sciencetalk

Hallo iedereen, ik ben een andere leerling van de zelfde groep.

Alvast aan iedereen bedankt voor de snelle en talrijke antwoorden.

Ik werp even deze bedenkingen in het gesprek:

Stel, je gebruikt de massa van het water door het te laten zakken aan een touw: dan gaat de emmer een behoorlijke snelheid bereiken als je hem gewoon laat vallen, verbonden met lier/katrol (onze maximum hoogte is 1 meter trouwens).

Hoe zou je de emmer kunnen vertragen, opdat de arbeid (of energie) zo groot mogelijk is, dit gecombineerd met een zo groot mogelijk vermogen?

Wij dachten bijvoorbeeld aan een zwaar rad, waardoor de emmer in het begin traag valt en pas na 1 meter het rad op maximum snelheid brengt.

Het feit dat het rad traag draait wordt verholpen door tandwielen die makkelijk een versnelling teweeg brengen

.

Daarbovenop dachten wij dat het zwaardere rad ook langer zou kunnen blijven doordraaien nadat de emmer de grond heeft geraakt, omdat een zeer licht rad de wrijving minder makkelijk aan kan (slaat dit eigenlijk op iets? Want dit is enkel een gevoel dat spreekt.)

Ook kunnen we aan het grote rad (het hoofdrad als het ware) meerdere aftakkingen maken, waardoor we meerdere dynamo's kunnen aansluiten.

Uiteraard is de practische kant heel wat moeilijker. Het evenwicht tussen het gewicht van het rad en het aantal dynamo's en het aantal tandwielen is niet zo vanzelfsprekend, maar niet onmogelijk.

Weegt het verlies van de verschillende tandwielen op tegen het mogelijke gewin aan tijd en snelheid ?

En is een dynamo überhaupt wel de beste omzettingsmanier ? Gebruiken we kleine fietsdynamo's of zijn er grotere versies?

Helaas zijn onze vragen allemaal practisch van aard, en vaak vinden we dan ook de antwoorden niet op internet, noch in boeken.

Heb je eigenlijk wel de mogelijkheid om je opstelling te testen en te veranderen voordat de eigenlijke proef plaatsvindt?

--> ja, de opstelling word volledig op voorhand gemaakt en dus is er ook de kans om te testen.

:roll: Groeten

Bij het bouwen van zo'n mechanisme spelen erg veel factoren een rol. Om een precies ontwerp te kunnen geven lijkt me hier niet mogelijk: er hangt veel te veel af van de specifieke eigenschappen van de onderdelen die je zult kunnen vinden. Maar middels een stel ontwerpregels lijkt me dat je een heel eind moet komen. Een samenvatting:

- Zorg dat het water als een enkel object beweegt, dit voorkomt wrijvingsverliezen en verspilling van energie door bijvoorbeeld gespetter.

- Maak zo min mogelijk gebruik van overbrengingen: iedere overbrenging (hefboom, tandwiel, touw) snoept weer wat energie af van het totaal.

- Probeer onderdelen te ontwijken die erg snel moeten bewegen, dit wederom in verband met wrijving en luchtweerstand.

- Riemoverbrengingen zijn efficienter dan tandwieloverbrengingen (hiervan ben ik niet helemaal zeker, maar voor het merendeel van mogelijke configuraties lijkt me dit het geval).

Bij de manier met de katrol, lier en dynamo zou ik dus geen ingewikkelde tandwieloverbrengingen gebruiken, maar een dynamo zoeken die op een bruikbaar toerental gebracht kan worden door een direct verbonden lier met het touw/draad er omheen gewonden. Een dynamo gaat sowieso niet willekeurig snel draaien door een gegeven uitgeoefend moment, en de truc is dus om een dynamo te vinden die niet te snel en niet te langzaam gaat draaien. Over de optimale toerentallen van verkrijgbare dynamo's heb ik helaas geen informatie.

Naast het eerder geopperde idee van het aansluiten van de emmer/container water aan een katrol en lier en die weer aan een (of meerdere) dynamo's, kun je ook nog denken aan een soort staande klok: laat het gewicht een slinger aandrijven (zoals dus bij een grootvaderklok gebeurt), waaraan een magneet bevestigd is die bij iedere slinger langs een spoel beweegt. Bij iedere slingering zakt het gewicht een zeer kleine afstand, en wordt ook slechts een zeer kleine hoeveelheid energie opgewekt in de spoel (met aangesloten stroomkring). Of deze manier daadwerkelijk in totaal meer energie kan opbrengen dan de eerder genoemde zou ik zo niet weten.

Ook kun je denken aan het op gang brengen van een zwaar (en extreem soepel draaiend) vliegwiel waarbij in de buitenrand van het vliegwiel magneten ingebed zijn, die langs spoelen bewegen rondom het vliegwiel wanneer het draait. Eigenlijk gewoon een zelfbouwdynamo, maar dan eentje waarvan je de eigenschappen beter kunt 'afstellen'.

