Turbina Tesla a fost inventată de Nikola Tesla, în anul 1909. Este o categorie specială de turbine care nu au lame. Spre deosebire de alte turbine precum Kaplan etc., această turbină are aplicații limitate și specifice. Dar, din considerente de proiectare, este una dintre turbinele versatile. Invenția sa a dus la multe aplicații majore de inginerie. Funcționează pe principiul efectului stratului limită, unde datorită fluxului de aer, turbina se rotește. Cea mai bună parte a acestei turbine este că poate atinge o eficiență de până la 80%. Domeniul său de viteză poate fi atins până la nivelul de 80.000 rpm pentru mașinile cu clasă mică. În mod specific, acest cant de turbină este utilizat în centrală electrică operațiuni, dar pot fi utilizate pentru aplicații generale, cum ar fi pompele etc.

Diagrama turbinei Tesla

Structura de bază a turbinei Tesla este prezentată în figură. Se compune dintr-o turbină fără lame care are o intrare printr-o duză de conductă de aer. Corpul turbinei are două ieșiri, una este pentru intrarea aerului și cealaltă pentru ieșirea aerului. În afară de aceasta, discul rotativ este format din 3 până la 4 straturi, care sunt unite între ele. Există un spațiu subțire între straturile în care aerul este trecut cu o viteză foarte mare.

Turbina Tesla

Discul rotativ are două fețe, fața exterioară și fața posterioară. În ambele aspecte, nu există nicio posibilitate ca aerul să curgă în afara corpului turbinei. Aerul poate intra numai prin conducta de admisie și se poate elibera prin conducta de ieșire. Corpul turbinei constă din rotor cu discuri multiple, care este unit între ele. Toate discurile rotorului sunt unite între ele pe un arbore comun unde discul se poate roti.

Există o carcasă exterioară pentru amplasarea discurilor. Discurile sunt de obicei conectate prin șuruburi. Partea frontală și cea posterioară au orificii de ieșire prin care aerul poate ieși din corpul turbinei. Amplasarea găurilor se face astfel încât să se creeze un vârtej de aer de intrare.

Teoria turbinei Tesla

Intrarea în palele rotorului este aer la presiune ridicată. Folosind un furtun de aer, care este conectat la intrarea turbină , aerul se face intrarea în corp care constă din discuri rotor care sunt plasate pe arbore și pot fi rotite cu ușurință. Pe măsură ce aerul pătrunde în carcasa turbinei, este forțat să creeze un vortex datorită formei turbinei.

Vortex înseamnă o masă de aer care se învârte ca într-un vârtej sau vânt. Datorită creării unui vortex, aerul este capabil să se rotească la viteze foarte mari. Formarea unui vortex este fundamentală datorită designului turbinei. Fontul și corpul capacului posterior al turbinei sunt așezate astfel încât aerul să iasă prin orificiile prezente în capacele din față și din spate.

Ieșirea aerului în această natură creează un vârtej de aer. Și face ca turbina să se rotească. Atunci când moleculele de aer trec pe disc, acestea creează o tragere pe disc. Această rezistență trage turbina în jos și o face să se rotească. Se poate observa că turbina se poate roti în ambele direcții. Depinde doar de conducta de admisie utilizată pentru introducerea aerului.

Proiectare turbină Tesla

Proiectarea constă din două conducte de admisie, dintre care una este conectată la conducta furtunului de aer. Din cele două prize, oricine poate fi folosit ca intrare. În interiorul corpului, sunt amplasate discurile rotorului care sunt unite împreună cu ajutorul șuruburilor. Toate discurile sunt așezate pe un arbore comun care este conectat la corpul exterior.

De exemplu, dacă este folosit ca pompă, atunci arborele este conectat la motor. Există un spațiu subțire între discuri, unde aerul curge și face discurile să se rotească. Datorită decalajului de aer, moleculele de aer sunt capabile să creeze o rezistență la disc. Capacul din față și din spate are 4-5 găuri prin care aerul de admisie poate fi trecut în atmosferă. Găurile sunt așezate astfel încât să se creeze un vortex și aerul să se poată roti cu o viteză foarte mare.

Proiectare turbină

Datorită acestui aer de mare viteză, exercită o tracțiune de mare viteză pe disc și face ca discul să se rotească la viteze foarte mari. Distanța dintre discuri este unul dintre parametrii critici pentru proiectarea și eficiența turbinei. Dimensiunea optimă a spațiului necesar pentru menținerea stratului de spațiu depinde de viteza periferică a discului.

