Hout-cv kachel met stoomturbine

[arjen_J]

@Arjen,

Welkom op het forum!!

Stoomimplosie is idd. een oude ontdekking.

Stel dat je als werktuigbouw student het fenomeen onderdruk moet gaan onderzoeken van de leraar.

Dan heb ik een vraagstelling voor je:
Je trekt met een zuiger in een cilinder de complete 1 bar onderdruk met 1/4 slag.
Daarna trek je door tot de 1/2 slag, wat is dan het gevolg?

Welke vorm van energie komt er vrij in de laatste 1/4 slag boven de maximale 1 bar onderdruk?

leuk voorbeeld is crucius bij haarlem/schiphol (leuk klein museum!)

Het lijkt me wel een stoom museum, zeker ook omdat ze een piano vleugel hebben staan.

@ Michel
Hahaha nu ben ik onder de indruk....
Puur analytisch:
zie citaat: "je moet" ..... klinkt mij al vreemd in de oren...... als een docent het vraagt, kan het zijn dat ik het doe...

Je trekt.... dus ik moet het nog zelf doen ook?! (het trekken aan een zuiger)....
welke energie vrij komt? warmte!
Door de lichamelijke inspanning gaat het menselijk lichaam energie "verbranden" en daardoor krijg je het warm
en stijgt de temperatuur van het menselijk lichaam
mogelijk dat je (< nouja je bedoelde mij... dus zou er ik kunnen staan....) gaat zweten, in het geval van zweten...liever niet!

Ik hoop hiermee beschreven te hebben wat er gebeurd.... nu zou ik ook nog in kunnen gaan op de cilinder met zuiger...


Het voorbeeld zal mij toch verplichten tot een aantal aannames....
een start temperatuur.
of er ook energie in vorm van warmte wordt toegevoerd of afgevoerd... (dit gebeurd wel bij stoom implosie, ik zie relatie met het onderwerp!)
Is er massa (aan gas) aanwezig in de cilinder?, zo ja welke?
mijn maximale kracht,
oppervlakte zuiger, lengte cilinder/inhoud
ga je uit van startwaarde omgeving van 1,013 absoluut als overdruk?
wat is de druk in de cilinder bij aanvang (0 positie van de zuiger)
ga je uit van een theoretische situatie waarin er geen lekken zijn tussen zuiger en cilinder?


Als er bij aanvang een bepaalde massa aan lucht in de cilinder aanwezig is, kan er door energie uitwisselen volume verandering plaatsvinden.....

ter info, lees eens:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Vacuum
let wel op dat wiki niet zonder meer waarheid is!

misschien een beetje flauw....

ik stel... dat je er sowieso moe van wordt!
en het kost tijd, tijd=geld...algemeen bekend toch?

Maar ik ben wel benieuwd naar de reactie van michel

Arjen

[account verwijderd]

@Arjen,

Hahaha nu ben ik onder de indruk....
Puur analytisch:
zie citaat: "je moet" ..... klinkt mij al vreemd in de oren...... als een docent het vraagt, kan het zijn dat ik het doe...

Alleen daarom ben ik al geen leraar, respect voor de leraren.

Je trekt.... dus ik moet het nog zelf doen ook?! (het trekken aan een zuiger)....
welke energie vrij komt? warmte!
Door de lichamelijke inspanning gaat het menselijk lichaam energie "verbranden" en daardoor krijg je het warm
en stijgt de temperatuur van het menselijk lichaam
mogelijk dat je (< nouja je bedoelde mij... dus zou er ik kunnen staan....) gaat zweten, in het geval van zweten...liever niet!
Ik hoop hiermee beschreven te hebben wat er gebeurd.... nu zou ik ook nog in kunnen gaan op de cilinder met zuiger...

Logische analyse.

Het voorbeeld zal mij toch verplichten tot een aantal aannames....
een start temperatuur.
of er ook energie in vorm van warmte wordt toegevoerd of afgevoerd... (dit gebeurd wel bij stoom implosie, ik zie relatie met het onderwerp!)
Is er massa (aan gas) aanwezig in de cilinder?, zo ja welke?
mijn maximale kracht,
oppervlakte zuiger, lengte cilinder/inhoud
ga je uit van startwaarde omgeving van 1,013 absoluut als overdruk?
wat is de druk in de cilinder bij aanvang (0 positie van de zuiger)
ga je uit van een theoretische situatie waarin er geen lekken zijn tussen zuiger en cilinder?

