Попробуйте для измерения температуры сделать одну вещь...
(это будет зависеть от чувствительности приборов и точности установки его на 0, а так-же того что удастся достать:))
Измерения температуры грамотно лучше делать так: мерить дельта-т, то есть разницу температур на входе и выходе как можно точнее(особенно важно чтобы 0 был на 0), и уже отдельно саму температуру другим датчиком(это уже не так важно - можно даже не мерить).
То есть, температуру лучше мерить дифференциальным термодатчиком. Ставить 2 разных датчика с разным 0 мятко говоря не грамотно(как это сделано в той болгарской демке по ссылке в первом посте) - в чем можно легко убедиться понаблюдав как глючит их поделка;)
Попробуйте сделать дифференциальную термопару. Достать "правильную" проволоку вроде ХК не так-то просто, так что предлагаю сразу не заморачиваться и попробовать сделать самодельную медь-железную термопару(да и еще вопрос где точность будет выше - по ГОСТ для ХК допускается довольно значительный разброс в градусы, все-же это сплав, да и из готовой пары сделать дифференциальную еще сложнее чем сразу из проволоки).
Фокус этого метода в том, что там 0 получается на 0 сам собой, и очень точно тк оба спая делаются из одного материала. Если использовать 2 разных термодатчика, то у них параметры не будут так точно совпадать и компенсировать друг друга, и эта разница между параметрами датчиков будет приплюсовываться к результатам измерения...
Думаю проще(да и лучше по ряду причин) будет изготовить из медной и железной проволоки. Есть возможность найти кусок проволоки(в принципе любой, но думаю лучше тонкой тк через нее теплопроводность будет меньше)? Лучше наверно мягкой из чистого железа, но не так страшно если и немного другая марка...
Медную проволоку лучше взять один кусок, и поделить на 2 провода. Думаю эмаль-провод должен подойти хорошо тк там обычно чистая отожженая медь(если не самодел конечно - бывали случаи попадался самодельный эмаль-провод с примесями или не отожженая как надо, но в данном и случае даже это не так важно тк датчик делается из одного куска, разве что на всякий случай надо будет проверить калибровку по 1 или нескольким точкам).
Впринципе большой разницы нет из чего делать провода и перемычку, но думаю медные вывода и железная перемычка будет удобнее тк медь обычно уже в изоляции, а сталь голая...
Береться один кусок медной проволоки в два раза длиннее и делиться пополам. Важно чтобы это было из одного куска - тогда наверняка состав и параметры спаев будут идентичные. В общем сворачивается пополам, скручивается как удобно чтобы не болтались(да и помехи так меньше), режется посередке и туда вставляется кусок железной проволоки, так что получается 2 спая. Готово:)
(сами спаи тоже не так важно как будут сделаны, лишбы контакт был надежный, и спай в той точке где собсно идут измерения;) Можно даже скрутить, или спаять, сварить например разрядом конденсатора и тд и тп, в общем что удобнее, лишбы контакт был надежный и точечный, либо вся зона спая находилась при одной измеряемой Т, иначе будет сложно сказать в каком месте мы измерили:))
Далее все просто - медные провода идут на прибор(на пределе милливольтов - проверьте сможет ли ваш прибор это достачно точно измерять, особенно установку 0 чтобы при к.з. щупах он показывал 0, а не что-то еще), а полученные спаи используются как термодатчики сразу на входе и выходе измеряемого блока, показывая сразу разницу температур между входом и выходом, с очень точным 0, так что теоретически можно будет поймать даже доли градуса без смещения, как в случае применения разных датчиков.
Попробуйте откалибровать, поищите в инете параметры ЭДС медь-железных пар от температуры(у буржуев это вроде даже стандартная пара, в СССР почему-то не применялось, но на коленке изготовить проще всего ее), проверьте правильно ли работает по градуснику и воде разных температур...
