Тесла безлопастная турбина: Тесла турбина принцип работы

Неизвестное изобретение Никола Тесла

Непревзойденное открытие гениального ученого по имени Никола.

За свою жизнь Никола Тесла изобрел немало технических устройств, которые считаются революционными и по сей день. Одно из них – безлопастная турбина. Такое название она получила благодаря своей уникальной конструкции. В ее основу был заложен не традиционный эффект давления жидкости либо пара, как в привычной всем турбине, она функционирует совершенно иным образом, используя потенциал пограничного слоя. Именно поэтому это изобретение Николы Тесла по другому еще называется турбиной пограничного слоя.

Современные биоинженеры именуют данную турбину Тесла многодисковым центробежным насосом. С точки зрения архитектуры строения этого устройства подобное определение выглядит более корректным. Дело в том, что турбина пограничного слоя оснащена специальными дисками, причем их количество не регламентировано. Чем и пользуются современные изобретатели, которые не устают перекраивать на свое усмотрение великое творение Тесла.

В духе эпохи

В начале прошлого века было сделано столь много открытий и изобретений, что некоторые из них оказались просто незамеченными и были незаслуженно забыты на определенное время. Тем не менее, крупные компании, занимавшиеся индустриализацией промышленности, не проходили мимо новых мощных моторов, а также генераторов энергии. Обратили они внимание и на изобретение Тесла.

Первый обзор: 2016 Tesla Model X P90D Ludicrous

Мало кто знает, что первую рабочую модель своего будущего устройства Тесла соорудил еще в детстве. Но будучи человеком творческого склада ума, в голове которого постоянно возникают новые идеи, он вскоре забыл о своем изобретении и переключился на новые.

Новое – это хорошо забытое старое

О своем старом творении Тесла вспомнил под давлением обстоятельств. В противном случае оно так бы и осталось одной из его детских «поделок». В общем, великому изобретателю пришлось отыскать свою установку и протереть ее от пыли в те годы, когда традиционные турбины с низким КПД перестали соответствовать требованиям времени. Тогда весь мир остро нуждался в революционных идеях, которые смогли бы совершить настоящий прорыв в производстве — низкая скорость вращения старых турбин тормозила прогресс.

Обычная турбина тех времен работала на контрасте давления, которое образовывалось на входе и на выходе. Что же касается рабочего тела, то в его качестве она использовала горячий газ. Им мог быть и перегретый газ, через специальные форсунки он поступал к лопаткам турбины и приводил вал в движение.

А вот турбина Тесла сильно отличалась от стандартных устройств. Во-первых, в ее конструкции не было предусмотрено лопаток, которые сами по себе имели много недостатков. Во-вторых, она комплектовалась совершенно гладкими дисками, а также форсунками, направляющими горячий газ к самому краю диска.

Несмотря на то, что турбине Тесла были присущи некоторые недостатки, их с лихвой компенсировала высокая мощность. Благодаря уникальной конструкции она имела совершенно феноменальные характеристики. В частности, КПД турбины мог доходить до 60%. Безусловно, такое открытие не могло остаться незамеченным, и в 1913 г. Тесла получил патент на свое изобретение.

Нюансы работы турбины

Чтобы в рабочем теле не создавался эффект турбулентности, у дисков вала турбины Тесла должна быть особая конструкция. Их края необходимо было сделать предельно тонкими. В таком случае увеличивалась скорость потока. Также самого максимально КПД при таком устройстве турбины можно было достичь, если расстояние между дисками будет сопоставимо с толщиной пограничного слоя.

Современные осевые турбины, которыми в наше время оснащаются паровые установки и реактивные двигатели, могут достичь КПД в пределах 60-70%. Но если речь идет о силовой установке, то они способны вытянуть только от 25% до 42%. Казалось бы, увеличить эти показатели нереально, так как в современных установках используются самые передовые технологии.