Logische manier van benaderen.

Als er bij aanvang een bepaalde massa aan lucht in de cilinder aanwezig is, kan er door energie uitwisselen volume verandering plaatsvinden.....

Als je de context nu eens omdraait.

ter info, lees eens:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Vacuum

Interesant document, heb het gelezen.

let wel op dat wiki niet zonder meer waarheid is!
misschien een beetje flauw....

Jazeker waarheid, maar soms te weinig info.

ik stel... dat je er sowieso moe van wordt!
en het kost tijd, tijd=geld...algemeen bekend toch?

De vraag was niet dat je zelf aan de zuiger moest trekken.

Maar ik ben wel benieuwd naar de reactie van michel

Ik dacht wel dat je deze vraag tot op de bodem uit zou zoeken maar nu moet ik het alsnog zelf doen.

Het vacuum zuigen van een gas heeft een druk en een temperatuur.
De druk gaat gepaard met de beweging van de zuiger, de energie die vrijkomt gaat gepaard met temperatuurverschil.

Als de maximale onderdruk is bereikt, zegmaar van 1 naar 0 bar, dan gaat dat evenredig gepaard met een temperatuursverloop tijdens de beweging van de zuiger.
Maar hoe is het temperatuursverloop als je van 0 bar nog steeds 1/4 slag vacuum kan trekken naar 0 bar?

[arjen_J]

@Michel

Ik dacht wel dat je deze vraag tot op de bodem uit zou zoeken maar nu moet ik het alsnog zelf doen.

Jammer he?!
Tjah ik ben niet per definitie voorspelbaar en je trekt de juiste conclusie!,
maar je geeft niet op;)

Het vacuum zuigen van een gas heeft een druk en een temperatuur.
De druk gaat gepaard met de beweging van de zuiger, de energie die vrijkomt gaat gepaard met temperatuurverschil.

basis thermodynamica! klopt, dit zijn massa en energiebalansen

Als de maximale onderdruk is bereikt, zegmaar van 1 naar 0 bar, dan gaat dat evenredig gepaard met een temperatuurverloop tijdens de beweging van de zuiger.
Maar hoe is het temperatuur verloop als je van 0 bar nog steeds 1/4 slag vacuum kan trekken naar 0 bar?

uhm daar heb ik nooit over nagedacht ik ga uit van een maximum onderdruk en dan niks meer....,
het klinkt me vreemd in de oren als je die zuiger verder kan bewegen als absoluut vacuüm is bereikt.
daarna krijg je denk ik net zoiets als waterslag (water samendrukken) dat gaat ook niet.

hoe gaat het met het project stoomturbine? ben benieuwd naar de prestaties!
is het geheel al te koop?
ben benieuwd, je valt niet onder het stoomwezen maar CE lijkt mij een uitdaging!

maar waarom de stap naar stoom
terwijl stirling op het moment door ontwikkeld wordt zoals in die micro wkk ketel op gas?

[wouter a]

uhm daar heb ik nooit over nagedacht ik ga uit van een maximum onderdruk en dan niks meer....,
het klinkt me vreemd in de oren als je die zuiger verder kan bewegen als absoluut vacuüm is bereikt.
daarna krijg je denk ik net zoiets als waterslag (water samendrukken) dat gaat ook niet.

hoe gaat het met het project stoomturbine? ben benieuwd naar de prestaties!
is het geheel al te koop?
ben benieuwd, je valt niet onder het stoomwezen maar CE lijkt mij een uitdaging!

maar waarom de stap naar stoom
terwijl stirling op het moment door ontwikkeld wordt zoals in die micro wkk ketel op gas?

in theorie zou je nooit en te nimmer een absluut vacuüm kunnen bereiken op die manier, er zal altijd een klein beetje lucht in de cilinder zitten, deze kun je dan theoretisch oneindig uitrekken maar dan blijft het net boven het absolute vacuum......

ga maar eens het getal 1 delen door een oneindig groot getal, je zult de 0 nul wel benaderen, maar je zult hem nooit bereiken.

leuk joh, ergens over nadenken.

met vriendelijke groet,
wouter a

[account verwijderd]

@Arjen,

basis thermodynamica! klopt, dit zijn massa en energiebalansen

Stel dat de eerste halve zuigerbeweging van 1 naar 0 bar 10kwh thermische energie oplevert.
Wat is dan de energie van de volgende halve zuigerbeweging in diezelfde arbeids slag?

