Vattenhjul

Re: Vattenhjul

Inläggav PowerMizer 23 apr 2008 15:32

TimPellet skrev:Kan man enkelt räkna ut hur mycket vatten det är per sekund då man vet tvärsnittsytan på vattnet? Hur som helst finns det potential att öka både höden och vattenmängden med ett litet dambygge á la Karro.

Om det inte stör grannar och förfular landskapet (och ligger på din mark) så vinner du nog mycket på att dämma upp bäcken. Kan du rensa lite nedströms vinner du ju viktig fallhöjd också. Om det finns "naturligt vandringshinder" i bäcken behöver du inte tänka så mycket på fisken heller! Små vattenfall vid vägtrummor, andra dammar och liknande räknas som vandringshinder. En fullstor grävare kostar inte så mycket, bara du tänkt hur du vill ha det in i minsta detalj innan grävaren står och tickar kronor på gården. Tror timtaxan ligger mellan 600-800:- och dom hinner mycket på en timma! Att hyra in en billig "fritidsgrävare" blir oftast både dyrare och fulare: dom måste tänka så mycket (tar lång tid att utföra jobbet) och saknar oftast både erfarenhet och släntskopa (det blir fulare och tar tid att få rätta/snygga lutningar på slänter) vilket sammantaget gör att yrkesmannen är att föredra.

Ett snabbt sätt att räkna ut vilken effekt du kan få är:
Kod: Markera allt
Fallhöjd(m) * flöde(m3/s) * 9 = effekt(kW)

Göran gillar inte att jag genar i formeln, men den är ganska OK. Vill du ha mera felmarginal så byt 9:an mot en 8:a...

TimPellet skrev:Jag skall bara värma vatten med elen, kan man då tänka sig att använda samma generator från att den nu kanske generar 50-100watt upp till när allt är fullt utbyggd och den kasnke genererar 10 ggr så mycket eller är det viktigt att generatorn är väl anpassad?


För att slippa all ombyggnad i framtiden skulle jag välja denna arbetsordning:

1 Mäta upp flödet så noga du kan.
2 Avgör hur mycket du törs modifiera i bäcken och hur hög nettofallhöjden kan bli.
3 Tänk på hur du kan få det snyggt och "miljöriktigt" så att inte kommunen kommer gnällande senare. Kanske en snygg damm i oregelbundna former som smälter in i omgivningen? Kanske den sträcker sej åt sidan så att vattenhjulet ligger mera dolt på tomten och det blir någon snygg lösning med överfallsdamm med natursten i originalfåran? Kanske en ö i dammen för utemöbeln? Göran har en sån ö! :D
4 Bestäm om du vill kunna tillverka el av det stora vårflödet, eller om du ska lägga dej närmare medelvattenföringen (mindre &billigare bygge som oftare ligger på max=bästa/uträknad verkningsgrad).
5 Leta generator och bygg vattenhjul nu när du vet både fallhöjd och dimensionerat flöde.
6 Gräv, bygg, montera, njut!

Det är svårt att säga något utan att se platsen, men tänk efter före! :wink:
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: Vattenhjul

Inläggav Karro 23 apr 2008 16:32

Vill man ha reda på vattenmängden, så ser man till att vattnet passerar en kant med avgränsningar i sidled. Sedan finns det en formel som ger mängden vatten om man mäter hur djupt vattnet är över kanten. Jag tror det står någonstans bland dessa sidor.
Jag har också sett att man ofta i professionella sammanhang låter vattnet passera genom en V-formad öppning, där man mäter höjden och får mängden vatten. Vill man ha elektroniskt avläsning, så sätter man en avståndsmätare som mäter avståndet till vattenytan över kanten.
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Vattenhjul

Inläggav PowerMizer 23 apr 2008 22:24

PowerMizer skrev:Ett snabbt sätt att räkna ut vilken effekt du kan få är:
Kod: Markera allt
Fallhöjd(m) * flöde(m3/s) * 9 = effekt(kW)

Göran gillar inte att jag genar i formeln, men den är ganska OK. Vill du ha mera felmarginal så byt 9:an mot en 8:a...