Однако, в свое время Тесла сделал интригующее заявление. Он сказал, что одна из паровых версий его турбины может повысить КПД до целых 95%. К сожалению, тогда он не подкрепил свои слова доказательствами. Правда, не исключено, что его заявление носило лишь рекламный характер, как выразились бы в наше время маркетологи. А, возможно, он знал что-то, чего не знаем мы. Вот только ему не хватило времени подкрепить свои слова доказательной базой.

Но как бы там ни было, в свое время на заводах «Westinghouse» была проведена серия испытаний паровой версии турбины Тесла. Согласно им, был получен следующий результат. Устройство великого изобретателя показало паровую мощность равную 38 фунтам на 1 л. с. в час. Этот показатель соответствует КПД турбины в пределах 20%.

Иначе говоря, громкое заявление Тесла не нашло своего подтверждения. При этом его поклонники не исключают, что их кумир просто не раскрыл всех секретов своей турбины и унес с собой тайну в могилу. Что ж, и такую версию нельзя списывать со счетов, учитывая неординарную личность изобретателя.

Удачный эксперимент

В середине ХХ в. Уоррен Райс решил воспроизвести эксперименты Тесла. При этом он взял за основу не ту турбину, сконструированную согласно образцу, который официально запатентовал великий изобретатель. Для исследования ему потребовалась лишь однодисковая установка. Невероятно, но факт – эта турбина продемонстрировала немалую эффективность достигнув КПД в районе 40%. Столь потрясающий результат выглядит еще более необычным, если учесть то, что Уоррен Райс использовал турбину, которая была оснащена всего одним диском.

2017 Tesla Model 3 — Официальный дебют

Но останавливаться на достигнутом Райс не стал. Вскоре он провел эксперимент и с многодисковой турбиной. Он выяснил, что при корректном применении так называемого ламинированного потока КПД такой установки может достигать 95% и более. Тем не менее, для этого необходимо задействовать множество дисков.

Примечательно, что все современные многоступенчатые лопастные турбины способны выдавать КПД не более 70%. А вот огромные турбины на пару, как показала практика, достигают и вовсе 90%.

Противостояние гениев

Считается, что в каждое столетие рождается по одному гению. Но так получилось, что XIX и XX века подарили истории много неординарных личностей. Так, в одно время с Тесла жил и другой не менее известный изобретатель — Томас Эдисон.

Когда в конце XIX в. Тесла покинул Европу и перебрался в Нью-Йорк, у него практически не было денег. Чтобы заработать на жизнь он устроился на работу к успешному предпринимателю и изобретателю Эдисону. Последний с радостью трудоустроил одаренного юношу. Однако должность Тесле досталась далеко не самая престижная. Он стал инженером в обязанности которого входил ремонт электрических двигателей, а также генераторов постоянного тока.

Поначалу ничего не предвещало беды. Но со временем между Тесла и Эдисоном стали возникать разногласия. Они не могли найти общий язык не только в подходе к работе, но и в понимании самих физических процессов. Оно и неудивительно, так как Эдисон был в первую очередь бизнесменом. На первое место он всегда ставил экономическую выгоду от того или иного проекта. Тесла же был типичным творческим человеком, в котором отсутствовала предпринимательская жилка.

Тесла и Эдисон проработали вместе около года, после чего разорвали всякие отношения. Одним словом, они окончательно и бесповоротно рассорились. Это пошло изобретателю уникальной турбины на пользу — вскоре он открыл свою компанию, которая называлась «Тесла Эрк Лайт Компани».

Дела Теслы сразу же пошли в гору. При этом он развернул масштабную агитацию против Эдисона и стал активно критиковать пропагандируемый им постоянный ток. Причем сам он был приверженцем переменного тока. Безусловно, бывший работодатель Тесла не мог ему уступить. В связи с чем между ними разгорелось настоящее противостояние, которое вошло в историю, как «война токов».

В итоге Тесла оказался прав. Благодаря его многочисленным изобретениям мир стал таким, каким он есть сейчас.