Let wel op dat je met deze ontwerpen wisselstroom zult genereren. Maakt op zich niet uit voor het resultaat, maar het kan misschien van belang zijn wanneer je de manier in acht neemt waarmee het opgewekte vermogen wordt gemeten. Heb je daar overigens wat meer informatie over?

Wouter_Masselink schreef:Korte felle flits, dat wel. Echter je heb maar een zeer beperkte tijdsduur. Zolang   is je vermogen door de beperkte tijdsduur ook zeer beperkt.

Juist uit die formule blijkt dat bij een beperkte tijdsduur dat vermogen fél op kan lopen.......

oeps

Hoe zou je de emmer kunnen vertragen, opdat de arbeid (of energie) zo groot mogelijk is, dit gecombineerd met een zo groot mogelijk vermogen?

[rr] Zo'n uitspraak kun je beter niet in de inleiding van je verslag op Hogeschool-niveau zetten.

De arbeid (energie) staat vast (exact m·g·Δh, ruwweg 98 J) en wat je daarvan benut hangt af van het rendement van je machine. Je vermogen hangt af van de tijd waarin je je energie laat vrijkomen, en in principe kun je dus uit een druppel water net zoveel vermogen halen als uit je hele emmer water (alleen zul je dat met je emmer langer kunnen volhouden). P= ΔE/Δt.

Brinx schreef: 

- Maak zo min mogelijk gebruik van overbrengingen: iedere overbrenging (hefboom, tandwiel, touw) snoept weer wat energie af van het totaal.

Het is dus geen goed idee om een constructie te maken met veel tandwielen.. Maar als we aan elk tandwieltje een dynamo hangen, levert dit dan niet meer op? Of is het beter om dat maar aan eentje te hangen, waardoor er minder energie wordt gebruikt door de opstelling? (waarschijnlijk zal dit proefondervindelijk moeten worden verklaart niet?)

Brinx schreef: 

- Riemoverbrengingen zijn efficienter dan tandwieloverbrengingen (hiervan ben ik niet helemaal zeker, maar voor het merendeel van mogelijke configuraties lijkt me dit het geval).

Hieraan hebben we ook gedacht, maar veel verschil zal dit toch niet maken..

Brinx schreef: 

Naast het eerder geopperde idee van het aansluiten van de emmer/container water aan een katrol en lier en die weer aan een (of meerdere) dynamo's, kun je ook nog denken aan een soort staande klok: laat het gewicht een slinger aandrijven (zoals dus bij een grootvaderklok gebeurt), waaraan een magneet bevestigd is die bij iedere slinger langs een spoel beweegt. Bij iedere slingering zakt het gewicht een zeer kleine afstand, en wordt ook slechts een zeer kleine hoeveelheid energie opgewekt in de spoel (met aangesloten stroomkring). Of deze manier daadwerkelijk in totaal meer energie kan opbrengen dan de eerder genoemde zou ik zo niet weten.

Dat is inderdaad een goede manier. Maar spijtig genoeg hebben ze ons dit als voorbeeld gegeven. Een groepje studenten vorig jaar was ons te snel af

Brinx schreef: 

Ook kun je denken aan het op gang brengen van een zwaar (en extreem soepel draaiend) vliegwiel waarbij in de buitenrand van het vliegwiel magneten ingebed zijn, die langs spoelen bewegen rondom het vliegwiel wanneer het draait. Eigenlijk gewoon een zelfbouwdynamo, maar dan eentje waarvan je de eigenschappen beter kunt 'afstellen'.

Een zwaar en soepel vliegwiel? Gaat er hier dan ook niet zeer veel energie verloren.. of juist niet? [rr]

Brinx schreef: 

Let wel op dat je met deze ontwerpen wisselstroom zult genereren. Maakt op zich niet uit voor het resultaat, maar het kan misschien van belang zijn wanneer je de manier in acht neemt waarmee het opgewekte vermogen wordt gemeten. Heb je daar overigens wat meer informatie over?

Momenteel niet, dat valt af te wachten..

Bedankt brinx voor de suggesties.

ehb-team

ehb.brussel schreef:hallo,  

wij zijn een groep studenten van de Erasmus Hogeschool Brussel, industrieel ingenieurs in opleiding (1ste jaar).

We hebben een project waar we met 10 liter water, op 1 meter hoogte, een zo groot mogelijk electrisch vermogen moeten opwekken.

