एक टेस्ला टर्बाइन क्या है: कार्य करना और इसके अनुप्रयोग

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टेस्ला टर्बाइन का आविष्कार निकोला टेस्ला ने वर्ष 1909 में किया था। यह टर्बाइनों की एक विशेष श्रेणी है जिसमें कोई ब्लेड नहीं होता है। अन्य टर्बाइन जैसे कपलान आदि के विपरीत, इस टरबाइन में सीमित और विशिष्ट अनुप्रयोग हैं। लेकिन इसके डिजाइन विचार के कारण, यह बहुमुखी टर्बाइनों में से एक है। इसके आविष्कार ने इंजीनियरिंग के कई बड़े अनुप्रयोगों को जन्म दिया है। यह सीमा परत प्रभाव के सिद्धांत पर काम करता है, जहां एयरफ्लो के कारण टरबाइन घूमता है। इस टरबाइन का सबसे अच्छा हिस्सा यह है कि यह 80% तक की दक्षता प्राप्त कर सकता है। इसकी गति सीमा को छोटे रेटेड मशीनों के लिए 80,000 आरपीएम के स्तर तक पहुंचाया जा सकता है। विशेष रूप से, इस टरबाइन कैंट में उपयोग किया जाता है बिजली संयंत्र संचालन लेकिन पंप, आदि जैसे सामान्य अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

टेस्ला टर्बाइन आरेख

टेस्ला टरबाइन की मूल संरचना चित्र में दिखाई गई है। इसमें एक ब्लाडलेस टरबाइन होता है जिसमें एक एयर पाइप नोजल के माध्यम से एक इनपुट होता है। टरबाइन के शरीर में दो आउटलेट होते हैं, एक हवा के आने के लिए और दूसरा हवा के बाहर जाने के लिए। इसके अलावा, घूर्णन डिस्क में 3 से 4 परतें होती हैं, जो एक साथ जुड़ जाती हैं। परतों के बीच एक पतली हवा का अंतर होता है जहाँ हवा बहुत तेज़ गति से गुज़रती है।




टेस्ला टर्बाइन

टेस्ला टर्बाइन

रोटेटिंग डिस्क में दो चेहरे, आउटफेस और रियर फेस होते हैं। दोनों पहलुओं में, टरबाइन शरीर के बाहर हवा के प्रवाह की कोई गुंजाइश नहीं है। हवा केवल इनलेट पाइप के माध्यम से प्रवेश कर सकती है और आउटलेट पाइप के माध्यम से जारी कर सकती है। टरबाइन शरीर में कई डिस्क रोटर होते हैं जो एक साथ जुड़ जाते हैं। सभी रोटर डिस्क एक साथ एक आम शाफ्ट पर जुड़ जाते हैं जहां डिस्क घूम सकती है।



डिस्क को रखे जाने के लिए बाहरी आवास है। डिस्क आमतौर पर बोल्ट के माध्यम से जुड़े होते हैं। फ्रंट-एंड और रियर-एंड में निकास आउटपुट पोर्ट हैं, जिसके माध्यम से हवा टरबाइन शरीर से बाहर निकल सकती है। छिद्रों की नियुक्ति इस तरह की जाती है कि, इनलेट हवा का एक भंवर बनाया जाता है।

टेस्ला टर्बाइन सिद्धांत

उच्च दाब पर रोटर ब्लेड का इनपुट हवा है। एक हवा की नली का उपयोग करना, जो कि इनलेट से जुड़ा हुआ है टर्बाइन , हवा को शरीर में प्रवेश किया जाता है जिसमें रोटर डिस्क होते हैं जो शाफ्ट पर रखे जाते हैं और आसानी से घुमाए जा सकते हैं। जैसा कि हवा टरबाइन आवास में प्रवेश करती है, यह टरबाइन के आकार के कारण एक भंवर बनाने के लिए मजबूर होती है।

भंवर का मतलब भँवर या बवंडर में हवा का एक चक्करदार द्रव्यमान होता है। एक भंवर के निर्माण के कारण, हवा बहुत तेज गति से घूमने में सक्षम है। टरबाइन के डिजाइन के कारण एक भंवर का गठन मौलिक है। टरबाइन के फॉन्ट और रियर कवर बॉडी को इस तरह रखा गया है कि, हवा को सामने और पीछे के कवर में मौजूद छेद से बाहर निकलना पड़ता है।


