Wardenclyffe'i labor suleti, selle töötajad saadeti laiali ja turvalisus eemaldati. Isegi Scherf lahkus Teslast ja liitus väävli kaevandamise ettevõttega. Kord nädalas tuli ta ilma erilise tasuta Teslasse ja jälgis, et tema asjad päris sassi ei läheks. Kaks sekretäri töötasid endiselt Teslas, kuid kirjavahetus ettevõtetega oli katkenud ja nende abi polnud enam vaja. Nüüd ärritas raha ja selle meeldetuletamine Teslat veelgi. Ta vihkas nende käes hoidmist, nõudes, et ta ei vaja neid absoluutselt, ja nõustus täielikult loobuma kõigist oma harjumustest, et saaks jätkata tööd "maailmasüsteemi" loomisel. Lihtsalt selleks, et lõpetada torni, labori ehitus, tõestada oma avastuste rakendatavust!
Lootuste kokkuvarisemine “Maailmasüsteemi” ehitamise lõpuleviimiseks sundis Teslat siiski välja töötama üht paljudest ideedest, mis talle kauges nooruses pähe tulid. Hiljem naasis ta uuesti naise juurde ja ütles järgmisel hommikul Sherifile:
Varsti loon väikese aurumasina - sellest saab elektrijaam, mis mahub kergesti mütsi sisse.
1906. aastal lõi Tesla originaalse disainiga auruturbiini. 30 hobujõuga kaalus see vaid 10 naela. 3 hobujõudu 1 naela kohta – see on midagi, mida kütteinsenerid pole kunagi varem teadnud! Kuid Tesla ei piirdunud sellega ja esitas moto: "20 hobujõudu 1 naela kohta." Ta pani selle isegi oma isiklikule kirjatarbele.
Sellise masina idee sai inspiratsiooni Velebiti mägedes veedetud ajast, mil ta fantaseeris, valmistas ette ideid edaspidiseks kasutamiseks. Unistus luua postiühendus Euroopa ja Ameerika vahel läbi ookeanipõhjas paikneva torujuhtme auruga juhitava palliga saadetud postiga osutus võimatuks auru hõõrdumise tõttu vastu toru seinu. See andis Teslale idee kasutada tema loodud auruturbiinis auru hõõrdumist.
Tema seadmed ei kasutanud mitte ainult auru paisumist labade vahel, vaid ka auru hõõrdejõudu. Tesla ehitas sellistest turbiinidest mitu mudelit ja prototüüpi. Üks neist, mille võimsus oli 500 kilovatti kiirusel 3600 pööret minutis, koos 15 kettaga, mille läbimõõt oli 60 tolli, testiti praktiliselt ja näitas üsna kõrget efektiivsust. See turbiin nõudis aga kõrget alg- ja lõppsurvet ning seda pakuti mitmeastmelise jaama üheks etapiks. Seega võib lugeda, et Tesla leiutas selle, mida praegu nimetatakse "eellülitatud" turbiiniks ehk fore-switch turbiiniks. Selliste turbiinide kasutamine tõstab käitise üldist efektiivsust ja seetõttu kasutatakse neid ka tänapäeval.
Samal ajal töötas Tesla välja turbiini disaini, mis ei tööta mitte veeauru paisumise, vaid erinevate gaaside põletamise kaudu turbiinis endas. Seega esimene võimalikest gaasiturbiini tüüpidest - see kõige progressiivsem disain energiaseadmed, mis avab tohutud väljavaated maa-aluse kivisöe gaasistamise kasutamiseks, lõi Nikola Tesla.
Kõik need probleemid vaevasid Teslat üsna pikka aega - alates Wardenclyffe'i töö lõpetamisest kuni 1914. aastani, mil sõjaeelne olukord nõudis üleminekut muude projektide kallale. Tesla suutis elektriseadmete disainilahenduste väljatöötamise juurde tagasi pöörduda alles 1925. aastal. Kuid selle kuue kuni kaheksa aasta jooksul (1906-1914) tegi Tesla mitmeid tõsiseid töid, sai mitmeid patente ning rikastas soojusenergiatööstust paljude uute ja originaalsete mõtetega.
Tesla ühe vanima töötaja, Waldorf-Astoria hotelli mehaaniku Julius Chito poeg valmistas 1906. aastal Tesla projekti järgi esimese auruturbiini mudeli, seejärel valmistas ta need uuesti kaks korda 1911. aastal ja 1925. aastal. Tesla katsetas uusima mudeliga kuni 1929. aastani.
Miks aga need Tesla leiutised laialt levinud ei leidnud? Esiteks seetõttu, et mõtted, mis tekkisid Teslas juba eelmise sajandi 80ndate lõpus ja kujutasid endast selle aja jaoks suure tähtsusega avastust, 20. sajandi alguseks, kui ilmusid ja laialdaselt kasutusele võeti Lavali ja Parsonsi auruturbiinid, ei omanud enam suurt tähendust.
Teine ja võib-olla olulisem põhjus oli see, et Tesla disainitalent jäi oluliselt alla tema eksperimenteerimisoskusele. Lisaks ei osanud ega osanud Tesla oma iseloomu tõttu töötada meeskonnas, ei kaasanud andekaid disainereid ühistöösse, et ühiselt välja töötada konkreetsed, praktiliselt rakendatavad seadmed, mis võiksid tootmisse minna. Vahepeal on ammu möödas ajad, mil üksik leiutaja sai oma ideid viljakalt edasi arendada. Teaduse ja tehnika kiire areng 20. sajandil välistas võimaluse luua tööstuslikke struktuure väljaspool meeskonda. Tesla, kes vaatas ette ja nägi teaduses vaevu väljajoonistatud tulevikukontuure, jäi ise eelmise sajandi 80ndate tüüpiliseks leiutajaks.
Õiglus nõuab aga väljatoomist, et selline üksildus on osaliselt seletatav Tesla orgaanilise soovimatusega teenida monopolide rikastamist, ilma milleta oli võimatu leida vahendeid suures meeskonnas töötamiseks. See oli ainulaadne protestivorm sotsiaalsüsteemi vastu, mis rikastas käputäie Tesla poolt vihkatud magnaate.
Tesla tragöödia on suure teadlase tragöödia, kes ei tahtnud langetada pead "Wall Streeti koletise" ees, kes ei tahtnud saada Morganite, Rockefelleri ja Du Pontsi teenijaks. Luua mitte nende rikastamiseks, vaid inimestele, kogu inimkonnale, rahu ja mitte sõja eesmärgil - see on Tesla tõeline soov.
Tesla turbiin Nikola Tesla muuseumis.
Tesla turbiin- labadeta tsentripetaalne turbiin, mille patenteeris Nikola Tesla 1913. aastal. Seda nimetatakse sageli labadeta turbiiniks, kuna see kasutab labadele pigem piirkihi efekti kui vedeliku või auru survet nagu traditsioonilises turbiinis. Tesla turbiini tuntakse ka kui piirkihi turbiin Ja Prandtl kihi turbiin(Ludwig Prandtli auks). Bioinseneri teadlased nimetavad seda mitmekettaliseks tsentrifugaalpumbaks. Tesla nägi selle turbiini üht soovitud rakendust geotermilises energias, mida on kirjeldatud raamatus " Meie tulevane liikumapanev jõud».
Tööpõhimõte, plussid ja miinused
Tesla ajal oli traditsiooniliste turbiinide kasutegur madal, kuna tõhusate labade loomiseks polnud vaja aerodünaamilist teooriat ning labade materjalide halb kvaliteet seadis töökiirustele ja temperatuuridele tõsiseid piiranguid. Traditsioonilise turbiini kasutegur on seotud rõhu erinevusega sisse- ja väljalaskeava vahel. Suurema rõhuerinevuse saavutamiseks kasutatakse kuumi gaase, näiteks ülekuumendatud auru auruturbiinid ja kütuse põlemisproduktid gaasis, seetõttu on kõrge efektiivsuse saavutamiseks vaja kuumakindlaid materjale. Kui turbiin kasutab gaasi, siis on toatemperatuuril muutub vedelikuks, siis saab rõhuerinevuse suurendamiseks kasutada väljundis kondensaatorit.
Tesla turbiin erineb traditsioonilisest turbiinist energia võllile edastamise mehhanismi poolest. See koosneb siledate ketaste ja düüside komplektist, mis suunavad töögaasi ketta servale. Gaas pöörab ketast läbi piirkihi adhesiooni ja viskoosse hõõrdumise ning aeglustub spiraalides.
Tesla turbiinil puuduvad labad ja nendest tulenevad miinused: rootoril puuduvad eendid ja see on seetõttu vastupidav. Sellel on aga dünaamilised kaod ja voolukiiruse piirangud. Väike vooluhulk (koormus) annab kõrge kasuteguri ning tugev vool suurendab kadusid turbiinis ja vähendab neid, mis pole aga iseloomulik mitte ainult Tesla turbiinile.
Kettad peavad olema servadest väga õhukesed, et mitte tekitada töövedelikus turbulentsi. See toob kaasa vajaduse suurendada ketaste arvu, kui voolukiirus suureneb. Selle süsteemi maksimaalne efektiivsus saavutatakse, kui ketastevaheline kaugus on ligikaudu võrdne piirdekihi paksusega. Kuna piirkihi paksus sõltub viskoossusest ja rõhust, siis on vale väita, et sama turbiini konstruktsiooni saab efektiivselt kasutada erinevate vedelike ja gaaside puhul.
