Безлопастная турбина Тесла
|
21-4-2010 09:47
Already Yet
С литьём на Украине уже реальные траблы - хотя, возможно, алюминий ещё не пропили.. . Поищу. По БНА мне надо пересмотреть всю теорию - по-моему там одними болтами не обойдешься. В любом случае - спасибо за идею.
|
|
21-4-2010 14:24
Already Yet
Задница с БНА. Уложенной лентой её не сделаешь - все параметры между собой повязаны. Только литьё.
  
|
|
21-4-2010 17:50
ae689c
БНА круглого сечения применяется потому что круг фигура максимального отношения площади к периметру. Тоесть внутренняя поверхность улитки (тора) будет иметь минимальную площадь при заданном обьеме и, и наименьшие потери на трение соответственно. Но это критично в первую очередь для жидкостей, центробежные вентиляторы для газов обычно делают с улитками прямоугольного сечения - потери от этого в них невелики по сравнению с прочими (вихри в лопатках итд). Зато конструкция гораздо технологичнее.
Ленту выкладывать по архимедовой спирали. Конец ленты закрепить встык с верхним краем сопла (тоже прямоугольного) и потом болтами по окружности равномерно сводить к нулю (минимальному зазору до дисков). |
|
21-4-2010 19:05
Already Yet
Как вариант! Так что Вашу идею с БНА сможем реализовать только на следующем прототипе. Для этого надо бы трубу побольше, а то у нас турбина N2 получается и так всего 170 мм по корпусу.
|
|
21-4-2010 20:16
ae689c
Всегда пожалуйста
 ,вы там главное не останавливайтесь - жуть как интересно чем дело закончится. Неприхотливый паротурбинник и без БП будет спросом пользоваться. Если врезать его цикл внутрь отопительной системы будет вообще сказка - энергия почти задаром .А по лазерной резке - 0,1мм это сильно критично? Имхо если ставить один диск то разбалансировка конечно будет, а вот если собрать пакет погрешности усреднятся и особого разбаланса быть недолжно. |
|
22-4-2010 10:39
oleg1111
Мысль по поводу краев дисков турбины для облегчения захода воздуха.
Предлагалось решение делать диски разного внешнего диаметра и чередовать их через один чтобы заход рабочего тела был разделен в пространстве, но если продолжить эту мысль то периметр дисков можно сделать волнистым и чередовать диски со сдвигом в пол периода волны. Идея понятна если посмотреть на компьютерный кулер по ссылке fcenter.ru процессорный кулер ThermoLab BARAM.Число волн должно укладыватся целиком в окружность диска. Ну и конечно диски на концах заострить и заострения отполировать. Вырезать такой диск с волной по краю можно только на лазерной резке. Полностью поддерживаю Вашу идею , что диски должны быть из нержавейки и хорошо отполированной, к этому дополнительно нужно довести и отполировать как возможно все элементы турбины (сопло заходы и выходы, фото захода сопла у Виталия на сайте не способствует ламинарному течению) чтобы уменьшить турбулентность потока и потери от трения потока об стенки. Что касается выхода потока из турбины, да на выходе скорость рабочего тела мала (50-70 м/с если не совру), но оно все равно движется по окружности, выход нужно делать также как вход в турбину в виде круговой камеры меньшего или такого же диаметра сбоку от основной турбины и выхода по касательной, чтобы до конца использовать инергию уже отработавшего тела. Подшипник выносить за эту камеру. Собственно у вас выход из турбины используется как конструктив крепления и удобства приваривания выхлопных труб (а у Теслы в патенте такой конструктив обусловлен тем что турбина была реверсивная, скругление и уход газа в низ), но в этом у Вас кроются большие потери ИХМО. Мне непонятны два вопроса какой толщины нужно делать диски для турбины из нержавейки 1 мм или достаточно 0,8 или даже 0,6 мм, и почему Вас не устраивает точность лазерной резки 0,1 мм, непонятно. |
|
22-4-2010 11:29
Already Yet
С учётом изготовления сразу нескольких экспериментальных корпусов одного внутреннего диаметра, но разной ширины - поверьте, будем издеваться над турбиной по-полной Сегодня уже испытательный паровой стенд дорисовываем
Полировка как раз увеличивает вязкое трение потока газа о стенки канала. Для этого мы диски и полируем. Вот тут есть описание мячика - как от гуттаперчиевого гладкого резинового он пришёл к современному пупырчатому: Аналогичные истории можно найти и о феномене рыбы-парусника - она по своей энергетике не может выдавать наблюдаемые 130 км/час под водой.