Если не хватит чувствительности прибора, то теоретически можно сделать усилитель по МДМ схемотехнике(или использовать УД13/УД17/op07), но если сложно то можно будет поискать другие ва
В 1913 году . Её часто называют безлопастной турбиной, поскольку в ней используется эффект пограничного слоя , а не давление жидкости или пара на лопатки, как в традиционной турбине. Турбина Тесла также известна как турбина пограничного слоя и турбина слоя Прандтля (в честь Людвига Прандтля). Учёные-биоинженеры называют её многодисковым центробежным насосом . Одним из желаемых применений данной турбины Тесла видел в геотермальной энергетике, описанной в книге «Our Future Motive Power » .
Принцип действия, достоинства и недостатки
Во времена Теслы КПД традиционных турбин был низок, так как не было аэродинамической теории, необходимой для создания эффективных лопаток, а низкое качество материалов для лопаток накладывало серьезные ограничения на рабочие скорости и температуры. КПД традиционной турбины связан с разностью давлений на входе и выходе. Для достижения более высокой разности давлений используются горячие газы, такие, например, как перегретый пар в паровых турбинах и продукты сгорания топлива в газовых, поэтому для достижения высокого КПД необходимы жаропрочные материалы. Если турбина использует газ, который при комнатной температуре становится жидкостью, то можно на выходе использовать конденсатор, чтобы увеличить разность давлений.
Турбина Тесла отличается от традиционной турбины механизмом передачи энергии на вал. Она состоит из набора гладких дисков и форсунок, направляющих рабочий газ к краю диска. Газ вращает диск посредством адгезии пограничного слоя и вязкого трения и замедляется, вращаясь по спирали.
Турбина Тесла не имеет лопаток и возникающих из-за них недостатков: ротор не имеет выступов и потому прочен. Тем не менее, у неё имеются динамические потери и ограничения на скорость потока. Небольшой поток (нагрузка) дает высокий КПД, а сильный поток увеличивает потери в турбине и снижает его, что, однако, характерно не только для турбины Тесла.
Диски должны быть очень тонкими по краям, чтобы не создавать турбулентность в рабочем теле. Это приводит к необходимости увеличения числа дисков при увеличении скорости потока. Максимальный КПД этой системы достигается, когда междисковое расстояние приблизительно равно толщине пограничного слоя. Поскольку толщина пограничного слоя зависит от вязкости и давления, утверждение, что один и тот же проект турбины может эффективно использоваться для различных жидкостей и газов, является некорректным.
Примечания
- Miller, G. E.; Sidhu, A; Fink, R.; Etter, B. D. July). Evaluation of a multiple disk centrifugal pump as an artificial ventricle (неопр.) // Artificial Organs. - 1993. - Т. 17 , № 7 . - С. 590-592 . - DOI :10.1111/j.1525-1594.1993.tb00599.x . - PMID 8338431 .
- Miller, G. E.; Fink, R. June). Analysis of optimal design configurations for a multiple disk centrifugal blood pump (англ.) // Artificial Organs: journal. - 1999. - Vol. 23 , no. 6 . - P. 559-565 . - DOI :10.1046/j.1525-1594.1999.06403.x . - PMID 10392285 .
- Nikola Tesla, "
Прошло более ста лет с тех пор, как Никола Тесла создал прототип своего первого турбинного двигателя, а мир до сих пор ожидает, когда придет его время. Чтобы понять, почему этот двигатель так долго пребывает в забвении, необходимо обратиться к истории.
Прошлое
На рубеже XIX‑XX веков бензиновые и дизельные двигатели достигли уже такого уровня совершенства, что могли использоваться на сухопутных транспортных средствах. В тот же период были созданы турбины Парсонса и Кертиса для паросиловых установок, а Никола Тесла начинает разработку своего оригинального двигателя.Поршневая двигательная техника полностью подошла и закрепилась в автомобильной промышленности. Главные производители электротехнической продукции, в том числе для электрических станций, уже вложили крупные инвестиции в разработки Парсонса и Кертиса. Когда Никола Тесла в конце концов сделал предложения автомобильным и электротехническим компаниям, то они уже не были заинтересованы в рассмотрении новой двигательной техники, даже если бы она оказалась лучшей.