Uuringud näitavad, et kõrge efektiivsuse säilitamiseks tuleb ketaste vaheline voolukiirus hoida suhteliselt madal. Nõrga voolu korral on töövedeliku vooluteel turbiini sisselaskeavast väljavooluni palju pööreid. Tugeva voolu korral spiraali pöörete arv langeb ja see muutub lühemaks, mis vähendab efektiivsust, kuna gaas (vedelik) puutub ketastega vähem kokku, mis tähendab, et see kannab vähem energiat üle.
Tesla gaasiturbiini kasutegur on üle 60% ja ulatub üle 95%. Kuid ärge ajage segamini turbiini efektiivsust antud turbiini kasutava mootori üldise kasuteguriga. Aksiaalturbiinid, mida nüüd kasutatakse aurutehastes ja reaktiivmootorid, mille efektiivsus on umbes 60–70% ja seda piirab vastava Carnot' tsükli efektiivsus ja elektrijaam see ulatub ainult 25-42%. Tesla väitis, et tema turbiini auruversioon võib ulatuda 95% -ni. Tesla auruturbiini täismahus testimine Westinghouse'i tehastes näitas auru väljundiks 38 naela hobujõu kohta tunnis, mis vastab turbiini kasutegurile vahemikus 20%.
1950. aastatel üritas Warren Rice Tesla katseid korrata, kuid ta ei viinud neid läbi turbiinil, mis oli ehitatud rangelt Tesla patenteeritud disaini järgi. Rice katsetas ühe kettaga õhusüsteemi. Testitud Rice turbiin näitas ühe ketta kasuteguriks 36-41%. Suurem efektiivsus tuleks saavutada Tesla disaini kasutades.
Oma viimases töös Tesla turbiini kohta viis Rice läbi mudeli laiaulatusliku analüüsi laminaarvoolus mitme kettaga turbiinis. Väga tugev väide turbiini efektiivsuse kohta (erinevalt seadme üldisest efektiivsusest) avaldati 1991. aastal pealkirja all "Tesla Turbomachine".
Alloleva materjali paremaks mõistmiseks soovitan tungivalt lugeda jaotises "" esitatud algset teavet.
Sain sellest leiutisest teada 2006. aastal ja ausalt öeldes ei jätnud see mulle mingit muljet. Kuid pärast paari aastat, mille jooksul õppisin palju erinevat tüüpi mootorite ja nende tööpõhimõtete kohta, meenus mulle Tesla turbiin. Otsustasin, et tasub täpsemalt aru saada, mis see on ja kuidas see toimib. Uurisin kõiki seda leiutist hõlmavaid patente ja kõike, mida selle teema kohta leida võib. Nagu tavaliselt, on Internetis vähe kasulikku teavet, palju muinasjutte ja kummalisi oletusi, mis põhinevad millelegi ebaselgele. Internetist leiate ka suure hulga omatehtud mudeleid, kuid need pole õigesti valmistatud, kuna puudub täielik arusaam seadme tööpõhimõtetest ja protsessidest. Erandeid on, kuid neid on väga vähe. Seega on turbiini töö aluspõhimõte liikuva keskkonna viskoossus. N. Tesla kirjeldas selle efekti aluspõhimõtteid ja mustreid oma patentides. Mis on labadeta Tesla turbiin? Turbiini rootor on võll, mille külge on kinnitatud lamedad kettad. Ketaste vahel hoitakse teatud vahemaad eraldusseibide, samuti igale teisele kettale mõlemale poole tehtud väikeste eendite abil. Iga ketta keskosas on aknad töövedeliku väljumiseks.
Pearootori ketas.
Kokkupandud rootor.
Ketaste vahelised kaugused.
Terasest rootor.
Välimised kettad on tehtud paksemaks, kuna ketaste vahelt läbiv gaasivoog üritab kettaid laiali lükata, aga ka ülejäänud kettaid üksteise vastu suruda. Samuti on välimistel ketastel akende kohal rõngakujulised eendid, mis toimivad tihendi osana.
Rõngakujuliste väljaulatuvate osadega külgketas.
Rootor asetatakse korpusesse, millel on sissetulev otsik ja külgmised kaaned, mille keskel on augud. Kaante külge on kinnitatud veel kaks osa, ma ei tea, kuidas neid õigemini nimetada, nimetasin neid "kõrvadeks", milles on laagrid kinnitatud ja jäätmekeskkond eemaldatud. 
Peal sisepind Kaantelt on välja lõigatud rõngassooned. Vastavalt nende otstarbele võib need jagada kahte rühma. Esimene soonte rühm asub keskele lähemal, need sooned mahutavad külgketaste rõngakujulisi eendiid, mis tagab hea tihenduse. Tihendi moodustavad sooned ja servad tuleb hoolikalt üksteisega sobitada. Vahed peavad olema võimalikult väikesed, kuid samas ka hõõrdumiseta, mis nõuab suurt valmistamise täpsust. Teine soonte rühm lõigatakse läbi peaaegu kogu ülejäänud pinna ja selle suhtes ei kehti nii ranged tootmistäpsuse nõuded. Külgkettad liiguvad fikseeritud korpuse katete suhtes. Et mitte tekitada lisatakistust, tuleb ketaste ja kere vahelist kaugust suurendada. Teise rühma rõngakujulised sooned täidavad just seda eesmärki. Kuna vool otsib alati väikseima takistuse teed ja meie puhul on tegemist kaante ja ketaste vaheliste soontega, siis põhiosa voolust läbiks seda teed ning ainult väike osa jääks rootoriketaste vahele. Tihendamise tõttu tekib soontesse suurenenud rõhk, mis takistab söötme läbimist ainult nii ja keskkond läheb läbi seal, kus võimalik, s.t. teiste ketaste vahel. Võiks teha ühe laia soone, aga see suurendaks leket. Seetõttu saab mitut soont kasutades saavutada paremaid tulemusi.
>
Turbiini otsik paikneb tangentsiaalselt, st. puutuja korpuse sisepinnaga ja seda saab teha ristkülikukujulise pilu või ümmarguse kitseneva ava kujul.
Ristkülikukujuline otsik.
Korpuse ja rootori vaheline kliirens piki perifeeriat on viidud miinimumini, võttes arvesse rootori läbimõõdu mõningast suurenemist suurel kiirusel töötamisel.
Nüüd, omades ligikaudset ettekujutust turbiini struktuurist, kaalume teoreetilist alust ja tööprotsessi. Kui suunate vedeliku või gaasi voolu mööda tasast pinda, hakkab see vool seda pinda endaga kaasa tõmbama. Selline käitumine on tingitud asjaolust, et kõige esimene tasandiga külgnev molekulide kiht on liikumatu. Järgmine kiht liigub väga aeglaselt, järgmine veidi kiiremini jne. Allpool annan lühikese väljavõtte aerodünaamikast.
Liikuva keskkonna oluline omadus on viskoossus. Viskoossus avaldub vedeliku omaduse kaudu kleepuda pinnale, samal ajal kui mitteviskoosne keskkond libiseb vabalt mööda voolujoonelist pinda. Et illustreerida viskoossuse mõju, mis tekitab voolu aeglustava jõu (tõmbejõud), vaatleme kahte üksteisega paralleelset suurt plaati A Ja B (joon. 1), millest üks liigub teise suhtes. Viskoosne keskkond kleepub iga plaadi külge. Molekulide juhuslikud liikumised tekitavad “segamise” efekti, mis kipub ühtlustama keskmist voolukiirust, mille kiirus plaadilB võrdne V, ja taldrikul A- null. Saadud kiiruse jaotus on näidatud ka joonisel fig. 1, kus noolte pikkus on võrdeline kiirusega voolu antud punktis piki plaatide vahelist kõrgust. Seega liikuval plaadilBjõud toimib selle liikumise aeglustamiseks. Plaadi liikumise tagamiseksBpidurdamise korral tuleb sellele rakendada vastujõudu. Sama jõud kipub plaati liikuma panemaA.
Riis. 1. JÕUD VISCOUS DRAG ehk voolu viskoossuse mõju plaatidele A ja B. Plaat B liigub plaadi A suhtes kiirusega V, mida näitab nool. Vedeliku kiiruste jaotumist plaatide vahel näitavad ka vastavad nooled.
Plaadi liikumise säilitamiseks vajalik jõud B kiirusega 1 m/s (või statsionaarset plaati paigal hoides A) tingimusel, et plaatide vaheline kaugus on 1 m ja igaühe pindala on 1 m 2, nimetatakse viskoossusteguriks.m. Õhu jaoks, mille temperatuur on 0° C ja rõhk 1 atmm= 1,73 * 10–5 H* c/m2. Katsed näitavad, et õhu viskoossustegur varieerub proportsionaalselt temperatuuriga T 0,76 .
Kujutage nüüd ette, et plaadid A ja B on üksteise suhtes liikumatud ja gaasivool liigub nende vahel. Loomulikult hakkab vool mõlemat plaati endaga kaasa tõmbama. Kiirusegradiendi jaotus voolus on järgmine: mõlema plaadi pinnal on voolukiirus minimaalne ja keskel maksimaalne.