Har kollat lite i "träsket":
"6.1 Effekt, energi och verkningsgrad
I ett vattenkraftverk produceras energi genom att utnyttja skillnaden i potentiell energi mellan övre och nedre vattenyta. Vid tappningen omvandlas denna energiskillnad och energin som finns hos det strömmande vattnet till rörelseenergi i turbinen. Detta innebär att effekten blir proportionell mot vattenflödet och fallhöjden i det ideala fallet. Fallhöjden är höjdskillnaden mellan intagsdammens vattenyta, övre vattenytan och utloppets vattenyta, nedre vattenytan.
Verkningsgraden beskriver hur väl ett vattenkraftverk tar hand om energin i vattnet och omvandlar den till elektrisk energi. Som i de flesta fall har denna energiomvandling förluster i form av förluster i vattenvägar, turbin och generator.
Genom att införa verkningsgraderna för dessa delsystem, η v , η t och η g , kan den totala verkningsgraden uttryckas som:

η tot = η v ⋅η t ⋅η g
Verkningsgraden är självklart olika för olika kraftverk och är dessutom beroende på driftläggningen. För att ge en känsla för verkningsgraden för delsystemen är vanliga värden på: η v = 0,90 , η t = 0,93 och η g = 0,98 . När vattenföringen genom turbinen inte är konstant är η tot något lägre.
Den tillgängliga effekten som finns i ett kraftverk beskrivs med följande ekvation:
P = ρ ⋅ q ⋅ g ⋅ H ⋅ η tot
där,
ρ = vattnets täthet 1000 kg / m 3
q = vattenföring genom turbinen m 3 s
g = tyngdaccelerationen 9.81 m 3 s
H = fallhöjd m
Detta ger att den producerade elenergin blir då:
W = ∫ P(t )dt

"
Alltså är nog denna formel att föredra:
Kod: Markera allt
Fallhöjd(m) * flöde(m3/s) * 8 = effekt(kW)


Karro skrev:Sedan finns det en formel som ger mängden vatten om man mäter hur djupt vattnet är över kanten. . . . Jag har också sett att man ofta i professionella sammanhang låter vattnet passera genom en V-formad öppning, där man mäter höjden och får mängden vatten.


Mätningarna följer en standard: ISO 1438

Här finns lite info i kapitel 2:
http://documents.vsect.chalmers.se/CPL/ ... 05-035.Pdf

Här är den typ av grejor som ofta sitter i småkurarna nedanför kraftverksdammarna för att mäta dammläckaget. Jag jobbade vid två av Sveriges sex farligaste dammar ("Dammar med trolig förekomst av inre erosion" och "Dammar med inre instabilt bas- OCH filtermtrl") och där satt liknande mätutrustningar:
http://www.mjk.se/prod/flow.html
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: Vattenhjul

Inläggav TimPellet 23 apr 2008 22:32

Huj vad det går, mycket liv på detta forum.

Jovars, jag gillar den föreslagna arbetsordningen men obnoxious som man är så har jag börjat och avser fortsätta med min arbetsordning som givetvis är nästan precis tvärt om :)

Visst låter det enklt att fylla en hink, så tänkte jag med (därför lade jag röret på plats först) men som det blev så fylls hinken innan jag hinner blinka, så jag provade i stället med en svart plastsäck (utan större framgång då även den fylldes i ett huj (vilket ju i och för sig är bra!))

Skall man följa den bra arbetsordningen med grävare och allt måste man nog verkligen ha bestämt sig för att bygga, jag har mer tagit det steg för steg för att se hur långt jag orkar (ville inte stå med en mosterdam eller hjul utan resten för att sedan ge upp).

Glädjande för mig är att det sedan tidigare fanns en mindre damm i bäcken så fisken är inget jag behöver oroa mig för. Jag behöver liksom bara flytta damen några tiotals meter nedströms för att få bättre fall. Bra idee det där med en grävare, den tar jag nog till i version två när grunderna är utprovade med 25cm röret.

Jag skall kika runt efter bra formler för att beräkna flödet, lite jobbigt att bygga en triangelmätningsstation men den kan säkert approximeras till ett halvrunt rör. Hur som helst, när hjulet är på plats tänkte jag prova att mäta effekten enligt beskrivningen här på sidan med en hushållsvåg. Det är ju ändå den som är intressantast.

Sorry Karro att jag råkade kapa din tråd, hopppas du har någon nytta av svamlet om min lilla kabeltrumma.

Tack för alla tips!

Tim
TimPellet
 
Inlägg: 92
Blev medlem: 21 apr 2008 15:28

Re: Vattenhjul

Inläggav TimPellet 23 apr 2008 22:35

Grymma länkar PowerMizer, särksilt PDFen var bra, nu har man något att läsa ett par dagar framöver!
TimPellet
 
Inlägg: 92
Blev medlem: 21 apr 2008 15:28

Re: Vattenhjul

Inläggav PowerMizer 23 apr 2008 22:44

Tack! :oops:
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: Vattenhjul

Inläggav Göran 24 apr 2008 00:04

Om hinken fylldes i ett huj så låter det som om du har mer än 10 l/s. Hur som helst så varierar ju flödet över året, så vad du mäter idag är något annat i morgon.

