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效率為97%的特斯拉渦輪機,為啥難以應用?

特斯拉渦輪機是一種無葉片,由流體剪切力驅動的渦輪機,傳奇科學家尼古拉·特斯拉的發明,于1913年取得專利。

效率為97%的特斯拉渦輪機,為啥難以應用?

它被稱為無葉片渦輪 ,因為它應用了邊界層效應 ,而非傳統的用流體直接沖擊渦輪葉片。

效率為97%的特斯拉渦輪機,為啥難以應用?

特斯拉預計機器效率可達97%,這個效率可不得了,很多人為此特别的關注它。試驗時,特斯拉發現,在每分鐘35000轉的時候,圓盤的材料強度就已經不足以承受産生的巨大離心力了。

效率為97%的特斯拉渦輪機,為啥難以應用?

效率要提高到90%以上,需要以極高的轉速,這通常要每分鐘50000轉以上,對材質強度要求太高。

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在20世紀50年代, 沃倫賴斯試圖重新建立特斯拉的實驗,但他在早期測試中沒有嚴格地按照特斯拉的專利設計來制造他的渦輪機(這個機器既不是一個特斯拉多段式渦輪機,也沒有特斯拉設計的噴嘴)。賴斯的單級實驗系統的工作流體是空氣。

早先釋出的報告中賴斯的測試表明單級渦輪的效率是36%至41%。他表示如果嚴格按照特斯拉的設計來測試,預計效率可能會更高。

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在賴斯退休之前他完成了特斯拉渦輪機最後的測試并做了大量的關于多級渦輪的層流資料分析。他聲明這個設計具有極高的效率(不是連接配接機器後的整體系統工作效率),在1991年出版了題為“特斯拉的渦輪機”的報告,報告做了以下陳述:随着分析結果正确使用,轉子層流使用效率是非常高,甚至超過95%。

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然而,為了實作轉子高效率,流量必須盡量小,這意味着高效率的代價是必須要有足夠多數量的渦盤,組成一個體型巨大的轉子。

效率為97%的特斯拉渦輪機,為啥難以應用?

接下來咱們通過一個短片來看看特斯拉渦輪機背後的工程原理,如此強悍的機械性能為啥難以推廣:

是以,尼古拉·特斯拉認為6英寸機型的效率為97%似乎不切合實際。而我們知道,現代多級式有葉渦輪機通常達到60% - 70%的效率,而在實踐中大型汽輪發電機組常常表現出90%以上的效率。

下面是一個手工制作了一個特斯拉渦輪機,測試時轉速超過了4萬轉:

100多年前的特斯拉都能設計如此腦洞的機械,大家有空的時候,大家可以做着玩玩。

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