Co je to Tesla Turbine: Working & its Applications

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Tesla turbína byla vynalezena Nikolou Teslou v roce 1909. Jedná se o speciální kategorii turbín, které nemají žádné lopatky. Na rozdíl od jiných turbín, jako je Kaplan atd., Má tato turbína omezené a specifické aplikace. Ale díky svým konstrukčním úvahám je to jedna z univerzálních turbín. Jeho vynález vedl k mnoha významným inženýrským aplikacím. Funguje na principu efektu mezní vrstvy, kde se v důsledku proudění vzduchu turbína otáčí. Nejlepší na této turbíně je, že může dosáhnout účinnosti až 80%. Jeho rozsahu otáček lze u malých strojů dosáhnout až na úroveň 80 000 ot / min. Konkrétně se toto převýšení turbíny používá v elektrárna operace, ale lze jej použít pro obecné aplikace, jako jsou čerpadla atd.

Diagram turbíny Tesla

Základní struktura turbíny Tesla je znázorněna na obrázku. Skládá se z bezlistové turbíny, která má vstup přes trysku vzduchového potrubí. Tělo turbíny má dva výstupy, jeden je pro přívod vzduchu a druhý pro výstup vzduchu. Kromě toho se rotující disk skládá ze 3 až 4 vrstev, které jsou spojeny dohromady. Mezi vrstvami, kde vzduch prochází velmi vysokou rychlostí, je tenká vzduchová mezera.




Tesla Turbine

Tesla Turbine

Rotující disk má dvě plochy, vnější a zadní plochu. V obou aspektech neexistuje žádný prostor pro proudění vzduchu mimo tělo turbíny. Vzduch může vstupovat pouze vstupním potrubím a uvolňovat se výstupním potrubím. Tělo turbíny se skládá z více diskových rotorů, které jsou spojeny dohromady. Všechny kotouče rotoru jsou spojeny dohromady na společném hřídeli, kde se disk může otáčet.



Existuje vnější kryt pro umístění disků. Disky jsou obvykle spojeny šrouby. Přední a zadní část mají výstupní otvory pro výfukové plyny, kterými může vzduch opouštět tělo turbíny. Umístění otvorů se provádí tak, aby se vytvořil vír vstupujícího vzduchu.

Teorie turbíny Tesla

Vstupem do listů rotoru je vzduch pod vysokým tlakem. Pomocí vzduchové hadice, která je připojena k vstupu do turbína , vzduch je přiváděn do těla, které se skládá z rotorových disků, které jsou umístěny na hřídeli a lze je snadno otáčet. Když vzduch vstupuje do krytu turbíny, je nucen vytvářet vír v důsledku tvaru turbíny.

Vortex znamená vířící hmotu vzduchu jako ve vířivce nebo vichřici. Díky vytvoření víru je vzduch schopen rotovat při velmi vysokých rychlostech. Tvorba víru je zásadní z důvodu konstrukce turbíny. Písmo a tělo zadního krytu turbíny jsou umístěny tak, aby vzduch musel vystupovat skrz otvory přítomné v předním a zadním krytu.


Výstup vzduchu v této přírodě vytváří vír vzduchu. A turbína se otáčí. Když molekuly vzduchu projdou kolem disku, vytvoří na disku odpor. Tento odpor táhne turbínu dolů a otáčí ji. Je třeba poznamenat, že turbína se může otáčet v obou směrech. Záleží jen na tom, které sací potrubí se používá pro vstup vzduchu.

Tesla Turbine Design

Konstrukce se skládá ze dvou sacích trubek, z nichž jedna je připojena k trubce vzduchové hadice. Ze dvou vstupů lze jako vstup použít kdokoli. Uvnitř těla jsou umístěny kotouče rotoru, které jsou spojeny dohromady pomocí šroubů. Všechny disky jsou umístěny na jedné společné hřídeli, která je spojena s vnějším tělem.

Pokud se například používá jako čerpadlo, je hřídel spojena s motorem. Mezi disky je tenká vzduchová mezera, kde vzduch proudí a způsobuje, že se disky otáčejí. Díky vzduchové mezeře jsou molekuly vzduchu schopné vytvořit odpor disku. Přední a zadní kryt má 4 až 5 otvorů, kterými je možné přivádět nasávaný vzduch do atmosféry. Otvory jsou umístěny tak, že se vytvoří vír a vzduch se může otáčet velmi vysokou rychlostí.

Turbínový design

Turbínový design

Díky tomuto vysokorychlostnímu vzduchu vyvíjí na disk vysokorychlostní odpor a disk se otáčí velmi vysokou rychlostí. Mezera disku je jedním z kritických parametrů pro konstrukci a účinnost turbíny. Optimální velikost mezery potřebná k udržení mezerové vrstvy závisí na obvodová rychlost disku.

