Turbino Tesla je izumil Nikola Tesla leta 1909. To je posebna kategorija turbin, ki nimajo nožev. Za razliko od drugih turbin, kot je Kaplan itd., Ima ta turbina omejene in posebne namene. Toda zaradi svojih konstrukcijskih premislekov je ena izmed vsestranskih turbin. Njegov izum je privedel do številnih pomembnih inženirskih aplikacij. Deluje po principu učinka mejne plasti, kjer se turbina zaradi pretoka zraka vrti. Najboljši del te turbine je, da lahko doseže učinkovitost do 80%. Razpon hitrosti je mogoče doseči do 80.000 vrt / min za majhne stroje. Natančneje, ta turbino nadvišanje se uporablja v elektrarna lahko pa se uporablja za splošne aplikacije, kot so črpalke itd.
Diagram Tesline turbine
Osnovna zgradba Tesline turbine je prikazana na sliki. Sestavljen je iz turbine brez rezila, ki ima dovod skozi šobo za zračno cev. Telo turbine ima dva izhoda, eden je za dovod zraka in drugi za odhod zraka. Poleg tega je vrtljivi disk sestavljen iz 3 do 4 slojev, ki so med seboj povezani. Med plastmi je tanka zračna reža, kjer se zrak prenaša z zelo veliko hitrostjo.
Teslina turbina
Vrtljivi disk ima dve ploskvi, zunanjo in zadnjo stran. V obeh pogledih zrak ne more teči zunaj telesa turbine. Zrak lahko vstopi samo skozi dovodno cev in se spusti skozi izstopno cev. Telo turbine je sestavljeno iz več diskovnega rotorja, ki je povezan skupaj. Vsi rotorski diski so združeni na skupni gredi, kjer se lahko vrti.
Obstaja zunanje ohišje za namestitev diskov. Diski so običajno povezani s sorniki. Sprednji in zadnji del imata izpušna odprtina, skozi katera zrak lahko zapušča telo turbine. Luknje se namestijo tako, da se ustvari vrtinec vstopnega zraka.
Teorija Teslovih turbin
V lopute rotorja vstopa zrak pod visokim tlakom. Uporaba zračne cevi, ki je priključena na vhodni priključek turbina , zrak vstopa v telo, ki je sestavljeno iz rotorskih diskov, nameščenih na gredi in jih je mogoče enostavno vrteti. Ko zrak vstopa v ohišje turbine, je zaradi oblike turbine prisiljen ustvariti vrtinec.
Vrtinec pomeni vrtinčasto maso zraka kot v vrtincu ali vrtincu. Zaradi ustvarjanja vrtinca se zrak lahko vrti z zelo velikimi hitrostmi. Oblikovanje vrtinca je temeljno zaradi zasnove turbine. Pisava in pokrov zadnjega pokrova turbine sta nameščena tako, da mora zrak izhajati skozi luknje v sprednjem in zadnjem pokrovu.
Izhod zraka v tej naravi ustvarja vrtinec zraka. In omogoča, da se turbina vrti. Ko molekule zraka preidejo disk, ustvarijo vlečenje diska. Ta vlek potegne turbino navzdol in jo vrti. Opaziti je mogoče, da se turbina lahko vrti v obe smeri. Odvisno je samo od tega, katera dovodna cev se uporablja za vnos zraka.
Oblikovanje Teslove turbine
Zasnova je sestavljena iz dveh dovodnih cevi, iz katerih je ena priključena na cev za zračno cev. Od obeh dovodov je za vhod mogoče uporabiti vsakogar. V notranjosti telesa so nameščeni rotorski diski, ki so med seboj povezani s pomočjo vijakov. Vsi diski so nameščeni na eni skupni gredi, ki je povezana z zunanjim ohišjem.
Če se na primer uporablja kot črpalka, je gred priključena na motor. Med diski je tanka zračna reža, kjer zrak teče in povzroči, da se diski vrtijo. Zaradi zračne reže lahko molekule zraka ustvarijo upor na disku. Sprednji in zadnji pokrov imata 4-5 lukenj, skozi katere se dovodni zrak lahko prenaša v ozračje. Luknje so nameščene tako, da se ustvari vrtinec in zrak se lahko vrti z zelo veliko hitrostjo.
Oblikovanje turbine
Zaradi tega visokohitrostnega zraka na disk hitro vleče in se disk vrti pri zelo visokih hitrostih. Diskovna reža je eden od kritičnih parametrov za zasnovo in učinkovitost turbine. Optimalna velikost reže, potrebna za vzdrževanje režne plasti, je odvisna od obodna hitrost diska.
