การคำนวณกังหันเทสลา กังหันดิสก์ไร้ใบพัด หรือเครื่องยนต์โรตารีของนิโคลา เทสลา ป.ล. คำชี้แจงบางประการ
โรเตอร์เหล็ก
ดิสก์ด้านนอกของกังหัน Tesla นั้นหนาขึ้น เนื่องจากกระแสก๊าซที่ไหลผ่านระหว่างดิสก์พยายามแยกดิสก์ออกจากกัน เช่นเดียวกับการกดดิสก์ที่เหลือเข้าหากัน นอกจากนี้ดิสก์ด้านนอกยังมีส่วนที่ยื่นออกไปในแนวรัศมีเหนือหน้าต่างซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของการปิดผนึก
จานข้างกังหัน Tesla พร้อมส่วนที่ยื่นออกมาในแนวรัศมี
โรเตอร์ถูกวางไว้ในตัวเรือนที่มีหัวฉีดที่เข้ามาและฝาครอบด้านข้างซึ่งมีรูอยู่ตรงกลาง ติดฝาครอบอีกสองส่วนฉันไม่รู้ว่าจะเรียกมันว่าอะไรถูกไปกว่านี้ฉันเรียกมันว่า "หู" ซึ่งตลับลูกปืนถูกยึดไว้และเอาสื่อเสียออก
ร่องเรเดียลถูกตัดที่พื้นผิวด้านในของฝาครอบ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามวัตถุประสงค์ของพวกเขา ร่องกลุ่มแรกตั้งอยู่ใกล้กับศูนย์กลางมากขึ้น ร่องเหล่านี้รองรับส่วนยื่นในแนวรัศมีของแผ่นดิสก์ด้านข้าง ซึ่งช่วยให้มีการปิดผนึกที่ดี ร่องและสันที่ประกอบเป็นซีลจะต้องจับคู่กันอย่างระมัดระวัง ช่องว่างจะต้องเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ต้องไม่มีการเสียดสี ซึ่งต้องใช้ความแม่นยำในการผลิตสูง ร่องกลุ่มที่สองถูกตัดทั่วทั้งพื้นผิวที่เหลือเกือบทั้งหมด และไม่อยู่ภายใต้ข้อกำหนดที่เข้มงวดดังกล่าวเพื่อความแม่นยำในการผลิต ดิสก์ด้านข้างเคลื่อนที่สัมพันธ์กับฝาครอบตัวเรือนแบบตายตัว เพื่อไม่ให้สร้างความต้านทานเพิ่มเติม จะต้องเพิ่มระยะห่างระหว่างดิสก์กับตัวเครื่อง ร่องรัศมีของกลุ่มที่สองตอบสนองจุดประสงค์นี้อย่างแม่นยำ เนื่องจากการไหลมักจะแสวงหาเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุด และในกรณีของเรา สิ่งเหล่านี้คือร่องระหว่างฝาครอบและจาน ส่วนหลักของการไหลจะผ่านทางนี้ และมีเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้นที่จะผ่านระหว่างจานโรเตอร์ที่เหลือ เนื่องจากการบดอัดทำให้เกิดแรงกดดันเพิ่มขึ้นในร่องซึ่งป้องกันไม่ให้ตัวกลางผ่านด้วยวิธีนี้เท่านั้นและตัวกลางจะผ่านเมื่อเป็นไปได้เช่น ระหว่างดิสก์อื่น สามารถทำร่องกว้างได้ 1 ร่อง แต่จะทำให้การรั่วซึมเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงสามารถได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นโดยการใช้ร่องหลาย ๆ อัน
หัวฉีดกังหันตั้งอยู่สัมผัสกันเช่น สัมผัสกับพื้นผิวด้านในของตัวเครื่อง และสามารถทำเป็นช่องสี่เหลี่ยมหรือรูเรียวกลมได้
หัวฉีดสี่เหลี่ยมสำหรับกังหัน Tesla
ระยะห่างตามแนวขอบระหว่างตัวเรือนและโรเตอร์จะถูกเก็บไว้ให้น้อยที่สุด โดยคำนึงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์ที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อทำงานด้วยความเร็วสูง