Конструкции
Турбина Теслы – замечательный тепловой двигатель: предельно простой по своей конструкции, надежный и, в определенной степени, эффективный при работе. Этот двигатель сегодня может оказаться вполне пригодным для эксплуатации на ТЭС. Однако принцип его действия малоизвестен среди современных инженеров, как и то, насколько хорошо он может работать наряду с лопаточными турбинами общеизвестных конструкций.По принципу действия лопаточные турбины можно классифицировать на активные и реактивные. Первые преобразуют кинетическую энергию потока газообразного рабочего тела в механическую энергию вращательного движения ротора за счет отклонения этого потока посредством лопаток. В результате их работы происходит снижение скорости движения газа, а его давление остается постоянным поперек лопаток. Характерная особенность функционирования активных турбин – одинаковое давление газа на ведущей и ведомой кромках лопаток.
Вторые снижают скорость и давление газа, что повышает эффективность преобразования энергии. В реактивных турбинах обеспечивается снижение давления газа поперек поверхностей лопаток за счет их соответствующей формы. Как результат возникает реактивная сила в радиальном направлении. Однако разница в величинах давления газа (высокое – на ведущей кромке лопатки, низкое – на ведомой ее кромке) приводит к увеличению аксиальной нагрузки на ротор турбины.
В конструкции дисковой, или погранично-слоевой, турбины Теслы (патент США US 1,061,206 и патент Великобритании GB 186,082) никаких лопаток нет. На роторе располагаются диски, набранные параллельно друг другу в плотный «пакет».
Как это работает?
Диски в турбине Теслы используются для создания аэродинамического поверхностного адгезионного эффекта (эффекта прилипания) за счет их сопротивления потоку газа между пластинами (дисками). Поэтому турбина Теслы является турбиной трения. В ней передача энергии к валу ротора обеспечивается за счет сопротивления трения потока рабочего тела между дисками (Никола Тесла. Утраченные изобретения. – М., 2009; О. Файг. Никола Тесла. Великие изобретения и открытия. – М., 2014).Газ с большой скоростью поступает в дисковый «пакет» через впускной канал по траектории, касательной (тангенциальной) к его внешнему ребру. Сплошные (без отверстий специальной формы) диски, которыми замыкается «пакет», преобразуют кинетическую энергию газового потока в механическую энергию вращения вала ротора посредством активных и тормозящих сил. По мере уменьшения энергии газового потока он направляется по спирали к центральному выходному каналу, «прилипает», а тормозящие и центробежные силы продолжают преобразовывать кинетическую энергию газового потока в энергию вращательного движения вала ротора.
Возможности
Механизм преобразования энергии в погранично-слоевых турбинах весьма эффективен даже у одноступенчатых конструкций. Весомым же показателем, по которому лопаточные турбины превосходят дисковые турбины Теслы, является удельная мощность на единицу массы. Однако этот недостаток, наверное, может быть устранен за счет улучшений в конструкции турбины Теслы.Турбина Теслы может быть изготовлена из простых сортаментных материалов – листовой стали, труб, круглых и квадратных балок. Это принципиально позволяет организовать крупносерийный выпуск таких тепловых двигателей для ТЭС при низких производственных затратах.
Кроме вышеперечисленного, турбина Теслы может стать одним из тепловых двигателей, который будет способствовать решению такой мировой проблемы, как «устойчивое развитие», то есть достижение глобального прогресса без загрязнения окружающей среды. Один из путей решения данной проблемы состоит в переходе от централизованного снабжения потребителей электрической и тепловой энергией к децентрализованному, выгодному потребителям. Самостоятельная выработка энергии на месте ее потребления принципиально может быть реализована с использованием паровых либо газовых турбин Теслы. При этом следует отметить, что Никола Тесла для своих турбин разработал и конструкцию оригинального клапана (патент США US 1,329,559).
