Читать статья по физике: "Тесла-компрессор" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Тесла-компрессор. Данное устройство относится к области машиностроения, в частности, к насосам сжатия газообразных веществ различной производительности.

Все механические компрессоры, такие как поршневые, винтовые, центробежные, диффузионные и т.д. обладают существенным недостатком – трением механических деталей друг о друга. К примеру, поршень, чтоб создать сжатие порции газа в десять литров воздуха (10 грамм) должен совершить, как минимум, одно полное движение вдоль цилиндра, с весом поршня с кольцами не менее 10 килограмм на расстояние примерно 0,3 метра (для средних давлений). Из-за сжатия 10 грамм мы вынуждены совершать работу по перемещению поршня, двигать прочный шток с тяжелым кривошипом, вращать ротор электродвигателя, и эта вся работа в конечном итоге уходит на нагрев деталей и охлаждающей воды. Чем мощнее компрессор, тем больше и тяжелее механические детали перемещения, которые требуют смазки и охлаждающей воды, тем ниже использование электрической энергии привода.

Мудрая природа подсказывает нам более рациональный путь сжатия газов, однако мы почему-то плохо понимаем её из-за неполноты знаний. Летом, во время грозы, раскаты грома слышны на расстоянии 10 – 15 километров. Можно представить, какие давления надо создать, чтобы получилась подобная слышимость, да ещё при буйном ветре. И всё это без поршней и цилиндров. В канале разряда молнии происходит ионизация воздуха (отрыв внешних электронов от атомов). А поскольку ионы расположены в сильном электрическом поле между облаком и землёй, оно ускоряет их от положительного заряда (облака) в сторону земли. И хотя длина движения ионов всего несколько сантиметров, силы давления на кубик воздуха достигают десятков тонн. Такой силы удары мы и слышим над головой. Спрашивается, а как рационально использовать такой уникальный принцип действия природы для компрессоров?

Более сотни лет назад Никола Тесла создал необычный трансформатор без железного сердечника, ныне называемый катушкой Тесла. Данное устройство отличается тем, что при минимальном весе и малом габарите можно получать высокие напряжения и большие токи.

Устройство предельно простое. Здесь только две обмотки. На первичную обмотку подключены источник тока напряжением 1-6 киловольт с конденсатором и разрядником. В результате в этом контуре создаются пульсирующие токи высокой частоты, а во вторичной обмотке с большим числом витков возникают такие же высокочастотные колебания тока, но с высоким напряжением до нескольких миллионов вольт. Если сейчас на верхнем конце вторичной обмотки (его называют тёплым) поставить выпрямитель, тогда получается великолепный ускоритель постоянного тока (электростатический ускоритель). Корона, образующаяся на острие тёплого конца, за счёт пульсаций выпрямленного тока и сосредоточенного на игле электрического постоянного поля срывает внешне электроны с любых газовых атомов. А образующиеся ионы разгоняются электрическим полем до скоростей в десятки и сотни километров в секунду (повторим, в секунду) улетают в пространство, попутно увлекая за собой все встречающиеся атомы и молекулы воздуха. Получается скоростной напор. Однако когда меряешь такой поток ионизированного воздуха прибором, он получается очень узким, направленным по оси действия короны и