特斯拉涡轮设计和操作的理论的一个工业特斯拉涡轮机

特斯拉涡轮设计和操作的理论的一个工业特斯拉涡轮机
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特斯拉涡轮是一个伟大的未知的尼古拉·特斯拉的发明,20世纪初的著名的发明家。虽然许多其他特斯拉的发明,如交流感应电动机和电力传输系统,社会仍然突出,特斯拉涡轮机已在默默无闻搁置近一个世纪。特斯拉涡轮设计真的是超前的时间,超过了可用的材料一样的能力。

特斯拉的涡轮有几个名字:边界层涡轮机,普朗特层涡轮机,bladeless涡轮机,cohesion-type涡轮机。这些名字帮助揭示特斯拉涡轮机的最独特的方面,这是其叶片的缺乏。大多数涡轮机使用的刀片,旋转的叶片流体流动的力量。特斯拉涡轮设计而不是依赖边界层效应和粘附旋转平的盘子。这有许多好处,这将在本文后面作进一步的解释。

图片:Flickr——PhilipShannon——尼古拉·特斯拉

特斯拉涡轮设计

特斯拉涡轮系统

平圆盘的涡轮机由很多通风围绕中心孔,每个安装在相同的轴。逆电流器放置盘之间保持适当分离。最大效率的间距必须尽可能小,只有靠蒸汽涡轮机的0.4毫米。光盘必须非常光滑,增加平滑为适当的边界层发展总是更好的。光盘被安置在一个室,与喷嘴设计,原料气室。喷嘴提要在超声速气体,通过燃烧室之外的。

图片:维基——特斯拉涡轮示意图

特斯拉涡轮理论

如前所述,特斯拉涡轮机使用粘附和从流体边界层原理推导能量流。超音速气体是针对几个喷嘴室。喷嘴注入气体盘的边缘,所需旋转的方向。由于边界层效应和粘度的影响,气体拖板和他们的动能转移到盘子,旋转。随着气体缓慢,进入中央通风的洞和排出废气。

有趣的是,涡轮可以改变作为泵代替涡轮。在特斯拉泵设计中,电机旋转圆盘,然后吸收液通过排气洞。这个泵是有用的应用程序过于粘稠,磨料,事实,或shear-averse液体由于其坚固。

计算表明,特斯拉涡轮的涡轮效率高于60%,和95%。特斯拉特斯拉自己认为蒸汽涡轮机能达到涡轮效率高达95%。这些计算使用的剪切应力诱导边界层流动流体的影响。这需要计算流体的动机的一些特征,如雷诺数。为了防止拖累的光盘,这降低了效率,旋转盘必须尽可能薄。这种需求导致材料的问题,避免了特斯拉涡轮获得接受。

特斯拉涡轮的问题

具有讽刺意味的是,特斯拉他的涡轮设计,避免材料的涡轮机所面临的问题。当他在1908年设计了特斯拉涡轮,涡轮效率低下,因为糟糕的空气动力学和缺乏理解材料。涡轮效率最大化,有必要对涡轮在高温下运行;这是因为卡诺效率依赖于温差和热流体容易冷却。但是,早期的钢不能承受高温,限制汽轮动力。特斯拉回避了这个问题通过使用剪切阻力部队和设计的系统是非常有效的速度相对较低。不过,一天钢没有足够弹性承受很大的剪切力设计时所需的厚度特斯拉涡轮设计。这导致了不可避免的翘曲涡轮机使用时,,涡轮机从来没有得到广泛使用的原因。

工业特斯拉涡轮

特斯拉涡轮还没有大型工业使用。特斯拉泵,本质上是相同的设计,实际上是广泛使用的。设计于1982年获得专利,实际上是相当常见的今天。

特斯拉的涡轮机,可能有一些优点使它未来的涡轮机。因为涡轮没有预测,而是光盘,甚至是非常稳定的高rpm。它只比典型的涡轮机:减少移动部件轴移动。最大的特斯拉模型是一个5000马力的模型,而最快的运行在125000 rpm。这些只是显示模型。与今天的更好的材料知识,特斯拉涡轮机可以设计到一个非常高的速度长时间运作。工业特斯拉涡轮机也可以用来喂废气回摄入,或运行的热工业气体/液体。许多业余机械师特斯拉涡轮设计工作模型,它只是一个时间问题,直到商业应用获得声望。未来的使用可能包括地热能、高度的固体是典型的地方,混合动力汽车。

来源

https://www.seabirdadventure.com/tesla_turbine

https://www.teslauniverse.com/nikola-tesla-books-bladeless-tesla-turbine-by-jeffery-a-hayes

https://auto.howstuffworks.com/tesla-turbine4.htm