisi è 300W.

non puoi ottenere 200 + 200 w + altro gas residuo.

Ricordati che l'energia non si crea!
Se tu usi 300W per l'elettrolisi, tutta l'energia che riuscirari ad ottenere con quello schema sarà circa il 40% cioè: 120W in tutto.

[jowind]

Fuel Consumption : 350 ml / min
qui siamo sui 900° in uscita con kerosene come carburante

Quando dice 350ml/min riferendosi al Kerosene, devi calcolare che se prendi H2 a condizioni standard, probabilmente ci vogliono 200 o 300 Litri/min.
Considerando che il Keronese è liquido, quindi con un volume specifico circa 1000 volte più piccolo del H2.



Ad esempio facendo riferimento ad 1kg di benzina (di cui ho trovato il potere calorifico), cioè circa 1,43 Litri:
otteniamo dalla combustione circa 46 MJ
(essendo il potere calorifico della benzina proprio 46 MJ/kg)

Altresì se bruciamo 1 Normal Metro Cubo di H2 (cioè 1000Litri a condizioni standard) otteniamo circa 12,7 MJ
(Essendo il potere calorifico dell'idrogeno appunto di 12,7 MJ/Nmc)

Quindi per ottenere la stessa energia di 1kg di benzina è necessario bruciare: 3622Litri di Idrogeno a condizioni standard.


Da questo esempio credo proprio che sia chiaro che la quantità di gas da te mensionata non sia sufficiente, inoltre se pendi che il così detto "HHO" è formato da una buona percentuale di O2, è chiaro che il volume necessario di questa miscela aumenta considerevolmente.

[nonuke]

Si scusa per i Watt a caso, ma nn sto cercando di arrivare all' overunity
io come valori ho questi: kerosene LHV 18,500 Btu/lb, or 43.1 MJ/kg
Idrogeno -----------------------120.1 MJ/kg

Heat of Combustion for some common fuels (higher value)

Fuel	kJ/g	kcal/g	BTU/lb
Hydrogen	141.9	33.9	61,000
Gasoline	47.0	11.3	20,000
Diesel	45.0	10.7	19,300
Ethanol	29.8	7.1	12,000
Propane	49.9	11.9	21,000
Butane	49.2	11.8	21,200
Wood	15.0	3.6	6,000
Coal (Lignite)	15.0	4.4	8,000
Coal (Anthracite)	27.0	7.8	14,000
Natural Gas	54.0	13.0	23,000

l' idrogeno è più esplosivo, quindi sarà miscelato in camera di combustione con quantità d' aria maggiori e iniettori particolari forse è possibile iniettare anche micro quantita di vapore (Superheated) x via della densità. I rendimenti possono arrivare anche al 50%.

[nonuke]

i Watt spesi per l' elettrolisi sarebbero 700 non 300
Ho due pdf interessanti da allegare ma nn riesco metto il link
http://www.netl.doe.gov/technologies...0GT%20Fuel.pdf

http://www.salvatoreaiello.com/Files...quirements.pdf

[jowind]

kerosene 43.1 MJ/kg

Idrogeno 120.1 MJ/kg

Fai i calcoli insieme a me....
io aggiungo che il Peso Specifico dell'Idrogeno è circa 0,089KG/Nmc
(Nmc= Normal Metri Cubi)

1kg di kerosene produce 43MJ
Quindi se ne servono 350ml/min (consumo della turbina in questione) allora avremo una produzione di circa 15MJ/min

per ottenere gli stessi 15MJ/min ci vogliono circa 0,125Kg/min di Idrogeno.

Che volume occupa quella quantità di Idrogeno a condizioni standard?

0,125 / 0,089 = 1,4 Nmc/min

Che corrispondono a 1400Litri/min di Idrogeno.

Ti torna?

[jowind]

l' idrogeno è più esplosivo, quindi sarà miscelato in camera di combustione con quantità d' aria maggiori e iniettori particolari forse è possibile iniettare anche micro quantita di vapore (Superheated) x via della densità. I rendimenti possono arrivare anche al 50%.