Výpočty návrhu turbíny

Mnoho konstrukčních aspektů je důležitých pro dosažení vysoké účinnosti. Některé z hlavních konstrukčních výpočtů jsou
Pracovní kapalina nebo nasávaný vzduch musí mít minimální tlak. Pokud je to voda, pak se očekává, že tlak bude alespoň 1 000 kg na metr krychle. Periferní rychlost musí být 10 e-6 metrů čtverečních za sekundu.

Mezera mezi diskem se vypočítá na základě úhlové rychlosti a obvodové rychlosti disku. Závisí to na parametru pollhausen, který je neustále založen na rychlostech. Průtoková rychlost pro každý disk se vypočítá jako součin plochy průřezu každého disku a rychlosti. Na základě údajů se odhaduje počet disků. Průměr kotouče je opět důležitý pro dobrou účinnost.

Účinnost turbíny Tesla

Účinnost je dána poměrem výkonu výstupního hřídele k výkonu vstupního hřídele. Je vyjádřena jako

Účinnost závisí na mnoha faktorech, jako je průměr hřídele, rychlost lopatek, počet lopatek, zatížení připojené k hřídeli atd. Obecně je účinnost turbíny ve srovnání s jinými běžnými turbínami vysoká. U malých aplikací může účinnost dosáhnout až 97%.

Jak funguje Turbine?

Teslova turbína pracuje na konceptu mezní vrstvy. Skládá se ze dvou vstupů. Obecně se voda vzduchu používá jako vstup do turbíny. Tělo turbíny se skládá z rotorových kotoučů, které jsou spojeny dohromady pomocí šroubů. Všechny disky jsou umístěny na společném hřídeli. Tělo turbíny se skládá ze dvou skříní, přední skříně a zadní skříně. V každém krytu jsou 4 až 4 otvory. Všechny tyto faktory, jako je počet disků, průměr disku atd., Hrají důležitou roli při hodnocení účinnosti turbíny.

Turbína pracuje

Turbína pracuje

Když vzduch nechá proudit hadicovým potrubím, vstupuje do těla turbíny. Uvnitř těla turbíny jsou umístěny disky, které jsou navzájem spojeny. Mezi disky je tenká vzduchová mezera. Když molekuly vzduchu vstoupí do těla turbíny, vyvíjejí tlak na disky. Díky tomuto odporu se disky začnou otáčet.

Přední a zadní pouzdra se skládají z otvorů, které při vstupu vzduchu skrz tyto otvory vystupují. Otvory jsou umístěny tak, aby se uvnitř těla disku vytvořil vír vzduchu nebo vody. Což způsobí, že vzduch bude na disky vyvíjet větší odpor. To způsobí, že se disky budou otáčet velmi vysokou rychlostí.

Oblast kontaktu mezi vírem a disky je při nízkých rychlostech nízká. Ale jak vzduch získává rychlost, tento kontakt se zvyšuje, což umožňuje kotoučům otáčet se velmi vysokou rychlostí. Odstředivá síla disků se snaží vytlačit vzduch ven. Ale vzduch nemá žádnou cestu kromě otvorů na předním a zadním krytu. Tím dojde k výstupu vzduchu a vír bude silnější. Rychlost disků je téměř stejná jako rychlost proudění vzduchu.

Výhody a nevýhody turbíny Tesla

Výhody jsou

  • Velmi vysoká účinnost
  • Výrobní náklady jsou nižší
  • Jednoduchý design
  • Lze otáčet v obou směrech

Nevýhody jsou

  • Není možné pro aplikace s vysokým výkonem
  • Pro vysokou účinnost musí být průtok malý
  • Účinnost závisí na přítoku a odtoku pracovních kapalin.

Aplikace

Turbína Tesly má kvůli svému výstupnímu výkonu a specifikacím omezené použití. Některé z nich jsou uvedeny níže.

  • Lisování kapalin
  • Čerpadla
  • Lopatkové turbíny
  • Krevní pumpy

Proto jsme viděli konstrukční aspekty, pracovní princip, design a aplikace Teslových turbín. Jeho hlavní nevýhodou je, že je kompaktní a malé velikosti, má omezené použití oproti konvenčním turbínám, jako je Kaplanova turbína. Protože jeho účinnost je velmi vysoká, je třeba si myslet, že jak Turbíny Tesla mohou být vyrobeny tak, aby měly hlavní aplikace jako v elektrárnách. To by byla velká podpora pro málo efektivní elektrárny.