С точки зрения аэродинамики, понятное дело, диск шириной 0,6 мм лучше. Просто страшновато делать столь тонкие диски. |
|
22-4-2010 14:37
ae689c
Блин опередили
,все утро в голову лезли диски с формой как у циркулярной пилы, только зубы поменьше. Толщину дисков (имхо) нужно подбирать исходя из приходящегося на него крутящего момента, стойкость то к центробежным от нее не зависит. Вычислить количество зазоров/дисков, чтобы произведение средней (внешней/внутренней) окружности барабана на сумму зазоров совпадало с площадью сопла. Потом по желаемой мощности и оборотам прикинуть крутящий на один диск. Зажать опытный экземпляр за обод (несколькими тисками) воткнуть ось и провернуть моментным ключом, если запас есть - значит толщина соответствует.
|
|
22-4-2010 15:34
Already Yet
Новости.
Первое. Второе. Исходные данные: (объяснения измерений - выше по теме, там же ссылки на видео испытания) Расход пара - 107 кг/час Мощность идеальной турбины в кВт N=Расход*(энтальпия начальная-энтальпия конечная)/860 N=107*(702,7-681,0)/860 = 2,70 кВт Реальная мощность турбины N'= 1,12 кВт Турбинный КПД = 41,5% Райса, однако, мы уже переплюнули! Выдержки из книги Лосева с методикой и примерами расчётов: |
|
22-4-2010 17:27
Already Yet
К вопросу об уносе энергии с дымовыми газами водогрейного котла и к вопросу о потерях энергии в конденсаторе.
Вкратце - на водяном паровом цикле - это чистая жуть! 70% энергии парового цикла "улетает" в прямом смысле в трубу именно через эти потери. На фоне этого безобразия потери в турбине воспринимаются просто как смешные. Зачем гнаться за температурами и давлениями, если бездна энергии просто лежит у Вас под ногами? Скопипастил из огороженной в "Артиллерии" темы сюда: "ОRC (по русски ОРЦ) - это Organic Rankine Cycle - цикл паровой турбины на легкокипящих низкотемпературных теплоносителях Преимуществ по сравнению с классическим паро-водяным циклом Ренкина у него сразу несколько: 1. Цикл проходит при более низких температурах (пример реальной установки на Аляске - нагреватель - 95 С, охладитель - 7 С - для России или Украины - вообще песня - у нас зима полгода, можно использовать естественное охлаждение атмосферой или водой) 2. Не тратится большое количество тепловой энергии на испарение теплоносителя, которое всё равно теряется при конденсации паров (например, бензол имеет удельную теплоту парообразования в 4 раза ниже, чем у воды) 3. Для турбины пограничного слоя важно ещё то, что газы с большей молекулярной массой обладают лучшими свойствами вязкого трения, на котором и работает турбина Тесла."
|
|
22-4-2010 20:08
ae689c
Душит жаба
теплоноситель будет терятся (идеальных уплотнений не бывает) а он явно дороже дистиллированной воды. Лучше, как я уже говорил, разрабатывать систему врезанную в отопительный цикл - уходящие из котла газы в теплообменник системы отопления и конденсатор пара после турбины туда же. На КПД установки можно будет забить, тепло всеравно зря не пропадет.