Sono affermazioni poco scientifiche, ed in ogni caso ogni combustibile necessita della giusta quantità di ossigeno per bruciare, per questo tutti i motori vanno carburati.
Per i rendimenti, è vero che una turbina può arrivare al 50%, ma se consideri la sola turbina, ed estrai lavoro sotto forma di energia meccanica, se gli abbini un generatore di energia elettrica, il rendimento scende drasticamente.

Bisognerebbe fare dei calcoli precisi, ma la vedo dura arrivare al 50%.

[livingreen]

... specie se si pensa alle microturbine monostadio, che arrivano si e no al 25%...
Comunque, non si dovrebbe parlare di turbina a gas semplice, ma di turboalbero.

[nonuke]

Jowind è evidente che l' h2 deve essere "diluito" in camera di combustione, così come lo è il kerosene,vapore superheated ? non lo so ,ho allegato il link a un doc interessante magari Livingreen puoi dirci cosa ne pensi.
eh eh Turboshaft.. sempre superpreciso L.
Il punto è che il turboalbero sarebbe solo uno stadio intermedio, che senso ha usare energia elettrica per produrre gas per riprodurre energia elettrica?
quello che si va a sfruttare sono le elevate temperature dei "turboalberi".
supponiamo un 20% in recupero ,benissimo è accettabile per il momento(ragionamenti di massima)continuiamo con il ciclo e passiamo al vapore..

[nonuke]

Avete letto il documento che ne pensate?
Le foto sopra sono quelle di un mostro, in un modello in scala per un proof of concept questo forse è meglio. 650 grammi -75 N o 16,8 lbs max

consumi 105 grammi minuto 1 litro per 9,6 minuti a 6N (miscela di kerosene) ovviamente temperature sui 500°
10

[jowind]

che senso ha usare energia elettrica per produrre gas per riprodurre energia elettrica?

Appunto...
che senso ha?
Ancora non si è ben capito cosa vuoi fare....
Se facessi uno schema come quello che ho fatto io, per far capire le tue intenzioni, sarebbe meglio.
Perchè fino ad ora hai mischiato tante cose che non si incastrano per nulla...
Tipo: elettrolisi, turbine varie, pompe di calore e genereatori di energia elettrica!

Primo: Da cosa vuoi partire? (che tipo di energia vuoi usare?)

Secondo: Cosa vuoi utilizzare per trasformare il succitato tipo di energia?

Terzo: Quale è il tipo di energia finale che vuoi ottenere dopo tutte le trasformazioni?

Quattro: analizza un attimo la fattibilità dei processi che hai in mente. (ad es. se usi una turbina per riscaldare l'acqua, forse non è la cosa migliore)

[nonuke]

ok vedo di rendere più chiari i processi modificando il tuo schema
intanto il punto di partenza potrebbe essere da fonte rinnovabile uno/due moduli da 200 Wp mi mangio le mani mentre scrivo perchè partirai per la tangente, quindi aggiungo "con batteria di accumulo ed opzionale" -> processo elettrolitico fissando un valore di rendimento x da approffondire state of the art 600/700 Watt per 4.5/6 litri minuto di HHO (Dry cell) ->
Analisi Turbina a gas : fattibilità di utilizzo combustibile HHO + "diluente" - modifiche tecnico costruttive - rendimento termico x ed elettrico x (vedi alternatori con magneti in neodimio).... segue
I rendimenti elettrici sono solo in recupero, vanno ad abbassare i 600 /700 spesi inizialmente, sui rendimenti termici sfrutto le elevate temperature delle turbine per generare vapore e riprocessarlo ->

Se i 700 Watt iniziali riesco a ridurli di un ragionevole xx % , il tutto non rimane un semplice giochino.

