Wasserrad - Leistung berechnen
Hallo,
ich habe ein selbstgebautes Wasserrad und möchte davon die Leistung errechnen. Wie mache ich das?
Ich habe keine weiteren Daten, nur das was ich abmessen kann am Wasserrad usw.
3 Antworten
Bei einem Wasserrad wird die potentielle Energie des Wassers (z.B. herabfallen) in kinetische Energie umgewandelt (Bewegung des Wasserrades).
Gehe hier -mangels weiterer Informationen- mal davon aus, dass Dein Wasserrad von oben (Scheitel des Rades) vom Wasser angetrieben wird (sogenanntes "oberschlächtiges Wasserrad").
Wenn man vereinfacht davon ausgeht, dass die potentielle Energie des Wassers vollständig in kinetische Energie umgesetzt wird (keine Verluste z.B durch vorbeiströmendes Wasser, durch Reibung etc.),
Würde folgenden Ansatz wählen (Einheiten in rechteckigen Klammern [...]):
(1) Energie:
Die potentielle Energie des Wassers Wpot [Joule] = m [kg] x g [m/s²] x h [m] wird vollständig in kinetische Energie umsetzt.
Hierbei ist "m" das Gewicht des Wassers, "g" die Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) und "h" die Fallhöhe bzw. der Umfang Deines Wasserrades.
(2) Leistung:
Die Leistung "P" ist definiert als Arbeit/Energie pro Zeiteinheit bzw. P [Watt] = Wpot [Joule] / t [s]
Zusammen ergibt sich also: P = m x g x h / t, hierbei ist "m/t" der Massenstrom des Wassers.
Leichter lässt sich das in der Praxis erfassen / messen, wenn man "m/t" über den Volumenstrom "V/t" und die Dichte des Wassers "rho" ( = rd. 1.000 kg/m³) ausdrückt: "m/t" = "V/t" x rhowasser.
Es ergibt sich dann: P = "V/t" x rhowasser x g x h
(3) Beispiel:
Dein Wasserrad hat einen Durchmesser von h = 10m (=Fallhöhe des Wassers).
Der Volumenstrom ist z.B. 0,1 m³/s (=100 Liter/sekunde)
Die Leistung wäre dann: P = 0,1 m³/s x 1.000 kg/m³ x 9,81 m/s² x 10 m = 9.810 Watt.
(4) Praxis:
In der Praxis gibt es verschiedenen Bautypen von Wasserrädern und natürlich auch immer "Verluste"
Ein paar gute Hinweis findest du bei http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserrad#Leistung_und_Wirkungsgrad
Gutes Gelingen!
LG.
Ich denke, das geht so garnicht , zu viele Variablen, am besten einen Dynamo anbauen, laufen lassen , an den Dynamo einen Verbraucher (Glühbirne oder Widerstand) anschließen und den Strom und die Spannung am Verbraucher messen. Die Leistung errechnet sich zu U*I = Spannung in Volt * Strom in Ampere = Leistung in Watt
lunte's ansatz ist nicht verkehrt. das Problem ist, dass man damit das volle leistungspotential nicht unbedingt ermessen kann.
die beste variante wäre:
permanentmagnetgenerator mit ggf. einem gleichrichter (falls es ein 3phasiges Modell ist) von der größe aus geschätzt nach Leistungsausbeute. und dann daran verschiedene Lasten gehängt und beobachtet, ab wann die Leistung einknickt.
rein theoretisch könnte man ausrechnen, mit welcher kraft das wasser auf die schaufeln drückt. summe der fläche aller im eingriff befindlichen schaufeln unter breücksichtung des stellwinkels im wasser abzüglich der strömungsverluste...
wenn du aber kein 50.000 € teures CAD Programm mit strömungsberechnungserweiterung hast, würde ich dir raten, den versuch zu fahren...
lg, anna