Verkningsgrad av vattenhjulsmodell
Hej!
Jag håller på med ett gymnasiearbete, det gäller alltså vattenhjul. Min grupp har valt att undersöka vattenhjul, alltså likande de som ofta fanns i anslutning till bäckar förr i tiden. Närmare ska vi undersöka hur "bladvinkeln" på ett vattenhjul påverkar dess verkningsgrad, vi ska utgå från och dra slutsatser om och av en egen miniatyrmodell.
För att utesluta så många parametrar som möjligt kommer vi att utgå från en modell där det enda vi ändrar på är själva bladvinkeln, vi kommer att 3D-printa 3 hjul, alla identiska förutom bladvinkeln. För varje mätning används ett av hjulen i rännan.
Nu till frågan; hur mäter man bäst verkningsgraden i en sådan modell?
Vår ursprungliga idé var en ansluten mini-generator. Med hjälp av en multimeter skulle vi enkelt kunna räkna ut effekten. Ett konstant vattenflöde skulle råda exempelvis genom att använda en pump. Problemet här är att minigeneratorer verkar svåra att hitta, och de alternativ skolan har är tydligen inte lämpliga (opålitliga mätvärden enligt lärare). Dessutom är det svårt att kontrollera varvtal och utväxling som man egentligen bör ta i beaktning. 
Vi har även diskuterat en rad andra sätt att mäta effekt och verkningsgrad på; bland annat en tråd lindat runt ett svänghjul på vattenhjulet som dras (bromsas upp) med en dynamometer (som man gjorde på en gammal monark testcykel). Här måste dock friktionstal osv. tas i beaktning, den uträkningen skulle möjligen räcka till ett gymnasiearbete i sig självt men är inget vi vill syssla med.
Just nu överväger vi huruvida det vore en bra metod att istället tvärt om låta vattnet driva hjulet. Ett mycket svagt uppåtlut på rännan, en "buffert" för att i princip hålla vattennivån hos hjulet konstant under mätningen och en liten elmotor ansluten till hjulet som matas med konstant spänning. Är det någon som vet om detta skulle kunna vara en gångbar metod? Genom att beräkna volymen flyttat vatten per tidsenhet är det möjligt att beräkna verkningsgrad, och effekten som motorn ger är konstant. Är detta ett alstrande vattenhjul omvänt eller är att "trycka" vatten en helt annan sak än att låta vatten trycka? I bilden är vinkeln alfa kraftigt överdriven.
Om någon orkar skulle ett vägledande svar uppskattas något enormt, har någon en bättre idé vore vi glada.
Tack!
Kan ni inte koppla vattenhjulet till en eller ett par trissor och låta det utföra arbete genom att hissa upp en vikt? Har ni ett måttband i bakgrunden och filmar förloppet kan ni räkna ut hastigheten efter en viss tid samt hur högt vikten har hissats för att på så sätt räkna ut den nyttiga effekten. Det borde dessutom ge minimalt med friktion samtidigt som ni enkelt kan bestämma hjulets varvtal.
Teraeagle skrev:Kan ni inte koppla vattenhjulet till en eller ett par trissor och låta det utföra arbete genom att hissa upp en vikt? Har ni ett måttband i bakgrunden och filmar förloppet kan ni räkna ut hastigheten efter en viss tid samt hur högt vikten har hissats för att på så sätt räkna ut den nyttiga effekten. Det borde dessutom ge minimalt med friktion samtidigt som ni enkelt kan bestämma hjulets varvtal.
Du menar alltså att man har ett svänghjul som tråden, eller hellre bandet får lindas upp på? Det var en jättebra idé. Dessa slutsatser kan man dra genom att se under vilken utväxling (diameter) som vikten hissas fortast? Man borde alltså kunna se respektive hjuls maximala effekt och vid vilken utväxling. Tack!
