Турбину Тесла измислио је Никола Тесла 1909. године. То је посебна категорија турбина које немају лопатице. За разлику од осталих турбина попут Каплана итд., Ова турбина има ограничене и специфичне примене. Али због својих дизајнерских разлога, једна је од свестраних турбина. Његов проналазак довео је до многих главних инжењерских примена. Ради на принципу ефекта граничног слоја, где се због протока ваздуха турбина ротира. Најбољи део ове турбине је што може постићи ефикасност до 80%. Његов опсег брзине може се достићи до нивоа од 80 000 о / мин за мале оцењене машине. Конкретно, ова турбина се не може користити у електрана операције, али се може користити за опште примене попут пумпи итд.
Дијаграм Теслине турбине
Основна структура Теслине турбине приказана је на слици. Састоји се од турбине без лопатице која има улаз кроз млазницу ваздушне цеви. Тело турбине има два излаза, један је за довод ваздуха, а други за одлазак ваздуха. Поред тога, ротирајући диск састоји се од 3 до 4 слоја који су међусобно спојени. Између слојева постоји танак ваздушни размак кроз који се ваздух пролази врло великом брзином.
Теслина турбина
Ротирајући диск има две површине, спољну и задњу страну. У оба аспекта, нема простора за ваздух да струји изван тела турбине. Ваздух може ући само кроз улазну цев и испустити се кроз излазну цев. Тело турбине састоји се од више диск ротора који су спојени заједно. Сви дискови ротора спојени су заједно на заједничком вратилу где се диск може ротирати.
Постоји спољно кућиште за постављање дискова. Дискови су обично повезани помоћу вијака. Предњи и задњи крај имају издувне отворе кроз које ваздух може да изађе из тела турбине. Постављање рупа је изведено тако да се створи вртлог улазног ваздуха.
Теорија Теслине турбине
Улаз у лопатице ротора је ваздух под високим притиском. Коришћењем ваздушног црева које је повезано са улазом у турбина , ваздух се улази у тело које се састоји од роторских дискова који су постављени на осовину и могу се лако ротирати. Како ваздух улази у кућиште турбине, присиљен је да ствара вртлог због облика турбине.
Вртлог значи вртложену масу ваздуха као у вртлогу или вртлогу. Због стварања вртлога, ваздух је у стању да се окреће врло великом брзином. Формирање вртлога је основно због дизајна турбине. Крстионица и тело задњег поклопца турбине постављени су тако да ваздух мора излазити кроз рупе на предњем и задњем поклопцу.
Излазак ваздуха у овој природи ствара вртлог ваздуха. И чини да се турбина окреће. Када молекули ваздуха прођу кроз диск, стварају вучу на диску. Овај отпор повлачи турбину надоле и чини је ротираном. Може се приметити да се турбина може окретати у оба смера. Само зависи која се доводна цев користи за довод ваздуха.
Дизајн Теслине турбине
Дизајн се састоји од две улазне цеви, од којих је једна спојена на цев за ваздушно црево. Од два улаза, свако може да се користи као улаз. Унутар тела постављени су роторски дискови који су спојени помоћу вијака. Сви дискови су постављени на једно заједничко вратило које је повезано са спољним телом.
На пример, ако се користи као пумпа, осовина је повезана са мотором. Између дискова постоји танки ваздушни размак, где ваздух струји и чини да се дискови окрећу. Због ваздушног јаза, молекули ваздуха могу створити отпор на диску. Предњи и задњи поклопац имају 4-5 рупа кроз које се улазни ваздух може пропустити у атмосферу. Рупе су постављене тако да се створи вртлог и ваздух се може окретати врло великом брзином.
Дизајн турбине
Захваљујући ваздуху велике брзине, он повлачи диск великом брзином и чини да се диск окреће врло великом брзином. Зазор на диску је један од критичних параметара за дизајн и ефикасност турбине. Оптимална величина зазора потребна за одржавање слоја зазора зависи од периферна брзина диска.
Прорачуни за пројектовање турбина
Многи аспекти дизајна су важни за постизање високе ефикасности. Неки од главних прорачуна дизајна су
Радна течност или улазни ваздух морају да имају минималан притисак. Ако је реч о води, тада се очекује да притисак буде најмање 1000 кг по метру коцке. Периферна брзина мора бити 10е-6 метара квадратних у секунди.
Размак између диска израчунава се на основу угаоне брзине и периферне брзине диска. Зависи од параметра поллхаусена који се стално заснива на брзинама. Брзина протока за сваки диск израчунава се као умножак површине попречног пресека сваког диска и брзине. На основу података процењује се број дискова. Опет, пречник диска је такође важан за добру ефикасност.
Ефикасност Тесла турбине
Ефикасност се даје односом излазне снаге вратила и улазне снаге вратила Његова се изражава као
Ефикасност зависи од многих фактора као што су пречник вратила, брзина лопатица, број лопатица, оптерећење повезано са вратилом итд. Генерално, ефикасност турбине је велика у поређењу са другим конвенционалним турбинама. За мале примене, ефикасност може достићи и до 97%.
Како функционише турбина?
Турбина Тесла ради на концепту граничног слоја. Састоји се од два улаза. Генерално, ваздушна вода се користи као улаз у турбину. Тело турбине састоји се од роторских дискова који су спојени помоћу вијака. Сви дискови су постављени на заједничку осовину. Тело турбине састоји се од два кућишта, предњег и задњег кућишта. У сваком кућишту постоје 4 до 4 рупе. Сви ови фактори, као што су број дискова, пречник диска итд., Играју важну улогу у процени ефикасности турбине.
Турбина ради
Када се ваздух пропушта кроз цев за цев, он улази у тело турбине. Унутар тела турбине постављени су дискови који су међусобно повезани. Између дискова постоји танки ваздушни размак. Када молекули ваздуха уђу у тело турбине, они врше кочење на дисковима. Због овог повлачења, дискови почињу да се окрећу.
Предња и задња чаура се састоје од рупа тако да када ваздух уђе у њих излази кроз те рупе. Рупе су постављене тако да се у телу диска успостави вртлог ваздуха или воде. Због чега ваздух врши веће повлачење дискова. То доводи до ротације дискова врло великом брзином.
Подручје контакта између вртлога и дискова је мало при малим брзинама. Али како ваздух добија брзину, овај контакт се повећава, што омогућава дисковима да се окрећу врло великом брзином. Центрифугална сила дискова покушава да потисне ваздух споља. Али ваздух нема пут осим рупа на предњем и задњем кућишту. Ово чини излаз ваздуха и вртлог постаје јачи. Брзина дискова је скоро једнака брзини протока ваздуха.
Предности и недостаци Теслине турбине
Предности су
- Веома висока ефикасност
- Трошкови производње су мањи
- Једноставан дизајн
- Може се ротирати у оба смера
Мане су
- Није изводљиво за апликације велике снаге
- За високу ефикасност, проток мора бити мали
- Ефикасност зависи од уласка и одлива радних течности.
Апликације
Теслина турбина због своје излазне снаге и спецификација има ограничене примене. Неки од њих су поменути у наставку.
- Компресија течности
- Пумпе
- Примене турбинских лопатица
- Пумпе за крв
Отуда смо видели конструктивне аспекте, принцип рада, дизајн и примену Теслиних турбина. Његов главни недостатак је јер је компактан и малих димензија, а има ограничену примену у односу на конвенционалне турбине попут Капланове турбине. Будући да је његова ефикасност врло висока, мора се помислити како Теслине турбине могу се постићи велике примене као у електранама. То би био сјајан подстицај ниско ефикасним постројењима.