Если говорить о децентрализованной выработке электрической и тепловой энергии, то наиболее подходящими объектами генерации, на которых могут быть применены турбины Теслы, являются паровые конденсационные мини-ТЭС и когенерационные энергетические установки (мини-ТЭЦ). Разумеется, что внедрению турбин Теслы должны предшествовать обстоятельные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Пока же в большинстве своем такие тепловые двигатели разрабатываются, строятся и исследуются силами многочисленных энтузиастов как в нашей стране, так и за рубежом.
Перспективы
При создании и внедрении технических объектов, необычных для сегодняшнего профессионального сообщества, важно понимать, что первые проекты необходимо разрабатывать для малых энергетических установок. Как вариант можно рассматривать создание комбинированной ТЭС с первичным двигателем традиционной конструкции (например, с газопоршневым двигателем мощностью в несколько мегаватт) и турбиной Теслы (к примеру, в паровом варианте для работы от парового котла-утилизатора выхлопных газов газопоршневого двигателя).Другой путь – разработка и последующая реализация пилотных проектов микромощных ТЭС, то есть с электрическими мощностями до 100 кВт. Такие энергетические установки могут найти применение, например, в дачных и деревенских хозяйствах. Дешевизна и простота турбин Теслы в эксплуатации делает их очень привлекательным тепловым двигателем именно в сельской местности, где всегда есть проблемы с ремонтом энергетического оборудования в части квалификации обслуживающего персонала, которого может не быть вообще.
Нельзя исключать и вариант создания автономной паровой мини-ТЭЦ с турбиной Теслы для снабжения электрической энергией небольшой группы потребителей через однопроводную резонансную линию электропередачи. Ее варианты тоже являются развитием научного наследия Николы Теслы, многократно запатентованы в нашей стране и продолжают разрабатываться во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) под научным руководством академика РАН Дмитрия Семеновича Стребкова (Д. С. Стребков, А. И. Некрасов. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии / Под ред. Д. С. Стребкова. – 4‑е изд., перераб. и доп. – М., 2013). Снабжение потребителей теплом и, при необходимости, холодом от такой мини-ТЭЦ принципиально возможно предусмотреть по непротяженным тепловым сетям. Для аккумулирования электрической и тепловой энергии целесообразно использовать соответствующие накопительные установки.
Таким образом, технология преобразования энергии в таком тепловом двигателе, как турбина Теслы, не нашедшая применения в прошлом, может быть по‑новому реализована на современном этапе развития техники и производства. Сегодня существуют и успешно применяются уникальные технологии компьютерного трехмерного моделирования с последующим численным моделированием физических процессов, происходящих в будущем изделии. Сто лет назад такое невозможно было себе представить. При проектировании турбин Теслы с применением САПР этот процесс будет более продуктивным.
"Турбина Тесла" - безлопастная центростремительная турбина, запатентованная Николой Тесла в 1913 году.
Её часто называют безлопастной турбиной, поскольку в ней используется эффект пограничного слоя, а не давление жидкости или пара на лопатки, как в традиционной турбине. Турбина Тесла так же известна, как турбина пограничного слоя и турбина слоя Прандтля (в честь Людвига Прандтля).
Учёные - биоинженеры называют её многодисковым центробежным насосом. Одним из желаемых применений данной турбины, - Тесла видел в геотермальной энергетике, описанной в книге « Our Future Motive Power »"
Действующая модель турбины Тесла.
Нужно ли говорить, что начало ХХ - века, было очень богато на открытия и изобретения. Индустриализация промышленности, которой требовались новые мощные моторы, и генераторы энергии не могли остаться в стороне от пристального внимания ведущих мировых апологетов науки и изобретательства.
