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Design, test and improvement of a vortex flow turbine for developing countries

Jonas Ritz

Titel

Design, test and improvement of a vortex flow turbine for developing countries

Autor/in

Datierung

04.01.2021

Beschreibung

Gegenstand der vorliegenden Bachelor-Arbeit wird ist die Entwicklung einer Wirbelstromturbine für
Entwicklungsländer, welche aus Schrottteilen hergestellt werden kann. Ziel ist es, der lokalen Bevölkerung
von Drittweltländern eine Montageanleitung zu geben, damit sie die Wirbelstromturbine selbst bauen können,
um den erzeugten Strom für ihren täglichen Bedarf zu nutzen.
In dieser Bachelor-Arbeit wird die Konstruktion der Wirbelstromturbine vorgestellt, welche dann genutzt
wird, um Tests durchzuführen und weitere Konstruktionsverbesserungen zu untersuchen. Die hergestellte
Wirbelstromturbine wurde dann in einem Wasserkanal getestet, um einen Einblick in die Gesamtleistung und
Funktionalität der Wirbelstromturbine zu erhalten.
Die Wirbelstromturbine wurde im HSLU-Labor aus Schrottteilen hergestellt, die auf dem Schrottplatz
gesammelt wurden oder die sonst von Unternehmen weggeworfen worden wären. Anschließend wurde die
Wirbelstromturbine in einem Wasserkanal im HSLU-Labor getestet.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Drehzahl, welche am Generator der Wirbelstromturbine im Leerlauf erreicht
werden kann, ungefähr 950 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚−1 beträgt. Darüber hinaus ergab die Prüfung des Generators, dass das Gerät
mit einer Drehzahl von etwa 900 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚−1 betrieben werden muss, um eine Überspannung zu erzeugen. Die
Bachelor-Arbeit schlägt weitere Optimierungen der Wirbelstromturbine vor zum Bespiel, das Testen der
Turbine mit der Simulation eines Innenwiderstands am Generator und eine Optimierung der Form und
Geometire der Rotorschaufeln.

This bachelor thesis investigates the development of a vortex flow turbine applicable for developing
countries, which can be built out of scrap parts. The aim is to provide an assembly instruction to the local
population of third world countries, so that they can construct the vortex flow turbine by themselves to use
the generated power for their daily needs.
This thesis presents the construction of the vortex flow turbine to perform tests and examines further
construction improvements. The manufactured vortex flow turbine then is tested in a water channel to gain an
insight into the overall performance and functionality of the vortex flow turbine.
The vortex flow turbine has been constructed in the HSLU laboratory out of scrap parts, that have been
collected from scrap yards or that would have been thrown away by companies otherwise. Afterwards, the
vortex flow turbine has been tested in a water channel in the HSLU laboratory.
The results indicate that the rotational speed, which can be attained at the generator of the vortex flow turbine
under no-load conditions is approximately 950 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚−1. Furthermore, the testing of the generator revealed that
the device must be operated at a rotational speed of around 900 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚−1 to generate an excess voltage. The
thesis suggests for further optimizations of the vortex flow turbine to test the turbine with simulating an inner
resistance at the generator and to further improve the shape and geometry of the rotor blades.

Urheberrechtshinweis