Turbin Tesla dicipta oleh Nikola Tesla, pada tahun 1909. Ini adalah kategori turbin khas yang tidak mempunyai bilah. Tidak seperti turbin lain seperti Kaplan dll, turbin ini mempunyai aplikasi terhad dan khusus. Tetapi kerana pertimbangan reka bentuknya, ia adalah salah satu turbin serba boleh. Penemuannya telah menyebabkan banyak aplikasi kejuruteraan utama. Ia berfungsi berdasarkan prinsip kesan lapisan sempadan, di mana kerana aliran udara, turbin berputar. Bahagian terbaik dari turbin ini ialah ia dapat mencapai kecekapan hingga 80%. Julat kelajuannya dapat dicapai hingga tahap 80.000 rpm untuk mesin berkadar kecil. Khususnya, tong turbin ini digunakan di Jana kuasa operasi tetapi boleh digunakan untuk aplikasi umum seperti pam, dll.
Diagram Turbin Tesla
Struktur asas turbin Tesla ditunjukkan dalam gambar. Ini terdiri dari turbin tanpa blad yang mempunyai input melalui muncung paip udara. Badan turbin mempunyai dua saluran keluar, satu untuk masuk udara dan satu lagi untuk keluar udara. Selain itu, cakera berputar terdiri daripada 3 hingga 4 lapisan, yang disatukan. Terdapat jurang udara yang tipis antara lapisan di mana udara dilalui pada kelajuan yang sangat tinggi.
Turbin Tesla
Cakera berputar mempunyai dua muka, muka dan muka belakang. Dalam kedua aspek tersebut, tidak ada ruang untuk udara mengalir ke luar badan turbin. Udara hanya boleh masuk melalui paip masuk dan melepaskan melalui paip keluar. Badan turbin terdiri daripada rotor cakera berganda yang disatukan. Semua cakera rotor digabungkan bersama pada poros umum di mana cakera boleh berputar.
Terdapat perumahan luar untuk disk diletakkan. Cakera biasanya disambungkan melalui bolt. Bahagian depan dan hujung belakang mempunyai port keluaran ekzos di mana udara dapat keluar dari badan turbin. Peletakan lubang dilakukan sedemikian rupa sehingga pusaran udara masuk dibuat.
Teori Turbin Tesla
Input ke bilah rotor adalah udara pada tekanan tinggi. Menggunakan selang udara, yang disambungkan ke saluran masuk turbin , udara dibuat masuk ke dalam badan yang terdiri dari disk rotor yang diletakkan di atas poros dan dapat diputar dengan mudah. Ketika udara memasuki perumahan turbin, ia terpaksa membuat pusaran kerana bentuk turbin.
Vortex bermaksud jisim udara yang berputar seperti di pusaran air atau angin puyuh. Oleh kerana terciptanya pusaran, udara dapat berputar pada kelajuan yang sangat tinggi. Pembentukan pusaran adalah asas kerana reka bentuk turbin. Fon dan badan penutup belakang turbin diletakkan sedemikian rupa sehingga, udara harus keluar melalui lubang yang terdapat di penutup depan dan belakang.
Keluar udara di alam ini mewujudkan pusaran udara. Dan menjadikan turbin berpusing. Apabila molekul udara melewati cakera, mereka membuat seretan pada cakera. Seretan ini menarik turbin ke bawah dan menjadikannya berpusing. Mungkin diperhatikan bahawa turbin boleh berputar ke dua arah. Itu hanya bergantung pada paip masuk yang digunakan untuk input udara.
Reka Bentuk Turbin Tesla
Reka bentuknya terdiri daripada dua paip masuk, yang mana satu disambungkan ke paip hos udara. Dari dua saluran masuk, semua orang boleh dijadikan input. Di dalam badan, disk rotor diletakkan yang disatukan dengan bantuan bolt. Semua cakera diletakkan pada satu poros biasa yang disambungkan ke badan luar.
Sebagai contoh, jika ia digunakan sebagai pam, maka poros disambungkan ke motor. Terdapat jurang udara yang tipis di antara cakera, di mana udara mengalir dan membuat cakera berputar. Oleh kerana jurang udara, molekul udara dapat membuat seretan pada cakera. Penutup depan dan belakang mempunyai 4-5 lubang di mana udara masuk dapat disalurkan ke atmosfera. Lubang diletakkan sedemikian rupa sehingga pusaran dibuat dan udara dapat berputar pada kelajuan yang sangat tinggi.
Reka Bentuk Turbin
Oleh kerana udara berkelajuan tinggi ini, ia mengeluarkan seretan berkelajuan tinggi pada cakera dan membuat cakera berputar pada kelajuan yang sangat tinggi. Jurang cakera adalah salah satu parameter penting untuk reka bentuk dan kecekapan turbin. Ukuran jurang optimum yang diperlukan untuk mengekalkan lapisan jurang bergantung pada halaju periferal cakera.