On selge, et mida väiksem on plaatide vaheline kaugus ja suurem nende pindala, seda suurem on viskoosne hõõrdejõud, seda väiksem on gaasi "libisemine" tasandite vahel ja seda tugevam on vool tasapinda endaga kaasas. Vaatame nüüd turbiini sees toimuvat protsessi. Töövedelik (gaas või vedelik) tarnitakse surve all läbi düüsi. Pärast düüsis kiirenduse saamist liigub vool ketaste vahel spiraalselt, tõmmates kaasa rootori ja väljub ketaste keskosas olevate akende kaudu. Kui turbiin töötab tühikäigul, on rootori kiirus laagrite hõõrdumise tõttu veidi väiksem kui voolukiirus. Selles režiimis on spiraali tee pikkus maksimaalne, kuna voolu ja ketaste suhteline kiirus on peaaegu null. Koormuse ühendamisel langeb rootori pöörlemiskiirus ja koos sellega ka voolukiirus, mistõttu väheneb spiraali tee pikkus. Seega on meil isereguleeruv masin. Selle disaini üks eeliseid on laminaarne vool. Puuduvad keerised ega turbulentsed moodustised, mis alati vähendavad tõhusust. Turbiini pöördemoment on otseselt võrdeline keskkonna pöörlemiskiiruse ruuduga rootori ja ketaste pindala suhtes ning pöördvõrdeline nendevahelise kaugusega. See tähendab, et maksimaalse pöördemomendi saamiseks peaks ketaste vaheline kaugus olema minimaalne ja ketaste arv või nende läbimõõt võimalikult suur. Seade on võimeline maksimaalne töö kui rootori kiirus on pool voolukiirusest, kuid maksimaalse säästu saavutamiseks peab suhteline kiirus ehk libisemine olema võimalikult väike.
Mõlemal küljel piki ümbermõõtu tehtud eenditega ketas.
Ketta servast ~15mm tagasi astudes tuleb ketta mõlemale poolele ring tõmmata. Plaadi ühel küljel tuleb ring jagada 8 võrdseks osaks. Ristmikupunktides peate tegema väikesed augud. Tegin seda haamri ja keskmise löögiga, viimase otsa veidi ümardades. Protseduur pole keeruline, kuid peate olema äärmiselt ettevaatlik, et mitte üle pingutada. Järgmisena teeme ketta teisel küljel sama, ainult ristumiskohad peaksid olema juba stantsitud eendite vahel. Selle tulemusena on meil ketas kuueteistkümne eendiga, kaheksa mõlemal küljel. Eendi kõrgus peaks olema võrdne ketaste vahekaugusega või sellest veidi väiksem. Lõplikuks viimistluseks töödeldakse eendeid nõelviiliga. Eendeid ei tehta mitte kõikidele ketastele, vaid igale teisele. Minu puhul on ketaste koguarv 21 tükki. Eenditega kettad - 10 tk. Keskketas on sile, siis kaks eenditega, jälle kaks siledat jne. Välimised kettad on siledad. See tundub selge. Tulemuseks on üsna kvaliteetne ja jäik struktuur ning ketaste vaheline kaugus varieerub 0,2-0,4 mm piires.
Ühtlane ketaste vaheline kaugus
Teine ebameeldivus on rootori tasakaalustamine. Kui rootor on kokku pandud, peaks ideaaljuhul seda veidi teritama treipink, et ühtlustada kõik ebatasasused. Samuti on väga soovitatav poleerida kõik kettad ja ka kõik omavahel kokku puutuvad osad. Üldiselt kõige rohkem peamine probleem- valmistamise täpsus. Kui kõik detailid on tehtud ülitäpsetel, programmiga juhitavatel seadmetel, laheneb 95% kõigist probleemidest iseenesest. Tahaksin öelda paar sõna ristikujuliste seibide valmistamise kohta. Tootmistingimustes on see kõige lihtsam ülesanne, tembeldage see ja ongi tehtud. Kuid mitmekümne tüki valmistamine vastuvõetava täpsusega pole nii lihtne. Fakt on see, et seibide valmistamiseks kasutatava metalli paksus on 0,2-0,3 mm. Sellise metalliga töötamine pole lihtne; peate olema sellega väga ettevaatlik. Ja kui nende valmistamise kohta tekkis küsimus, küsisid nad minult lubamatult kõrget hinda. Pärast veidi mõtlemist otsustasin seda lihtsalt teha. Alloleval joonisel on toorik ja valmis seib. 
Toorik (vasakul) ja valmis ristikujuline vaheseib.
Pidin tellima tooriku ja siis käsitsi viimistlema. Metallkääride abil tehakse 8 lõiget kuni aukudega ühendamiseni ja seejärel saetakse tikksaega üleliigsed osad maha. Kuid see osutus 5 korda odavamaks. Tahaksin öelda ka laagrite valiku kohta. Kuna turbiin töötab üsna suurtel pööretel (10 000-15 000 p/min) või rohkem, peavad laagrid olema projekteeritud sellistele pööretele. Erinevalt labadega turbiinidest ei ole Tesla turbiinil aksiaalkoormust, mistõttu võivad laagrid olla lihtsalt radiaalsed kuullaagrid. Muidu tähelepanu väärivaid probleeme polnud.
Fotod minu tehtud Tesla turbiinist. Rootor koosneb 21 kettast läbimõõduga 186 mm ja paksusega 1,5 mm, külgkettad on paksusega 3 mm, eraldusseibid on valmistatud lehest roostevabast terasest 0,3 mm paksune. Võlli läbimõõt on keskelt 15 mm ja otstest kitseneb astmeliselt 12 mm-ni. Düüs on tehtud ristkülikukujuliseks. Rootori kaal on ligikaudu 7 kg, kokkupandud seadme kaal on 18 kg. 
Otsikuga kererõngas 
Otsiku ja rõngakujuliste soontega kereosa. 
Sama. 
Külgkate ja "kõrv". 
Sama.
Esimesed tulemused.
Kõik allpool kirjeldatu puudutab turbiini kõige esimest versiooni, millel oli mitmeid puudusi, nimelt: ketaste vaheline kaugus ei olnud ühtlane, külgkatetel puudusid rõngakujulised sooned ja külgketaste rõngakujulised eendid. ei olnud piisavalt sügavad, mis põhjustas suuri gaasilekkeid. Kõik katsed viidi läbi kokkusurutud lämmastikuga (150 at). Lämmastik – kuna seda osutus kergemini kätte saadavaks kui suruõhku, ja ka seetõttu, et lämmastik on inertne ja mitteplahvatusohtlik. Käigukasti katsetes ei kasutatud. Kõrgsurvevooliku abil ühendati silinder manomeetriga varustatud adapteri kaudu otse turbiini otsikuga. Ristkülikukujulise otsiku suurus on selle ristlõikega 4x32 mm, maksimaalne rõhk düüsi ees ei ulatunud täielikult avatud silindriga üle 3-5 atm. Pöördemomenti kontrolliti käsitsi ja pöördemomenti peaaegu polnudki, kuid 80-90 sekundiga saavutas rootor 9000 pööret minutis. Gaasi kulu oli lihtsalt kohutav, balloon (40 l, 6 m^3) pidas vastu mitte rohkem kui 2-3 minutit. Esimene moderniseerimine oli düüsi ristlõike vähendamine 1x32 mm-ni. Tulemus on silmnähtav, rõhk düüsi ees, kui kallis on täielikult avatud, jõudis 40-50 kl. Loomulikult suurenes gaasijoa kiirus, mis võimaldas rootori kiirendada samale 9000 p / min 50-60 sekundiga. rõhul düüsi ees 15 at. Järgmine moderniseerimine oli rõngakujuliste soonte lõikamine turbiini külgkatetesse, samuti külgketaste muutmine (esimeses versioonis olid need perifeeriasse kitsendatud, mis antud juhul ei sobi). Pärast moderniseerimist paranes jõudlus oluliselt rõhul 12 atm, rootorit oli käsitsi peatada äärmiselt raske. Rootori kiirendus 9000 p/min vähenes 45-50 sekundini. Kuid nagu aru saate, on see jama, kuna parandamata jääb kõige olulisem asi, nimelt suurema osa ketaste vahekauguste ühtlus. Lahendasin selle probleemi üsna hiljuti ja pole veel teste läbi viinud. Olen kindel, et tulemus on enam kui positiivne ja kordades suurem kui eelnevad. Arvestada tuleb aga sellega, et gaas paisudes jahtub tugevasti, adapter ja balloonil olev klapp on härmatisega kaetud ning temperatuuri langedes kaotab gaas oma viskoossuse. Ja viskoossus on seda tüüpi mootorites kasutatava gaasi peamine omadus. Ma ei kavatse veel külma gaasiga katsetada, kuna lähen kaugemale - proovin sellest turbiinist sisepõlemismootorit teha. .
Vabandan mõningate ebatäpsuste pärast ülalkirjeldatud tekstis, kirjutasin mälu järgi, mälu läks üles. Parandasin vead 2009. aasta mais testide käigus tehtud märkuste abil.
Ja nii, ma viisin ikkagi moderniseeritud turbiiniga läbi mitmeid katseid (17. november 2009). Parameetrid on järgmised: düüsi suurus - 2x32 mm, ketta läbimõõt - 186 mm, ketaste arv - 21 tk. Ketaste vaheline kaugus on 0,2–0,4 mm, rootori kaal on 7 kg. Gaasina kasutati argooni 40-liitrises silindris rõhuga 150 at. Kuna kõik on filmitud videole, siis ma palju ei kirjuta. Ma annan teile lihtsalt tulemused. Kõik katsed viidi läbi rõhuga düüsi ees - 9-11 kl. Minu lootused olid enam kui õigustatud :). Niisiis: rootori kiirendamine 3000 p / min - 4 sekundit, 10 000 p / min - 17 sekundit. Aja lugemine algas vajaliku rõhu saavutamisel (~10 at). Ärge mõistke mind karmilt kohut diktsiooni pärast ja mõned vead fraasipöördes - ausalt - isegi naljakad minu jaoks :). ma parandan.
