Парогенератор для производства электроэнергии. Парогенератор своими руками: как избежать ошибок при самостоятельной сборке. Подробно о назначении

Парогенератор - это специализированное оборудование, предназначенное для преобразования жидкости, чаще всего, воды, в пар. Жидкость нагревается при сжигании какого-либо топлива: древесина, уголь, нефть или природный газ.

Переход жидкости к газообразному состоянию создает давление, а затем расширение, которое может быть направлено и использовано как источник энергии.

Поршни с паровым двигателем сыграли важную роль в развитии фабрик, железнодорожных локомотивов, пароходов и многих других образцов механического оборудования.

Одним из самых ранних применений промышленного парогенератора в технике был паровоз. Топливо, в виде дров или угля, подавалось в топку. Полученное тепло направлялось через систему трубок, которые нагревали воду, которая хранилась в специальном резервуаре.

После того, как температура достигала уровня кипения, энергия, созданная из пара, затем приводила в движение поршни, которые поворачивали колеса паровоза. Основной функцией паровой энергии было движение поезда, но она также активно применялась в тормозах и свистке.

В сравнении с паровыми бойлерами, паровые генераторы содержат меньше стали в конструкции и используют одиночный паровой змеевик вместо множества маленьких шлангов. Специализированный насос подачи воды используется для непрерывной качки воды по шлангу.

Парогенератор использует в своей конструкции единовременную принудительную подачу воды для того чтобы превращать поступающую воду в пар за один раз с помощью змеевика нагрева.

По мере того как вода проходит через змеевик, тепло передается от горящих газов и заставляет воду превращаться в пар. В конструкции генератора не используется паросборник, где между паром и водой свободное пространство внутри, поэтому для достижения 99,5% качества пара необходимо использовать влаго/паро - отделитель.

Из-за того что генераторы не используют большой напорный бак в своей конструкции, как в жаровых трубах, зачастую они очень малы и их легко запустить, что делает их идеальным выбором для ситуаций, когда нужно получить небольшое количество пара за короткое время.

Однако это связано с затратами на производство энергии, поскольку генераторы имеют маленький КПД и поэтому не всегда способны производить достаточное количество пара в различных ситуациях.

Преимущества

По своему устройству и принципу работы парогенераторы достаточно похожи на другие системы паровых котлов, одновременно оставаясь при этом принципиально отличными от них.

Эти, на первый взгляд, малозначительные отличия меняют всю работу системы, которая, как правило, является менее мощной, чем у бойлеров, но имеет ряд преимуществ.

Например, парогенераторы обладают более простой конструкцией, что позволяет им намного быстрее запускаться и легче работать, чем полномасштабный промышленный бойлер. Они также меньше в размерах, что делает их более универсальными, при работе в ограниченном пространстве их часто можно увидеть в качестве вспомогательных котлов.

Следующая причина, по которой они часто используются в качестве вспомогательных котлов, заключается в том, что они довольно легко и быстро запускаются.

Из-за их компактной конструкции, одиночного змеевика и относительно более низкой вместительности воды, эти машины могут быть запущены и работать на полной мощности в более короткие сроки, по сравнению с полномасштабными бойлерами, что делает их полезным в аварийных ситуациях.

Это похоже на сравнение гоночного мотоцикла с военным танком - первый быстрее разгоняется и работает быстро, но не очень силен, в то время как второй долго заводится, но в конечном итоге является более мощной машиной. И притом, что они вообще стоят намного меньше, чем полномасштабные бойлеры, они могут быть более востребованы для работ, которые не требуют таких высоких уровней пара.

Где применяются

Когда вы думаете о паровой энергии, вы можете представить себе паровые двигатели или пыхтящие локомотивы. Однако промышленные парогенераторы имеют множество применений:

• Дистилляция
• Стерилизация
• Подогрев теплового насоса
• Косвенный нагрев
• Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха

Электрический генератор может преобразовать приблизительно 97% электрической энергии из пара. Автоматическое управление безопасностью - регулятор уровня жидкости, например - поддерживает необходимый уровень воды и отключает генератор если уровень воды падает ниже нормы.

Парогенераторы с таким функционалом могут работать непрерывно без перегрева.

Генераторы пара из нержавеющей стали являются лучшим вариантов в случае необходимости достаточно чистого пара. Нержавейка уменьшает вероятность загрязнения пара.

Дизельный парогенератор

Они следуют подобной концепции теплообмена как бойлеры со змеевиками, но могут производить даже более высокое давление в зависимости от мощности. Они используются в основном на электростанциях.