Pengiraan Reka Bentuk Turbin
Banyak aspek reka bentuk penting untuk mencapai kecekapan tinggi. Beberapa pengiraan reka bentuk utama adalah
Cecair kerja atau udara masuk mesti mempunyai tekanan minimum. Sekiranya ia adalah air, maka tekanan diharapkan sekurang-kurangnya 1000 kg per meter kubus. Halaju periferal mestilah 10e-6 meter persegi sesaat.
Jurang antara cakera dikira berdasarkan halaju sudut dan kelajuan periferi cakera. Ia bergantung pada parameter pollhausen yang selalu berdasarkan pada halaju. Kadar aliran untuk setiap cakera dikira sebagai produk dari luas keratan rentas setiap cakera dan halaju. Berdasarkan data, jumlah cakera dianggarkan. Sekali lagi, diameter cakera juga penting untuk mempunyai kecekapan yang baik.
Kecekapan Turbin Tesla
Kecekapan diberikan oleh nisbah daya poros output ke daya poros input. Ia dinyatakan sebagai
Kecekapan bergantung pada banyak faktor seperti diameter poros, kelajuan bilah, bilangan bilah, beban yang dihubungkan ke poros, dan lain-lain. Secara amnya, kecekapan turbin tinggi berbanding dengan turbin konvensional yang lain. Untuk aplikasi kecil, kecekapan bahkan boleh mencapai hingga 97%.
Bagaimana Turbin Berfungsi?
Turbin Tesla berfungsi berdasarkan konsep lapisan sempadan. Ia terdiri daripada dua saluran masuk. Secara umum, air udara digunakan sebagai saluran masuk ke turbin. Badan turbin terdiri daripada cakera rotor yang digabungkan bersama dengan bantuan bolt. Semua cakera diletakkan pada batang bersama. Badan turbin terdiri daripada dua casing, selongsong depan, dan selongsong belakang. Di setiap selongsong, terdapat 4 hingga 4 lubang. Semua faktor ini seperti bilangan cakera, diameter cakera, dan lain-lain, memainkan peranan penting dalam menilai kecekapan turbin.
Turbin Berfungsi
Apabila udara dibiarkan mengalir melalui paip selang, ia memasuki badan turbin. Di dalam badan turbin, cakera diletakkan yang saling bersambung. Terdapat jurang udara yang tipis di antara cakera. Apabila molekul udara memasuki badan turbin mereka menyeret cakera. Oleh kerana seretan ini, cakera mula berputar.
Selongsong depan dan belakang terdiri daripada lubang sehingga ketika udara masuk ia keluar melalui lubang-lubang ini. Lubang diletakkan sedemikian rupa sehingga pusaran udara atau air terbentuk di dalam badan cakera. Yang menyebabkan udara mengeluarkan lebih banyak seretan pada cakera. Ini menyebabkan cakera berputar pada kelajuan yang sangat tinggi.
Kawasan hubungan antara pusaran dan cakera rendah pada kelajuan rendah. Tetapi apabila udara mendapat kelajuan, kenalan ini meningkat, yang membolehkan cakera berputar pada kelajuan yang sangat tinggi. Daya sentrifugal cakera cuba mendorong udara ke luar. Tetapi udara tidak memiliki jalan kecuali lubang di selongsong depan dan belakang. Ini menjadikan udara keluar, dan pusaran menjadi lebih kuat. Kelajuan cakera hampir sama dengan kelajuan aliran udara.
Kelebihan dan Kekurangan Turbin Tesla
Kelebihannya adalah
- Kecekapan yang sangat tinggi
- Kos pengeluaran lebih rendah
- Reka bentuk ringkas
- Boleh dipusingkan ke kedua arah
Kelemahannya adalah
- Tidak layak untuk aplikasi berkuasa tinggi
- Untuk kecekapan tinggi, kadar aliran mestilah kecil
- Kecekapan bergantung pada dan keluarnya cecair kerja.
Permohonan
Turbin Tesla kerana kekuatan output dan spesifikasi mempunyai aplikasi yang terhad. Sebilangan daripadanya disebutkan di bawah.
- Pemampatan cecair
- Pam
- Aplikasi turbin jenis baling-baling
- Pam darah
Oleh itu, kita telah melihat, aspek pembinaan, prinsip kerja, reka bentuk, dan penggunaan turbin Tesla. Kelemahan utamanya adalah kerana saiznya ringkas dan kecil, ia mempunyai aplikasi terhad berbanding turbin konvensional seperti turbin Kaplan. Oleh kerana kecekapannya sangat tinggi, mesti difikirkan bagaimana Turbin Tesla boleh dibuat untuk mempunyai aplikasi utama seperti di loji janakuasa. Itu akan menjadi dorongan besar bagi tanaman yang rendah kecekapannya.
