Salve a tutti, insieme a NonSoloBolleDiAcqua abbiamo deciso di iniziare questo progetto della realizzazione della turbina di Tesla. Cercheremo di calcolare il diametro e l'interspazio fra i dischi avendo un tubo di diametro di 6 cm e un salto di circa 3 - 4 metri (una piccola sorgente che ho in campagna).Cerco di rimettere un po' insieme le cose che si sono dette su questo argomento. Qui sotto metto il brevetto originale di Tesla, con le relative foto.

Questo è un foglio di calcolo fatto da NonSoloBolleDiAcqua utilissimo per calcolare la potenza dell'acqua in base alla portata (sezione tubo) e alla pressione (salto dell'acqua).

Qui il buon qqcreafis ha postato delle interessantissime formule per il dimensionamento della turbina:

Qqcreafis ci aiuti a dimensionare la turbina?

I DATI SONO QUESTI:
La turbina dovrà girare a 3000 giri ed avere una coppia di circa 2 Nm per una potenza quindi di circa 630W, il salto dell'acqua è di 3 metri con un diametro della condotta di 6 cm.
Come faccio per dimensionare il diametro e la distanza dei dischi, il numero dei dischi da impilare, e non ultimo il foro di scarico dell'acqua?

Sono tutti invitati a partecipare, la cosa è molto interessante perchè testeremo anche l'efficenza di questa turbina.

Kekko

ma la portata è 23litri/secondo??


3,5 metri fa una velocità massima di 8m/s ammettendo una differenza di velocità di 2m/s la velocità periferica dei dischi deve essere 6m/s


Flusso costante Q=A*v=area*velocità

ammettendo un rapporto 1/4 tra scarico e periferia che comporterebbe una perdita di velocità di 1/4 ..........
dato che la sezione dipende dal quadrato basta fare lo scarico da 12cm oppure doppio da 12cm/(radice di due) =8,5cm

questo ci porta ad un diametro della turbina di 34cm con un rpm circa 60*(6/(3,14*0,34))=330

sempre che sia valida la formuletta viene 0,5mm di distanza tra i piatti

il numero di piatti è opinabile ma ce ne vanno almeno il doppio della sezione data dalla portata

ad es nel punto più stretto il diametro dellla sezione è 8,5cm facendo un calcolo della superficie di passaggio che deve venire almeno 54 cm^2, ma raddoppiamo per le perdite di carico , l'altezza libera viene 4 cm che fa 80 dischi....

riproviamo con 3m velocità di caduta massima 7,7m/s


se si vuole fare 3000 giri al minuto

3000 RPM= 50 Hz con velocità periferica di circa 6m/s viene un raggio di circa 2cm

con una portata simile occorre meterne tantissime in parallelo

mmmm allora no, 2 cm di diametro sono troppo pochi, ma anche 34cm è troppo da poter gestire con facilità. La cosa che non mi torna è che se la turbina fa 330 RPM per arrivare ai 600W deve avere circa 20 Nm, e 20 Nm sono davvero tantissimi sicuro che ci arriva?

no non ne sono sicuro,

appena posso esplicito meglio la semplicissima teoria che uso, che comunque può dare un minimo di dimensionamento

comunque il fatto è che queste turbine funzionano meglio con alte velocità di fluido

comunque si può partire dalle dimensioni e mettere più turbine il problema è lo scarico che deve essere più grande dell'ingresso

quale è il diametro che va bene 24 cm ?? può andare?

torno dopo

Ciao qqcreafis, si penso che 20 - 24 cm possa andare meglio, parlando però con Bolle pensavamo di fare prima un piccolo prototipo per poter vedere se le formule tornano.
Per esempio potremo utilizzare un diametro di 12 cm così da poter utilizzare i CD, e come alimentazione il tubo dell'acqua, che grazie a un riduttore di pressione si può simulare qualsiasi condizione (ovviamente in scala).

Che ne pensi?

Ci sono molte cose non troppo chiare, per esempio la funzione del getto di ingresso nei punti 23 - 24 - 25 e i denti/camere nei punti 26 - 27, ma il punto 23 desta sospetto... Dal disegno sembra come se l'acqua viene tagliata a metà da una "lamella" (punto 25), e parte del flusso entra a 90° sui dischi e il restante passa in basso tramite il punto 23.Fra l'altro non riesco a capire questo passaggio per la fuoriuscita dell'acqua... L'ho evidenziato in rosso.

Prima e seconda parte della traduzione slengata...avevo iniziato a sistemarlo meglio in italiano...troppa fatica...vedi tu se riesci a capirci qualcosa dalla descrizione dei pezzi!
Bolle

Immagine Allegata: BrevettoTurbinaTesla1.gif

Seconda Parte :

Immagine Allegata: BrevettoTurbinaTesla2.gif

la turbina funziona per viscosità

F=viscosità *Area*Velocità/distanza


vuol dire che la forza di trascinamento è direttamente proporzionale all'area alla velocità relativa ed inversamente alla distanza tra le superfici

http://it.wikipedia.org/wiki/Viscosit%C3%A0


il fluido arriva sul bordo dei dischi che hanno la stessa velocità periferica

ad es V acqua =7,7 m/s (Bernoulli docet v=radq(2*g*h))

diametro 24 cm =0,24m

frequenza rotazione =(v acqua)/(circonferenza=10,2 giri al secondo

=60*10,2 RPM = 612 RPM


il fluido viene frenato mano a mano che entra dalla viscosità fino a ridursi di un fattore 3 o 4 che è il rapporto tra raggio esterno ed inderno

scegliamo il fattore 3 l'energia convertita in questo caso ideale

1-(1/3)^2=1-1/9=0,89=89%

quindi dallo scarico esce fluido ad 1/3 della velocità di ingresso

quindi lo scarico deve possedere area tripla per la conservazione del flusso o portata Q= V*AREA

oppure visto che siamo partiti fissando la circonferenza
quindi il diametro interno è fissato dal rapporto 1 a 3
di conseguenza l'area del tubo di immissione deve avere area
non superiore a 1/3 area interna

diametro immissione =8cm/radq(3)=4,6 cm

troppo poco sfruttiamo il fatto che la turbina ha due uscite quindi 1/3 del doppio

diametro immissione = 4,6cm*radq(2)=6,53cm OK va bene


per la distanza tra i dischi uso la formuletta di prima, ma anche questa andrebbe indagata

quindi tanti dischi diametro 24cm con foro centrale diametro 8cm