|
|
22-4-2010 20:38
oleg1111
Продолжая вашу мысль можно рассмотреть опыты Клода-Бушеро (два разных ученых) там легкокипящая жидкость нагревается например от тепла земли превращается в пар совершает работу в турбине (ТИП ТУРБИНЫ ИМЕЕТ РЕШАЮЩИЕ ЗНАЧЕНИЕ) и конденсируется если зима то просто на морозе и конденсат уходит опять под землю для нагрева от земли, реки подольдом и т.д.. Контур естественно закрытый так как терять легкокипящую жидкость никто не хочет. Далее эти же ученые пришли к выводу что рабочей жидкостью может быть и вода, которая может кипеть и при комнатной температуре но пониженном давлении как в тепловых трубках, но о них ниже. Чтобы поддерживать низкое давление они решили всю установку держать в ваккумной камере, проблема возникла как из этой камеры вывести вращающийся вал турбины. Продолжая мысль про тепловые трубки ведь в них происходит передача тепловой энергии быстро движущимися молекулами легко кипящей жидкости при пониженном давлении (вода, ацетон , и т.д.), т.е. нагретое тело передает свою энергию молекуле рабочего тела и та с огромной скоростью движется к холодному концу трубки где отдает эту энергию при соударениях и конденсируется в жидкость. Если турбину Тесла поставить в разрыв тепловой трубки гермитично, чтобы при теплопередаче через тепловую трубку молекулы рабочего тела пролетая турбину отдавали свою кинетическую энергию на вращение турбины , а не несли ее к холодному концу тепловой трубки. Эффективность будет малой в следствии пониженного давления и соответственно малой концентрации молекул в обьеме тепловой трубки, но энергия каждой молекулы будет огромна. Как тут при таких концентрациях молекул будут проходить процессы трения об диски турбины тоже не понятно. Требуется минимальный расчет. Конструктивно турбину можно выполнить гермитично с электрогенератором в одном корпусе и на ружу вывести только провода. Перспективы выработки электроэнергии без дров, угля, газа поражают если эта штука будет работать и будет энергоэффективной.
|
|
22-4-2010 20:43
oleg1111
Подскажите как прикрепить фото к сообщению? Есть фото дисков турбины Тесла вырезанных из 1 мм нержавееки на лазерной резке и собранных в пакет на шпинделе жесткого диска с зазором 0,2-0,3 мм. Может кому интересно будет посмотреть.
|
|
22-4-2010 22:38
knkd
Шота часто моё имя упоминается всуе
Ваше сопло - ацтой , вне зависимости от качества изготовления. Вам нужна улитка. (а ещё нормальное лопаточное колесо )
Нельзя. В том месте где волны сходятся - градиент максимальный, в том где расходятся - минимальный. Так как диск при этом вращается, будем иметь неравномерность потока и как следствие вибрации. Если чередовать, то только один диск больше, второй меньше. 
|
|
22-4-2010 22:51
Already Yet
Будем думать над герметичной конструкцией с генератором внутри. Хотя холодильники и кондиционеры демонстрируют нам возможность работы с фреоном без особой мороки с утечками.
|
|
22-4-2010 22:53
Already Yet
2 knkd
Так что скажет турбонаука насчёт нашего косячного расчёта КаПэДы? |
|
22-4-2010 22:56
Maglor
Мне очень интересно. Я одно время даже под это дело старый ХДД выделил, да так оно все и весит мертвым грузом, ибо труД.
|
|
22-4-2010 22:59
knkd
Я паровозных наук не знаю, у нас даже параметры во влажном воздухе не меряют - то не наша территория
|
|
22-4-2010 23:34
Already Yet
Э, батенька.. . Что ж Вы так - в кусты-то? Кто это как-то недавно в огороженной теме с товарищем SRL мерялся длиной списка "паровозной литературы"? Вот, можете посмотреть. Буржуйские инженеры тоже так КПД своей Теслы считают - берут энтальпии, вычитают, переводят килоджоули в киловатт-часы, а потом смотрят, сколько реально турбина накрутила и сколько - могла по разности энтальпий: |
|
22-4-2010 23:54
knkd
Читать одно дело, а знать другое. Вот про кЭпЭдЭ осевого компрессора я твёрдо знаю и считать его умею. Остальное теоретически (глубоко). А списком литературы, я с кем хошь померяться могу P.S. Таки почитываете втихаря |
|
22-4-2010 23:58
Already Yet
Спасибо, обязательно гляну эти опыты в Сети. |
|
22-4-2010 23:58
knkd
Вы лучче расход пара точно замерьте (для начала)
|
|
23-4-2010 00:03
Already Yet
Почему втихаря? - уже на 175 странице, вот уже и до Alco Firefly руки дошли. Вы ж там три года уже, как пасётесь. Я кому-то обещал "не читать"?
