sciencetalk

Hallo allemaal,
 
Ik ben met een hobby-projectje bezig en probeer hiervoor theoretisch te berekenen hoeveel stroom er kan worden opgewekt door water weg te laten lopen uit een bak.

Bij het rekenvoorbeeld wordt het water dat uit de bak stroom opgevangen en terug de bak in gebracht, waardoor de waterstand in de bak dus niet verandert, het water kan in principe oneindig lang blijven stromen.
 
De opening rechtsonder is rond en heeft een diameter van 10cm. De waterhoogte boven de middellijn (as) van die opening is 100cm.  
 
De stroomsnelheid van het water uit de opening is te berekenen met Torricelli. Met g = 10m/s*s levert dit een stroomsnelheid van 4,47m/s

 
De buis heeft een oppervlakte van 0,0078 m2, dus het debiet is 0,0351m3/s.

 
Nu heb ik hier de formule gevonden om het rendement van een turbine te berekenen. Deze is:
   
Waarin Q de flowrate (m3/s), H de drukhoogte (m), ρ de dichtheid van de vloeistof, g de gravitatieversnelling en η het rendement van je turbine.

Vul ik de getallen in dan kom ik op 0,0351 * 1 * 1000 * 10 * 100% = 351 W = 351 j/s
 
A) ben ik benieuwd of dit klopt.
 
B) vraag ik me af hoe het turbine-deel beter te berekenen is. Hoe bereken ik de kracht waarmee de schroef draait? en hoe bereken ik hoeveel stroom er kan worden opgewekt met deze draaikracht door bij wijze van spreken zelf een 'dynamo' te bouwen?

 
 

Bedankt allemaal voor de vele reacties ik kan ze helaas niet allemaal beantwoorden. 

 
Laat ik nog een poging wagen.
 
welke type spoel werkt nu het beste?
 

 
een magneet die in het midden van een spoel ronddraait? of een magneet die in dat midden heen en weer gaat? of een magneet die buiten de spoel ronddraait? welke levert het meeste stroom op?

Zijn de magneten allemaal even groot? Is het aantal windingen in alle gevallen even groot?

Kan niet beide aangezien je meer windingen in de breedterichting om een magneet heen kan doen dan in lengte richting met hetzelfde materiaal.
 
PS. Op het eerste ook klopt je berekening in de eerste post.

Het theoretisch maximale rendement kan je berekenen met impulstheorie. Al weet ik niet zo goed of dat toepasbaar is in een buis. Persoonlijk zou ik kijken of ik een fabrikant van kleine turbines kan vinden die specificaties over rendement geeft. En anders het rendement van grotere turbines als bovenste schatting nemen.
 
PPS. Ik bedoelde eigenlijk 'Actuator Disk Theory' weet niet of dat precies hetzelfde is als momentumtheorie, heb alleen in het Engels les gehad. Die leidt tot een maximaal rendement van 16/27. http://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Betz

Laten we zeggen dat je een supergoede schroef met een rendement van 0.5, en een hele efficiënte turbine met een rendement van 0.9 dan is je totale rendement 0.45.

 

De spoel moet een zo optimaal mogelijke stroom opwekken, het aantal windingen en de grootte van de magneet kunnen daarop worden afgestemd. De input is in principe een draaiende kracht die in alle gevallen gelijk is (en in het middelste geval mechanisch moet worden omgezet naar een heen en weer kracht), hoe de rest hierop is afgestemd is afhankelijk van wat het beste rendement geeft. ik weet niet hoe de grote van de magneet en het aantal windingen hierop van invloed zijn voor de verschillende gevallen.

de link is wel leuk overigens, ik had niet gedacht dat er een verschil van snelheid voor en na de schijf zou zijn, dat klonk me nogal onlogisch omdat dezelfde hoeveelheid massa door de buis moet gaan, maar dat zal dan wel verklaard kunnen worden door het drukverschil.
 
vraag is dan hoe de druksverschil kan worden omgerekend naar een snelheidsverschil zodat je dat in de formule in kunt vullen. eigenlijk wilde ik me daar ook pas later op richten ik moet nu eerst even die spoel berekenen.

maargoed ik wandel nog steeds rond met de vraag: welke factoren zijn nu allemaal van invloed op hoeveel stroom er wordt opgewekt bij een spoel? en hoe beinvloeden ze die stroom?

- het aantal windingen?

- de dikte van de draad?

- de afmetingen van de permanente magneet & spoel.

- sterkte van de permanente magneet?

- het aantal draaiingen per seconde van de permanente magneet?

- het aantal keer heen & weer van de permanente magneet of spoel?

- de afstand en positie van de magneet t.o.v. de spoel?

- de kracht waarmee de magneet draait? (dit snap ik ook niet helemaal).
deze factoren ben ik allemaal naar op zoek er moeten toch wel formules voor zijn bedacht? wie helpt me verder?