ทีนี้เมื่อมีแนวคิดคร่าวๆ เกี่ยวกับโครงสร้างกังหันแล้ว เรามาพิจารณาพื้นฐานทางทฤษฎีและกระบวนการทำงานกันดีกว่า หากคุณควบคุมการไหลของของเหลวหรือก๊าซไปตามพื้นผิวเรียบ การไหลนี้จะเริ่มลากพื้นผิวนี้ไปตามนั้น พฤติกรรมนี้เกิดจากการที่โมเลกุลชั้นแรกสุดที่อยู่ติดกับระนาบนั้นไม่มีการเคลื่อนที่ เลเยอร์ถัดไปจะเคลื่อนที่ช้ามาก เลเยอร์ถัดไปเร็วขึ้นเล็กน้อย และอื่นๆ ด้านล่างนี้ฉันจะให้ข้อความที่ตัดตอนมาจากอากาศพลศาสตร์สั้น ๆ
ลักษณะสำคัญของตัวกลางที่เคลื่อนที่คือความหนืด ความหนืดแสดงออกผ่านคุณสมบัติของของเหลวที่เกาะติดกับพื้นผิว ในขณะที่ตัวกลางที่ไม่มีความหนืดจะเลื่อนอย่างอิสระไปตามพื้นผิวที่เพรียวบาง เพื่อแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของความหนืดซึ่งสร้างแรงที่ทำให้การไหลช้าลง (แรงลาก) ให้พิจารณาแผ่นขนาดใหญ่สองแผ่นขนานกัน กและ บี
(รูปที่ 1) หนึ่งในนั้นเคลื่อนไหวสัมพันธ์กัน ตัวกลางที่มีความหนืดจะเกาะติดกับแผ่นแต่ละแผ่น การเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลทำให้เกิดเอฟเฟกต์ "กวน" ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้ความเร็วเฉลี่ยของการไหลเท่ากัน ซึ่งเป็นความเร็วบนจาน บีเท่ากับ วีและบนจาน ก– ศูนย์ การกระจายความเร็วที่ได้จะแสดงไว้ในรูปที่ 1 ด้วย 1 โดยที่ความยาวของลูกศรเป็นสัดส่วนกับความเร็ว ณ จุดที่กำหนดในการไหลไปตามความสูงระหว่างแผ่นเปลือกโลก ดังนั้นบนจานเคลื่อนที่ บีแรงทำหน้าที่ชะลอการเคลื่อนไหว เพื่อให้แน่ใจว่าจานเคลื่อนที่ บีเมื่อมีการเบรก ต้องใช้แรงต้าน แรงเดียวกันนี้มีแนวโน้มที่จะทำให้จานเคลื่อนที่ ก
คุณประสบปัญหาในการค้นหาวิดีโอที่เฉพาะเจาะจงหรือไม่? หน้านี้จะช่วยคุณค้นหาวิดีโอที่คุณต้องการมาก เราจะดำเนินการตามคำขอของคุณอย่างง่ายดายและให้ผลลัพธ์ทั้งหมดแก่คุณ ไม่สำคัญว่าคุณสนใจอะไรหรือกำลังมองหาอะไร เราสามารถค้นหาวิดีโอที่จำเป็นได้อย่างง่ายดายไม่ว่าจะเน้นไปที่ใดก็ตาม
หากคุณสนใจข่าวสมัยใหม่ เราพร้อมเสนอรายงานข่าวล่าสุดในทุกทิศทางในขณะนี้ ผลการแข่งขันฟุตบอล เหตุการณ์การเมือง หรือโลก ปัญหาระดับโลก คุณจะรับรู้ถึงเหตุการณ์ทั้งหมดเสมอหากคุณใช้การค้นหาที่ยอดเยี่ยมของเรา การรับรู้ถึงวิดีโอที่เรานำเสนอและคุณภาพของวิดีโอไม่ได้ขึ้นอยู่กับเรา แต่ขึ้นอยู่กับผู้ที่อัปโหลดวิดีโอเหล่านั้นบนอินเทอร์เน็ต เราเพียงจัดหาสิ่งที่คุณกำลังมองหาและเรียกร้องให้กับคุณ ไม่ว่าในกรณีใด เมื่อใช้การค้นหาของเรา คุณจะรู้ข่าวสารทั้งหมดในโลก