इस प्रकृति में हवा का निकास हवा का भंवर बनाता है। और टरबाइन को घुमाता है। जब हवा के अणु डिस्क को पास करते हैं, तो वे डिस्क पर एक ड्रैग बनाते हैं। यह ड्रैग टरबाइन को नीचे खींचता है और उसे घुमाता है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि टरबाइन दोनों दिशाओं में घूम सकता है। यह सिर्फ इस बात पर निर्भर करता है कि हवा के इनपुट के लिए किस इनलेट पाइप का उपयोग किया जाता है।

टेस्ला टर्बाइन डिजाइन

डिज़ाइन में दो इनलेट पाइप होते हैं, जिसमें से एक हवा नली पाइप से जुड़ा होता है। दो इनलेट्स में से, किसी को भी इनपुट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। शरीर के अंदर, रोटर डिस्क को रखा जाता है जो बोल्ट की मदद से एक साथ जुड़ते हैं। सभी डिस्क एक सामान्य शाफ्ट पर रखे जाते हैं जो बाहरी शरीर से जुड़ा होता है।

उदाहरण के लिए, यदि इसका उपयोग पंप के रूप में किया जाता है, तो शाफ्ट मोटर से जुड़ा होता है। डिस्क के बीच एक पतली हवा का अंतर होता है, जहां हवा बहती है और डिस्क को घुमाती है। हवा के अंतराल के कारण, हवा के अणु डिस्क पर एक ड्रैग बनाने में सक्षम हैं। आगे और पीछे के कवर में 4-5 छेद होते हैं जिसके माध्यम से इनलेट वायु को वायुमंडल में पारित करने में सक्षम होता है। छेद ऐसे रखे जाते हैं कि, एक भंवर बन जाता है और हवा बहुत तेज गति से घूम सकती है।

टरबाइन डिजाइन

टरबाइन डिजाइन

इस उच्च गति वाली हवा के कारण, यह डिस्क पर एक उच्च गति खींचें खींचती है और डिस्क को बहुत तेज़ गति से घुमाती है। टरबाइन के डिजाइन और दक्षता के लिए डिस्क गैप महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है। अंतर परत को बनाए रखने के लिए आवश्यक इष्टतम अंतर आकार इस पर निर्भर करता है परिधीय वेग डिस्क के।

टर्बाइन डिजाइन गणना

उच्च दक्षता हासिल करने के लिए कई डिजाइन पहलू महत्वपूर्ण हैं। कुछ प्रमुख डिज़ाइन गणनाएँ हैं
काम कर रहे तरल पदार्थ या इनलेट हवा का न्यूनतम दबाव होता है। यदि यह पानी है, तो दबाव कम से कम 1000 किलोग्राम प्रति मीटर क्यूब होने की उम्मीद है। परिधीय वेग 10e-6 मीटर प्रति सेकंड होना चाहिए।

डिस्क के बीच की दूरी की गणना डिस्क के कोणीय वेग और परिधीय वेग के आधार पर की जाती है। यह पोलोजोन पैरामीटर पर निर्भर करता है जो लगातार वेग पर आधारित होता है। प्रत्येक डिस्क के प्रवाह दर की गणना प्रत्येक डिस्क और वेग के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के उत्पाद के रूप में की जाती है। आंकड़ों के आधार पर, डिस्क की संख्या अनुमानित है। फिर, डिस्क की व्यास भी अच्छी दक्षता के लिए महत्वपूर्ण है।

टेस्ला टर्बाइन दक्षता

दक्षता आउटपुट शाफ्ट शक्ति के अनुपात द्वारा इनपुट शाफ्ट पावर को दिया जाता है

दक्षता कई कारकों पर निर्भर करती है जैसे शाफ्ट का व्यास, ब्लेड की गति, ब्लेड की संख्या, शाफ्ट से जुड़ा लोड, आदि। सामान्य रूप से, टरबाइन दक्षता अन्य पारंपरिक टर्बाइन की तुलना में अधिक है। छोटे अनुप्रयोगों के लिए, दक्षता 97% तक भी पहुंच सकती है।

टर्बाइन कैसे काम करता है?

