Така е, няма да е леко.
Ето ви една 3D картинка, отново крайно опростена (центробежната е по подразбиране), на която съм означил само най-важните сили.
F3 и F4 са силите, които ви накарах да сумирате, но така се надявам да е по-нагледно какво ще бъде "подпомагането" за изтласкване на флуида.
Интересно е че тази ви схема показва по-различно разпределение на силите. Поне според първата ви схема на силите F1 и -F1, би трябвало да съответстват F1 и F2 при втората, поне когато първата се вземе като получена при вертикално сечение по диаметъра на дисковете. Явно вие го виждате по друг начин. За да няма недоразумение, сложете една равнина на сечение на втората си схема така че да представя разреза, който явно искате да изразите при първата.
Забелязвам че отново наблягате на "изтласкването" като при схемата ви давате "посока на флуида". За да няма недоразумение приемем че, посоката на флуида е създадена от завъртането на ротора от външна сила, както при ТП. Така, при ТП, в началото, докато флуида няма инерция в посоката F3, или когато разликата в релативните скорости на ротора и работния флуид е висока, може да се каже че F4 е силата на инерцията, но с времето тя намалява, но разбира се не изчезва напълно, като нейното намаляване се пренася в увеличаване на инерционния момент, и намаляване на релативните скорости, на ротора и на флуида съответно. При положение че изхода, при ТП, се явява перпендикулярно нагоре, не знам защо е трудно да си представите как работния флуид бива "изтласкван" през отвора, навън, от центробежната сила, F3 и инерционния момент на флуида, понеже отвора се явява единственото място по периферията където флуида може да се разпространи.
Сега ще третирам схемата ви като ТТ, като "посоката на флуида" е посоката в която парата навлиза и започва, спираловидното си движение в междудисковото пространство, към централните отвори. Предполагам, че няма да възразите че F1 и F2 получават от нарастването на налягането при "флуидната (парната) възглавница" с нарастването на центробежната и центростремителната сила. Това го посочих ясно в предишния коментар. Относно F3 и F4. Отново F4 може да се каже, че се проявява като, инерция но този път повече при ротора и съответно при се предава към флуида, поне докато техните относителни скорости не се доближат. В работен режим, поне както аз си представям динамиката, F4 нараства само при натоварване на оста на ротора с работен ( спирателен ) момент, като няма товар на ротора, F4 съществува но е много по малка от F3. Оставям настрана евентуалното задиряне на флуида по корпуса, за което споменавам по-долу.
Тук ще отбележа, нещо което схемите пропускат. Отново отбелязвам че е важно да се представим динамиката на процесите и силите които те пораждат във времето. Например при ТТ, това което вие показвате с вектори, F4 равна по-големина и обратна на посока на F3, може да се каже че съществува само в началните части от секундата когато парата започва да се допуска в кухината. В този момент F1 и F2 са малки, понеже още нямаме изградена центробежна сила, и съответно създадена компресирана "флуидна (парна) възглавница", и парата под компресия навлиза в кухина с атмосферно налягане. С развъртането на ротора и нарастването на оборотите F3 намалява, като тази енергия се прехвърля в инерционната енергия на ротора и парата. Същевременно центробежната сила нараства и започва компресирането на "флуидната възглавница", и така F1 и F2 започват да нарастват. Това, според мен е по-реалистична картина на векторните сили, не претендирам че е пълна, но мисля че прави картинката близка до реалността.
Незнайно за мен е, защо процесите в едно и също устройство ги делите на помпа и турбина, като принципа е преобразуване на праволинейно движение във въртеливо и обратното. Тоест, векторите на силите са с еднакви направления, но с обратна посока за съответните определения.
Разделям устройството на ТТ и ТП понеже работния флуид на ТТ е пара (под определено налягане), поне това е работния флуид с които Тесла е експериментирал в продължение на десетилетие, и е постигал резултатите които описва, докато при ТП може да са всякакви флуидни смеси. Вие споменавате на шега, как може да си представим че се използва мед, така е, но си представете как меда ще "минава" през разстоянието от 0.7 - 0.8 мм, което е характеристично за турбината. И така имайки този, хумористичен поглед, да си представим по същия начин как меда може да се пусне като работен флуид при стандартните турбини. Въпреки, че предполагаемо ще удря лопатките с доста повече маса от парата, лесно е да си представим колко безсмислено би било това.