อย่างไรก็ตาม เศรษฐกิจโลกก็เป็นหัวข้อที่น่าสนใจซึ่งหลายคนกังวลเช่นกัน ขึ้นอยู่กับภาวะเศรษฐกิจของประเทศต่างๆค่อนข้างมาก เช่น การนำเข้าและส่งออกผลิตภัณฑ์อาหารหรืออุปกรณ์ใดๆ มาตรฐานการครองชีพเดียวกันนั้นขึ้นอยู่กับรัฐของประเทศโดยตรง เช่นเดียวกับเงินเดือนและอื่นๆ ข้อมูลดังกล่าวจะมีประโยชน์ได้อย่างไร? มันจะช่วยให้คุณไม่เพียงแต่ปรับตัวเข้ากับผลที่ตามมา แต่ยังอาจเตือนคุณไม่ให้เดินทางไปยังประเทศใดประเทศหนึ่งอีกด้วย หากคุณเป็นนักเดินทางตัวยง อย่าลืมใช้การค้นหาของเรา
ทุกวันนี้เป็นเรื่องยากมากที่จะเข้าใจแผนการทางการเมืองและเข้าใจสถานการณ์ที่คุณต้องค้นหาและเปรียบเทียบข้อมูลต่างๆ มากมาย ดังนั้นเราจึงสามารถค้นหาสุนทรพจน์ต่างๆ ของเจ้าหน้าที่ State Duma และคำกล่าวของพวกเขาในช่วงหลายปีที่ผ่านมาได้อย่างง่ายดาย คุณจะสามารถเข้าใจการเมืองและสถานการณ์ในเวทีการเมืองได้อย่างง่ายดาย นโยบายของประเทศต่างๆ จะชัดเจนสำหรับคุณ และคุณสามารถเตรียมตัวสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่กำลังจะเกิดขึ้นหรือปรับให้เข้ากับความเป็นจริงของเราได้อย่างง่ายดาย
อย่างไรก็ตาม คุณจะพบไม่เพียงแต่ข่าวสารต่างๆ จากทั่วโลกที่นี่เท่านั้น คุณยังสามารถหาภาพยนตร์ที่น่าดูในตอนเย็นได้อย่างง่ายดายพร้อมเบียร์หรือป๊อปคอร์นหนึ่งขวด ในฐานข้อมูลการค้นหาของเรามีภาพยนตร์สำหรับทุกรสนิยมและทุกสี คุณสามารถค้นหาภาพที่น่าสนใจสำหรับตัวคุณเองได้โดยไม่มีปัญหา เราสามารถค้นหาคุณได้อย่างง่ายดายแม้กระทั่งผลงานที่เก่าแก่และหายาก รวมถึงผลงานคลาสสิกที่มีชื่อเสียง เช่น Star Wars: The Empire Strikes Back
หากคุณเพียงต้องการผ่อนคลายสักหน่อยและกำลังมองหาวิดีโอตลก ๆ เราก็สามารถดับความกระหายของคุณได้ที่นี่เช่นกัน เราจะค้นหาวิดีโอความบันเทิงที่แตกต่างกันนับล้านจากทั่วทุกมุมโลกให้กับคุณ มุกตลกสั้นๆ จะช่วยทำให้คุณมีกำลังใจขึ้นและทำให้คุณขบขันได้ตลอดทั้งวัน เมื่อใช้ระบบค้นหาที่สะดวก คุณจะพบสิ่งที่จะทำให้คุณหัวเราะได้อย่างแน่นอน
ตามที่คุณเข้าใจแล้ว เราทำงานอย่างไม่เหน็ดเหนื่อยเพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะได้รับสิ่งที่คุณต้องการเสมอ เราสร้างการค้นหาที่ยอดเยี่ยมนี้สำหรับคุณโดยเฉพาะ เพื่อให้คุณสามารถค้นหาข้อมูลที่จำเป็นในรูปแบบของวิดีโอและดูบนเครื่องเล่นที่สะดวกสบาย
นิโคลา เทสลาเป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่มนุษยชาติยังไม่ซาบซึ้งกับขอบเขตการค้นพบของเขาอย่างแท้จริง สิ่งประดิษฐ์ส่วนใหญ่ของเขาซึ่งยังคงเป็นตำนานมาจนถึงทุกวันนี้ เกี่ยวข้องกับความเป็นไปได้ของการถ่ายทอดในระยะไกล อย่างไรก็ตาม ในบรรดาสิทธิบัตรนั้นมีมากกว่าหนึ่งพันสิทธิบัตรที่นักทฤษฎีและผู้ปฏิบัติงานทดลองที่โดดเด่นรายนี้ได้รับ ยังมีสิทธิบัตรอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบทางกลของเครื่องจักรโดยเฉพาะ หนึ่งในนั้นอธิบายถึงหลักการทำงานของการออกแบบที่ผิดปกติซึ่งแปลงพลังงานของการไหลของก๊าซให้เป็นกังหันเทสลา - นั่นคือชื่อของกลไกนี้