Lascia perdere le PDC x il momento come nn detto

[jowind]

Fai i calcoli insieme a me....
io aggiungo che il Peso Specifico dell'Idrogeno è circa 0,089KG/Nmc
(Nmc= Normal Metri Cubi)

1kg di kerosene produce 43MJ
Quindi se ne servono 350ml/min (consumo della turbina in questione) allora avremo una produzione di circa 15MJ/min

per ottenere gli stessi 15MJ/min ci vogliono circa 0,125Kg/min di Idrogeno.

Che volume occupa quella quantità di Idrogeno a condizioni standard?

0,125 / 0,089 = 1,4 Nmc/min

Che corrispondono a 1400Litri/min di Idrogeno.

Ti torna?

Correggo i calcoli, ho dimenticato di inserire la densità del cherosene: 800kg/Nmc (circa)

Consumo di cherosene della turbina: 350ml/min = 0,280kg/min

Energia prodotta: circa 12MJ/min

Idrogeno necessario per produrre la stessa energia: 12 MJ/min / 120MJ/kg = 0,1kg/min

Volume occupato in condizioni standard: 0,1 /0,089 = 1,1 Nmc

Consumo di Idrogeno in litri: 1100Litri/min


Questo è l'idrogeno che necessita quella turbina per funzionare,
ciò che intendi tu con "diluire".... non è ben chiaro.

Vorresti usare Idrogeno + Cherosene?
Se tu immetti 4 o 5 Litri di Idrogeno insieme al tutto il resto di cherosene necessario, non credo che avresti un così grande miglioramento del rendimento essendo l'idorgeno utilizzato appena lo 0,4% del necessario!
Senza considerare che devi tenere in considerazione l'energia spesa per produrlo.

[fabio19tdi]

A me vengono 2 domande:
L'idrogeno in alta concetrazione si lega all'acciaio indebolendolo, l'acciaio delle pale di una turbina (spesso si ricava da un unico cristallo tanto è sollecitato) credo ne risentirebbe se dovesse funzionare solo ad hho, senza nessun velo di indrocarburi proettivo ad isolarlo dall'hho.
E la mancanza di lubrificazione, dovuta alla presenza di solo combustiile molto secco.
Secondo me potesti provare ad alimentarlo come fanno alcune compagnie aeree con olio di semi di recupero e HHO, dato che l'HHO dovrebbe dare il massimo non da solo ma con i combustibili tradizionali permettendo di sfruttarli a fondo , migliorandone la combustione.
P.S. ovviamente se userai l'olio con lo scarico scaldalo bene, in quei motri i combustibili devono essere molto fluidi e polverizzabili per bruciare bene.
Ovviamente questo lo suppongo, non ho esperienze dirette.
Grazie

[nonuke]

@jowind Per diluire intendevo vapore nella camera di combustione , hai letto il doc nel link che ho segnalato ?, sembrerebbe teoricamente fattibile ovviamente la turbina andrebbe riprogettata.

http://www.netl.doe.gov/technologies...0GT%20Fuel.pdf

@fabio19tdi olio di semi ? non saprei.... Hai dei documenti con qualche soluzione tecnica da consultare?

YouTube - HHO Dry cell made by G.T. Baker Aviation High school students 2008-2009
YouTube - hydrogen powered tubro jet @ George T.baker

[fabio19tdi]

Se su google cerchi "aereo ad olio di semi" trovi molti link, non se so se qualche compagnia ha finito la fase di test e adesso l'usa regolarmente.
Ti linko qui il primo risultato della ricerca:
Un volo verde col kerosene e l'olio di semi - LASTAMPA.it
Credo però per quel che conosco di una turbina a gas (info qui: Turbina a gas fiat general eletric LM2500 ) che se non si vuole sostituire gli ugelli e pompe, il combustibile debba essere molto fluido, per questo se si usa olio va ben riscaldato. Ad assicurare la qualità della combustione dovrebbe essere l'aggiunta di HHO.

