Introduzione

Migliorare le prestazioni di turbomacchine senza lama per un uso conveniente e ad alta efficienza in applicazioni energetiche su piccola-media scala. Le prime turbomacchine ad alta efficienza, reversibili, di tipo “Tesla” o “bladeless”, che si avvicinano asintoticamente all’efficienza prevista del solo rotore, tipicamente nell’intervallo 80-90%, per la conversione e recupero di energia, l’espansione o la compressione di fluidi come aria, acqua, olio, liquidi organici quale il sangue. Il fluido di lavoro può essere monofase o multifase quale miscele acqua/vapore. Questa invenzione porta le turbomacchine a strato limite «bladeless» o di tipo «Tesla» alle medesime prestazioni di quelle tradizionali a palette, rispetto alle quali però le macchine Tesla vantano una maggiore semplicità, robustezza, e l’assenza di decadimento delle prestazioni al diminuire delle dimensioni.

Caratteristiche Tecniche

L’innovazione nasce dalla profonda comprensione dei fenomeni di perdita nell’interazione statore-rotore delle turbomacchine Tesla convenzionali, che sono tra le principali cause delle prestazioni limitate di tali turbomacchine. Questa soluzione costruttiva consentirà alle turbomacchine bladeless di imporsi in applicazioni di piccola taglia distributie sul territorio (es. centali mini-idroelettriche, movimentazione fluidi organici, microattuatori dentali, ecc.), competendo anche nei contesti delle turbomacchine tradizionali. Il prototipo di turbomacchina reversibile Tesla ultra efficiente, funzionante sia come turbina che come pompa di acqua, è in fase di sviluppo presso UNIGE e, successivamente, viene dimostrato in un ambiente di lavoro reale, raggiungendo un TRL 5/6. Si prevede che applicando le soluzioni della presente invenzione, l’efficienza di espansione isoentropica potrebbe essere aumentata dal 36% di una turbina Tesla tradizionale al 70+%, competitiva con le turbomacchine tradizionali.

Possibili Applicazioni

• Refrigerazione e condizionamento ambientale;
• Recupero energetico e Organic Rankine Cycle (ORC);
• Micro-idro ed accumulo energetico;
• Biomedicale: pompa ematica, concentratori di ossigeno;
• Gestione di flussi bifase.

Vantaggi

• Alta efficienza, funzionamento reversibile e bassa rumorosità;
• Resistente all’erosione;
• Può gestire fluido multifase;
• Facilità di fabbricazione e manutenzione.