สิ่งประดิษฐ์แต่ละชิ้นต้องไม่ซ้ำกัน นี่เป็นกฎสมัยใหม่ในการจดทะเบียนสิทธิบัตร ซึ่งเหมือนกันในปี 1913 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ได้รับใบรับรองลิขสิทธิ์อีกครั้ง ความคิดริเริ่มของการประดิษฐ์ของ Tesla นั้นอยู่ที่การไม่มีใบพัดซึ่งติดตั้งโรเตอร์ของกังหันเกือบทุกชนิด การส่งผ่านของการไหลของอากาศหรือก๊าซอื่นใดไม่ได้กระทำโดยแรงดันโดยตรงบนใบพัดที่วางอยู่ในมุมหนึ่ง แต่โดยการเคลื่อนที่ของขอบเขตการไหลของตัวกลางที่ล้อมรอบจานแบนโดยสมบูรณ์ กังหันของเทสลาใช้คุณสมบัติของก๊าซเป็นความหนืด
สิ่งประดิษฐ์ทั้งหมดของชายที่ไม่ธรรมดาคนนี้มีความสวยงามมาก กังหันของเทสลาก็ไม่มีข้อยกเว้น ความงามของมันอยู่ที่ความเรียบง่าย ไม่ใช่ในความดั้งเดิม แต่อยู่ในความกะทัดรัดที่ละเอียดอ่อนซึ่งกลายมาเป็นลายเซ็นของอัจฉริยะ ไม่เคยเกิดขึ้นกับใครมาก่อนในการหมุนจานโดยมีการไหลของก๊าซพุ่งไปในระนาบเดียวกันกับมัน
แน่นอนว่าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทั้งหมดจำเป็นต้องเพิ่มจำนวนดิสก์และลดระยะห่างระหว่างดิสก์เหล่านั้น ดังนั้นกังหันของเทสลาจึงเป็นโรเตอร์ที่ติดตั้งอยู่บนเพลาขับซึ่งประกอบด้วย "แผ่น" แบนหลายแผ่นและ สเตเตอร์เป็นช่องว่างที่หมุนโดยมีหัวฉีดพุ่งเข้าหากันนั่นคือตั้งฉากกับรัศมีของแผ่นโรเตอร์ การออกแบบนี้ให้ข้อได้เปรียบอย่างมากเมื่อจำเป็นต้องเปลี่ยนทิศทางการหมุน ในการดำเนินการนี้ เพียงเปลี่ยนท่อทางเข้าไปยังหัวฉีดที่เคยเป็นทางออก แล้วกังหันทั้งหมดจะเริ่มหมุนในทิศทางตรงกันข้าม
ข้อดีอีกประการหนึ่งคือธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของก๊าซ มันเป็นแบบราบเรียบนั่นคือไม่มีการไหลของน้ำวนเพื่อเอาชนะพลังงานที่มีประโยชน์ที่ถูกใช้ไปและนักออกแบบกังหันคนไหนที่ต้องดิ้นรนอย่างหนัก โดยทั่วไป ในช่วงเวลาที่ Tesla ประดิษฐ์กังหันของเขา วิศวกรประสบปัญหามากมายเกี่ยวกับวัสดุสำหรับทำใบมีด ดังนั้นเขาจึงคิดหาวิธีโดยไม่ต้องใช้วัสดุเหล่านั้นเลย
การออกแบบก็มีข้อเสียเช่นกัน ซึ่งรวมถึงอัตราการไหลของก๊าซต่ำซึ่งกังหันของ Tesla มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้เบี่ยงเบนความสำคัญของสิ่งประดิษฐ์นี้ไปในทางใดทางหนึ่ง ซึ่งอาจจำเป็นโดยฉับพลันและกลายเป็นเพียงวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่ไม่สามารถทดแทนได้ เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับสิทธิบัตรอื่น ๆ ของ N. Tesla