К великому изобретателю Тесле можно относиться по-разному. Но его заслуги перед наукой неоспоримы. К тому же множество его открытий до сих пор будоражат умы ученых. Кто знает, что было бы, если бы он прожил дольше и смог бы воплотить в жизнь еще несколько своих идей. Однако история не любит сослагательного наклонения. Тесла и так много сделал для человечества и за это люди должны быть ему благодарны.

Автор: Сергей Василенков

Турбина тесла — frwiki.wiki

Турбина Тесла представляет собой тип турбины без лопастей запатентованных от Никола Тесла в 1913 году . В нем используется эффект пограничного слоя, а не воздействие жидкости на лопасти, как в обычной турбине. Турбина Тесла также известна под именами пограничного слоя турбины , когезия турбины , и на английском языке: пограничный слой турбины , типа когезии турбины , и Прандтля слой турбины (после Прандтль ). Одним из пожеланий Tesla по поводу этой турбины была геотермальная энергия , которая описана в статье On Future Motive Power .

Резюме

• 1 Описание
• 2 Насос
• 3 Приложения
• 4 Урожайность
• 5 Примечания и ссылки
• 6 См. Также
  • 6.1 Внешние ссылки

Описание

Турбина Tesla состоит из набора гладких дисков с соплами, подающими сжатый газ к краям дисков. Газ оказывает трение на диск за счет вязкости и адгезии пограничного слоя газа. Когда газ замедляется и передает энергию дискам, он по спирали направляется к центральной выхлопной трубе. Поскольку ротор не имеет шероховатостей, он очень прочный.

Турбина Тесла: концепция без лопастей

Тесла пишет: «Эта турбина представляет собой эффективный двигатель, способный запускаться сам по себе, который можно свободно использовать в качестве паровой турбины или турбины со смешанной жидкостью без изменения ее конструкции, и в этом аспекте она очень практична. Некоторые изменения, отклоняющиеся от этой модели турбины, каждый раз навязываемые обстоятельствами, несомненно, будут происходить спонтанно, но развитие в соответствии с этими общими направлениями, безусловно, будет считаться очень прибыльным для владельцев паровой установки, позволяя повторно использовать их старую установку. Однако наилучшие экономические результаты в рамках развития эксплуатации пара турбиной Tesla будут получены на специально адаптированных электростанциях. »

Эту турбину также можно эффективно использовать в конденсационных установках, работающих при высоком вакууме. В этом случае, благодаря очень большой степени расширения, выхлопная смесь будет иметь относительно низкую температуру, подходящую для поступления в конденсатор.

Вид на турбинную систему Tesla

Все пластины и шайбы прикреплены к валу с резьбой на концах и снабжены гайками для затяжки узла. Такая конструкция допускает свободное расширение и сжатие каждой пластины по отдельности под различным воздействием тепла или центробежной силы. При заданной толщине получается большая поверхность пластины и, следовательно, большая мощность. Фактически исключается скручивание, и можно использовать меньшие боковые поля, что снижает утечку и потери на трение. Динамическая балансировка стала проще, а работа стала тише. Поскольку роторы не прикреплены жестко, они защищены от повреждений, которые в противном случае могли бы быть вызваны вибрацией или чрезмерной скоростью.

Турбина Тесла предназначена для работы на объекте, использующем смесь пара и продуктов сгорания. Турбинная установка Tesla, показанная напротив, представляет собой:

• может начать только с пара,
• подходит для работы с жидкостями при высоких температурах.

Для эффективной турбины Тесла требуется небольшое расстояние между дисками. Например, паровая модель должна выдерживать междисковый зазор 0,4  мм . Диски должны быть как можно более гладкими, чтобы минимизировать площадь поверхности и потери. Диски также должны быть как можно более тонкими, чтобы избежать лобового сопротивления и турбулентности по краям. К сожалению, во времена Tesla главной проблемой было предотвращение скручивания или деформации дисков. Считается, что эта неспособность избежать деформации диска способствовала коммерческому отказу этих турбин, поскольку металлургическая технология в то время не могла обеспечить диски достаточного качества и жесткости.

