Tesla-møllen blev opfundet af Nikola Tesla i år 1909. Det er en speciel kategori af møller, der ikke har nogen vinger. I modsætning til andre turbiner som Kaplan osv. Har denne turbine begrænsede og specifikke anvendelser. Men på grund af dens designhensyn er det en af de alsidige møller. Dens opfindelse har ført til mange større tekniske applikationer. Det fungerer på princippet om grænselageffekt, hvor turbinen roterer på grund af luftstrøm. Den bedste del af denne turbine er, at den kan opnå en effektivitet på op til 80%. Dens hastighedsområde kan nås op til niveauet 80.000 omdr./min. For maskiner med mindre nominel værdi. Specifikt bruges denne turbine overhøjde i kraftværk operationer, men kan bruges til generelle applikationer som pumper osv.
Tesla turbinediagram
Den grundlæggende struktur for Tesla-turbinen er vist i figuren. Den består af en bladløs turbine, der har indgang gennem en luftrørsdyse. Turbinens krop har to udløb, den ene er til indgang i luften og den anden til udgående luft. Bortset fra det består den roterende skive af 3 til 4 lag, som er forbundet sammen. Der er et tyndt luftgab mellem lagene, hvor luften føres med meget høj hastighed.
Tesla turbine
Den roterende skive har to flader, overflade og bagflade. I begge aspekter er der ikke plads til, at luften strømmer uden for vindmøllekroppen. Luften kan kun trænge ind gennem indløbsrøret og slippe ud gennem udløbsrøret. Turbinekroppen består af flere skiverotorer, der er forbundet sammen. Alle rotorskiverne er samlet på en fælles aksel, hvor skiven kan rotere.
Der er ydre hus, hvor skiverne skal placeres. Skiverne er normalt forbundet med bolte. Forenden og bagenden har udstødningsudgange, hvorigennem luften kan komme ud af turbinekroppen. Placeringen af hullerne udføres således, at der skabes en hvirvel af indgangsluft.
Tesla Turbine Theory
Indgangen til rotorbladene er luft ved højt tryk. Brug en luftslange, der er forbundet med indløbet på turbine , når luften ind i kroppen, der består af rotorskiver, der er placeret på akslen og let kan drejes. Når luften kommer ind i turbinehuset, tvinges den til at skabe en vortex på grund af turbinens form.
Vortex betyder en hvirvlende luftmasse som i et boblebad eller hvirvelvind. På grund af skabelsen af en vortex er luften i stand til at rotere ved meget høje hastigheder. Dannelsen af en hvirvel er grundlæggende på grund af turbinens design. Turbinens skrifttype og bagdæksel er placeret således, at luften skal trænge ud gennem hullerne i de forreste og bageste dæksler.
Luftens udgang i denne natur skaber en vortex af luft. Og får turbinen til at rotere. Når luftmolekylerne passerer disken, skaber de et træk på disken. Denne træk trækker turbinen ned og får den til at rotere. Det kan bemærkes, at turbinen kan rotere i begge retninger. Det afhænger bare af, hvilket indløbsrør der bruges til luftindgang.
Tesla Turbine Design
Designet består af to indløbsrør, hvoraf det ene er forbundet til luftslangerøret. Ud af de to indgange kan enhver bruges som input. Inde i kroppen placeres rotorskiverne, som forbindes ved hjælp af bolte. Alle skiverne er placeret på en fælles aksel, der er forbundet med det ydre legeme.
For eksempel, hvis den bruges som en pumpe, så er akslen forbundet til motoren. Der er et tyndt luftgab mellem skiverne, hvor luften strømmer og får skiverne til at rotere. På grund af luftspalten er luftmolekylerne i stand til at skabe en træk på disken. Det forreste og bageste dæksel har 4-5 huller, gennem hvilke indblæsningsluften kan føres til atmosfæren. Hullerne er placeret således, at der dannes en hvirvel, og luften kan rotere med meget høj hastighed.
Turbine Design
På grund af denne højhastighedsluft udøver den en højhastigheds træk på disken og får disken til at rotere ved meget høje hastigheder. Skiveafstanden er en af de kritiske parametre for turbinens design og effektivitet. Den optimale mellemrumsstørrelse, der kræves for at opretholde mellemrumslaget, afhænger af perifer hastighed på disken.