Izračuni konstrukcije turbine
Številni vidiki oblikovanja so pomembni za doseganje visoke učinkovitosti. Nekateri glavni projektni izračuni so
Delovna tekočina ali dovodni zrak morata imeti minimalen tlak. Če gre za vodo, naj bi bil tlak najmanj 1000 kg na meter kocke. Obodna hitrost mora biti 10e-6 metrov kvadratnih na sekundo.
Razmik med diskom se izračuna na podlagi kotne hitrosti in obodne hitrosti diska. Odvisno od parametra pollhausen, ki nenehno temelji na hitrostih. Hitrost pretoka za vsak disk se izračuna kot zmnožek površine preseka vsakega diska in hitrosti. Na podlagi podatkov je ocenjeno število diskov. Tudi premer diska je pomemben za dobro učinkovitost.
Teslina učinkovitost turbin
Učinkovitost je podana z razmerjem moči izhodne gredi do vhodne moči gredi. Izražena je kot
Učinkovitost je odvisna od številnih dejavnikov, kot so premer gredi, hitrost lopatic, število lopatic, obremenitev, priključena na gred itd. Na splošno je izkoristek turbine v primerjavi z drugimi običajnimi turbinami velik. Pri majhnih aplikacijah lahko učinkovitost doseže celo do 97%.
Kako deluje turbina?
Turbina Tesla deluje na konceptu mejne plasti. Sestavljen je iz dveh odprtin. Na splošno se voda zraka uporablja kot dovod v turbino. Telo turbine je sestavljeno iz rotorskih diskov, ki so med seboj povezani s pomočjo vijakov. Vsi diski so nameščeni na skupni gredi. Telo turbine je sestavljeno iz dveh ohišij, sprednjega in zadnjega ohišja. V vsakem ohišju so 4 do 4 luknje. Vsi ti dejavniki, kot so število diskov, premer diska itd., Igrajo pomembno vlogo pri ocenjevanju učinkovitosti turbine.
Turbina deluje
Ko pusti zrak, da teče skozi cevno cev, vstopi v telo turbine. V notranjosti telesa turbine so nameščeni diski, ki so med seboj povezani. Med diski je tanka zračna reža. Ko molekule zraka vstopijo v telo turbine, uporijo diske. Zaradi tega vlečenja se diski začnejo vrteti.
Sprednja in zadnja ohišja so sestavljena iz lukenj, tako da ob vstopu zraka skozi te luknje dobi izhod. Luknje so nameščene tako, da se znotraj telesa diska vzpostavi vrtinec zraka ali vode. Zaradi tega zrak bolj pritiska na diske. Zaradi tega se diski vrtijo z zelo visoko hitrostjo.
Območje stika med vrtincem in diski je pri nizkih hitrostih majhno. Ko zrak narašča, se ta kontakt povečuje, kar omogoča vrtenje diskov z zelo visoko hitrostjo. Centrifugalna sila diskov poskuša potisniti zrak navzven. Toda zrak nima poti, razen lukenj na sprednjem in zadnjem ohišju. Zaradi tega zrak izstopi in vrtinec postane močnejši. Hitrost diskov je skoraj enaka hitrosti zračnega toka.
Prednosti in slabosti Tesline turbine
Prednosti so
- Zelo visoka učinkovitost
- Proizvodni stroški so manjši
- Preprosta oblika
- Lahko se vrti v obe smeri
Slabosti so
- Ni izvedljivo za aplikacije z visoko močjo
- Za visoko učinkovitost mora biti pretok majhen
- Učinkovitost je odvisna od vtoka in odtoka delovnih tekočin.
Aplikacije
Teslina turbina ima zaradi svoje izhodne moči in specifikacij omejeno uporabo. Nekateri so omenjeni spodaj.
- Stiskanje tekočin
- Črpalke
- Uporaba turbin z lopaticami
- Krvne črpalke
Zato smo videli konstrukcijske vidike, načelo delovanja, zasnovo in uporabo Teslinih turbin. Njegova glavna pomanjkljivost je, ker je kompaktna in majhna, ima pa omejeno uporabo v primerjavi z običajnimi turbinami, kot je Kaplanova turbina. Ker je njegova učinkovitost zelo visoka, je treba pomisliti, kako Tesline turbine je mogoče uporabiti za večje aplikacije, kot v elektrarnah. To bi bil velik zagon za nizko učinkovite rastline.