@Wouter,

ga maar eens het getal 1 delen door een oneindig groot getal, je zult de 0 nul wel benaderen, maar je zult hem nooit bereiken.

Bij het bovenstaande voorbeeld maakt het niet zo veel uit om een getal in detail te benaderen.
Er een verschil tussen pompen met 1 of 0 bar, althans zo lijkt het.

Stelling :
Als je werkdruk van een installatie richting de 0 bar gaat, dan wordt het drukverschil tijdens pompen kleiner en het
temperatuursverschil groter.

[Chicken Power]

Snap waar je heen wilt, maar ik wacht de andere reacties even af.

Kernvraag die je hebt is, halverwege die zuigerslag zit ik op een vacuum, en dan trek ik hem nog is eens zover.


Groet, Cp

[account verwijderd]

@CP,

Misschien is dit wel een natuurwet die nog niet is opgenomen in de wiki.

[wouter a]

Bron = wikipedia

Er is sprake van een vacuüm in een ruimte als daar geen lucht of welk ander gas aanwezig is. In dagelijks taalgebruik hanteert men ook wel de term luchtledig. Een perfect vacuüm is technisch niet mogelijk. In een theoretisch perfect vacuüm bedraagt de druk 0 Pa. Op aarde oefent atmosfeer op zeeniveau een druk uit van één atmosfeer of 1 bar, 760 mm Hg of 1013,25 hPa (± 100 kPa).

Het woord vacuüm wordt in twee betekenissen gebruikt:

In de (theoretische) natuurkunde: een materievrije ruimte.
In de techniek en de toegepaste wetenschappen: een ruimte met lagere druk dan de druk van de buitenlucht. Een ander woord ervoor is onderdruk. Deze verloopt dan van 0 tot 1 bar.




dus de kernvraag vermengt de 2 verschillende betekenissen / definities!


in de praktijk kun je nooit een materievrije ruimte bereiken, je kunt deze hooguit benaderen door de gassen waarmee iets opgevuld is oneindig uit te rekken.

al zou de cilinder op een halve slag een absoluut vacuüm hebben bereikt, dan zal het beginpunt logischerwijs ook een absoluut vacuüm moeten hebben. een absoluut vacuüm heeft namelijk geen enkele materie, of je geen enkele materie hebt in een ruimte van 0,1 cc of van 10 M3 maakt niets uit.

vollediger kan ik het antwoord niet geven.

[arjen_J]

goeie morgen heren,

@ wouter
juist de ruimte met vucuüm is zoals die is, maar de omgeving beschouw je als constant... dus die blijft tegen je werken.

@michel

Misschien is dit wel een natuurwet die nog niet is opgenomen in de wiki.

als je natuurwetten gaat schrijven kom je op wiki te staan!!!! tussen alle bekende namen, suc6!

weer wat stof ter discussie van mijn kant

waar wiki ophoud gaat google verder...
en dan kom je uit bij bijv. een uni
klinkt logisch toch?


ik vond nog iets

http://www.google.nl/url?sa=t&source=we ... MQ&cad=rja

en als de link nie werkt... google: thermodynamica 1 tue
en pak de ppt....

zie sheet 13, expansie in vacuüm

helder is dat je op ieder punt van het voorbeeld te maken hebt met de omgeving met aangenomen "constante druk"

Stel dat de eerste halve zuigerbeweging van 1 naar 0 bar 10kwh thermische energie oplevert.
Wat is dan de energie van de volgende halve zuigerbeweging in diezelfde arbeids slag?