[livingreen]

nonuke, va bene la discussione sulla turbina, ma quel che non si è capito è tutto il processo in generale, e soprattutto il suo scopo.
Vuoi ricavare energia dai pannelli solari (rendimento 16%), caricarci delle batterie ((rendimento 80%) e poi farci l'elettrolisi (rendimento da 65 a 83%) e poi ancora farci andare una turbina (rendimento 25%, che potrebbe salire di un paio di punti col vapore), per poi ..... fare cosa?

[nonuke]

@livingreen
pannelli e batteria (opzionali)
turbina gas modificata per utilizzo H2 - HHO rendimento 25%.... verifichiamolo.
Possibilità di includere iniettori di acqua micro nebulizzata riscaldata(diluente) in camera di combustione ( espansione immediata in vapore) una sorta di pulse jet.
scarterei per il momento l' ipotesi olio di semi
-> processi del vapore etc.

Lo scopo è abbassare il consumo elettrico iniziale del sistema il più possibile,avere quindi un ciclo combinato con rendimenti elevati ,non un banale esercizio teorico di trasformazione energetica. Ho portato nei primi post l' esempio delle PDC perchè le dinamiche sono queste , 1 kW elettrico = 3/4 kW termici quello che non si dice è che quando le temperature esterne variano dai range di esercizio ottimali le prestazioni di queste macchine (compressori) calano esponenzialmente, a fine mese spilli le bollette Enel come le carte da poker, scusate la metafora.
Ancora, le Pdc funzionano bene con si sistemi di riscaldamendo a bassa temperatura che hanno molta inerzia come ad esempio impianti a pavimento.
Ultimo ma non per importanza , kit dedicati producono Acs con l' ausilio di resistenze da 3kW .

Riesci a vedere....?
Nuovi standard edili costruttivi.
Impianti di riscaldamento centralizzati non inquinanti o poco almeno con c.o.p. elevati,anche a - 10/ -20°.
Bollitori e pannelli saranno preistoria così come le caldaie a gas.

[nonuke]

Finalmente! ho trovato qualcosa sul sistema turbina non è proprio quello che avevo in mente ma è un inizio.
YouTube - Jet engine water injection tests
che ne pensate?

[livingreen]

Se ho capito bene, quindi... intendi usare questo sistema per il riscaldamento domestico?

[nonuke]

riscaldamento domestico si beh anche se è riduttivo, userei il termine condizionamento.... di una palazzo di 5 piani con relativi pochi consumi elettrici ,processi industriali particolari, generazione elettrica differita in caso di necessità con combustibili alternativi . all in the box
Capisco che potrà sembrare assurdo avere un micro motore a reazione nel locale tecnico ma l'idea è proprio quella di sfruttare le caratteristiche termiche estreme dei jet ,dai 600° ai 900° c allo scarico ,diciamo un' ottimizzazione dei processi.

[livingreen]

Forse ho messo una domanda troppo sintetica?
Vuoi fare riscaldamento, oppure condizionamento, oppure generazione di energia? Oppure una combinazione di due di queste cose? E se sì, quali?

[primus71]

spiacente dirtelo nonuke ma se usi 700 watt x produrre hho, puoi anche piangere in cinese ma sempre 700 watt ti ritrovi, solo che buona parte si questi si sono trasformati in calore
mi sa che confondi la temperatura cn l'energia termica

ciao

[nonuke]

riscaldamento domestico ? suona di sarcasmo la tua domanda eppure non sto proponendo di progettare un disco volante a carbonella o a pedali. i cicli combinati esistono e non li ho inventati io.Quello che mi incuriosisce è la possibilità di utilizzare un primo ciclo "diverso" come da titolo del topic,scalabile e utilizzabile in contesti diversi da quelli attuali. Penso che la politica del risparmio energetico vada perseguità con un approccio multidisciplinare definendo nuovi standard, la coibentazione degli edifici è pratica sempre più diffusa e le pdc sono la prossima scommessa, riusciamo a fare di meglio ? forse no ma voglio ragionarci su.