Насос

Если использовать аналогичный набор дисков и кожух в виде улитки (не круглой, как в турбине), то аппарат можно использовать как насос. В этой конфигурации двигатель соединен с валом. Жидкость входит около центра, получает энергию от вращающихся дисков и выходит на периферии. Турбина Теслы не использует трение в обычном смысле этого слова; именно он избегает этого и вместо этого использует адгезию ( эффект Коанды ) и вязкость. Он использует эффект пограничного слоя на дисках.

Изначально предлагались гладкие диски, но они давали низкий пусковой момент. Тесла позже обнаружили , что гладкий ротор с маленькими шайбами , соединяющие диски на 12 до 24  точек по периметру 25 см диска  и второго кольцо 6 до 12 шайб , расположенных ближе к центру при условии , улучшения. Значительный пусковой момент, не ставя под угрозой эффективности .

Приложения

Патенты Теслы указывают на то, что устройство предназначено для использования жидкостей в качестве движущих сил , а не как устройство для выталкивания или сжатия жидкостей (хотя устройство могло использоваться для этих приложений). В 2006 году турбина Теслы не использовалась полностью в коммерческих целях с момента ее изобретения. Сам Тесла не выиграл крупный производственный контракт. Как уже отмечалось, основным недостатком в то время было плохое знание материалов и поведение при высоких температурах . Лучшие металлургические технологии того времени не могли предотвратить вибрацию и скручивание дисков во время работы.

Сегодня многие любительские эксперименты проводились с турбинами Tesla, включая паровые турбины (использующие пар, производимый котлом или солнечной энергией ) или турбокомпрессоры для автомобилей . Одно из предлагаемых применений — это использование в качестве насоса для сточных вод или станков (для резки масла, содержащего стружку), где традиционный турбинный насос быстро заклинивает. Компания Discflo в настоящее время производит дисковые насосы для этих целей.

Урожай

Во времена Теслы эффективность обычных турбин была низкой, потому что теории механики жидкости, необходимые для разработки эффективных лопастей, еще не существовали, а низкое качество материалов, доступных в то время для изготовления таких лопаток, приводило к серьезным ограничениям рабочих скоростей и температур. Эффективность обычной паровой турбины связана с разницей температур на входе и выходе (см. КПД Карно ). Для этого необходимо, чтобы материалы, из которых он изготовлен, были способны выдерживать очень высокие температуры для достижения разумных характеристик.

Концепция Теслы позволяет обойти основные недостатки лопастной турбины. Однако он страдает от других проблем, таких как потери на сдвиг или ограничение рабочего потока. Некоторые из преимуществ турбины Тесла заключаются в приложениях с относительно низким расходом или там, где требуется низкая мощность. Диски должны быть как можно более тонкими по краям, чтобы не создавать турбулентности, когда жидкость покидает диски. Это приводит к необходимости увеличивать количество дисков по мере увеличения потока . Производительность этой системы максимальна, когда расстояние между дисками приближается к толщине пограничного слоя , а поскольку пограничный слой зависит от вязкости и режима потока , утверждение о том, что одна конструкция может эффективно использоваться для различных видов топлива и жидкостей, является неправомерным. . Турбина Тесла отличается от обычной турбины только механизмом, используемым для передачи энергии валу. Различные анализы показывают, что скорость потока между дисками должна быть относительно низкой для поддержания эффективности, это вызвано соотношением цилиндрического сечения между впуском и выпуском жидкости. КПД турбины Тесла уменьшается с увеличением нагрузки (т.е. крутящего момента на валу). При небольшой нагрузке спираль, принимаемая жидкостью, движущейся от входа к выходу, представляет собой плотную спираль, совершающую много оборотов. Под нагрузкой количество оборотов уменьшается, и спираль постепенно укорачивается. Это увеличивает потери на сдвиг и снижает эффективность.

Эффективность расширения турбины Tesla, работающей на газе, по оценкам, превышает 60%, а максимальная — 95% (согласно заявлениям Николы Теслы). Турбины, которые в настоящее время устанавливаются на тепловые электростанции или турбореактивные двигатели, имеют КПД более 80% в нормальных условиях эксплуатации . Дополнительные исследования, в частности диаграммы HS ( энтальпия энтропии ), потребуются для параметрической характеристики турбины.