Jag tycker inte att man behöver vara så himla exakt när man håller på som hempulare, om man inte själv tycker att siffrorna i sig är väldigt intressanta.

Sedan vill jag kommentera PM:s effektformel, precis som han förväntade sig att jag skulle göra. :P
Vi som sätter upp ett vattenhjul i bäcken kan knappast förvänta oss någon större effekt och absolut inte en total verkningsgrad över 80%. 50% är en rimligare siffra, så man kan säga att man får ut hälften av fallhöjd x flöde. Jag föredrar också att räkna effekten i watt hellre än kW. Det blir dessutom bara bökigt att mäta flöde i m^3, när det för vår del bara handlar om några tiotal liter, eller mindre.

Om vi antar att du har en fallhöjd på 5 dm och ett flöde på 20 l/s får vi förenklat:

P = 5 x 20 = 100 watt

av detta kan vi förvänta oss att få ut hälften som effekt ur generatorn, alltså 50 watt.
Användarvisningsbild
Göran
 
Inlägg: 4426
Blev medlem: 24 mar 2007 16:45
Ort: Vilhelmina

Re: Vattenhjul

Inläggav Karro 24 apr 2008 05:48

Om mikrovattenkraftverk är de som mäts i m³/s och kW, då måste de som mäts i hinkar och W vara nanovattenkraftverk.

Annars var det ett intressant papper. Det enda jag saknade var vattenhjul och trärännor utom den tjusiga bilden i början.
Bild
Fast är det inte ett överfallshjul och inte en skvaltkvarn?
Jag måste säga att den ser supertjusig ut iallafall. En sån skulle jag gärna bygga. Så imponerar det på alla som vill klaga och jag kan kalla det teknikhistoriskt konstverk.
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Vattenhjul

Inläggav PowerMizer 24 apr 2008 09:15

Göran skrev:Jag tycker inte att man behöver vara så himla exakt när man håller på som hempulare, om man inte själv tycker att siffrorna i sig är väldigt intressanta.

Där håller jag med dej. :shock: Det som dock är intressant är att "komma så rätt som möjligt" med varje uträkning (därav min förenklade formel). Om man missar 20% här och 10% där i uträkningarna så har man snart gjort en fantastisk evighetsmaskin eller ett omöjligt projekt av sin bäck.

Göran skrev:Sedan vill jag kommentera PM:s effektformel, precis som han förväntade sig att jag skulle göra. :P
Vi som sätter upp ett vattenhjul i bäcken kan knappast förvänta oss någon större effekt och absolut inte en total verkningsgrad över 80%. 50% är en rimligare siffra, så man kan säga att man får ut hälften av fallhöjd x flöde. Jag föredrar också att räkna effekten i watt hellre än kW. Det blir dessutom bara bökigt att mäta flöde i m^3, när det för vår del bara handlar om några tiotal liter, eller mindre.

Om vi antar att du har en fallhöjd på 5 dm och ett flöde på 20 l/s får vi förenklat:

P = 5 x 20 = 100 watt

av detta kan vi förvänta oss att få ut hälften som effekt ur generatorn, alltså 50 watt.


Du är såååå jobbig, Göran! Jag måste ju tänka!!! :lol:

Formeln är det ju inget fel på, det är bara att tänka på vad man stoppar in i den; Är det 10 l/s så ska det ju in 0,010 m3/s. Jag är så positiv så att jag är övertygad om att alla hänger med på det! Samma med kW; det är nog inget magiskt med att 0,058 kW = 58 W....

När man bygger själv så har du rätt i att verkningsgraderna kan skena iväg. Att ha bra lager och en bra generator är nog lättare än att bygga en bra turbin eller ett bra vattenhjul, men då får man justera "η turbin" så att det passar. Du har nog rätt att det är kring 50% +/-20%, och det räcker gott med att gissa på bara denna parameter!

Hoppas jag inte låter kaxig eller så, men det är min syn på det hela. :D
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: Vattenhjul

Inläggav Göran 24 apr 2008 09:59

Jag låter nog själv lika kaxig, PM. :P
Användarvisningsbild
Göran
 
Inlägg: 4426
Blev medlem: 24 mar 2007 16:45
Ort: Vilhelmina

Re: Vattenhjul

Inläggav Karro 24 apr 2008 14:28

När jag sett det där fina hjulet i trä, bestämde jag mig att planera för att bygga ett liknande hjul i trä.
Då ett bröstfallshjul med diameter ca 2 m och alltså med en fallhöjd på 50 cm.