Одним из таких изобретений, - является турбина Тесла.
Примечательно, что рабочую модель он построил еще, будучи ребенком. Толчком к возвращению к старой идеи послужил низкий КПД традиционных турбин и сложностей, связанных с их производством. Не хватало фундаментальных знаний в области аэродинамики, низкие прочностные характеристики металлов для эффективных лопаток, - это всё накладывало ограничения на рабочие температуры и скорости вращения турбин. Традиционная турбина работает на разнице давлений на входе и выходе и в качестве рабочего тела используются горячие газы, например, - перегретый пар, который через форсунки подается на лопатки турбины, придавая валу вращательное движение.
Турбина Тесла - отличается от традиционных решений механизмом передачи энергии на рабочий вал. Турбина Тесла не имеет лопаток и недостатков, возникающих при таком техническом решении. Турбина состоит из набора гладких дисков и форсунок направляющих рабочий газ к краю диска. Газ вращает диск посредством адгезии пограничного слоя и вязкого трения, замедляется, вращаясь по спирали. Такая турбина не имеет лопаток, ротор не имеет выступов и потому более прочен в сравнении с традиционными роторами с лопатками. Турбина Тесла имеет некоторые недостатки, компенсируемые высоким КПД, газовая турбина могла достигать 60 и более процентов коэффициента полезного действия, что очень значительно, учитывая год получения патента изобретения, патент был получен в 1913 году. "
Небольшой поток (нагрузка) дает высокий КПД, а сильный поток увеличивает потери в турбине и снижает его, что, однако, характерно не только для турбины Тесла" ©.
Рабочий макет турбины Тесла
Диски рабочего вала турбины должны быть очень тонкими по краям, что бы ни создавать турбулентность в рабочем теле. Это особенность приводит к увеличению количества дисков, при увеличении скорости потока. Максимальный КПД турбины этого типа достигается, когда междисковое расстояние приблизительно равно толщине пограничного слоя.
"Осевые турбины, которые сейчас используются в паровых установках и реактивных двигателях, имеют КПД около 60–70% и ограничены величиной КПД соответствующего цикла Карно , а для силовой установки он достигает лишь 25–42%. Тесла утверждал, что паровая версия его турбины может достигать 95%. Натурные испытания паровой турбины Тесла на заводах Westinghouse показали паровую мощность в 38 фунтов на лошадиную силу в час, соответствующую КПД турбины в диапазоне 20%." ©
В пятидесятых годах прошлого века Уоррен Райс пытался повторить эксперименты Тесла, но проводил их не на турбине построенной в строгом соответствии с запатентованным Теслой образцом. Уоррен Райс проводил эксперименты с одно дисковой системой. Не удивительно, что такая турбина показала эффективность в пределах 40%, и это при использовании одного диска. В своих последних работах с турбиной Тесла, - Уоррен Райс провел всесторонний анализ ламинарного потока в многодисковой турбине:
" При правильном использовании аналитических результатов эффективность турбины при использовании ламинарного потока может быть очень высокой, даже выше 95%. Однако, чтобы добиться высокой эффективности турбины, скорость потока должна быть небольшой, что означает, что большая эффективность турбины достигается за счет использования большого числа дисков и, следовательно, физически большой турбины " ©
Современная многоступенчатая лопастная турбина обычно достигает эффективности 60–70%, в то время как большие паровые турбины часто показывают турбинную эффективность более 90% на практике. Спиральный ротор, подходящий для турбины Тесла разумного размера для обычных жидкостей(пара, газа, воды), как ожидается, должен показать эффективность в районе 60–70%, а возможно и выше.
По материалам открытого интернета.
Оригинальная модель турбины Тесла
Турбина Тесла в Музее Николы Теслы.