Tip: stel massa en energie balansen op,
als je de formules invult zie je welke gegevens missen en of het kan....

maar formules gaan uit van ideale gassen en benaderen enkel realiteit

in theorie zou je nooit en te nimmer een absluut vacuüm kunnen bereiken op die manier, er zal altijd een klein beetje lucht in de cilinder zitten, deze kun je dan theoretisch oneindig uitrekken maar dan blijft het net boven het absolute vacuum......

dit lijkt mij waar ... met name in de praktijk

kijk bijvoorbeeld naar normale dingen die zijn zoals ze zijn (de waarheid als een koe)
in de praktijk zijn dingen anders dan in theorie...net als een autoband die altijd lek is...
er ontsnapt altijd lucht door het rubber...
waterstof kan je ook niet binnen houden in een stalen systeem, rvs werkt beter....
zo is het ook met vacuüm absoluut zul je niet halen,
in de ruimte is vacuum maar zijn ook deeltjes (rondom de aardkloot)
en zelfs de beste vacuümpompen halen absoluut 0 niet...,

oppervlakteruwheid van zuiger cilinder en afdichting maken het lastig om 0 te bereiken.

houd ook rekening met verliezen, uitgaande van metalen cilinder en zuiger, alles buigt en rekt!

@michel
Wat is je doel/idee?

ik heb het vermoeden dat we de kant op gaan van een Perpetuum mobile....
maar wie ben ik?

klinkt misschien een beetje flauw maar weer een wiki citaat:

Volgens de uitvinders van modernere varianten is de energie tegenwoordig meestal afkomstig van vacuümenergie of nulpuntsenergie. Ook wordt het 19e-eeuwse concept van de ether vaak weer van stal gehaald.

[arjen_J]

Hmm even verder lezen en je komt uit bij
vacuümenergie...nulpuntsenergie... Kwantummechanica... en Einstein.
het wiel is rond toch?

[account verwijderd]

@Arjen,

Hmm even verder lezen en je komt uit bij
vacuümenergie...nulpuntsenergie... Kwantummechanica... en Einstein.

ik heb het vermoeden dat we de kant op gaan van een Perpetuum mobile....
maar wie ben ik?

In een speciaal geval van de kwantumveldtheorie heet de nulpuntsenergie vacuümenergie
De zuiger moet de laatste halve slag beginnen met 0 bar en 0 Kelvin.
Ik denk dan aan een kwantumveld, maar de energie, wat voor energie komt er vrij?
Zijn het fotonen of zelfs antideeltjes?

Om niet te ver af te dwalen, als het wat kouder wordt ga ik weer verder met de stoom kachel testen.

[arjen_J]

@ Michel,

Oké mooi idee, ik ben benieuwd wat je praktisch met het vacuüm kan.

de kennis en kunde van kwantumveldtheorie en Einstein gaan boven mijn pet.....laat staan de mogelijkheden van antideeltjes

De zomer lijkt hier nu voorbij en het stookseizoen zal binnenkort wel geopend/ontstoken worden!
t lijkt me logisch dat je redelijk wat vermogen en rendement uit je stoomsysteem kan krijgen,

De laatste generatie stoomtreinen waren zeer sterke en machtige machines, met een behoorlijk hoog rendement.

ben benieuwd hoeveel de lage systeemdruk gevolgen heeft voor je definitieve output,
ga je met natte of met oververhitte stoom werken?

In ieder geval
Suc6!

[account verwijderd]

Arjen,

ben benieuwd hoeveel de lage systeemdruk gevolgen heeft voor je definitieve output,
ga je met natte of met oververhitte stoom werken?

Door schade en schande wordt men wijs.
Op een gegeven moment kon ik met een open stoomketel (drukloos open systeem) 200 graden stoom maken.
In de stoomtabellen staat bij 3 bar iets van 160 graden stoom. Dit is dus niet altijd waar.
De ethalpie tabel is een wat ingewikkeldere tabel en die geeft de extreme waarden van stoom goed weer.

Zo kun je dus ver oververhit stoom krijgen bij 0.1 bar drukverschil. (ca 225 graden)

Vandaar dat ik ook samen met cp een systeem heb bedacht waarin
een luvo (verbrandingslucht voorverwarmer), een eco, een stoomketel en een oververhitter aanwezig is.
Dit alles open systeem. Het is meer de reactiekracht van de motor/turbine die voor een e.v.t. systeem overdruk zorgt.
Alleen de condensor achter de motor/turbine trekt een vacuum. De condensor is voor het voorverwarmen van het
voedingswater.

Min of meer een regel in de stoomtechniek is, hoe natter de stoom, hoe hoger het waterverbruik. hoe droger de stoom, hoe minder
het waterverbruik. Bij een gesloten waterloop, heb je heel weinig rendementsverschil tussen verzadigde en oververhitte stoom (natte / droge stoom). Men wil vaak in de praktijk alleen maar droge stoom om
waterslag op de turbinebladen, overmatige corrosie etc te voorkomen en ook het waterverbuik van de machine wordt minder, door de gesloten waterhuishouding (waterloop) heeft dit tot o.a. gevolg meer voedingswater bijpompen.