В 1950-х годах Уоррен Райс пытался воссоздать эксперименты Теслы, но он не проводил эти тесты с насосом, построенным в полном соответствии с запатентованной Теслой конструкцией (кроме того, это не была многоступенчатая турбина Тесла, и в ней не было инжектор, разработанный Tesla). Его система была всего лишь одной экспериментальной ступенью, в которой в качестве рабочего тела использовался воздух. Турбины в тесте Райса, как он писал в тех ранних отчетах, имели общий КПД от 36% до 41% для одной ступени.

В своей последней работе над турбиной Тесла, отредактированной незадолго до выхода на пенсию, Райс провел анализ объема ламинарного потока в многодисковых турбинах. В этом документе, опубликованном в 1991 году в «Tesla Turbomachinery», утверждается, что для этой конструкции очень высокий КПД ротора (в отличие от общего КПД устройства). В этой статье говорится: При правильном использовании результатов анализа эффективность ротора с приводом от пограничного слоя может быть очень высокой и превышать 95%. Однако для достижения высокого КПД ротора производительность должна быть низкой, что означает, что высокий КПД ротора достигается за счет увеличения количества дисков и, следовательно, большего размера устройства.
Современные многоступенчатые лопаточные турбины достигают типичного КПД 60% — 90% . Ротор со спиральной головкой, соответствующий машинам типа Tesla разумного размера, использующим обычные жидкости (пар, газ и вода), также должен достичь этого диапазона эффективности (или даже выше).

Примечания и ссылки

1. ↑ Никола Тесла, О движущей силе будущего .
2. ↑ Разоблачая разоблачение, Дон Ланкастер снова вмешивается, Ассоциация производителей двигателей Tesla.
3. ↑ Разоблачение разоблачителя, Дон Ланкастер
4. ↑ Интересные факты о Tesla QnA: я слышал истории о турбине Tesla, в которых приводится показатель эффективности 95%. У вас есть какая-либо информация относительно этой претензии? И почему эти устройства не получили широкого распространения? . Книги двадцать первого века.
5. ↑ Райс, Уоррен, Tesla Turbomachinery . Материалы конференции IV Международного симпозиума Тесла, 22-25 сентября 1991 г. Сербская академия наук и искусств, Белград, Югославия. ( PDF )
6. ↑ Уоррен Райс, Tesla Turbomachinery .

Смотрите также

• (ен) Тесла паровой турбины , Андре Троллер , Ла Природа , п ^о  2006 —4 ноября 1911 г.
• (в) Никола Тесла, D ^г Тесла переговоры газовых турбин , Motor World ,18 сентября 1911 г. .
• (ru) Паровая турбина Тесла , Scientific American , Нью-Йорк,30 сентября 1911 г..

Внешние ссылки

Патенты

Ты сдесь

• Турбина US1061206 — Новые и полезные улучшения в роторных двигателях и турбинах
• US1329559 клапанная Conduit — включает в себя Тесла газовой турбины
• GB186082 Улучшения в конструкции паровых и газовых турбин — форма ротора
• GB186083 Экономическое преобразование энергии пара турбинами — система Tesla Turbine

Другой

• (en) Патент США 6726442 , Вход дисковой турбины для облегчения самозапуска , Летурно (11 февраля 2002 г. )
• (en) Патент США 6682077 , Лабиринтное уплотнение для дисковой турбины , Летурно (13 февраля 2002 г.)
• (en) Патент США 6692232 , Узел ротора для дисковой турбины , Летурно (15 марта 2002 г.)
• (ru) Патент США 6973792 , Способ и устройство для многоступенчатого двигателя с пограничным слоем и технологической ячейки , Хикс (13 декабря 2005 г.)

Фотографий

• Турбина Тесла . Проект Tesla Wardenclyffe: Демонстрационная модель | Экспериментальные турбогенераторы | Турбогенератор Теслы I | Турбогенератор Теслы II | Турбина Pyle National Company
• Турбина Тесла , PBS .