|
|
23-4-2010 00:08
Already Yet
Экий Вы нудный! Стенд сегодня дорисовали - на выходных железячки покупать начнём. Вот там, в замкнутом цикле, спокойно расход водички и померяем. А завтра у нас по программе - измерение моментов на ремне и на турбине. Тоже простейшими способами. |
|
23-4-2010 00:18
knkd
Кто такие "мы"? Я там с 16-5-2009 16:58
Есть такое дело... |
|
23-4-2010 00:30
Already Yet
Ну - мы же не ПуВРД испытываем.
|
|
23-4-2010 00:40
knkd
Тех кто испытывает ПуВРД бог любит и бережёт 
|
|
23-4-2010 00:57
Already Yet
Обязуемся незащищенными частями тела в ременную передачу не лазать!
Да, кстати, как Вам паровичок на фото? Заметили какой прикольный? |
|
23-4-2010 01:07
knkd
А там есть ещё и паровичок? 
|
|
23-4-2010 19:18
Already Yet
Хорошие новости.
Мы закончили серию испытаний на "Баглейкоксе". Большое спасибо всем работникам ТЭЦ "Баглейкокс" - начиная от начальника ТЭЦ и заканчивая простыми слесарями и электриками, которые все приняли самое активное участие в программе наших испытаний. Наша девочка отправляется домой. Теперь о последних опытах - краткий отчёт - остальное - подробнее на нашем сайте и в канале Виталия на YouTube. В последней серии опытов мы провели измерения моментов на турбине и ременной передаче. Момент на турбине Тесла измерялся при нуле оборотов и при давлении перед соплом в 4 атмосферы (избыточных). Наш "колхозный" безмен показал дополнительный момент в 0,6 кг на плече в 250 мм. Путём несложного пересчёта получаем стартовый момент турбины 1,5 Нм Вторым измерением мы измерили момент силы трения на ременной передаче. Наш "колхозный" безмен показал в этом случае стартовый момент в 0,6 кг на плече в 25 мм. (радиус шкива турбины) Для целей дальнейших расчётов мы приняли допущение о том, что тормозной момент ременной передачи постоянен от оборотов (хотя по всем данным, он должен немного возрастать). Для простого расчёта используется формула N (л.с.)=M (кгм) * n (об/мин)/ 716,2 Забегая немного вперед, скажу что на скорости турбины 9000 оборотов/минуту мощность данного момента будет 0,19 л.с. или 0,139 кВт (139 Ватт). Теперь по поводу последнего испытания. Давление пара перед соплом - 4 атмосферы (избыточных) Мы, кроме того осознали, в чём состояла наша предыдущая ошибка. Поскольку наш генератор автомобильного типа - он настроен на выдачу постоянного напряжения в 13,75В с тем. чтобы заряжать автомобильный аккумулятор. При низких значениях оборотов турбины (а 5000-6000 оборотов, как мы теперь поняли - для него мало) генератор компенсирует недостаток по напряжению на обмотках за счёт увеличения магнитного потока. Учитывая. что в последнем опыте при токе в 95А мы вышли на номинал генератора (по паспорту - 90 А), то можно сказать, что данный негативный эффект генератора устранен и турбина показала свою истинную мощность. А вот фото мусора и ржавчины, которые заклинили турбину после первого испытания на пару. Прям-таки визуализация потоков газа через турбину: |
|
23-4-2010 19:31
oleg1111
Фото пластин для турбины Тесла в корпусе жесткого диска вырезанных из нержавейки 1 мм на станке лазерной резки. Нижняя пластина в наборе родная от жесткого диска без прорезей. Просто фото без лишних вопросов зачем, почему, для чего.