[Chicken Power]

Hoi Michel,

We komen steeds verder in de toegepaste natuurkunde.

Op een gegeven moment kon ik met een open stoomketel (drukloos open systeem) 200 graden stoom maken.
In de stoomtabellen staat bij 3 bar iets van 160 graden stoom. Dit is dus niet altijd waar.

Ja, dat is wel waar. Die drukloze stoom van 200 graden was super oververhit, in relatie tot haar druk.

De ethalpie tabel is een wat ingewikkeldere tabel en die geeft de extreme waarden van stoom goed weer.

De verschillen bij diverse condities zijn juist extreem!

Zo kun je dus ver oververhit stoom krijgen bij 0.1 bar drukverschil. (ca 225 graden)

Dat kan dus zelfs zonder overdruk, dat was wat je feitelijk deed.

Dit alles open systeem. Het is meer de reactiekracht van de motor/turbine die voor een e.v.t. systeem overdruk zorgt.

Het is juist de weerstand van de motor/turbine die voor een in onze ontwerpcondities voor een drukverhoging zorgt. In het Carnot proces is juist dat nu weer een verlies dat te beperken is door van oververhitte stoom uit te gaan, en die na de motor/turbine te condenseren.

Alleen de condensor achter de motor/turbine trekt een vacuum. De condensor is voor het voorverwarmen van het voedingswater.

Meer juist, de condensor verhoogd de hoeveelheid afgegeven arbeid, doordat de warmteval in dezen het ideale Carnot proces beter benaderd.

Het is de bedoeling dat de afgegeven warmte in de condensor wordt aangewent voor de verwarming van huis of tapwater.

Min of meer een regel in de stoomtechniek is, hoe natter de stoom, hoe hoger het waterverbruik. hoe droger de stoom, hoe minder het waterverbruik.

In die zin, dat niet alleen door de grotere massa water de toegevoerde hoeveelheid warmte voor eenzelfde hoeveelheid arbeid benodigd is, maar ook is het volume condensaat groter waardoor olieafscheidingscapaciteit ook weer groter moet zijn. Allemaal weer verlies.

Bij een gesloten waterloop, heb je heel weinig rendementsverschil tussen verzadigde en oververhitte stoom (natte / droge stoom).

Neen! Nog ff zwaar stoeien met die enthalpie tabel!

Men wil vaak in de praktijk alleen maar droge stoom om waterslag op de turbinebladen, overmatige corrosie etc te voorkomen en ook het waterverbuik van de machine wordt minder, door de gesloten waterhuishouding (waterloop) heeft dit tot o.a. gevolg meer voedingswater bijpompen.

Niet alleen omdat het condensaat dan meer behandeling nodig heeft om weer tot voedingswater te dienen, maar meer vooral ook de structurele rendementsverbetering!


Groet, Cp

[account verwijderd]

Cp,

Mooi verduidelijkt, bedankt.

Voor de liefhebbers :

Heb er gelijk een Rankine en Carnot efficientie berekening bijgedaan.
Jammer dat er er een excel plugin bij moet, deze weet ik nu even niet te vinden.

Zover ik nu kan zien is de Carnot efficientie (Ti-Te/Ti)
Dit gaat puur over temperatuur en geen natte of droge stoom

De Rankine efficientie gaat wel over de wet factor (natte stoom) en het rendement wordt hoger naarmate de wet factor hoger wordt.

Dit gaat tussen de energie inhoud van de ethalpi Kj/kg incl energie wet factor in %,
De Ethalpy input en de Etalpy stoom exhaust in Kj/kg.

(Hi-He/Hi-H)

Nou moet ik er wel bijzeggen dat dit flauwe benaderingen zijn.
In het echt zie ik alsnog weinig verschil.

P = V / T

Druk = Volume per Temperatuur

2 = 2 / 1
of
0 = 2 / 0

Maar wat als P = V x T ?

Dat maakt geen verschil voor dit voorbeeld, kijk maar :

2 = 2 x 1
of
0 = 2 x 0

Ben ik nu gek?