Их паровое давление может ровняться, а в некоторых паровых машинах и превышать максимальное водяное давление в 221 Бар. Температура пара на этих машинах высокого давления может достигать 500 градусов по Цельсию.

Теплоутилизационный парогенератор

Теплоутилизационный парогенератор, или теплообменный аппарат, собирает облака пара под высоким давлением и использует этот пар после отработки через цепь теплообменников для питания других менее мощных паровых машин.

Этот восстановленный пар можно даже использовать на этих генераторах с более низким давлением для отопления промышленных предприятий или домов.

Парогенераторы для атомной электростанции

Существует два основных типа ядерных парогенераторов: (BWR), реактор с горячей водой и (PWR), реактор с водой под давлением. Вода в BWR превращается в пар внутри самого ядерного реактора и идет к турбине вне резервуара.

PWR вода находится под давлением свыше 100 Бар и никаких процессов кипения воды внутри реактора не происходит.

Паровые генераторы на солнечной энергии

Солнечные парогенераторы являются самым чистым способом получения пара. Вода бежит по трубам внутри панели солнечных батарей.

Солнце нагревает воду, а затем вода проходит через паровую турбину, создавая электроэнергию. Такой вид парогенераторов не производит отходов и не загрязняет окружающую среду.

Принцип работы

Теплообмен

Парогенераторы используются для получения и использования энергии, выделяющейся в виде тепла, в самых различных процессах и преобразования ее в более полезную форму, такую как механическая и электрическая энергия.

Получаемое тепло используется для производства электроэнергии или обрабатывается в качестве побочного продукта какого-либо другого промышленного процесса.

Непосредственный источник тепла обычно загрязнен, например, радиоактивное топливо на атомной электростанции, поэтому первым шагом выработки паровой энергии является передача этого тепла в чистую воду с помощью теплообменника.

Это делается путем поднятия тепловым источником температуры топлива, типа бензина и т.п., которое циркулирует в замкнутой цепи. Топливо, в свою очередь, нагревает резервуар с водой, не загрязняя его.

Создание пара

Горячее топливо циркулирует по водяной бане для получения пара. Существует несколько различных геометрических схем, но принцип остается тот же.

Нагреваемая жидкость отводится по нескольким трубкам малых размеров для увеличения своего поверхностного контакта с водой и для того чтобы обеспечить ускорение теплообмена и получение пара.

Пар, производимый на современных атомных и угольных электростанциях, часто находится в сверхкритических условиях или выше критической точки на фазовой диаграмме воды (374 градуса Цельсия и 22 МПа).

Превращение тепла в электроэнергию

Пар сверхкритического давления перегружен энергией. Энергия пара преобразуется в механическую путем прогона ее через паровую турбину. Высокое давление пара давит на множество наклоненных лопастей турбины, и заставляет их вращаться.

Эта механическая энергия преобразуется в электрическую энергию путем использование энергии вращения паровой турбины для того чтобы привести в действие электрический генератор. Турбина, представленная на изображении, может генерировать до 65 мегаватт электроэнергии.

Заключение

Каждый вид топлива является источником тепла для нагрева воды. Просто каждый из них делает это по-своему. Некоторые являются экологически чистыми, а другие оказывают достаточно сильное влияние на окружающую среду.

Казалось бы, что может быть проще пара. Однако не все замечают, насколько он нам необходим. И речь тут не только о или . Пар – прекрасное очищающее и обеззараживающее средство, он проникает в самые тонкие щели, впитывается в глубины и , помогает гладить бельё, очищает под давлением ткани и механизмы. Иногда возникает необходимость собрать парогенератор своими руками. Самодельный прибор может прекрасно себя проявить при прочистке таких быстро загрязняющихся устройств, как фильтр от или, к примеру, . Сегодня в обзоре редакции HouseChief расскажем, что такое парогенератор, где его можно использовать, из каких элементов он состоит. Также в нашем обзоре простые инструкции по сборке агрегата своими руками, а также анализ возможных ошибок, которые могут допустить новички.

Читайте в статье

Виды парогенераторов и их применение в домашнем хозяйстве

Парогенераторы чаще всего используются для разморозки , обустройства , и парных. Простейший преобразователь пара обойдётся в разы дешевле, чем строительство полноценной с камнями. Для того чтобы начать пользоваться прибором, его просто нужно включить в сеть. Паропреобразователи используются для очистки сложного сетчатого или пористого оборудования, помогают эффективно отогревать двигатели автомобилей в зимнюю пору.