   
|
|
23-4-2010 20:17
oleg1111
Если не секрет там - это где? И про генератор и про магнитный момент немного непонятно обьяснили. В генераторе обмотка возбуждения в роторе, энергия вырабатываемая генератором (ток , напряжение или их произведение кому как нравится) снимается с трех фазной обмотки статора бывает четырех фазная это наверно ваш генератор, выпрямляется диодной сборкой и получаем 12 Вольт на выходе. Есть там еще встроенный регулятор напряжения если U меньше 13,75 вольта замыкает эту обмотку возбуждения на роторе через щетки на теже 13,75 вольта, тем самым создавая магнитный момент, когда напряжение на выходе генератора становится больше 13,75 В снимает напряжение с обмотки возбуждения - магнитный момент становится равен 0. Процесс протекает во времени достаточно быстро - своего рода ШИМ модуляция. Частота коммутации несколько килогерц.
|
|
23-4-2010 23:06
Already Yet
Там - это тут: Про генератор - спасибо за детальное объяснение, я всегда электротехнику понимал скорее мозгами, чем сердцем. А сегодня мы решили по случаю дембеля разогнать её "от вольного". Но тут уже у нас генератор "закончился" и нагрузочное сопротивление задымило некисло.
|
|
24-4-2010 01:50
mm13
Автогенератор - ни разу ни на что не настроен. При подаче на обмотку якоря полных 12 ( 14) вольт, он даёт на нагрузке 17 вольт. если надолго - взорвётся АКБ (наблюдал, не единожды) Заряд АКБ - ток его, зависит от сопротивления АКБ, редко превышает 15 А. Извините, что занудничаю, просто в ЭТОЙ теме, точность терминологии очень желательна. ЗЫ Я работал немного аккумуляторщиком, сейчас автоэлектриком, в теме немного понимаю. |
|
24-4-2010 02:17
Already Yet
2 mm13
Вопрос перед сном - коль есть специалисты по автомобильным генераторам. По паспорту она 1,2 кВт (90А, 13,75B)
Спец у нас по генераторам есть, только по большим.
|
|
24-4-2010 07:52
mm13
Я, как бы, сам немного специалист.. .
такие, как на фото, ремонтирую сам.90 А - пиковая мощность, берётся с запасом, превышающим примерно на треть мыслимые токи для данного авто. выдавал 13,75 потому, что регулятор напряжения , совмещённый со щётками, работает автономно. получает сигнал с диодного моста, и автоматом регулирует ток якоря ( подмагничивание). Для экспериментов, этого генератора вполне достаточно. Желательно, просто вывести регулирование наружу. Как это сделать, подскажет любой мало-мало понимающий автоэлектрик. Или, выложите фото снятого регулятора напряжения("таблетки", ), я подскажу, где чего отрезать и куда подпаять, чтоб вынести регулировку наружу. Так иногда делается, если нет родного регулятора. Это будет полезно для экспериментов, чтоб дать полную нагрузку для ТТ.Про КПД вообще ничего не скажу. И не интересовался особо, и зависит от многих факторов, включая температуру. А, при резких переменах оборотов и нагрузок, что-то вычислять трудно. Думаю, в случае привода от ТТ, генератору просто тепличные условия. отсутствие рывков, стабильные обороты и нагрузка, невысокая температура... Это, ежели ветряк, то там проблема - очень низкие обороты, и автогенератор тяжело раскрутить до нужных оборотов, при которых он что-то устойчиво генерирует. В случае ТТ - как раз наоборот. да, нормальная скорость вращения, это когда мотор идёт где-то от 1000, соотношение шкивов примерно 4 к 1, так что где-то 4000 на валу генератора. |
|
24-4-2010 09:44
Already Yet
2 mm13
Спасибо, так принципиально и думали делать на стационарном стенде с генератором. Наш на 1,2 кВт - это стандартная КАМАЗовская машинка. Вам не встречались более мощные автомобильные? Чтобы знать, что искать конкретно на нашем "блошином рынке". И ещё вопрос - кому-нибудь известны недорогие и качественные керамические подшипники, доступные на Украине? Хотелось бы разогнаться тысяч до 20 - надо 2 штуки на следующую ТТ - закрытых, с внутренним диаметром кольца миллиметров 18-20. 2 oleg1111 Расскажите, пожалуйста. что Вы хотите сделать со своим принесенным в жертву "винчестером"? Интересно же. |
|
24-4-2010 10:01
Already Yet
Построил по данным протокола испытаний график мощности турбины господина Франка Германо. Меня терзают смутные сомнения... . редко бывают у реальных турбомашин такие графики. Не дурят ли нашего брата?