टेस्ला टरबाइन सीमा परत की अवधारणा पर काम करता है। इसमें दो इनलेट होते हैं। सामान्य तौर पर, हवा के पानी को टरबाइन के लिए इनलेट के रूप में उपयोग किया जाता है। टरबाइन शरीर में रोटर डिस्क होते हैं जो बोल्ट की मदद से एक साथ जुड़ जाते हैं। सभी डिस्क को एक सामान्य शाफ्ट पर रखा गया है। टरबाइन बॉडी में दो केस होते हैं, फ्रंट केसिंग, और रियर केसिंग। प्रत्येक आवरण में, 4 से 4 छेद होते हैं। इन सभी कारकों जैसे डिस्क की संख्या, डिस्क व्यास आदि, टरबाइन की दक्षता का मूल्यांकन करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

टरबाइन कार्य करना

टरबाइन कार्य करना

जब नली नली के माध्यम से हवा को बहने दिया जाता है, तो यह टरबाइन शरीर में प्रवेश करती है। टरबाइन शरीर के अंदर, डिस्क रखी जाती हैं जो एक दूसरे से जुड़ी होती हैं। डिस्क के बीच एक पतली हवा का अंतर है। जब हवा के अणु टरबाइन शरीर में प्रवेश करते हैं तो वे डिस्क पर एक खिंचाव डालते हैं। इस ड्रैग की वजह से डिस्क घूमने लगती हैं।

आगे और पीछे के आवरण में छेद होते हैं जैसे कि जब हवा में प्रवेश होता है तो इन छिद्रों के माध्यम से बाहर निकल जाता है। छिद्रों को ऐसे रखा जाता है कि, डिस्क शरीर के भीतर हवा या पानी का एक भंवर स्थापित हो। जिसके कारण डिस्क पर हवा अधिक खींचती है। यह डिस्क को बहुत तेज गति से घुमाने का कारण बनता है।

भंवर और डिस्क के बीच संपर्क का क्षेत्र कम गति पर कम है। लेकिन हवा की गति बढ़ने के साथ, यह संपर्क बढ़ जाता है, जिससे डिस्क बहुत अधिक गति से घूमती है। डिस्क का केन्द्रापसारक बल हवा को बाहर की ओर धकेलने का प्रयास करता है। लेकिन हवा में आगे और पीछे के आवरण पर छेद के अलावा कोई रास्ता नहीं है। इससे हवा बाहर निकल जाती है, और भंवर अधिक मजबूत हो जाता है। डिस्क की गति एयरफ्लो की गति के लगभग बराबर है।

टेस्ला टर्बाइन के फायदे और नुकसान

फायदे हैं

  • बहुत उच्च दक्षता
  • उत्पादन लागत कम है
  • सरल डिजाइन
  • दोनों दिशा में घुमाया जा सकता है

नुकसान हैं

  • उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए संभव नहीं है
  • उच्च दक्षता के लिए, प्रवाह दर छोटा होना चाहिए
  • कार्यशील तरल पदार्थों में दक्षता पर और बहिर्वाह पर निर्भर करता है।

अनुप्रयोग

अपनी उत्पादन शक्ति और विशिष्टताओं के कारण टेस्ला के टरबाइन के सीमित अनुप्रयोग हैं। उनमें से कुछ का उल्लेख नीचे किया गया है।

  • तरल पदार्थों का संपीड़न
  • पंप्स
  • फलक प्रकार टरबाइन अनुप्रयोग
  • रक्त पंप

इसलिए हमने टेस्ला टर्बाइन के निर्माण संबंधी पहलुओं, कार्य सिद्धांत, डिजाइन और अनुप्रयोगों को देखा है। इसका बड़ा दोष यह है क्योंकि यह कॉम्पैक्ट और आकार में छोटा है, इसमें कपाल टरबाइन जैसे पारंपरिक टर्बाइनों पर सीमित अनुप्रयोग हैं। चूंकि इसकी दक्षता बहुत अधिक है, इसलिए यह सोचा जाना चाहिए कि कैसे टेस्ला टर्बाइन बिजली संयंत्रों जैसे प्रमुख अनुप्रयोगों के लिए बनाया जा सकता है। यह कम कुशल पौधों को काफी बढ़ावा देगा।