Beregninger af turbinedesign
Mange designaspekter er vigtige for at opnå høj effektivitet. Nogle af de største designberegninger er
Arbejdsvæsken eller indblæsningsluften skal have et minimalt tryk. Hvis det er vand, forventes trykket at være mindst 1000 kg pr. Meter terning. Den perifere hastighed skal være 10e-6 meter kvadrat pr. Sekund.
Afstanden mellem skiven beregnes ud fra skivens vinkelhastighed og perifere hastighed. Det afhænger af pollhausen-parameteren, som konstant er baseret på hastigheder. Strømningshastigheden for hver skive beregnes som et produkt af tværsnitsarealet for hver skive og hastighed. Baseret på dataene estimeres antallet af diske. Igen er skivens diameter også vigtig for at have god effektivitet.
Tesla turbine effektivitet
Effektiviteten gives ved forholdet mellem udgangsakslens effekt og indgangsakslens effekt Dens udtrykkes som
Virkningsgraden afhænger af mange faktorer såsom skaftets diameter, knivens hastighed, antallet af knive, belastningen forbundet med akslen osv. Generelt er turbineeffektiviteten høj sammenlignet med andre konventionelle turbiner. For små applikationer kan effektiviteten endda nå op til 97%.
Hvordan fungerer turbine?
Tesla-møllen arbejder på konceptet med grænselaget. Den består af to indløb. Generelt bruges luftens vand som indløb til turbinen. Turbinekroppen består af rotorskiver, der forbindes ved hjælp af bolte. Alle skiver er placeret på en fælles aksel. Turbinekroppen består af to kasser, det forreste kabinet og det bageste kabinet. I hvert hus er der 4 til 4 huller. Alle disse faktorer som antallet af diske, diskdiameter osv. Spiller en vigtig rolle i vurderingen af turbinens effektivitet.
Turbine arbejder
Når luften får lov til at strømme gennem slangerøret, kommer den ind i turbinekroppen. Inde i turbinkroppen er der anbragt skiver, der er forbundet med hinanden. Der er et tyndt luftrum mellem skiverne. Når luftmolekylerne kommer ind i turbinlegemet, trækker de skiverne. På grund af dette træk begynder diskene at rotere.
De forreste og bageste hylstre består af huller, så når luft kommer ind, kommer den ud gennem disse huller. Hullerne er anbragt således, at der etableres en hvirvel af luft eller vand i skivekroppen. Hvilket får luften til at udøve mere træk på diskene. Dette får skiverne til at rotere med meget høj hastighed.
Kontaktområdet mellem vortex og skiver er lavt ved lave hastigheder. Men når luften vinder hastighed, øges denne kontakt, hvilket gør det muligt for skiverne at rotere med meget høj hastighed. Skivenes centrifugalkraft forsøger at skubbe luften udad. Men luften har ingen sti undtagen hullerne i de forreste og bageste kapper. Dette gør luftudgangen, og vortexen bliver mere stærk. Diskens hastighed er næsten lig med hastigheden på luftstrømmen.
Fordele og ulemper ved Tesla-turbinen
Fordelene er
- Meget høj effektivitet
- Produktionsomkostningerne er mindre
- Simpel design
- Kan drejes i begge retninger
Ulemperne er
- Ikke muligt til applikationer med høj effekt
- For høj effektivitet skal strømningshastigheden være lille
- Effektivitet afhænger af ind- og udstrømning af arbejdsvæsker.
Ansøgninger
Teslas turbine på grund af sin udgangseffekt og specifikationer har begrænsede anvendelser. Nogle af dem er nævnt nedenfor.
- Kompression af væsker
- Pumper
- Vindmølle-applikationer til turbiner
- Blodpumper
Derfor har vi set de konstruktionsmæssige aspekter, arbejdsprincippet, design og anvendelser af Tesla-møller. Dens største ulempe er, at den er kompakt og lille i størrelse og har begrænsede anvendelser i forhold til konventionelle vindmøller som Kaplan-møllen. Da dens effektivitet er meget høj, skal det tænkes, hvordan Tesla-møller kan fås til at have større anvendelser som i kraftværker. Det ville være et godt løft for de laveffektive planter.