|
|
24-4-2010 10:39
oleg1111
Винчестеров было принесено штук 10, все сломанные. Хотел сделать ваккуумный насос, который бы постоянно работал и потреблял незначительную мощность. Зачем другой вопрос. Была мысль поэкспериментировать с сотовым поликарбонатом - заделать у листа сотового поликорбоната торцы и откачать на сколько позволит ваккуумный насос воздух при этом боковое уплотнение прижмется внешним давлением атмосферы, чтобы уменьшить тепловые потери через лист, ведь нет молекул - нечему переносить тепло. Потом из этих листов можно сделать крышу или "рубашку" для дома, теплицу и т.д. для экономии тепла, живем мы в Сибири. Но вот давление на этот сотовый поликарбонат будет огромным примерно 1 кг/см*2, или на квадратный метр 10000 кг, 10 тонн, хотя зарубежные фирмы производят усиленные профили поликарбоната. Основная проблемма при ваккуумировании это с течением времени выделение газа из материала внутрь и возможные места не герметичности. Вот насос и откачивал бы постоянно воздух из системы листов. На этой теме предложу нагреватель горячей воды, берем 3 листа сотового поликарбоната складываем в стопку один на другой, из первого верхнего и заднего нижнего откачиваем воздух и создаем ваккуумную рубашку, по среднему листу в его порах гоняем воду маленким циркуляционным насосом. И последний штрих между верхним и средним листом помещаем или наклейваем чтото черное, зачем обьяснять не буду. Торцы конструкции теплоизолируем если нужно. Нагрели бак литров 300-500 воды, остановили циркуляционный насос сбросили ваккуум , курим. И вообще если по этому принципу сделать крышу у жилого дома можно меняя разрежение менять теплопроводность или сбрасывать дневное тепло ночью из дома на улицу летом , а зимой наоборот закачивать днем тепло в дом на обогрев. Неизвестна только теплопроводность ваккуумированного сотового поликарбоната и его прочность, может обычный пенопласт будет лучше. P.S. Полность поддерживаю позицию Already Yet с копирайтом - на свалку истории, есть идея делись с обществом, облегчай народу жизнь, а не ставь цель только нажиться, ставь цель чтобы всем было хорошо. P. S. /2 Сорри за орфографию. |
|
24-4-2010 11:14
oleg1111
Прошу прощения что флужу в вашей теме, но хочется поделится мыслями. Турбину тесла также используют для ветрогенероторов tesnic.com зазоры там конечно большие. Понятно что диски они делают не из нержавейки. Как вариант они их могут выклеивать из полиэфирной смолы армированной стеклотканью(углетканью) в форме. Плюсы данной технологии технологичность изготовления, идеально ровная поверхность, не погнутые, сразу заостренные концы и сформированные отверстия для выхода газа и под шпонку вала, малая толщина, большая механическая прочность если углеткань то больше стали. Ограничения -небольшие температуры рабочего тела, чистое рабочее тело воздух или легко кипящая органическая жидкость в закрытой системе.
|
|
|