Investigations of aerodynamics of Tesla bladeless microturbines

• Autorzy: Lampart P. , Jędrzejewski Ł.

Warianty tytułu

PL

Badania aerodynamiki bezłopatkowych mikroturbin typu Tesli

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an analysis of a Tesla bladeless turbine for a cogenerating micro-power plant of heat capacity 20 kW, which operates in an organic Rankine cycle with a low-boiling medium. Numerical calculations of the flow in several Tesla turbine models are performed for a range of design parameters. Results of the investigations exhibit interesting features in the distribution of flow parameters within the turbine interdisk space. The efficiency of the Tesla turbine depends on many parameters, including pressure, temperature and velocity conditions, rotational speed of the rotor as well as on the number, diameter, distance between the disks and the state of the disk surface and, finally, on the number and arrangement of the supply nozzles. The calculated flow efficiences of the investigated Tesla turbine models show that the best obtained solutions can be competitive as compared with classical small bladed turbines.

PL

W pracy przedstawiono analizę bezłopatkowej turbiny tarczowej Tesli pracującej w organicznym obiegu Rankine'a z czynnikiem niskowrzącym w mikrosiłowni kogene- racyjnej o mocy cieplnej 20 kW. Wykonano obliczenia numeryczne przepływu w turbinie Tesli w szerokim zakresie zmienności parametrów pracy turbiny. Wyniki badań obrazują szereg ciekawych cech w rozkładzie parametrów przepływu w przestrzeniach międzytarczowych turbiny. Sprawność turbiny Tesli zależy od wielu parametrów przepływowych, takich jak ciśnienie, temperatura, prędkość czynnika, prędkość obrotowa wirnika, oraz od wielu parametrów geometrycznych, m.in. od liczby i średnicy tarcz, odległości między tarczami, stanu powierzchni tarcz oraz układu dysz zasilających. Obliczone sprawności modeli turbiny Tesli wskazują, że najlepsze rozwiązania tej turbiny mogą konkurować z klasycznymi turbinami łopatkowymi.

Słowa kluczowe

EN

bladeless frictin turbine; flow efficiency; CFD simulation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 49 nr 2
• Strony: 477--499
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys. tab.

Twórcy

autor

Lampart P.

autor

Jędrzejewski Ł.

• The Szewalski Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences, Gdańsk, Poland,

Bibliografia

• 1. Beans W.E., 1966, Investigation into the performance characteristics of a friction turbine, Journal of Spacecraft and Rockets, 3, 1, 131-134
• 2. Davydov A.B., Sherstyuk A.N., 1980, Experimental research on a disc microturbine, Russian Engineering Journal, 8
• 3. Fluent Inc., 2000, Fluent/UNS/Rampant, ”User’s Guide”
• 4. Fluent Inc., 2000, Gambit. ”User’s Guide”
• 5. Gruber E.L., 1960, An Investigation of a Turbine with a Multiple Disc Rotor, Thesis, Arizona State University, Tempe, Arizona
• 6. Hicks K., 2005, Method of and apparatus for a multi-stage boundary layer engine and process cell, United States Patent US 6,973,792 B2, Dec. 13
• 7. Kosowski K., 2007, Steam and Gas Turbines with Examples of Alstom Technology, 2nd edition, Alstom Power Sp. z o.o.
• 8. Lampart P., Kosowski K., Piwowarski M., Jędrzejewski Ł., 2009, Design analysis of a Tesla micro-turbine operating on a low-boiling medium, Polish Maritime Research, Sp. Issue No. 1, 28-33
• 9. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R., 2003, Ten years of industrial experience with the SST turbulence model, Turbulence, Heat and Mass Transfer, 4, Begell House, Inc.
• 10. Mikielewicz J., Kosowski K., Lampart P., Piwowarski M., Bykuć S., 2008, Analiza możliwości zastosowania turbiny Tesli w mikrosiłowni z czynnikiem niskowrzącym, The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery, Gdańsk
• 11. North R.C., 1969, An Investigation of the Tesla Turbine, Thesis, University of Maryland
• 12. Praast T.D., 1993, Theory and plans for the Tesla turbine, TMMI 1315 Pepper Drive, 7, El Cajon CA 92021-1425
• 13. Rice W., 1965, An analytical and experimental investigation of multiple-disk turbines, Journal of Engineering for Power, Trans. ASME, 29-36
• 14. Rice W., 1991, Tesla turbomachinery, Conference Proceedings of the 4th International Tesla Symposium, Serbian Academy of Sciences and Arts, Belgrade, Yugoslavia, 117-125
• 15. Tesla N., 1913, Turbine, Patent no: 1,061,206., United States Patent Office, of New York N. Y., Patented May 6
• 16. Wilcox D.C., 1993, Turbulence Modelling for CFD, 2ed., DCW Industries, Inc., La Canada, CA