Allpool on videod:
Ülejäänud videoid saab vaadata - jaotises.
Pildi täiendamiseks poleks asjatu rääkida mõningatest sätetest, mis mõjutavad turbiini võimsust, pöördemomenti, töökindlust ja efektiivsust. Täppis tootmine! Kordan seda, sest see on oluline. Mida väiksem on disain, seda suurem on nõutav täpsus. Minimaalsed võimalikud vahed ketaste vahel ja nende ühtlane jaotus kogu pilu tööpiirkonnas, samuti külgketaste ja turbiini seinte vahel. Viimane punkt on üks olulisemaid. Fakt on see, et düüsist väljuv gaasivool liigub väikseima takistuse teed ja kui selgub, et see tee kulgeb läbi turbiini seinte ja külgketaste moodustatud pragude, siis töötavad ainult kaks külgmist ketast. suurem osa. See on üks olulisemaid konstruktiivseid punkte. Anurievi teatmeteos kirjeldab piisavalt üksikasjalikult erinevat tüüpi labürindi tihendid, seega soovitan teil nendega võimalikult üksikasjalikult tutvuda. Teiseks kõige tähtsam hetk- otsik. Nagu arvukad katsed on näidanud, ei piisa lihtsast august või pilust. Düüs peab olema valmistatud võimalikult pädevalt. Nagu teooria ja praktika näitavad, on soovitatav kasutada ülehelikiirusega Lavali otsikut. Mille kasutegur on üsna kõrge, selle abil saavutatakse düüsist väljuva gaasivoo ülehelikiirus. Arvatakse, et Tesla turbiinis on ülehelikiirusega joa kasutamine võimatu, kuna vool läheb laminaarsest olekust turbulentsesse. Tegelikult on see tõsi, kuid see pole kõigis tingimustes nii. Isegi kui Reynoldsi arv = 5000, jääb kahe paralleelse plaadi vaheline vool laminaarseks (allikas - ), kuna piirkihtide eraldumist ei toimu. Kuigi need peensused nõuavad praktikas testimist. Lubage mul teha väike kõrvalepõik, minu arvates on see oluline. Internetis, eriti ingliskeelsetel saitidel, kirjeldavad nad mitmesugused kujundused Tesla turbiinid. Pealegi on nende testide tulemused pehmelt öeldes kahetsusväärsed. Selle põhjuseks on eelkõige suured vahed ketaste vahel. Seda hoolimata asjaolust, et Tesla patentides on selges inglise keeles kirjas, et mida väiksemad on ketaste vahed, seda suurem on turbiini pöördemoment ja kasutegur. Mis viga? Ja asi on just külgketaste tihendamises, kuna normaalset (või vähemalt mingit) tihendit need seltsimehed teha ei viitsinud. Väikeste vahedega suurema osa ketaste vahel läbis vool ainult välimiste ketaste ja korpuse vahelt. Ameerika vennad lahendasid probleemi lihtsalt - nad suurendasid vahesid suurema osa ketaste vahel. Ja loomulikult oli tulemus palju parem. Üks asi on see, kui kaks ketast töötavad, teine asi, kui kõik töötab. Aga see pole lahendus, loodan, et see on vene (selle sõna kõige laiemas mõttes) vendadele selge. Noh, jätkame... See mõjutab ennekõike pöördemomenti ja efektiivsust. Gaasi temperatuur - mida kõrgem, seda parem. Lisaks soojustõhususele mõjutab temperatuur selle tööpõhimõtte tõttu turbiini enda mehaanilist efektiivsust. Turbiini valmistamisel töötingimustele sobivate materjalide kasutamine. Rootori tasakaalustamine. Suure pöördemomendi ja võimsuse saamiseks on vaja kasutada mitut düüsi, mida rohkem, sobiva rõhu juures, seda parem. Tegelikult nagu kõigis kaasaegsetes turbiinides. Soovitav on hoida turbiini korpuses vaakum, kuid mitte vajalik. Kõik eelnev on siin esitatud mudeliga seotud vaid kaudselt.
23. jaanuaril 2010 tehtud testide tulemused.
Aga kõigepealt natuke veaparandustest ja katsestendi disainist. Töötage vigade kallal hoolikamalt ja ühtlasemalt ketaste vahede tagamisel, samuti reguleerige korpust, et tagada minimaalne vahe külgketaste ja külgkatete rõngakujuliste soonte servade vahel. Peale kogu tööd jäid ketaste vahed vahemikku 0,2-0,3 mm, külgketaste ja rõngakujuliste soonte servade vahe oli 0,3 mm. Katsestend on kanal, mille külge on kinnitatud turbiin ja autogeneraator võimsusega 1,2 kW (14 V 90 A). Generaatori kinnituskohas on kanalil pikisuunas freesitud soon, mis võimaldab pingutamist turvavöö. Nikroomi vastupidavus alates keevitusmasin. Voolu ja pinget mõõdeti standardse ampermeetri (150 A DC) ja voltmeetriga. Turbiini pöördeid mõõdeti mehaanilise tahhomeetriga. Turbiini ja generaatori rihmarataste ülekandearv on 1:1. Allpool on fotod stendist (need on uuemad fotod stendist; nende katsete ajal ei olnud turbiinil turbiini korpuses otsiku taha paigaldatud teist manomeetrit) ja instrumentidest:
Statiiv kokkupandud.
Manomeetritega turbiin enne ja pärast düüsi.
Generaator 1,2 kW.
Töövedeliku (suruõhu) allikana kasutati vastuvõtjat mahuga 4 m3. Rõhk vastuvõtjas oli katse alguses ~7 at, õhutemperatuur vastuvõtjas -12C. Turbiin ühendati vastuvõtjaga 0,5 tollise läbimõõduga kõrgsurvevooliku abil. Katse ajal oli kompressor välja lülitatud.
Viidi läbi 2 katset, mõlema katse ajal langes rõhk vastuvõtjas pidevalt ja katsete lõpuks oli see 4,5 atm, see asjaolu ei võimaldanud turbiini stabiilset tööd tarnitava töövedeliku konstantse võimsusega. Esimesel katsel saadi sujuva pöörete langusega võimsust 310 W, generaatoriga ühendati koormus, kui see jõudis ~5500 p/min, rõhk otsiku ees oli 4,8-5 at. Teisel katsel saadi ~6000rpm juures 168W, rõhk düüsi ees oli 4-4,5 at. Mõlemas katses kasutati ristkülikukujulist otsikut kriitilise ristlõike pindalaga ~45 mm2 ja ebaõnnestunud geomeetria tagas edukalt suured kaod. Järgmine video näitab seda katset (videol on rõhu väärtused valed, jaotused on segamini, ülaltoodud andmetes on väärtused õiged):
Tulemus pole kaugeltki soovitud. See tulemus pole aga tingitud Tesla turbiini madalast kasutegurist, vaid minu teadmatusest turbiini ehituse, gaasidünaamika jms küsimustes. Nagu selgus, on otsiku kriitiline ristlõige liiga väike, rääkimata düüsi täiesti kirjaoskamatust geomeetriast. Turbiini võllil saadav võimsus sõltub turbiini enda mehaanilisest efektiivsusest, turbiini läbiva töövedeliku energiast ja kogusest ajaühikus, kuid eelkõige töövedeliku allika võimsusest. Sel juhul selgus, et düüsi ristlõige lihtsalt ei lase suurel hulgal õhku sellest läbi ja vastavalt ka turbiinist läbi. Järgmises testis see defekt parandatakse, mis võimaldab kontrollida siin tehtud järelduste paikapidavust.
Otsik on uue disainiga ja suure kriitilise osaga. 02/04/2010.
Pärast esimesi katsetusi otsustati teha uus otsik. Kuigi ma rääkisin ülehelikiirusega Lavali düüsi kasutamise otstarbekusest, pidin kasutama tavalist sonic konvergentset otsikut. Kuna düüside arvutamine pole lihtne asi, otsustasin valida lihtsama variandi. Selleks oleks vaja ümber teha osa kehast, mis Sel hetkel mitte kõige sobivam variant, seega tuli olukorrast rohkem välja tulla lihtsal viisil. Kuid see ei tulnud välja nii, nagu ma tahtsin, kuid see oli palju parem kui esimesel korral. Alloleval fotol on näidatud düüsi originaalkujundus.
Kasutatud düüsi esimene versioon.
Nagu näete, on kitsenev osa tehtud liiga nüri nurga all ja sellel düüsi versioonil on pidev kriitiline sektsioon, mis ei võimalda seda läbiva töövedeliku kogust muuta. Uus otsik on tehtud koonusekujuliseks.
Uues versioonis on otsik väliskeermega vahetükk, mis võimaldab teha mitu vahetatavat erineva kriitilise läbilõike ja geomeetriaga otsikut. 
Kasutatud düüsi uus versioon.
Vahetükk on keeratud sisselasketorusse, mida on omakorda veidi ümber kujundatud, suurendatud läbimõõtu ning seest on läbi lõigatud niit. 
Uuendatud sisekeermega toru düüsi sisendi kinnitamiseks.
Düüsi sisestus ise on väliskeermega silinder ja sees on kooniline soon, koonuse läbimõõt sisselaskeava juures on 22mm, väljalaskeava juures - 12mm. 