Calcule de proiectare a turbinei

Multe aspecte de proiectare sunt importante pentru a obține o eficiență ridicată. Unele dintre calculele majore de proiectare sunt
Fluidul de lucru sau aerul de intrare trebuie să aibă o presiune minimă. Dacă este apă, atunci se așteaptă ca presiunea să fie de cel puțin 1000 kg pe metru cub. Viteza periferică trebuie să fie de 10e-6 metri pătrați pe secundă.

Decalajul dintre disc este calculat pe baza vitezei unghiulare și a vitezei periferice a discului. Depinde de parametrul pollhausen care se bazează constant pe viteze. Debitul pentru fiecare disc este calculat ca un produs al secțiunii transversale a fiecărui disc și a vitezei. Pe baza datelor, se estimează numărul de discuri. Din nou, diametrul discului este, de asemenea, important pentru a avea o eficiență bună.

Eficiența turbinei Tesla

Eficiența este dată de raportul dintre puterea arborelui de ieșire și puterea arborelui de intrare. Se exprimă ca

Eficiența depinde de mulți factori, cum ar fi diametrul arborelui, viteza lamelor, numărul de lame, sarcina conectată la arbore etc. În general, eficiența turbinei este ridicată în comparație cu alte turbine convenționale. Pentru aplicații mici, eficiența poate ajunge chiar și la 97%.

Cum funcționează turbina?

Turbina Tesla funcționează pe conceptul stratului limită. Se compune din două prize. În general, apa de aer este utilizată ca intrare în turbină. Corpul turbinei este format din discuri de rotor care sunt unite împreună cu ajutorul șuruburilor. Toate discurile sunt așezate pe un arbore comun. Corpul turbinei este format din două cutii, carcasa frontală și carcasa din spate. În fiecare carcasă, există 4 până la 4 găuri. Toți acești factori, cum ar fi numărul de discuri, diametrul discului etc., joacă un rol important în evaluarea eficienței turbinei.

Turbina de lucru

Când aerul este lăsat să curgă prin conducta furtunului, acesta pătrunde în corpul turbinei. În interiorul corpului turbinei, sunt plasate discuri care sunt conectate între ele. Există un spațiu subțire între discuri. Când moleculele de aer intră în corpul turbinei, acestea exercită o rezistență la discuri. Datorită acestei tracțiuni, discurile încep să se rotească.

Carcasele din față și din spate sunt formate din găuri astfel încât atunci când intră aer să iasă prin aceste găuri. Găurile sunt așezate astfel încât să se stabilească un vârtej de aer sau apă în corpul discului. Ceea ce face ca aerul să exercite mai multă tracțiune pe discuri. Acest lucru face ca discurile să se rotească la o viteză foarte mare.

“cum se face un încălzitor cu inducție ”

Zona de contact dintre vortex și discuri este redusă la viteze mici. Dar pe măsură ce aerul câștigă viteză, acest contact crește, ceea ce permite discurilor să se rotească cu o viteză foarte mare. Forța centrifugă a discurilor încearcă să împingă aerul spre exterior. Dar aerul nu are o cale, cu excepția găurilor de pe carcasa din față și din spate. Acest lucru face ca aerul să iasă și vortexul să devină mai puternic. Viteza discurilor este aproape egală cu viteza fluxului de aer.

Avantajele și dezavantajele turbinei Tesla

Avantajele sunt

Eficiență foarte mare
Costul de producție este mai mic
Design simplu
Poate fi rotit în ambele sensuri

Dezavantajele sunt

Nu este fezabil pentru aplicații de mare putere
Pentru o eficiență ridicată, debitul trebuie să fie mic
Eficiența depinde de intrarea și ieșirea fluidelor de lucru.

Aplicații

Turbina Tesla datorită puterii sale de ieșire și a specificațiilor sale are aplicații limitate. Unele dintre ele sunt menționate mai jos.

Compresia lichidelor
Pompe
Aplicații cu turbină de tip paletă
Pompele de sânge

Prin urmare, am văzut aspectele de construcție, principiul de funcționare, proiectarea și aplicațiile turbinelor Tesla. Dezavantajul său major este, deoarece este compact și de dimensiuni reduse, are aplicații limitate la turbine convenționale precum turbina Kaplan. Deoarece eficiența sa este foarte mare, trebuie gândit că cum Turbine Tesla poate fi făcut să aibă aplicații majore ca în centralele electrice. Ar fi un mare impuls pentru plantele cu eficiență redusă.