Если ещё не так давно можно было встретить мощные парогенераторы на твердотопливные генераторы, работающие на дровах, к примеру, генератор пара Перевалова, то сегодня большинство умельцев отдают предпочтение моделям, работающим от электричества. Ведь нет ничего проще, чем просто подключить прибор к . А найти старый чайник или пароварку для человека, поставившего перед собой цель − собрать прибор своими руками, не составит труда.

По мощности принято разделять приборы на промышленные и . Первые требуют подключения к специальным сетям с мощностью 380 В. А бытовые, как этого и следовало ожидать, работают от электророзетки на 220 В. Нагревать воду такая паровая печь может тоже по-разному. Рассмотрим основные типы таких систем:

1. Индукционные паропреобразователи . Подобное оборудование работает за счёт преобразования электромагнитного поля. Резервуары эти чаще всего используются на промышленных предприятиях, чаще всего . В этом случае получается достаточно лёгкий и чистый пар.
2. Электродная паровая печь . В таких печах нагревательным элементом выступает электрод. Пар тоже получается очищенным от примесей, в нём нет никаких примесей, а также разных взвесей.
3. Электрические . Устройство чем-то напоминает электрический чайник. Здесь тоже присутствует ТЭН. Мощность может быть разной, обычно от 4 кВт.
4. Печной . Работает за счёт нагрева теплоносителя. Это могут быть дрова, уголь.
5. Ультразвуковой . В этом случае устанавливается специальный ультразвуковой прибор, который производит колебания заданной частоты. В этом случае образуется своего рода испарина, которая выпаривается в воздух. Ультразвуковой парогенератор при желании можно тоже сделать своими руками.

Пароочистители

Как устроены парогенераторы

Прежде чем приступать к поиску деталей и ревизии в , важно понять, что собственно нам необходимо искать. Парогенератор своими руками можно собрать из хлама – проверено на себе. Рассмотрим устройство классического парогенератора: любой агрегат работает на воде, соответственно, нам будет необходима ёмкость или бак. Кстати, лучше всего, чтобы ёмкость имела превышенную прочность и термоизоляцию. Некоторые умельцы используют для сборки парогенератора обыкновенный газовый баллон. По сути, парогенератор можно сделать даже из металлической фляги.

Комментарий

" Если вы планируете использовать в качестве ёмкости для парогенератора газовый баллон, то необходимо провести процедуру его очистки от газа. Для этого необходимо крайне аккуратно и осторожно снять вентиль, выпустить из баллона остатки газа, залить его водой, повторить процедуру несколько раз. И только после этого приступать к распиливанию корпуса.

Кроме того, необходимо найти, подобрать, собрать или позаимствовать нагревательный элемент. В этом нам помогут вышедшие из строя старые бытовые приборы, к примеру, электрический .

Для успешной реализации проекта необходимо подготовить чертежи парогенератора, собранного своими руками. Здесь важно учесть и рассчитать мощность и необходимый объём ёмкости. Также потребуется паровой и водяной насос. Особенно если необходимо сделать паровую пушку для бани своими руками. Помните, чтобы устройство проработало долгое время, необходимо обеспечить постоянную подачу холодной воды, что, кстати, будет дополнительно охлаждать всю систему. Для того чтобы и , можно установить специальные датчики. Если вы планируете подключать прибор к централизованной системе подачи воды, то необходимо предусмотреть наличие патрубка.

Кроме того, не забывайте, что в любой системе обязательно необходимо сливать воду и прочищать ТЭНы. Поэтому необходимо обеспечить кран для слива, а также постоянный доступ к нагревательным элементам.

Как сделать своими руками парогенератор для бани из газового баллона

Такой тип сборки наиболее популярен среди умельцев. Во-первых, сам по себе баллон выполнен из качественного листового железа. Найти такой практически невозможно. Металл выдержит практически любую температуру, он устойчив к перепадам давления. Как сделать парогенератор своими руками из газового баллона, можно посмотреть в этом видео.

Какие инструменты и материалы нужны для работы

Сварные швы баллона выдерживают достаточное давление. Металл не боится коррозии, устойчив к высоким температурам. Подготовка баллона состоит из важных этапов: освобождение от остатков газа и паров (о чём мы говорили выше), спил верхней части и обработка торцов.

Совет! Заранее подготовьте все расходные материалы: металлические листы, пластины, датчики для замера давления, патрубки, шаровые краны, переходники.

Выбор и подготовка ёмкости для парогенератора

Почему именно газовый баллон – поясняем. Диаметр его основания универсален и подходит для подбора нагревательного элемента от обычного электрочайника. ТЭНом в этом случае служит нагревательное дно. Что уже само по себе является новаторским решением, так как экономит деньги и время на монтаж иной нагревательной системы.