Съгласен съм че преобразуването на праволинейно движение във въртеливо и обратно, при един и същи тип флуид има ще има сходни и обратни, но не еднакви характеристики, освен ако не се променят някои конструктивни параметри. Например ако вземем работния флуид които искаме да компресираме да е пара (практически би било безсмислено, но това е единствения флуид които бива работен за ТТ и ТП едновременно), тогава на изхода при ТП, за да имаме подробност на спиралите на флуида както при ТТ, трябва да имаме постоянни 12 атмосфери (Тесла е експериментирал с 10-12, като в някои случаи е отивал до 16). Което означава че нашият отвор на изхода, трябва да е оразмерен така, че да позволява при всмукването на парата, през централните отвори и оборотите които развива помпата да поддържа постоянно налягане по периферията 12 атмосфери, на парната "флуидна възглавница".
Второ непонятно за мен е, какво значение има броя на "зъбите"(дисковете) за центробежната сила? При ТП тази сила е еднаква, независимо от посоката на въртене и остава да е доста интелигентна за да решава накъде да помага.
Разбира се че броя на "зъбите" няма значение за величината на центробежната сила. Тук съвсем се обърквам за това какво сте разбрали, посочете точно къде сте го прочели в коментара за да се опитам да доизясня.
Нека да видим и от какво се поражда тя в определението ТТ.
Праволинейната посока на флуида се отклонява от охлюва(корпуса) на турбината създавайки центростремителна сила и в противовес на нея се получава и центробежна сила. Тяхната големина ще е в пряка зависимост от радиуса на този корпус, който е константа (константа за целия цикъл, а не за отделни точки от него). Иначе казано, без него, флуида ще премине почти праволинейно между и покрай дисковете и няма да има никаква центробежна сила. Оттук следва, че с два, пет, или без дискове, ние вече сме породили тази сила и вече имаме въртеливо движение на флуида със съответните загуби. Сега остава да свалим кинетичната енергия на въпросният флуид чрез n-брой дискове, но малко по-нататък.
Според това което изразявате, ако съм ви разбрал правилно, центробежната сила се явява в противовес на центростремителната. Ако е така то тогава мисля че имаме различно виждане.
Ето моето виждане на процеса. В началото когато ТТ се запусна, неимоверно парата, под налягане, започва да се плъзга по кривината на корпуса, и понеже е под компресия, започва да се разширява надолу към централните отвори, поради инерцията си и адхизията, към дисковете, започва да ги върти. Според мен в този интервал от време, нямаме центростремителна сила а имаме а сила, насочена към центъра, породена от процеса на разширение ( и декомресирането ) на парата, като от едната страна имаме кривината на корпуса а от другата пространство за разширение към централните отвори. В следващите моменти имаме допълнително набиране на инерция от ротора ( с дисковете ), и след кратко време ( 3-5, секунди според изказвания на Тесла, макар че това явно зависи от масата на ротора и съответно физическите размери на ТТ), турбината минава в свободен (не натоварен) режим. В тези моменти, с нарастване на оборотите, се заражда центробежната сила, като съответно парата започва да бъде "изтласквана" по периферията, където тя се натиска по корпуса, и точно това натискане създава обратната центростремителна сила, и така този процес продължава до образуването на така вече определената "флуидна (парна) възглавница", която може да има максимум налягане, на свободен ход, не много по-малко от налягането на входящата пара ( за да позволява навлизането на пара за компенсация на загубите, каквито и да са те, при свободен режим). Динамиката на режима на натовареност го обясних първия си коментар, по които вие изразихте негативно отношение така че не мисля да го повтарям, понеже ако имате интерес можете да го прочетете отново.
F1 и F2 са отчасти за сцеплението, както казах и тук ще направя едно уточнение, тъй като вие го поставихте в кавички и използвахте термина "адхизва".
Тук отново съм объркан, какво означава „F1 и F2 са отчасти за сцеплението“, ако доизясните ще е добре.