Idag efter att ha varit ute i stora världen (eller pluttestan i närheten, i Vilhelminas storlek) fann jag massvis med lämpligt virke, av typ 27x130 planhyvlad gran i 90cm bitar för 6kr biten.
Jag såg omedelbart ett vattenhjul framför mig och tänkte att planhyvlat ju är bra, för det ger mindre ytfriktion och lättare att bygga med. Det fanns samma virke i längre bitar också, så nu måste jag bara planera hela saken och sedan köpa in virke.

Förut tänkte jag mig dubbelt trä i hjulsidorna, men med den tjockleken blir det till att ha enkel tjocklek och göra tappar. För hand?

Så nu blir det först att CAD-rita ett vattenhjul i trä för att se om jag kan få ihop det på ett vettigt sätt av det materialet och vad extra material jag behöver.
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

Re: Vattenhjul

Inläggav Göran 24 apr 2008 17:32

Inte för att jag vill kommendera dig att sitta ned i bussen Karro, men tänk över det där med bröstfallshjulet en extra gång. Ett bröstfallshjul bör ta in vattnet i nivå med axeln, alltså bör hjulet inte vara större än 1 meter i diameter.
Ett hjul med diametern 4 gånger fallhöjden stämmer bra överrens med mitt favorithjul (Zuppinger) och även om gränsen mellan bröst-och underfallshjul är hårfin bör skovlarna utformas på lite olika sätt.

Nu var det sagt, så nu kan du stå upp igen. :P
Användarvisningsbild
Göran
 
Inlägg: 4426
Blev medlem: 24 mar 2007 16:45
Ort: Vilhelmina

Re: Vattenhjul

Inläggav TimPellet 24 apr 2008 18:22

Låter som om du hittat mycket prisvärt virke! Jag som då inte är snickare och brukar ha lite svårt att få ihopt bitarna på ett bra sätt undrar bara om det inte blir väldigt många bitar innan det är klart? Finns det ingen vinst att med sticksåg såga ut de båda sidorna i ett stycke ur en plywodskiva eller liknande?

Har du någon bra plan för att göra skovlarna? Det såg jag som klart kneipgt till ett bröstfallshjul.

Sen är jag lite nyfiken,för egen del, på hur du tänkt dig kopplingen mellan hjul och generator? Kuggrem? Kedja? Kilrem?

Tim
TimPellet
 
Inlägg: 92
Blev medlem: 21 apr 2008 15:28

Re: Vattenhjul

Inläggav PowerMizer 24 apr 2008 18:59

TimPellet skrev:Sen är jag lite nyfiken,för egen del, på hur du tänkt dig kopplingen mellan hjul och generator? Kuggrem? Kedja? Kilrem?
Nu är vi inne på någon annans kopp thé, men kan man inte sätta magneterna direkt på vattenhjulet? Har inte tänkt klart, men det vore ju snyggaste lösningen! Sätter man magneterna en bit ut på radien så får man ändå bra periferihastighet när den passerar lindningen.. Kanske en 9-fasgenerator för att kompensera för avståndet (vinkeln) mellan lindningarna?? Alltså att man bara har en lindning per fas och får nån snygg överlappning av faserna, för det blir nog ultralåga utfrekvenser! :D Tänk Göran, tänk! Kan det funka? Om luftgapet är svårt att få likt runt om, kan man kanske låta lindningen vara fjäderbelastad mot hjulet och ha ett justerbart "stödhjul" för att få rätt luftgap??

Jaaaa det är en småknäpp idé, men ni kanske kommer på nått smart när ni funderat på min idé?! :D
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: Vattenhjul

Inläggav Karro 24 apr 2008 20:24

Göran, jag fick hjärnsläpp och skrev fel, jag vet inte hur. Jag tänkte 1 meters fallhöjd, men skrev 50cm.

Skovlar gör jag gärna helst av trä.

Förra året försökte jag rita på ett 1m bröstfallshjul och fann att det var väldigt svårt att få plats mellan skovelbladen, för att allt blev så smått. Diametern blev för liten för att kunna ha djup på skovelbladen. Så skovelbladen sitter väldigt tätt och har inte optimal storlek.

Genom att gå upp i dimension hoppas jag att det blir större och grövre. Därmed också starkare och lättare att göra. Det innebär också att jag kan göra skovlarna smalare och djupare.

När jag börjar rita så märker jag om det fungerar eller inte.
Användarvisningsbild
Karro
 
Inlägg: 2210
Blev medlem: 13 maj 2007 08:13
Ort: Västernorrland

FöregåendeNästa

Återgå till Vattenkraft

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 2 gäster