Комментарий

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании "Дом Премиум"

"Размер ёмкости выбирается исключительно от планируемого объёма пара. Если сделанный аппарат выдаёт количество меньше необходимого, то ему придётся работать непрерывно, на пределе возможностей, из-за чего часто будет возникать необходимость его ремонта.

Перед началом монтажных работ баллон необходимо освободить от воды и высушить! Все сварочные работы следует проводить только после того, как вы полностью убедились в отсутствии любых газовых паров. Принюхайтесь, баллон должен быть полностью свободен от запаха пропана.

Установка нагревательных элементов

Нагревательные элементы – важнейший компонент любого парогенератора. Главное правило, если вы используете ТЭНы, а не нагревательную поверхность как таковую (некоторые модели электрочайников имеют ТЭН под дном), они не должны касаться ни днища, ни стенок.

Расстояние важно выдерживать, в противном случае дно может прогореть и повредиться. Мы советуем использовать как минимум две изолирующие шайбы со специальными термостойкими силиконовыми прокладками. Не забудьте предусмотреть клапаны для слива и подачи воды. В некоторых конструкциях для обеспечения нагнетания жидкости используют дополнительную ёмкость, как правило, большего объёма, либо подключают её к централизованным сетям.

Комментарий

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании "Дом Премиум"

"Ёмкость располагается выше преобразователя, чтобы обеспечить естественное давление. Обычно для долива воды в дне рабочей ёмкости делают специальную трубку. Как раз она, напротив, должна быть ниже уровня ТЭНов.

Выбор ТЭНа зависит от объёма воды и планируемой нагрузки на агрегат. Выбирать устройство по мощности следует из расчёта на каждые 10 л жидкости 3 кВт ТЭН.

Монтаж дополнительных элементов

Для надёжной фиксации кранов и автоматики используются специальные крепёжные элементы. Они располагаются в верхней части парогенератора. Это заправочный, сбрасывающий давление и шаровой кран, а также сгоны.

Все эти элементы должны быть подобраны самым тщательным образом, так как они отвечают на обменные процессы баллона. Неправильная установка, не в том порядке либо не на той высоте может привести к некачественной работе оборудования.

Доработка клапанов

Если вы используете газовый баллон, то, скорее всего, у вас остался латунный клапан, который вполне может использоваться в работе парогенератора. Его легко можно превратить в шаровой вентиль. Для этого клапан разбирается, вынимается штырь, нарезается на него резьба, вкручивается вентиль. Такая конструкция потребуется для отбора потоков пара.

Проверка безопасности работы парогенератора

Главным условием работы парогенератора является правильный нагрев и подача воды. Для этого на каждом этапе важно контролировать процесс. Именно поэтому большинство самодельных парогенераторов снабжено специальными автоматическими системами контроля.

Важно организовать контрольную цепь: при нагнетании определённого давления отключается нагревательный элемент.

Особенности сборки твердотопливного парогенератора для дома на дровах или угле

Для сборки классического используются металлические трубы разного диаметра. Это чем-то напоминает слоистый торт с самым широким слоем внизу, это и будет загрузочной камерой.

Некоторые мастера говорят, что КПД буржуйки намного выше КПД электрических парогенераторов. Но это не так. Просто сборка такого котла менее затратная. Следующий слой – резервуар для воды, он располагается непосредственно над топкой. К ней приваривается переходник с трубой, по которому пар будет поступать в . Если вы хотите узнать подробнее о том, как сделать твердотопливный парогенератор своими руками, посмотрите это видео.

Монтаж парогенератора

Монтаж парогенератора, особенно в помещениях с потенциально большим количеством людей, ( или сауны), должен производиться под контролем специалистов. В этом случае крайне не рекомендуется использовать самодельные установки, в частности парогенераторы без функции самоотключения. Такие устройства необходимо подбирать исходя из мощности прибора и типа нагрузки на него. Обычно мощность находится в пределах 10-30 мА. Кроме того, не забывайте, что парогенератор – это тоже электрический прибор, и он должен подключаться с использованием заземляющего контура.

Как самому сделать парогенератор для самогонного аппарата – нюансы

Ни для кого не секрет, что производство пара – неотъемлемая часть работы самогонного аппарата. Обычно для таких целей используют стеклянные, а лучше всего эмалированные ёмкости, посуда должна быть достаточно вместительная. Самый простой путь − использовать для этих целей старую скороварку. Причин для этого две: ёмкость уже обладает необходимой герметичностью, кроме того, нет необходимости искать нагревательный элемент.