Tõsi, see otsus tõi kaasa vajaduse teha turbiini korpuse sisepinnale, vahetult düüsi taha kaare soon, vastasel juhul blokeeriks osa düüsi väljalaskeavast korpuse korpuse moodustatud astmega. 
Mulle tundub, et see soon ei ole kõige rohkem parimal võimalikul viisil mõjutab aerodünaamikat. Lisaks otsiku ümbertöötamisele lisati ka kinnitus otsiku taha manomeetri jaoks, et mõõta rõhku turbiini korpuses, kuid viimane täiendus tehti veidi enne uut otsikut. Allolevad videod näitavad turbiini esialgseid katseid uue otsikuga:
Selles videos viidi läbi teine käivitamine generaatoriga ühendatud ergutusega.
Rõhk vastuvõtjas enne katsete algust oli 8 baari. Videost on selgelt näha, et isegi vaatamata kiirele rõhulangusele vastuvõtjas on turbiini kiirenduskiirus tunduvalt suurem kui düüsi vana versiooniga katsetes. Samuti jõuab düüsi kriitilise osa suurenemisega turbiini korpuses olev rõhk 1,5 at. Vana otsiku kasutamisel seda ei täheldatud. Need testid viidi läbi kodus, kasutades väikest 24-liitrise vastuvõtjamahuga kompressorit ja täiendavat 80-liitrist vastuvõtjat. Suure vastuvõtja ühendusskeem on näidatud järgmises videos (selles videos kasutatakse vana otsikut):
02.08.2010 tehtud testide tulemused.
See katseseeria viidi läbi sama töövedeliku allikaga nagu 23. jaanuaril 2010 tehtud katsetes. Töövedeliku (suruõhu) allikana kasutati vastuvõtjat mahuga 4 m3. Rõhk vastuvõtjas oli katse alguses ~7 atm, õhutemperatuur vastuvõtjas -12 C. Turbiin ühendati vastuvõtjaga 0,5 tollise läbimõõduga kõrgsurvevooliku abil. Katse ajal oli kompressor välja lülitatud. Selle katseseeria eesmärk oli testida uue düüsi jõudlust. Viidi läbi 4 katset, mille käigus langes rõhk vastuvõtjas pidevalt, nagu 23.01.2010 katsetel, samade tagajärgedega (turbiin ei saanud stabiilselt töötada). Esimesel katsel ühendati koormus generaatoriga, kui see jõudis ~4000 p/min, takistus generaatoril valiti selline, et väljundvõimsus oleks 310 W. Just sellel võimsusel langes 23. jaanuaril 2010 katses turbiini kiirus. Rõhk düüsi ees oli katse alguses 4 atm, rõhk otse düüsi taga turbiini korpuses 1,4-1,5 atm. Turbiin tõmbas probleemideta välja 310 W koormuse ja jätkas kiiret kiiruse suurendamist, jõudes 7500 p / min. Lülitasime õhuvarustuse välja. Järgmine video on kirjeldatud testi salvestus. Test nr 1:
Järgmine katse viidi läbi generaatori suurema koormusega, ulatudes 12,5 V 75 A (937 W), kuid madalamal rõhul düüsi ees - 3,2 at., düüsi taga oli rõhk 1,15 at. Koormus ühendati, kui turbiin jõudis 4000 pööret minutis. Koormuse ühendamisel hakkas turbiini kiirus järsult langema. Kiiruse languse põhjuseks on ebapiisav õhuvoolu võimsus. Järgmine video näitab, kui kiiresti rõhk düüsi ees ja turbiini korpuses langeb. Seoses düüsi suurema kriitilise osa kasutamisega suurenes nii turbiini võimsus kui ka töövedeliku voolukiirus. Test nr 2:
Kolmandal katsel langes rõhk düüsi ees veelgi madalamale ja ulatus 3 atm-ni ning düüsi taga oli rõhk 1 atm. Generaatori koormus on 525 W. Koormus ühendati, kui turbiin jõudis 5000 pööret minutis. Turbiin hakkab sujuvalt kiirust vähendama. Videol on selgelt näha ka rõhulang düüsi ees. Test nr 3:
Selge on see, et sellise generaatori koormuse ja düüsi ees oleva rõhuga nagu esimesel katsel tõmbaks turbiin kergesti välja 525 W ja võib-olla natuke rohkemgi.
Neljas katse viidi läbi sama koormusega kui esimene (veidi rohkem kui 312 W), kuid rõhk düüsi ees langes veelgi madalamale, ulatudes 2,5 atm, düüsi taga - 0,85 atm. Koormus ühendati, kui turbiin jõudis 5000 pööret minutis. Pärast koormuse ühendamist turbiini kiirus järk-järgult langeb.
Ülaltoodud katsete põhjal saab teha järgmised järeldused: esiteks on turbiini stabiilseks tööks vaja stabiilset töövedeliku juurdevoolu; teiseks peab töövedeliku allikal olema vastav võimsus; kolmandaks peab turbiini otsik olema hästi läbimõeldud profiiliga ja piisava kriitilise sektsiooniga. Arvestada tuleks ka sellega, et kõikides katsetes kasutati külma õhku, mille viskoossus temperatuuri tõustes tõuseb, samuti väheneb massivoolukiirus. Mis puutub otsikusse, siis viimase uus modifikatsioon vastas ootustele. Kahjuks ei olnud mul katsete lõpus võimalust vastuvõtjat uuesti täis pumbata ja ikkagi teada saada, millist võimsust on turbiin võimeline vastuvõtjas maksimaalse rõhu juures tootma. Siiski võime kindlalt öelda, et see võimsus on vähemalt 600-700 W. Samuti tasub meenutada, et kõikides katsetes ei nimetanud ma turbiini enda võimsust, vaid generaatori väljundis olevat elektrivõimsust, mille kasutegur on ca 80%, s.o. kõik minu antud võimsusväärtused tuleb lisada 20% võrra sellest väärtusest. Elektrilise võimsusega 525 W on turbiini võimsuseks 656 W... Edaspidi on plaanis teha katseid võimsama ja stabiilsema töövedeliku allikaga, mõõtes lisaks rõhkudele, pöördetele ja elektrivõimsusele ka temperatuurid turbiini sisse- ja väljalaskeava juures ning töövedeliku tarbimine. Samuti on kavas läbi viia katsed ülekuumendatud auruga. Hetkel kasutatav turbiinimudel ei talu suuri koormusi, maksimaalne võimsus, mida see talub, ei ületa 4-5 kW. Samuti ei olnud see mudel mõeldud töötama gaasiturbiini režiimis auru või kuumade gaasidega, mistõttu otsustati konstrueerida uus turbiin, mis vastaks selle töötingimustele. Uus mudel sellel puuduvad kõik praeguse puudused ning see on mõeldud suurema võimsuse ja tõhususe jaoks. Mis puutub sellesse mudelisse, siis sellega tehakse veel mõned testid, mille tulemused avaldatakse siin lehel. Taga Hiljuti sõprade abiga, suur tänu neile :), leiti mitu haruldast NSVL-i aegset raamatut, mis on pühendatud nii pumpade kui kompressorite ja turbiinide ketastehnikale. Niisiis, artikkel on mikroketasturbiini eksperimentaalne uuring. A.N. Šerstjuk. 1980. ja raamat Ketaspumbad. IN JA. Missura. 1986. aastal.
Turbiini ettevalmistamine auru testimiseks. 20.03.2010
Lähiajal on plaanis läbi viia rida Tesla turbiini katsetusi ülekuumendatud auruga. Selleks oli vaja teha mõningaid muudatusi. Esiteks tehti termopaaridele taskud, aga ka manomeetrite mähised, mis on mõeldud rõhu pulsatsioonide tasandamiseks ja auru jahutamiseks. Samuti tehti ümber väljalaskesüsteem, et oleks mugav aurutoruga ühendada. Allolev foto näitab kõike ülaltoodut:
Statiiv kokkupandud: 
Esimene test paarile. 25.03.2010
Kahjuks esimene katse päris edukalt ei õnnestunud, kuid probleemid tekkisid meie süül. Aurutoruga ühendamisel kasutati kahte kraani ja juhtklappi, millest osa ei lasknud auru täielikult läbi. Tulemuseks on see, et 5 baarist olemasolevast ülerõhust saime 1 baari. Loomulikult pole nii madala ülerõhu korral vaja rääkida märkimisväärsest võimsusest. Kuid isegi nii madala rõhu korral kiirendas turbiin 6500 p / min. koos generaatoriga, mis töötas tühikäigul. Varem külma õhuga katsetades samadel tingimustel (rõhk düüsi ees 1 bar) turbiin käima ei hakanudki. See viitab sellele, et kuuma auru viskoossus on palju suurem ja võib oodata palju paremaid tulemusi. Lähiajal kõik rikked kõrvaldatakse ja saame läbi viia täistestid. Video esimesest paariskatsest:
Teine test paaridele. 04.07.2010
Pärast kõigi aurutoru osade parandamist probleem lahenes, kuid auruvarustuse kontrollimisel jäi turbiin kinni. Auruvarustust kontrolliti ilma minu osaluseta ja ma ei teadnud ummistuse põhjust. Selgus, et põhjus oli lihtne - osa turbiini düüsini viiva peaaurutoru torust oli roostes ning läbi düüsi sattus turbiini sisse roostetanud katlakivi, mis viis rootori kinnikiilumiseni. Pärast turbiini lahtivõtmist ja puhastamist eemaldati kiil. Kahjuks ei mõelnud ma selle probleemi lahendamise protsessi filmida. Kuid meil õnnestus enne testimist turbiini kokkupaneku protsessi filmida:
Pärast turbiini kokkupanekut ja tihendamist liikusime edasi katsestendi kokkupaneku juurde:
Enne põhikäivitamist oli vaja turbiini soojendada, et vältida metalli paisumise tõttu rootori hõõrdumist vastu turbiini korpust. Soojenduse alguses oli kuulda kerget hõõrumist, kuid peale soojendamist loksus kõik paika:
Tehti kaks starti, mille tulemused olid väga sarnased. Mõlemas katses kasutati ümmargust koonust otsikut sisselaske läbimõõduga 22 mm ja väljalaskeava läbimõõduga 10 mm (varasemates katsetes vastuvõtjaga kasutati 12 mm väljalaskeava läbimõõduga otsikut). Esimesel katsel saadi stabiilne koormusvõimsus - 508,75 W (pinge - 13,75 V, vool 37-38 A) 7600-7800 p/min juures. Auru parameetrid esimesel käivitamisel olid järgmised: rõhk düüsi ees - 2,8-3 atm, temperatuur - 183 C alguses, 202 C lõpus, rõhk düüsi taga - 0,62-0,65 atm, väljundtemperatuur - Alguses 117 C, lõpus 141 C, väljalaskerõhk on atmosfääriline (võib-olla natuke rohkem, aga manomeeter ei näidanud kordagi midagi).