Het meest logische lijkt een waterrad. Maar we zoeken nog meer informatie (internet, boeken, ...) over wrijving bij tandwielen, versnelling van assen, traagheidsmomenten van assen...

we zijn dus op zoek naar het hoogste rendement van de potentiele energie van het water.

als er nog andere ideeën zijn over hoe dit te realiseren, die zijn altijd welkom. Onze opdracht is zeer vrij, de uitwerking mag op eenders welke manier...

alvast bedankt voor de antwoorden/hulp

Mag je het koken? Zo ja, zet het in een hele sterke buis en kook het zodat het stoom word (en veel druk op komt). De rest bedenk je zelf maar

Mag je het koken? Zo ja, zet het in een hele sterke buis en kook het zodat het stoom word (en veel druk op komt). De rest bedenk je zelf maar

Het is de bedoeling dat ze er energie uithalen, niet instoppen. Met de 98 J potentiële energie kun je 23 gram water 1°C opwarmen. Maar die 98 J is dan ook alles wat je eruit kunt halen zonder het er van te voren in te stoppen (en om aan de wet van behoud van energie te voldoen: die 98 J heeft de spelleiding erin gestopt). En dat valt in het niet bij de onvermijdelijke energie"verliezen" als je een warmtebron onder je drukvat zet. Over het omzetten van warmte in andere vormen van energie zoals beweging had Carnot ook nog wat te zeggen.

Dus, Timo, terug naar de tekentafel.

Timo schreef:Mag je het koken? Zo ja, zet het in een hele sterke buis en kook het zodat het stoom word (en veel druk op komt). De rest bedenk je zelf maar

Het is de bedoeling dat ze er energie uithalen, niet instoppen. Met de 98 J potentiële energie kun je 23 gram water 1°C opwarmen. Maar die 98 J is dan ook alles wat je eruit kunt halen zonder het er van te voren in te stoppen (en om aan de wet van behoud van energie te voldoen: die 98 J heeft de spelleiding erin gestopt). En dat valt in het niet bij de onvermijdelijke energie"verliezen" als je een warmtebron onder je drukvat zet. Over het omzetten van warmte in andere vormen van energie zoals beweging had Carnot ook nog wat te zeggen.

Dus, Timo, terug naar de tekentafel.

Het is laat en ik ben moe, ik heb de hele dag gewerkt

Als dynamo zou je een moter oud een oude bandrecorder kunnen gebruiken.

Het rendement is vast heel hoog. Als je er niets op aansluit draait hij heel soepel rond. Als je hem belast door er een weerstand merk je direct dat hij veel zwaarder gaat draaien.

Een bijkomend voordeel is dat er gelijkstroom uitkomt.

ps : één ding die ik zeker weet. tandwiel overbrenging..( zoals op een fiets) levert 98% rendement!!!

Volgens mij kan je het best de hele emmer laten zakken en zo een dynamo laten aandrijven. Dat lijkt me een heel controleerbaar proces.

Ik denk ook dat een dynamo slechts op een bepaald toerental een max efficiëntie heeft.

Het is niet omdat een dynamo 2x sneller draaid, dat hij ook 2x meer energie gaat opwekken. De belasting (ohm) zorgt ook voor een verschil in rendement.

Gewoon van A tot Z alles zo efficient laten verlopen, nylon touw ipv katoen, dunne olie ipv dikke, 2gram ipv 3gram, de volledige meter benutten door het water in de emmer volledig tegen de vlakte te krijgen.Elke druppel moet die meter afgelegd hebben.

Probleem dat ik zie is dat het moeilijk is de emmer op een constante daalsnelheid te houden. Want een mechanische rem is puur verlies.

@ robi Je schrijft : "de volledige meter benutten door het water in de emmer volledig tegen de vlakte te krijgen.Elke druppel moet die meter afgelegd hebben."

Het tweede deel van die zin is ongetwijfeld correct maar het eerste deel maakt het toch ingewikkelder dan nodig en zelfs onjuist.

Als de emmer bij het begin vd proef op de vloer staat en de onderrand vd emmer daarna wordt één meter opgetild dan is alle potentiële energie van elke druppel benut als de emmer terug op de vloer gezakt is. Je hoeft niet elke druppel tegen de vlakte te krijgen omdat je elke druppel ook één meter hebt opgetild en weer hebt laten zakken.

Ik denk dat er een goed resultaat geboekt kan worden, door een verlengde rechtstreekse as op een dynamo te omwikkelen met een draad met daaraan de emmer bevestigd. Je zou nog kunnen denken aan het gebruik van elastiek dat je, juist, zover uitrekt dat de emmer gevuld met water zonder spillen tegen de as rust. (Of is dat smokkelen? Daar jij en niet het water de energie in het elastiek hebt gestoken )

..//.. Je zou nog kunnen denken aan het gebruik van elastiek

Dat is pas écht een snood plan. Zouden de reglementen zoiets voorzien?

Hehe... das wel heel erg de kluit belazeren. Natuurlijk kun je ook een dynamo uithollen en er een batterij in stoppen, waarbij het verplaatsen van de emmer slechts een schakelaar bedient. Zoiets verstop je gemakkelijker dan een elastiek, en met een beetje electronica kun je het ook nog zo riggen dan het een paar keer werkt voordat de batterij leeg is