Клапан тесла - Tesla valve

Чертеж клапана
Поперечное сечение клапана Тесла с изображением его полости из исходной заявки на патент.

А Клапан тесла, названный Теслой клапанный канал, является пассивным обратный клапан. Это позволяет жидкость течь предпочтительно в одном направлении, без движущихся частей. Устройство названо в честь Никола Тесла, который был награжден Патент США 1,329,559 в 1920 году за его изобретение. В заявке на патент изобретение описывается следующим образом:[1]

Внутренняя часть канала снабжена расширениями, выемками, выступами, перегородками или баками, которые, не оказывая практически никакого сопротивления прохождению жидкости в одном направлении, кроме поверхностного трения, представляют собой почти непроходимую преграду для ее потока в пространстве. противоположное направление.

Тесла иллюстрирует это с помощью чертежа, показывающего одну возможную конструкцию с серией из одиннадцати сегментов управления потоком, хотя при желании можно использовать любое другое количество таких сегментов для увеличения или уменьшения эффекта регулирования потока.

Один вычислительная гидродинамика Моделирование клапанов Тесла с двумя и четырьмя сегментами показало, что сопротивление потоку в блокирующем (или обратном) направлении было примерно в 15 и 40 раз соответственно больше, чем в беспрепятственном (или прямом) направлении.[2] Это подтверждает патентное утверждение Теслы о том, что в клапанном канале на его диаграмме может быть получено отношение давлений, «примерно 200, так что устройство действует как слегка протекающий клапан».[1]

Клапан Тесла используется в микрофлюидный Приложения[3] и предлагает такие преимущества, как масштабируемость, долговечность и простота изготовления из различных материалов.[4]

Диодичность

Клапаны представляют собой конструкции, которые имеют более высокий перепад давления для потока в одном направлении (обратном), чем в другом (прямом). Эта разница в сопротивлении потоку вызывает чистый направленный расход в прямом направлении в колебательных потоках. Эффективность часто выражается в диодичности. , являющееся отношением перепадов давления для одинаковых расходов:[5]

куда - перепад давления обратного потока, и падение давления в прямом потоке для скорости потока .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б "Патент №: US001329559". Ведомство США по патентам и товарным знакам. Канцелярия директора по коммуникациям. Получено 2 января 2017.
  2. ^ "Клапанный канал Теслы - журнал" Журнал энергии жидкости ". Журнал Fluid Power. 2013-10-23. Архивировано из оригинал на 2017-01-13. Получено 2017-01-13.
  3. ^ Дэн Юнбо; Лю, Чжэньюй; Чжан, Пин (28 января 2010 г.). «Оптимизация микроклапанов гидравлического сопротивления неподвижной части с низким числом Рейнольдса». Микроэлектромеханические системы (МЭМС), 23-я Международная конференция IEEE 2010 г.: 67–70. Дои:10.1109 / MEMSYS.2010.5442565. ISBN  978-1-4244-5761-8.
  4. ^ Гамбоа, Адриан Р .; Моррис, Кристофер Дж .; Форстер, Фред К. (2005). «Повышение эффективности микронасоса с фиксированным клапаном за счет оптимизации формы клапанов». Журнал инженерии жидкостей. 127 (2): 339. Дои:10.1115/1.1891151.
  5. ^ де Фриз; Флорея; Хомбург; Фрейнс (2017). «Устройство и работа клапана тесла для пульсирующих тепловых труб». Международный журнал тепломассообмена. 105: 1–11. Дои:10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2016.09.062.

внешняя ссылка