Если вы внимательно смотрели фильм Аркадия Данелия про самогонщиков, то наверняка помните, что аппарат снабжён специальными штангами, подающими жидкость в паропреобразователь. Для контроля над температурой обычно устанавливается штатный . Как изготовить своими руками парогенератор для самогонного аппарата, можно увидеть на схеме.

Самогонные аппараты МАГАРЫЧ

Как сделать своими руками парогенератор для мойки двигателя – нюансы

Очень часто паровые машины используются на профессиональных . Пар обеспечивает эффективное очищение от грязи и микробов. Такие машины − одни из самых шумных в штате подобных специальных устройств (из-за работающего компрессора).

Обычно это агрегат на колёсах, чем-то напоминающий пылесос, к нему подаётся вода. Оператор работает чем-то наподобие пистолета. В этом случае пар подаётся под достаточным давлением. А вот самодельный парогенератор для авто вполне можно использовать для продува двигателя, обогрева шлангов.

парогенератор для мойки автомобиля

Основные причины поломки парогенераторов

Парогенератор – это устройство, и, как и любой агрегат, он выходит из строя. Среди самых часто встречающихся неисправностей: перекал ТЭНов, прожог корпуса, а также потеря целостности шлангов, подающих воду.

Важно! Во время самостоятельной сборки прибора важно учитывать последовательность установки элементов и их точное расположение. Несмотря на простую конструкцию агрегата, это мощный инструмент, связанный с риском для жизни.

Работа с агрегатом требует большой осторожности. В вашу привычку во время работы должно войти правило контроля за давлением в ёмкости. В случае превышения допустимых показателей его необходимо стравливать. Кроме того, не оставляйте прибор включённым в помещении, где находятся дети. Это опасно. При работе с оборудованием не допускайте его холостого хода без воды. Процесс поступления охлаждённой жидкости должно быть непрерывным. Это убережёт ТЭНы от перекаливания, а прибор − от перегрева.

Перед работой и включением аппарата проверьте герметичность как самого резервуара (их может быть один или два), так и соединительных и контролирующих , шлангов и подающих систем. Иногда банальное отсутствие воды в сети может привести к порче прибора. Проконтролируйте исправность подающего и ограничительного оборудования и блока самоотключения. Среди других причин поломки можно назвать:

1. Низкое качество воды.
2. Неправильно подобранную мощность ТЭНа.
3. Накипь на нагревательных элементах.

Совет! Бороться с накипью поможет уксус или лимонная кислота. Для этого достаточно развести воду в пропорции 1 чайная ложка порошка на литр воды, прокипятить её в ёмкости.

1. Отсутствие подачи жидкости во время работы.

Оставляйте свои вопросы и комментарии ниже под статьёй. Мы будем рады получить актуальные советы, которые пригодятся нашим читателям.

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?

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.

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.

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:

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.

Электростанция на дровах – один из альтернативных способов запитать электроэнергией потребители.

Такое устройство способно при минимальных затратах на энергоресурсы получить электричество, причем даже в тех местах, где вообще отсутствует подвод энергосетей.

Электростанция, используемая дрова 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:

• Возможность использовать самое разное твердое топливо и его доступность;
• Получение электроэнергии в любом месте;
• Использование разных технологий позволяет получать электроэнергию с самыми разными параметрами (достаточной только для обычной подзарядки телефона и до запитки промышленного оборудования);
• Может выступать и в качестве альтернативы, если перебои подачи электроэнергии – обычное дело, а также основным источником электричества.

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 (использующие принцип Пельтье);
• Газогенераторы.

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.

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.

Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.

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:

• Надежность конструкции самого газогенератора;
• Получаемый газ можно использоваться для работы двигателя внутреннего сгорания (который станет приводом для электрогенератора), газового котла, печи;
• В зависимости от задействованного ДВС и электрогенератора можно получить электроэнергию даже для промышленных целей.

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:

• Печь «Индигирка»;
• Печь туристическая «BioLite CampStove»;
• Электростанция «BioKIBOR»;
• Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».

Печь «Индигирка».

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.

Электростанция «BioKIBOR».

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.

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:

1. 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.
2. На заднюю стенку монтируем пластину;
3. Сверху на пластину монтируем кулер;
4. 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.

Плюсы и минусы электростанции на дровах

Электростанция на дровах – это:

• Доступность топлива;
• Возможность получить электроэнергию в любом месте;

3 / 5 ( 2 голоса )