ความเรียบง่ายของการออกแบบเป็นคุณสมบัติที่ชัดเจนของกังหันของ Tesla คุณสามารถทำด้วยมือของคุณเองได้ แต่ยังคงต้องใช้คุณสมบัติจำนวนมากและมีความแม่นยำสูงในการปฏิบัติงานทั้งหมด ท้ายที่สุดคุณภาพของดิสก์และช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างพวกเขาซึ่งควรจะสม่ำเสมอมากตลอดจนปลอกที่มีหัวฉีดนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้เครื่องมือที่ง่ายที่สุด
กังหันเทสลาในพิพิธภัณฑ์นิโคลา เทสลา
เทสลา เทอร์ไบน์- กังหันสู่ศูนย์กลางแบบไร้ใบพัด จดสิทธิบัตรโดย Nikola Tesla ในปี 1913 มักเรียกกันว่ากังหันไร้ใบพัดเนื่องจากใช้เอฟเฟกต์ชั้นขอบเขตมากกว่าแรงดันของเหลวหรือไอน้ำบนใบพัดเหมือนในกังหันแบบดั้งเดิม กังหันเทสลามีอีกชื่อหนึ่งว่า กังหันชั้นขอบเขตและ กังหันชั้น Prantl(เพื่อเป็นเกียรติแก่ลุดวิก ปรันเติล) นักวิทยาศาสตร์ด้านวิศวกรรมชีวภาพเรียกมันว่าปั๊มหอยโข่งหลายแผ่น เทสลาเห็นหนึ่งในการใช้งานที่ต้องการของกังหันนี้ในพลังงานความร้อนใต้พิภพตามที่อธิบายไว้ในหนังสือ " พลังขับเคลื่อนแห่งอนาคตของเรา».
หลักการทำงาน ข้อดีและข้อเสีย
ในสมัยของ Tesla ประสิทธิภาพของกังหันแบบเดิมอยู่ในระดับต่ำเนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีทฤษฎีแอโรไดนามิกในการสร้างใบพัดที่มีประสิทธิภาพ และวัสดุใบพัดที่มีคุณภาพต่ำทำให้เกิดข้อจำกัดอย่างรุนแรงในด้านความเร็วและอุณหภูมิในการทำงาน ประสิทธิภาพของกังหันแบบเดิมนั้นสัมพันธ์กับความแตกต่างของแรงดันระหว่างทางเข้าและทางออก เพื่อให้บรรลุความแตกต่างของแรงดันที่สูงขึ้น จึงมีการใช้ก๊าซร้อน เช่น ไอน้ำร้อนยวดยิ่งในกังหันไอน้ำและผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ในกังหันก๊าซ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วัสดุทนความร้อนเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูง หากกังหันใช้ก๊าซที่กลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ก็สามารถใช้คอนเดนเซอร์ที่ทางออกเพื่อเพิ่มความแตกต่างของแรงดันได้
กังหัน Tesla แตกต่างจากกังหันแบบเดิมในเรื่องกลไกในการส่งพลังงานไปยังเพลา ประกอบด้วยชุดดิสก์เรียบและหัวฉีดที่นำแก๊สที่ใช้งานไปที่ขอบของดิสก์ ก๊าซหมุนจานผ่านการยึดเกาะของชั้นขอบเขตและการเสียดสีที่มีความหนืด และหมุนช้าลงในขณะที่หมุนวน
กังหันของ Tesla ไม่มีใบพัดและมีข้อเสียเกิดขึ้น: โรเตอร์ไม่มีส่วนที่ยื่นออกมาจึงมีความทนทาน อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัดด้านการสูญเสียแบบไดนามิกและอัตราการไหล การไหลเล็กน้อย (โหลด) ให้ประสิทธิภาพสูง และการไหลที่รุนแรงจะเพิ่มการสูญเสียในกังหันและลดความสูญเสียลง ซึ่งไม่เพียงแต่เป็นลักษณะเฉพาะของกังหัน Tesla เท่านั้น
