Mikro tesla türbini tasarımı ve üretilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında bir Tesla türbini projelendirilmiş, tasarlanmış ve üretilmiştir. Tesla türbini tasarım aşamasında bilgisayar destekli tasarım ve üretim teknolojileri ve metodlarından yararlanılmıştır. Değiştirilebilir çift nozul girişli, hacim, disk sayısı, disk aralığı değişikliği imkanı sağlayan bir yatağa sahip yeni bir tasarım sunulmuştur. Bu tasarıma ait elemanlara sonlu eleman analizleri yapılmış olup maksimum gerilme, yer değiştirme değerleri farklı malzemeler için hesaplanmış, tasarım eksiklikleri giderilmiştir.Literatür araştırması olarak dönen diskler arasındaki akış ve tesla fan teorisi incelenmiştir. Tesla türbini bölümünde tesla türbini çalışma prensipleri, kullanım alanları ve çeşitleri anlatılmıştır. Çok kademeli türbinler, otomotiv, uçak tesla türbinleri incelenmiştir. Ayrıca diğer türbin çeşitleri ve bileşenleri işlenmiş ve tesla türbini ile arasındaki farklılıklar belirtilmiştir. Bilgisayar destekli tasarım bölümünde tasarım prosesleri ve çeşitleri anlatılmış, iki boyutlu çizim sistemleri, üç boyutlu modelleme, parametrik tasarım özetlenmiştir. Sonlu elemanlar yazılımı çıktıları ve kullanılan malzemelerin özellikleri belirtilmiştir.Bilgisayar destekli üretim başlığı altında, CAM prosesi ve otomasyon sistemleri anlatılmıştır. Bu bölümde tasarlanan türbin bileşenleri G kodlarını yaratmak için kullanılan yazılımlar özetlenmiştir. Daha sonra G kodları her bir bileşen için oluşturulmuş ve bir CNC dik işleme makinesi kullanılarak üretim gerçekleştirilmiştir. Üretim esnasında yine her bir bileşen için optimum kesme parametreleri saptanmıştır. Sonuç ve öneriler kısmında konu ile ilgili yapılması gereken ileri çalışmalar belirtilmiştir.

In this thesis study, a tesla turbine is designed and manufactured. In the design stage computer aided design (CAD) and Computer aided Manufacturing (CAM) technologies and methodologies are used. At the end, a double nozzle enterance turbine had been manufactured. This turbine has flexible volume, disk number, disk gap abilities and it is completely a new design. Finite element analysis had been performed for turbine parts and maximum stress and deflection are calculated. Different materials are used for these analysis. Design gaps have been eleminated.In the literature survey, flow between rotating disks and tesla fan theory are investigated. Tesla turbine working principles, usage and types are explained in the Tesla Turbine part. Multi stage tesla turbines, automotive and airplane tesla turbines are mentioned. Furthermore, other turbine types and differences between tesla turbine are studied. In the computer aided design part, design processes, types are explained. Two and three dimensional drawing concepts, parametric design are summarized. FEM software outputs and material properties are presented.In the computer aided manufacturing part, CAM process and automation systems are studied. Also G codes for every part of the tesla turbine are calculated. Sofware which are used to produce these G codes are summarized. After this step, parts are manufactured by using a CNC router machine. Optimum cutting parameters are presented for every part. At the conclusion paragraph, further studies related to subject is mentioned.