Наборы

• Ассоциация производителей двигателей Tesla , Джефф Хейс в Милуоки ( Висконсин )
• Клуб строителей турбин Феникса , Кен Риели в Феникс ( Миннесота )
• Phoenix Navigation & Guidance Inc. из Мунисинга ( Миннесота )

Пограничный слой

• Эффект пограничного слоя Национального консультативного комитета по аэронавтике (NACA ), отдела НАСА

Сайты Tesla Turbine

• Редмонд, Стивен, Создание дисковой турбины .
• Разоблачение разоблачителя Часть I — Часть II . Ассоциация производителей двигателей Tesla (TEBA).
• Джермано, Фрэнк Д., «  Безлопастная турбина и насос с граничным диском  ». Международная турбина и мощность.
• Свитенбанк, Алан, «  Турбина пограничного слоя Тесла  ». 19 июля 2003 г.
• «  Турбина Тесла  ». RS Designs. ( оригинальный немецкий)
• Хейс, Джеффри А., Прорыв в пограничном слое — безлопастная турбина Тесла .
• Турбина Тесла из библиотеки дяди Таза.
• Комплект турбины Tesla, турбогенератор , производства OBI Laser Products.
• Турбина Тесла , от Gyroscopes Online
• Гэри Л. Петерсон, «  Газовый двигатель завтрашнего дня с поворотным диском Николы Теслы  ». Линия подачи № 7, изданная Twenty First Century Books
• Джефф Хейс, «  Двигатель Теслы — новое измерение мощности  », опубликованный издательством Twenty First Century Books ; Хейс также участвует в ассоциации Tesla Engine Builder’s Association, о которой уже упоминалось
• Хейс, Джеффри А., «  пограничный слой прорыв — Тесла Bladeless турбин  » из физики нулевой точки, энергии вакуума, скалярная физика , в которой говорится , что все основные автомобильные компании сегодня работает на левитирующих транспортных средства.
• Турбина Тесла . Авторы: Стерлинг Аллан и Крис Хорианополус из Greater Things , Стерлинг Аллен из Манти , Юта, на сайте которого говорится о «новых формах энергии»; см. также Pure Energy Systems Wiki
• Tesla Turbine Wiki, посвященная турбинам Tesla — для публикации информации, проектов и опыта, наблюдений и т. Д.

<img src=»//fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Турбина Теслы: неудачное изобретение с прекрасным применением — Сосуд под давлением все виды инноваций на протяжении всей истории. На этой неделе Protec исследует изобретение, разработанное более 110 лет назад. Можем ли мы использовать его сегодня для улучшения наших процессов опреснения?

В начале 1900-х годов мир стал свидетелем появления поршневых двигателей в автомобилях. Но эта технология все еще находилась в зачаточном состоянии, и двигатели внутреннего сгорания были далеко не надежными. Пытаясь конкурировать со все более популярным поршневым двигателем, Никола Тесла — одна из самых влиятельных фигур в истории науки и техники — в 1904 году разработал эффективную безлопастную турбину . Тесла искренне верил, что его турбина не только обеспечит более высокий КПД, но и более низкие производственные затраты, чем у других двигателей.

Как это работает и что делает эту вековую технологию такой инновационной?

Этот ультрасовременный двигатель использовал гладкие диски, вращающиеся в камере, для создания движения благодаря обмену импульсом между жидкостью и диском. Основное различие между турбиной Теслы и турбинами, используемыми в настоящее время для приведения в движение реактивных самолетов, например, заключается в том, что вместо использования изогнутых лопастей, как у ветряной мельницы, она создает движение через гладкие и параллельные диски, равномерно расположенные поперек вала, как компакт-диски, размещенные на валу. вдоль столба.

Вы можете проверить здесь для получения более подробной информации:

Даже если изобретение Теслы официально считается неудачным, мы не можем игнорировать тот факт, что его окончательный вариант работал со скоростью 3600 об/мин, генерируя 675 лошадиных сил. Как может изобретение, столь же гениальное, сколь и простое, не иметь полезных применений?