ดิสก์ต้องบางมากที่ขอบเพื่อไม่ให้เกิดความปั่นป่วนในของไหลทำงาน สิ่งนี้นำไปสู่ความจำเป็นในการเพิ่มจำนวนดิสก์เมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพสูงสุดของระบบนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อระยะห่างระหว่างดิสก์มีค่าเท่ากับความหนาของชั้นขอบเขตโดยประมาณ เนื่องจากความหนาของชั้นขอบเขตขึ้นอยู่กับความหนืดและความดัน จึงไม่ถูกต้องที่จะกล่าวว่าการออกแบบกังหันแบบเดียวกันนี้สามารถใช้กับของเหลวและก๊าซที่แตกต่างกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเพื่อรักษาประสิทธิภาพสูง อัตราการไหลระหว่างดิสก์จะต้องค่อนข้างต่ำ ด้วยการไหลที่อ่อนแอเส้นทางการไหลของของไหลทำงานจากทางเข้ากังหันไปยังทางออกจะมีหลายรอบ ด้วยการไหลที่รุนแรง จำนวนรอบของเกลียวจะลดลงและสั้นลง ซึ่งลดประสิทธิภาพลงเนื่องจากก๊าซ (ของเหลว) มีการสัมผัสกับจานน้อยลง ซึ่งหมายความว่าจะถ่ายเทพลังงานน้อยลง
ประสิทธิภาพของกังหันก๊าซของ Tesla สูงกว่า 60% และมากกว่า 95% แต่อย่าสับสนระหว่างประสิทธิภาพของกังหันกับประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องยนต์ที่ใช้กังหันที่กำหนด กังหันตามแนวแกนซึ่งปัจจุบันใช้ในโรงงานไอน้ำและเครื่องยนต์ไอพ่น มีประสิทธิภาพประมาณ 60-70% และถูกจำกัดด้วยประสิทธิภาพของวงจรการ์โนต์ที่สอดคล้องกัน และสำหรับโรงไฟฟ้าจะมีประสิทธิภาพเพียง 25-42% เท่านั้น เทสลาอ้างว่ากังหันไอน้ำของเขาสามารถมีได้ถึง 95% การทดสอบกังหันไอน้ำ Tesla อย่างเต็มรูปแบบที่โรงงาน Westinghouse แสดงให้เห็นว่ามีการปล่อยไอน้ำ 38 ปอนด์ต่อแรงม้าต่อชั่วโมง ซึ่งสอดคล้องกับประสิทธิภาพของกังหันในช่วง 20%
ในคริสต์ทศวรรษ 1950 วอร์เรน ไรซ์ พยายามจำลองการทดลองของเทสลา แต่เขาไม่ได้ดำเนินการการทดลองเหล่านี้บนกังหันที่สร้างขึ้นตามการออกแบบที่ได้รับการจดสิทธิบัตรของเทสลาอย่างเคร่งครัด ข้าวทดลองกับระบบอากาศแผ่นเดียว กังหันข้าวที่ทดสอบมีประสิทธิภาพ 36-41% โดยใช้จานเดียว ควรได้รับประสิทธิภาพที่สูงขึ้นโดยใช้การออกแบบของ Tesla
ในงานล่าสุดของเขาเกี่ยวกับกังหัน Tesla ไรซ์ได้ทำการวิเคราะห์แบบจำลองการไหลแบบราบเรียบในกังหันแบบหลายแผ่นอย่างละเอียด ข้อความที่ชัดเจนมากเกี่ยวกับประสิทธิภาพของกังหัน (ตรงข้ามกับประสิทธิภาพของอุปกรณ์โดยรวม) สำหรับการออกแบบนี้ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1991 ภายใต้ชื่อ "Tesla Turbomachine"
ในปี พ.ศ. 2456 มักเรียกกันว่ากังหันไร้ใบพัดเนื่องจากใช้เอฟเฟกต์ชั้นขอบเขตมากกว่าแรงดันของเหลวหรือไอน้ำบนใบพัดเหมือนในกังหันแบบดั้งเดิม กังหันเทสลามีอีกชื่อหนึ่งว่า กังหันชั้นขอบเขตและ กังหันชั้น Prantl(เพื่อเป็นเกียรติแก่ลุดวิก ปรันเติล) นักวิทยาศาสตร์ด้านวิศวกรรมชีวภาพเรียกมันว่าปั๊มหอยโข่งหลายแผ่น เทสลาเห็นหนึ่งในการใช้งานที่ต้องการของกังหันนี้ในพลังงานความร้อนใต้พิภพตามที่อธิบายไว้ในหนังสือ " พลังขับเคลื่อนแห่งอนาคตของเรา» .