Teine katse näitas veidi suuremat koormusvõimsust - 591,2 W (pinge - 13,75 V, vool 42-43 A) kiirusel 7900-8000 p / min Auru parameetrid on teises katses järgmised: rõhk düüsi ees - 2, 8-3 at, temperatuur - alguses 189 C, lõpus 229 C, rõhk düüsi taga - 0,66-0,7 at, väljalasketemperatuur - alguses 156 C, lõpus 184 C, väljalaskerõhk - atmosfääriline ( the sama mis esimeses testis).
Üldiselt läksid katsed edukalt, laagrid pidasid vastu nii temperatuurile kui kiirusele ning peale soojenemist rootori hõõrdumist ei täheldatud. Minu ootused efektiivsuse tõusule temperatuuri tõusuga ja vastavalt ka töövedeliku viskoossusele said kinnitust 3 atm juures düüsi ees, sellist võimsust ei õnnestunud suruõhus katsete ajal saada. Katsetamise järgmine etapp on turbiini läbiva auruvoolu mõõtmine, et oleks võimalik arvutada nii ketasturbiini kasutegur kui kasutegur. Samuti proovime võimalusel ühendada turbiini kõrgema rõhuga auruallikaga, et saada düüsi ette 6-7 atm ja teostame kõik mõõtmised nende parameetrite juures.
Turbiini auru testimine ja auruvoolu mõõtmine erinevatel töörežiimidel. 16.04.2010
Selles katseseerias oli põhieesmärk mõõta auruvoolu ja muid parameetreid erinevatel rõhkudel düüsi ees. Viidi läbi 3 peamist katset aururõhul düüsi ees vastavalt 1,8 atm, 2,5 atm, 3,5 atm. Ja ka üks lisakatse maksimaalsel aururõhul 3,5 at, kuid väiksema turbulentsiga düüsi ees, millest annab tunnistust manomeetri nõela värisemine. Auruvoolu mõõtmiseks peate teadma selle kiirust, temperatuuri ja rõhku, samuti aurutoru läbimõõtu, milles mõõtmine toimub. Auru kiirus arvutati auruvoolu dünaamilise rõhu põhjal. Dünaamilist rõhku mõõdeti pitot toru ja vee U-toru manomeetriga. Üldiselt mõõdab pitot toru mitte dünaamilist, vaid kogurõhku, kuid arvestades, et meie puhul paiskus aur atmosfääri, võime lugeda staatiliseks liigrõhku voolus võrdseks 0-ga, kuigi suure tõenäosusega on see endiselt olemas, kuid me seda ei mõõtnud ja pigem kokkuvõttes on see tühine. Teades auru kiirust, selle tihedust sobival rõhul ja temperatuuril ning aurutorustiku ristlõikepindala, saate hõlpsalt arvutada nii auru massi- kui ka mahuvoolu. Mahuvoolu arvutamiseks peate teadma ka selle konkreetset mahtu vastaval temperatuuril ja rõhul. Auru eritiheduse ja -mahu erinevatel rõhkudel ja temperatuuridel leiate spetsiaalsetest tabelitest. Põhilised 3 katset olid üles ehitatud järgmiselt: maksimaalne auru ülerõhk, mis meil oli, oli 3,5 atm, rõhul 1,8 atm valisime generaatorile koormuse, mille juures turbiin töötab stabiilselt ja selles režiimis mõõtsime auruvoolu. , siis rõhul 2,5 atm valiti ka stabiilne koormus, maksimaalse rõhuga 3,5 atm tegime sama. Selle tulemusena saime järgmised tulemused:
Katse nr 1 - rõhk düüsi ees - 1,8 at, düüsi taga - 0,3 at, sisselasketemperatuur - 200 C, väljundtemperatuur - 139 C, generaatori võimsus - 275 W, keskmine dünaamiline rõhk väljalaskeava juures - 6 mm . vesi kolonn, auru tarbimine - 63,5 kg / h.
Katse nr 2 - rõhk düüsi ees - 2,5 atm, düüsi taga - 0,5 atm, sisselasketemperatuur - 220 C, väljundtemperatuur - 165 C, generaatori võimsus - 550 W, keskmine dünaamiline rõhk väljalaskeava juures - 14 mm . vesi kolonn, aurukulu - 90,54 kg/h:
Katse nr 3 - rõhk düüsi ees - 3,5 atm, düüsi taga - 0,85 atm, sisselasketemperatuur - 240 C, väljundtemperatuur - 188 C, generaatori võimsus - 890 W, keskmine dünaamiline rõhk väljalaskeava juures - 24 mm . vesi kolonn, auru tarbimine - 113,3 kg / h. 3 peamist testi järgmises videos:
Lisakatse nr 4 - rõhk düüsi ees - 3,5 atm, düüsi taga - 0,85 atm, sisselaske temperatuur - 237 C, väljalaske temperatuur - 178 C, generaatori võimsus - 935 W, keskmine dünaamiline rõhk väljalaskeava juures - 24 mm . vesi kolonn, auru tarbimine - 113,3 kg / h. Generaatori veidi suurem võimsus tuleneb suure tõenäosusega antud juhul düüsi ees oleva auru väiksemast turbulentsist.
Teadaolevad aurukulu ja muud parameetrid võimaldasid arvutada turbiini suhtelise efektiivse kasuteguri kõigis kolmes töörežiimis, tulemused on järgmised: turbiini kasutegur rõhul 1,8 atm - 17%, 2,5 atm - 27%, 3,5 atm - 38%. Lisakatses, kus generaatoril oli suurem võimsus, kuid vähem turbulentsi ja veidi suurem soojuserinevus, oli kasutegur 33,5%. Suhteline efektiivne kasutegur on turbiini võllile tegelikult vastuvõetud võimsuse ja saadaoleva soojuslanguse võimsuse mehaanilise ekvivalendi, s.o. kui turbiin töötas, oli meil teatud erisoojuserinevus, kui see soojuserinevus täielikult mehaaniliseks tööks teisendada, siis saame teatud võimsuse ja seega on suhteline efektiivne kasutegur tegeliku võimsuse ja teoreetiliselt maksimumi suhe võimalik. Selle kasuteguri arvutamisel võetakse juba arvesse kõik võimalikud kadud, sealhulgas kaod generaatoris ja selle kasutegur (meie puhul on generaatori kasutegur 80%).
Mõned parandused... Eelmine lõik tõi välja arvutatud turbiini kasuteguri mitmel erineva vooluhulga ja generaatori võimsusega töörežiimil. Kõik arvutused tehti, võttes arvesse, et generaatori kasutegur on umbes 80%, kuid nagu hiljuti selgus, on väikese võimsusega autogeneraatoritel, mille pinge on 14 V ja iseergutus, kasutegur 50-55%. !!! Generaatori kasutegur on 50-55% üsna kitsas kiirusvahemikus, keskmiselt 5000-6000 p/min. minutis, meie katsetes oli generaatori kiirus kõigil juhtudel vähemalt 8000 pööret minutis. Fakt on see, et suurenenud kiirustel väheneb seda tüüpi generaatori efektiivsus kiiresti. Mõnest allikast õnnestus välja selgitada, et generaatori kasutegur on 12 000 pööret minutis. langeb 30-35% -ni. Kuid hetkel pole mul täpseid andmeid selle kohta, milline on minu generaatori efektiivsus 9000-10000 p/min juures. minutis Seetõttu arvutasin turbiini kasuteguri ümber eeldusel, et generaatori kasutegur oli kõigis katsetes 50%. Tulemused on järgmised:
Turbiini suhteline efektiivne kasutegur rõhul 1,8 atm on 21%, 2,5 atm - 33%, 3,5 atm - 49%!!!