Турбина Тесла - безлопастная центростремительная турбина, запатентованная Николой Тесла в 1913 году. Её часто называют безлопастной турбиной, поскольку в ней используется эффект пограничного слоя, а не давление жидкости или пара на лопатки, как в традиционной турбине. Турбина Тесла также известна как турбина пограничного слоя и турбина слоя Прандтля (в честь Людвига Прандтля). Учёные-биоинженеры называют её многодисковым центробежным насосом. Одним из желаемых применений данной турбины Тесла видел в геотермальной энергетике, описанной в книге «Our Future Motive Power ».
Принцип действия, достоинства и недостатки
Во времена Теслы КПД традиционных турбин был низок, так как не было аэродинамической теории, необходимой для создания эффективных лопаток, а низкое качество материалов для лопаток накладывало серьезные ограничения на рабочие скорости и температуры. КПД традиционной турбины связан с разностью давлений на входе и выходе. Для достижения более высокой разности давлений используются горячие газы, такие, например, как перегретый пар в паровых турбинах и продукты сгорания топлива в газовых, поэтому для достижения высокого КПД необходимы жаропрочные материалы. Если турбина использует газ, который при комнатной температуре становится жидкостью, то можно на выходе использовать конденсатор, чтобы увеличить разность давлений.
Турбина Тесла отличается от традиционной турбины механизмом передачи энергии на вал. Она состоит из набора гладких дисков и форсунок, направляющих рабочий газ к краю диска. Газ вращает диск посредством адгезии пограничного слоя и вязкого трения и замедляется, вращаясь по спирали.
Турбина Тесла не имеет лопаток и возникающих из-за них недостатков: ротор не имеет выступов и потому прочен. Тем не менее, у неё имеются динамические потери и ограничения на скорость потока. Небольшой поток (нагрузка) дает высокий КПД, а сильный поток увеличивает потери в турбине и снижает его, что, однако, характерно не только для турбины Тесла.
Диски должны быть очень тонкими по краям, чтобы не создавать турбулентность в рабочем теле. Это приводит к необходимости увеличения числа дисков при увеличении скорости потока. Максимальный КПД этой системы достигается, когда междисковое расстояние приблизительно равно толщине пограничного слоя. Поскольку толщина пограничного слоя зависит от вязкости и давления, утверждение, что один и тот же проект турбины может эффективно использоваться для различных жидкостей и газов, является некорректным.
Исследования показывают, что для поддержания высокого КПД скорость потока между дисками должна поддерживаться на относительно низком уровне. При слабом потоке траектория протекания рабочего тела от входа в турбину к выходу имеет много витков. При сильном потоке число оборотов спирали падает, и она становится короче, что снижает КПД, потому что газ (жидкость) меньше контактирует с дисками, а значит, передает меньше энергии.
КПД газовой турбины Тесла составляет выше 60% и достигает более 95%. Но не стоит путать турбинный КПД с общим КПД двигателя, который использует данную турбину. Осевые турбины, которые сейчас используются в паровых установках и реактивных двигателях, имеют КПД около 60-70% и ограничен величиной КПД соответствующего цикла Карно, а для силовой установки он достигает лишь 25-42%. Тесла утверждал, что паровая версия его турбины может достигать 95%. Натурные испытания паровой турбины Тесла на заводах Westinghouse показали паровую мощность в 38 фунтов на лошадиную силу в час, соответствующую КПД турбины в диапазоне 20%.
В 1950-х годах Уоррен Райс попытался повторить эксперименты Тесла, но он проводил их не на турбине, построенной в строгом соответствии с запатентованным Теслой образцом. Райс экспериментировал с однодисковой воздушной системой. Тестируемая турбина Райса показала эффективность 36-41% при использовании одного диска. Более высокая эффективность должна достигаться при использовании дизайна Тесла.
В своей последней работе с турбиной Тесла Райс провел масштабный анализ модели ламинарного потока в многодисковой турбине. Очень сильное утверждение для эффективности турбины (в отличие от эффективности прибора в целом) для этой конструкции было опубликовано в 1991 году под названием «Турбомашина Тесла».