หลักการทำงาน ข้อดีและข้อเสีย
ในสมัยของ Tesla ประสิทธิภาพของกังหันแบบเดิมอยู่ในระดับต่ำเนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีทฤษฎีแอโรไดนามิกในการสร้างใบพัดที่มีประสิทธิภาพ และวัสดุใบพัดที่มีคุณภาพต่ำทำให้เกิดข้อจำกัดอย่างรุนแรงในด้านความเร็วและอุณหภูมิในการทำงาน ประสิทธิภาพของกังหันแบบเดิมนั้นสัมพันธ์กับความแตกต่างของแรงดันระหว่างทางเข้าและทางออก เพื่อให้บรรลุความแตกต่างของแรงดันที่สูงขึ้น จึงมีการใช้ก๊าซร้อน เช่น ไอน้ำร้อนยวดยิ่งในกังหันไอน้ำและผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ในกังหันก๊าซ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วัสดุทนความร้อนเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูง หากกังหันใช้ก๊าซที่กลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ก็สามารถใช้คอนเดนเซอร์ที่ทางออกเพื่อเพิ่มความแตกต่างของแรงดันได้
กังหัน Tesla แตกต่างจากกังหันแบบเดิมในเรื่องกลไกในการส่งพลังงานไปยังเพลา ประกอบด้วยชุดดิสก์เรียบและหัวฉีดที่นำแก๊สที่ใช้งานไปที่ขอบของดิสก์ ก๊าซหมุนจานผ่านการยึดเกาะของชั้นขอบเขตและการเสียดสีที่มีความหนืด และหมุนช้าลงในขณะที่หมุนวน
กังหันของ Tesla ไม่มีใบพัดและมีข้อเสียเกิดขึ้น: โรเตอร์ไม่มีส่วนที่ยื่นออกมาจึงมีความทนทาน อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัดด้านการสูญเสียแบบไดนามิกและอัตราการไหล การไหลเล็กน้อย (โหลด) ให้ประสิทธิภาพสูง และการไหลที่รุนแรงจะเพิ่มการสูญเสียในกังหันและลดความสูญเสียลง ซึ่งไม่เพียงแต่เป็นลักษณะเฉพาะของกังหัน Tesla เท่านั้น
ดิสก์ต้องบางมากที่ขอบเพื่อไม่ให้เกิดความปั่นป่วนในของไหลทำงาน สิ่งนี้นำไปสู่ความจำเป็นในการเพิ่มจำนวนดิสก์เมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพสูงสุดของระบบนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อระยะห่างระหว่างดิสก์มีค่าเท่ากับความหนาของชั้นขอบเขตโดยประมาณ เนื่องจากความหนาของชั้นขอบเขตขึ้นอยู่กับความหนืดและความดัน จึงไม่ถูกต้องที่จะกล่าวว่าการออกแบบกังหันแบบเดียวกันนี้สามารถใช้กับของเหลวและก๊าซที่แตกต่างกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หมายเหตุ
- มิลเลอร์, G.E.; ซิธู, เอ; ฟิงค์ อาร์.; เอตเตอร์, บี.ดี.กรกฎาคม). การประเมินปั๊มหอยโข่งหลายจานเป็นโพรงเทียม (ไม่ได้กำหนด) // อวัยวะเทียม - 2536. - ต.17 ฉบับที่ 7. - หน้า 590-592. - ดอย:10.1111/j.1525-1594.1993.tb00599.x. - PMID 8338431.
- มิลเลอร์, G.E.; ฟิงค์, อาร์.มิถุนายน). การวิเคราะห์การกำหนดค่าการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปั๊มเลือดแบบแรงเหวี่ยงหลายดิสก์ (อังกฤษ) // อวัยวะเทียม: วารสาร - 2542. - เล่ม. 23, ไม่. 6. - ป.559-565. - ดอย:10.1046/j.1525-1594.1999.06403.x. - PMID 10392285.
- นิโคลา เทสลา”