Ja kui selgub, et generaatori kasutegur suurematel pööretel on veelgi väiksem, siis vastavalt on turbiini kasutegur veelgi suurem. 49% ei ole aga lõplik otsus. See on hetkel konkreetsetes tingimustes saavutatud tulemus. Kuna mis tahes tüüpi turbiini maksimaalne võimsus ja kasutegur saavutatakse tingimusel, et rootori perifeerne kiirus töövedeliku joaga kokkupuutepunktis on võrdne poole selle joa kiirusest ja minu puhul seda kiirust ei saavutatud, see tähendab, et turbiini efektiivsust on võimalik tõsta. Minu konstruktsioonis on kasutatud allahelikiirusega kitsenevat otsikut, mis definitsiooni järgi ei saa juga kiirendada kiirusele, mis on suurem kui helikiirus keskkonnas, kuhu väljavool toimub. Viimaste katsetuste käigus suudeti täiustatud otsikuga saavutada üsna tõhus auru paisumine turbiini korpuses, mille tulemusena langes turbiini korpuses düüsi taha paigaldatud manomeetri nõel null. See viitab sellele, et aurujoa kiirus oli lähedane helikiirusele atmosfääri rõhk, st. 340 m sekundis. Arvestades, et rõhk otsiku ees oli 5-6 atm, siis on kahtlane maksimaalne kiirus ei pea. Nüüd saame teha umbkaudsed arvutused: turbiini rootori läbimõõt on 186 mm, s.o. ümbermõõt on 0,584 m 10 000 p/min juures. rootori kiirus on 97,34 m sekundis. Rootori pöörlemiskiirus perifeerias, mille juures saavutatakse maksimaalne efektiivsus, on 170 m sekundis. need. - 17465 pööret minutis Kuid kuna rõhk turbiini korpuses on endiselt atmosfäärirõhust veidi kõrgem, on helikiirus vastavalt suurem, saavutatakse maksimaalne efektiivsus ligikaudu 19-21 tuhande p / min juures. See arvutus on ligikaudne ja ligikaudne, kuid võimaldab teil selgelt mõista numbrite järjekorda. Ülaltoodut kinnitab kogemus – kõikides katsetes oli kiiruse suurenemisega võimalik saada rohkem võimsust. Kuna hetkel kehtivad mingid piirangud, mis ei luba turbiinil nii kõrgetele pööretele pöörelda, siis tehakse seda esimesel võimalusel, kuid suure tõenäosusega tuleb seda teha uus näidis turbiinid ja viige sellega kõik need katsed läbi. Samuti peate meeles pidama, et sellel turbiinimudelil on ainult üks otsik. Turbiinide teaduses on selline mõiste - osalisuse aste. Osalisuse aste on düüsiseadme efektiivsete alade ja nende hõivatud ringi pindala suhe. Düüsiseade on sisuliselt labaratas, ainult et see ei pöörle. Terad ise on kindlate mõõtmetega, st. kui kogu ümbermõõt on 1 m, siis sellelt meetrilt töötavad efektiivsed düüsid kokku 0,8-0,85 m, ülejäänu läheb düüsiaparaadi labade paksusele. Nad püüavad viia erapooletuse astet maksimaalselt võimalikuks, kuna vastasel juhul langeb turbiini kasutegur oluliselt. Kui erapooletuse aste on väga madal, näiteks on turbiinil ainult üks otsik, nagu minu mudelil, siis on labaturbiinil väga madal kasutegur. Erinevalt labaturbiinist ei reageeri ketasturbiin nii järsult madalale erapooletusastmele ja selle kasutegur, kuigi vähenenud, ei ole kuigi suur. Ketasturbiini jaoks on optimaalne osalisuse aste, kuid see on palju madalam kui labaturbiini puhul. Näiteks minu mudeli jaoks on optimaalne variant 6-8 düüsi, mis paiknevad ühtlaselt ümber keha ümbermõõdu. Mida rohkem düüse, seda väiksem on vastavalt nende kõrgus, seda väiksemad on kaod rootori ketaste sissepääsu juures, samas on düüsi kriitiline kõrgus, millest allpool muutub see drosseliks, s.t. pidevateks hüdraulilisteks kadudeks. Kõige eelneva põhjal pole minu arvates kahtlustki, et ketasturbiini efektiivsust saab tõsta ja seda palju. Vahepeal esitan turbiini viimaseid katsetusi generaatoriga, samuti fotot uuest düüsi disainist. Selleks, et generaator töötaks oma nimipööretel, s.o. vahekäikudes 4-5 tuhat minutis. tehti uus suurema läbimõõduga rihmaratas. Selle suhtega võib turbiin töötada 10-12 tuhande pöördega.
Turbiiniga katsetamiseks valmistati uus otsik, mis koosneb kahest eemaldatavast sisetükist. Düüsi kõrgus on 3 mm, laius 29 mm (87 mm2). 
Katsestend: 
Video:
05/02/2011 - 0,5 mm ketaste vahega turbiini eelkatsetused.
Nende katsete läbiviimiseks oli vaja valmistada uus ristikujuliste eraldusseibide komplekt paksusega 0,5 mm. Seibid olid valmistatud tsingitud lehest. Varasemale kogemusele tuginedes tehti seibide kroonlehed pikemaks, et osa kroonlehest ulatuks sügavale kettavahesse, mis tagab rootori konstruktsiooni suurema jäikuse. 
Vahe suurendades suurenes ka rootori üldine paksus, mistõttu tuli eemaldada kaks ketast. Turbiin hakkas aga esialgsete katsete tulemuste järgi paremini tööle, kasvasid nii pöördemoment kui ka kiirenduse kiirus, võrreldes varasemate katsetega 0,3 mm vahega. Tõenäoliselt on ketaste läbimõõdu ja pilu laiuse vahel teatav seos, mis tuleb veel välja arvutada. Seniks aga esitan videomaterjali tehtud katsetest:
Katsed jõumomendi määramiseks 0,018 m ja 0,18 m kangile viidi läbi rõhul 4, 6 ja 8 baari. Turbiini võlli pöördemoment oli vastavalt 0,88 Nm, 2 Nm, 2,93 Nm. 0,018 m kangiga näitab dünamomeeter vastavalt 5,24 kg, 10,92 kg ja 15,44 kg. 0,18 m kangiga näitab dünamomeeter vastavalt 0,5 kg, 1,14 kg ja 1,66 kg. Lähiajal proovin turbiini auru peal katsetada, et saaks testitulemusi olemasolevatega võrrelda. Võrdlus näitab, kui palju ja kui palju mõjutab ketaste vahe turbiini tööd.
Jätkub...
Tesla turbiin on labadeta ketasturbiin, mis on struktuurilt õhukeste ketaste võileib, mis on paigaldatud ühele teljele üksteisest väikese vahemaa kaugusel ja asetatud korpusesse.
Tööpõhimõte põhineb asjaolul, et turbiini sisenev töövedelik (näiteks gaas või vedelik) “tõmmab” hõõrdumise tõttu endaga kaasa ketaste rootorit, sundides neid pöörlema. Lisaks veereb töövedelik, olles kaotanud osa energiast, rootori teljele, kus on spetsiaalsed augud, mille kaudu tühjendamine toimub.
Et ehitada oma DIY Tesla turbiinid Vaja on mitut kõvaketast, mis enam ei tööta. Sees ümmargused alumiiniumplaadid, see on ideaalne lahendus turbiini rootorile. Seadme korpus on valmistatud akrüülplastist, mis on meile rohkem tuntud pleksiklaasina.
Kust peaksime alustama? Esiteks võtame lahti ja eemaldame kõvaketastelt need plaadid, mis kunagi ustavalt teenisid. Ma arvan, et sellega ei tohiks probleeme tekkida, ainuke asi, millega tuleb arvestada, on see, et osadel mudelitel on metallist asemel keraamilised plaadid, mis meile ei sobi. Lõppude lõpuks on töövedeliku tühjendamiseks vaja neisse augud teha ja keraamikat, nagu aru saate, ei saa töödelda. See lihtsalt praguneb.
Keraamiline kõvakettaplaat purunes töötlemise ajal
Olles teinud pildil kujutatutele sarnased augud, peame tegema vahetükid.
Tänu neile asuvad rootori moodustavad plaadid üksteisest teatud kaugusel. Ideaalne vahemaa sõltub mitmest muutujast, sealhulgas vedeliku viskoossusest, kiirusest ja temperatuurist. Selle kohta leiate teavet Siin. Ma ei viitsinud ja võtsin samadelt kõvaketastelt valmis rõngad.
Järgmine samm on võlli valmistamine. Seda tuleb treipingil alumiiniumist treida. Keskosa läbimõõt, millele rootoriplaadid hiljem "istuvad", peab vastama nendes olevate aukude läbimõõdule. See on umbes 2,48 cm Varre pikkus on umbes 4,5 cm.
Samuti on vaja töödelda alumiiniumist rõngaid, mis on sarnased vahetükkidena kasutatavatele. Need on vajalikud rootori kinnitamiseks turbiini võllile ja selleks on need varustatud vastavate kinnituskruvidega.
Pärast kõigi ülaltoodud tingimuste täitmist võite alustada rootori enda kokkupanemist.
Oma disainis kasutasin 11 alumiiniumketast ja nende vahel 10 vaherõngast.
“Võileiva” kokkupanemisel on oluline kinnitada see lukustusrõngastega, et kettad ei pöörleks võllist endast eraldi.
Tesla turbiini kere saab valmistada mis tahes sobivast materjalist, olgu selleks puit või metall. Kõik sõltub teie võimalustest ja vajadustest. Ma kasutasin akrüüli tükki mõõtmetega 12,5 x 12,5 x 6 cm mugaval viisil, lõigake välja auk, mis moodustab turbiini rootori jaoks kambri.
Samuti teeme ühe augu toru jaoks, mille kaudu töövedelik voolab, ja neli korpuse külgede kinnitamiseks.