Почему турбина Теслы не получила более широкого распространения?

Однако в силу обстоятельств, связанных с развитием технологий и характеристиками инновационного рынка того времени, блестящему ученому сербского происхождения не удалось эффективно коммерциализировать свою турбину. Плохая пресса, вызванная его конкурентами, в сочетании с тем фактом, что крупные электрические компании уже вложили значительные средства в лопастные турбины, не позволили Тесле привлечь важных инвесторов. Вдобавок ко всему, хотя Tesla прогнозировала КПД до 97% для его машины, заявленная эффективность, как правило, составляла около 40%.

На бумаге турбина Теслы по-прежнему предлагает несколько преимуществ. Например, затраты на производство дисков намного ниже, чем на лопасти, а общая конструкция гораздо проще: ее конструкция должна быть проще, чем у традиционных турбин. Кроме того, устройство Теслы можно использовать для различных жидкостей без значительного повреждения дисков, и именно здесь вступает в игру потенциальное использование опреснения; на самом деле, это представляет собой ключевую особенность, когда речь идет о перспективах использования этой технологии в процессах опреснения.

Действительно, турбина Тесла теоретически может быть адаптирована к различным материалам и целям, включая смеси с твердыми телами, газами, жидкостями, а также вязкими жидкостями, невязкими жидкостями и другими типами жидкостей. Кроме того, поток в турбине может быть реверсирован в насос, чтобы защитить диски от проблем кавитации, которые обычно возникают в турбинах с традиционными лопастями.

Тем не менее, великий изобретатель рассматривал свою турбину не как самоцель, а как способ заменить поршневой двигатель внутреннего сгорания на гораздо более эффективный, надежный и экономичный двигатель, основанный на его тормозной технологии. Одна за другой эти удивительные возможности приводят к потенциальному использованию турбины Теслы для производства электроэнергии из геотермального пара и промышленного газа, а также для ветряных турбин. Тогда почему не морская вода?

Как турбина Тесла может работать как опреснитель?

По сути, он действует как вакуумный насос. Принцип заключается в снижении давления в емкости с морской водой и нагревании ее до точки кипения. Пар, полученный в результате этой реакции, проходит через турбину Теслы, чтобы сконденсироваться в дистиллированную воду, когда она выходит на другой стороне турбины. Возможно, однажды это изобретение, созданное более 110 лет назад, сможет полностью изменить то, как мы производим безопасную питьевую воду, энергию или движение.

В Protec Arisawa мы каждый день работаем над тем, чтобы сделать наши технологии и процессы более устойчивыми и экологически безопасными, потому что мы верим в инновации как в единственный способ гарантировать поставку питьевой воды в будущем. Наши современные сосуды высокого давления из стеклопластика для мембранной фильтрации, используемые в процессах опреснения воды по всему миру, являются лучшим доказательством нашей приверженности охране окружающей среды. Посетите нас и узнайте о новейших технологиях для сосудов под давлением и стеллажей: мы хотим стать вашим предпочтительным партнером.

Турбина Тесла

Турбина Тесла

Введение

Николай Тесла (р. 1899) был одним из самых
новаторские и эксцентричные изобретатели, которые наиболее известны тем, что принесли
электричество миру, используя его систему переменного тока. [1] Среди
его менее известным изобретением является безлопастная турбина, также известная как
турбина Тесла, которую он запатентовал в 1913 году. Он считал, что
турбина будет иметь не только более высокий КПД, но и более низкий
себестоимость производства по сравнению с другими турбинами. [2]

Турбина Теслы отличается от обычных турбин тем, что
что вместо изогнутых лопастей, как у ветряной мельницы, он использует
гладкие параллельные диски, равномерно расположенные на валу, как у компакт-дисков
вдоль палки.

Как это работает

Турбины работают путем преобразования кинетической энергии
жидкости в другую форму энергии. В ветродвигателе ветер (т.
жидкости) заставляет лопасти вращаться. Лопасти в свою очередь вращаются
генератор, который преобразует энергию вращения в электричество. в
В турбине Теслы гладкие диски вращаются для выработки энергии (рис. 2А), а
в отличие от лопастей ветряной турбины.