Адхезията е величина, която е константна за два вида материя и не зависи от приложената сила на натиск между тях (налягане). При един и същ флуид и налягане, от значение ще бъде материалът за дисковете, от където вече може да се каже, дали има ниска или висока адхезия между техните повърхности.
Принципно съм съгласен с това, но не забравяйте все пак че непрекъснато говорим за компресия на флуид. Когато парата е под компресия, мисля че няма спор, че броя на молекулите на единица обем нарастват, като същото важи и за молекулите по повърхността на тази образна единица обем и, в крайна сметка те са пакетирани по-плътно една до друга на същата единица площ, следователно, адхизивната сила, на единица площ, също нараства.
Сега ме напира и един такъв въпрос: А какво става с "адхизването" към корпуса, особено ако са от еднакъв материал? Или какво ще възпрепятства напускането на флуида, ако блокираме дисковете? - адхезията?
Разбира се ще, има адхизване, в това няма спор. Тесла не с поменавал това да е проблемно при практическите изпитания. Все пак ако се вземе съотношението на работната площ на дисковете към задиращата площ на корпуса, при това което Тесла цитира, се получава съотношение приблизително 1/25, като с увеличаване на броя на дискове това съотношение разбираемо намалява.
Ми да използваме тогава пчелен мед за флуид, той има отлична адхезия. Той пък ще се "адхизва" прекомерно и няма да иска да напусне турбината...
Не го приемайте като заяждане, просто минавам в крайности за да наблегна, че това не е ефективен метод за превръщане на енергия.
Не го приемем, а го оценявам, човек винаги трябва да може да си представи различна картина, колкото по-нестандартна толкова по-добре. В това отношение обаче, мисля че вече изразих отношение по примера за меда като флуид по-горе.
За да се свали цялата кинетична енергия на флуида, то той трябва на изхода да е със скорост клоняща > 0 и да се окапва, ако мога така да се изразя от собствената си тежест. При ТТ такова нещо не се наблюдава, от което може да се съди и за твърде ниското КПД.
Може би ще е добре да прочетете приложения документ (файл), от няколко страници по-напред. Там Тесла споменава че на изхода на турбината парата излиза с (приблизително) атмосферно налягане. Сега за окапването, което е вероятно, но единственото което Тесла казва в това отношение е, че турбината няма проблем да прави кондензация на парата и даже че на изхода може да се "върже" вакум, за допълнително да се подобри характеристиката и. В допълнение той посочва че за извличане на максимална ефективност могат да се вържат 2 ( ако е необходимо и повече ) турбини последователно, на общ вал.
Ще спомена отново, че Тесла неколкократно заявява че, ТТ е термодинамичен трансформатор. В това което дискутираме до сега ние само обрисуваме динамиката на флуида, без да вземаме под внимание термодинамиката, или температурните градиенти които се формират в системата, но за тях е доста по-трудно да се види как влияят върху динамиката и затова ги оставям на страна. Както може да си представим комплектността нараства, и затова мисля че не теорията а практиката ще бъде най-добрия водач за разбирането на ТТ.
Относно КПД-то, нека да не правим съждения лековато.
Това което знам, от лични изследвания, за Тесла е че той-конструира системите си много стриктно, така че най-високата им ефективност е постига в ограничен диапазон на работни параметри. Не че те няма да работят при по-широките диапазони, но при такова разширение на параметрите, системите губят ефективността за която Тесла специфично е направил конструкцията им. Не знам дали сте чели негови, лекции или патенти но, ако владеете Английски, силно ги препоръчвам. Забележете, че той е единственият изобретател, който е мислил при всяко свое изобретение за максимално възможна ефективност, и минимален разход на енергия, докато всички други по негово време, а много и сега, само мислят как да направят нещо да работи. Не случайно той е конструирал и итарирал многократно върху дизайна на своите изобретения, точно с цел ефективност.
Въпреки това, дали като помпа или като турбина, си има своите две предимства пред останалите. Едното е дълготрзаайност, а другото е възможност за работа със силно замърсени флуиди.
Да добавим, относно чертите с които се съгласяваме, сравнително не трудна за изработка, даже и в домашна работилница. И да се замислим, колко са "лесните" дизайни при които можем да си направим мини термодинамичен трансформатор която има висока дълготрайност.