Külgpaneelid on samast materjalist, mõõtmetega 12,5 x 12,5 x 1,2 cm ja vastavate avadega põhikaamera külge kinnitamiseks. Iga sellise külgseina keskele on vaja teha laagrite jaoks 15 mm läbimõõduga ja 7 mm sügavune süvend.
Kuna töövedelikuna kasutatakse suruõhku, ei puurinud ma “heitgaasi” jaoks auke. Need on täielikult asendatud mõlema laagriga, mille välimise ja sisemise rõnga vahel on vahed.
Nüüd jääb üle vaid kõik komponendid ühte struktuuri kokku panna.
Turbiin on peaaegu valmis.
Nikola Tesla oma esimese turbiinmootori prototüübi loomisest on möödunud üle saja aasta ja maailm ootab endiselt oma aega. Et mõista, miks see mootor nii kaua unustusehõlma jäi, tuleb pöörduda ajaloo poole.
Minevik
19.-20. sajandi vahetusel olid bensiini- ja diiselmootorid juba saavutanud sellise täiuslikkuse, et neid võis kasutada ka maismaal. sõidukid. Samal perioodil loodi auruelektrijaamade jaoks Parsonsi ja Curtise turbiinid ning Nikola Tesla hakkas arendama oma algset mootorit.Kolvi tõukejõu tehnoloogia sobis täielikult ja sai autotööstuses kanda kinnitada. Peamised elektritoodete tootjad, sealhulgas Elektrijaamad, on juba investeerinud suuri investeeringuid mille on välja töötanud Parsons ja Curtis. Kui Nikola Tesla lõpuks auto- ja elektrifirmadele pakkumisi tegi, ei olnud nad enam huvitatud uue tõukejõutehnoloogia kaalumisest, isegi kui see osutus paremaks.
Konstruktsioonid
Tesla turbiin on imeline soojusmootor: disainilt äärmiselt lihtne, töökindel ja teatud määral tõhus. See mootor võib tänapäeval osutuda soojuselektrijaamades töötamiseks üsna sobivaks. Kuid selle tööpõhimõte on kaasaegsete inseneride seas vähe tuntud, nagu ka see, kui hästi see suudab töötada koos tavapäraste labaturbiinide konstruktsioonidega.Tööpõhimõtte järgi võib labaturbiine jagada aktiivseteks ja reaktiivseteks. Esimesed muudavad gaasilise töövedeliku voolu kineetilise energia rootori pöörlemisliikumise mehaaniliseks energiaks, suunates seda voolu läbi labade. Nende töö tulemusena väheneb gaasi liikumise kiirus ja selle rõhk jääb labadel konstantseks. Tunnusjoon aktiivsete turbiinide toimimine - võrdne gaasirõhk labade esi- ja tagaservas.
Viimased vähendavad gaasi kiirust ja rõhku, mis suurendab energia muundamise efektiivsust. Reaktiivturbiinides vähendatakse gaasirõhku labade pindadel nende sobiva kuju tõttu. Selle tulemusena tekib radiaalsuunas reaktiivne jõud. Gaasi rõhu erinevus (kõrge laba esiservas, madal tagaservas) toob aga kaasa turbiini rootori aksiaalse koormuse suurenemise.
Tesla ketta või piirdekihi turbiini konstruktsioonil (USA patent US 1 061 206 ja Ühendkuningriigi patent GB 186 082) ei ole labasid. Rootoril on tihedas “pakendis” üksteisega paralleelselt paigutatud kettad.
Kuidas see töötab?
Tesla turbiini kettaid kasutatakse aerodünaamilise pinna adhesiooniefekti (kleepumisefekt) tekitamiseks tänu nende vastupidavusele plaatide (ketaste) vahelisele gaasivoolule. Seetõttu on Tesla turbiin hõõrdturbiin. Selles on energia ülekanne rootori võllile tagatud tänu ketastevahelise töövedeliku voolu hõõrdetakistusele (Nikola Tesla. Lost Inventions. - M., 2009; O. Faig. Nikola Tesla. Great Inventions ja avastused – M., 2014).Gaas siseneb ketta "paketti" suurel kiirusel läbi sisselaskekanali mööda trajektoori puutujat (tangentsiaalne) selle välisservani. Tahked (ilma spetsiaalse kujuga aukudeta) kettad, mis sulgevad "paketi", muudavad gaasivoolu kineetilise energia aktiivsete ja pidurdusjõudude kaudu rootori võlli pöörlemisenergiaks. Kui gaasivoolu energia väheneb, suunatakse see spiraalina kesksele väljundkanalile, "pulgad" ning pidurdus- ja tsentrifugaaljõud muudavad gaasivoolu kineetilise energia rootori võlli pöörlemisenergiaks. .
Võimalused
Piirikihi turbiinide energia muundamise mehhanism on väga tõhus isegi üheastmelise konstruktsiooni korral. Oluline näitaja, mille poolest labaturbiinid on paremad kui Tesla ketasturbiinid, on erivõimsus massiühiku kohta. Selle puuduse saab aga tõenäoliselt kõrvaldada Tesla turbiini konstruktsiooni täiustamise kaudu.Tesla turbiini saab valmistada lihtsatest erinevatest materjalidest – lehtterasest, torudest, ümmargustest ja kandilistest taladest. See võimaldab põhimõtteliselt korraldada selliste soojusmasinate suuremahulist tootmist soojuselektrijaamadele madalate tootmiskuludega.
Lisaks ülaltoodule võib Tesla turbiinist saada üks soojusmootoritest, mis aitab lahendada sellist globaalset probleemi nagu "jätkusuutlik areng", st saavutada globaalne progress ilma saasteta. keskkond. Üks selle probleemi lahendamise viise on liikuda tsentraliseeritud elektri ja soojuse tarnimiselt tarbijatele detsentraliseeritud pakkumisele, mis on tarbijatele kasulik. Sõltumatu energia tootmine selle tarbimiskohas võib põhimõtteliselt toimuda auru või auru abil gaasiturbiinid Tesla. Tuleb märkida, et Nikola Tesla töötas oma turbiinidele välja ka originaalse klapikonstruktsiooni (USA patent US 1 329 559).
Kui rääkida elektri- ja soojusenergia detsentraliseeritud tootmisest, siis sobivaimad tootmisrajatised, kus Tesla turbiine saab kasutada, on aurukondensatsiooniga mini-koostootmisjaamad ja koostootmiselektrijaamad (mini-CHP). Loomulikult peab Tesla turbiinide kasutuselevõtule eelnema põhjalik uurimis- ja arendustöö. Seni arendavad, ehitavad ja uurivad selliseid soojusmootoreid suures osas arvukad entusiastid nii meil kui välismaal.
Väljavaated
Tänapäeva erialaseltskonna jaoks ebatavaliste tehniliste objektide loomisel ja elluviimisel on oluline mõista, et esimesed projektid tuleb välja töötada väikeste elektrijaamade jaoks. Ühe võimalusena võime kaaluda kombineeritud soojuselektrijaama loomist traditsioonilise konstruktsiooniga jõuallikaga (näiteks mitme megavatise võimsusega gaasi-kolbmootoriga) ja Tesla turbiiniga (näiteks auruga). versioon gaasi-kolbmootori heitgaaside jaoks töötamiseks auru regeneratsioonikatlast).Teine võimalus on kuni 100 kW elektriliste võimsustega mikro-soojuselektrijaamade pilootprojektide väljatöötamine ja hilisem rakendamine. Sellised elektrijaamad leiavad rakendust näiteks maal ja maataludes. Tesla turbiinide madal hind ja kasutuslihtsus muudavad need eriti atraktiivseks soojusmootoriks maapiirkonnad, kus on alati probleeme elektriseadmete remondiga seoses hoolduspersonali kvalifikatsiooniga, keda ei pruugi üldse olemas olla.
Me ei saa välistada võimalust luua Tesla turbiiniga autonoomne auru-mini-CHP, et varustada elektrienergiat väikesele tarbijarühmale ühejuhtmelise resonantsjõuülekandeliini kaudu. Selle variandid on ka Nikola Tesla teadusliku pärandi edasiarendus, on meie riigis korduvalt patenteeritud ja neid arendatakse jätkuvalt ülevenemaalises elektrifitseerimisinstituudis. Põllumajandus(VIESKh) Venemaa Teaduste Akadeemia akadeemiku Dmitri Semenovitš Strebkovi teaduslikul juhendamisel (D. S. Strebkov, A. I. Nekrasov. Resonantsi edastus- ja rakendusmeetodid elektrienergia/ Toim. D. S. Strebkova. – 4. väljaanne, muudetud. ja täiendav – M., 2013). Sellisest mini-koostootmisjaamast on põhimõtteliselt võimalik lähiküttevõrkude kaudu varustada tarbijaid soojuse ja vajadusel külmaga. Elektri- ja soojusenergia kogumiseks on soovitatav kasutada sobivaid salvestusseadmeid.
Seega saab energia muundamise tehnoloogiat soojusmasinas nagu Tesla turbiin, mis pole varem rakendust leidnud, rakendada uuel viisil aastal. moodne lava tehnoloogia ja tootmise arendamine. Tänapäeval on olemas ja edukalt kasutusel ainulaadsed kolmemõõtmelise arvutimodelleerimise tehnoloogiad, millele järgneb tulevases tootes toimuvate füüsikaliste protsesside numbriline modelleerimine. Sada aastat tagasi poleks see olnud mõeldav. Tesla turbiinide projekteerimisel CAD-i abil on see protsess produktiivsem.