Рис. 2: A) Поток жидкости заставляет диски и вал вращается, что вырабатывает энергию. Б) Начальный поток жидкости касается дисков. В) Направление жидкость движется по спирали к центру между двумя дисками и выходит через центральные вентиляционные отверстия (центральные вентиляционные отверстия не на фото). (Источник: «Википедия Общины».)

Диски вращаются при обмене
импульс между жидкостью и дисками. Поток жидкости (воздух, вода,
и т. д.) направляется по касательной между дисками (рис. 2В).
молекулы жидкости, находящиеся ближе всего к диску, будут взаимодействовать с молекулами
металла, практически прилипшего к поверхности. Это создает
теоретически неподвижный слой называется пограничным слоем. Слой
выше (второй слой) будет тормозиться молекулами
пограничный слой (первый слой), а третий слой будет замедляться
вниз вторым слоем и так далее. Количество замедления
уменьшается от слоя к слою, поэтому слои, расположенные ближе к пластине,
медленнее, чем непосредственно между двумя пластинами. Это создает
что-то, называемое ламинарным потоком, при котором жидкость течет параллельно
слои без турбулентности (рис. 3).

Более быстрое движение верхних слоев по отношению к
более медленное движение слоев ниже создает сопротивление вязкому сдвигу
силы. Это приводит к тому, что нижние слои тянутся вместе с более быстрыми верхними слоями.
слоев, что в конечном итоге приводит к вращению дисков. Жидкие спирали
к центру от внешнего края диска к центральному отверстию
отверстия (рис. 2C). [3]

Проблемы

Хотя Tesla прогнозировала КПД до 97%,
Заявленная эффективность обычно составляет около 40%. Уоррен Райс, заслуженный
профессор Аризонского государственного университета проделал обширную работу по
Турбина Теслы и заявил о нескольких проблемах с турбиной. Во-первых, это
что «для достижения высокой эффективности ротора число расхода должно
сделать малым, что означает, что высокий КПД ротора достигается при
за счет использования большого количества дисков, а значит, и физически большого
ротора». Кроме того, «с обычными жидкостями требуемое расстояние между дисками составляет
пугающе малы, из-за чего роторы с ламинарным потоком имеют тенденцию быть большими и
тяжелым для заданной скорости потока». Он также заявил, что
собственные потери в потоке жидкости, поступающей в ротор и выходящей из него.
Даже если ротор полностью эффективен, неэффективность
вход и выход жидкости может поставить под угрозу общую эффективность.
[4]

Заключение

Несмотря на свою неэффективность, турбина Теслы по-прежнему
имеет ряд преимуществ. Затраты на производство дисков намного ниже
чем для лопастей, да и общая конструкция проще и легче
изготовлено. Кроме того, турбину можно использовать для различных целей.
жидкостей без значительного повреждения дисков. К ним относятся смеси
с твердыми телами, жидкостями и газами, а также вязкими жидкостями, невязкими
жидкости, как ньютоновские, так и неньютоновские жидкости. Поток жидкости
в турбине тоже можно реверсировать в насос, а диски нет
страдают от проблем кавитации, которые часто возникают у лопастных турбин. [5] Эти
функции хорошо подходят для потенциального использования при создании
энергия от геотермального пара и промышленного газа с твердыми частицами. [4] Другое
потенциальное использование включает насосы для крови, а также ветряные турбины. [6,7]
Хотя турбина Теслы еще не доказала свою эффективность,
традиционные турбины, все еще есть потенциальное практическое применение.

© Спенсер Нам. Автор дает разрешение на
копировать, распространять и отображать это произведение в неизмененном виде, с
ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные
права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.

Ссылки

[1] В. Б. Карлсон, «Изобретатель
снов», Scientific American, 21 февраля 2005 г.

[2] Н. Тесла, «Жидкостное движение», патент США.