Tài liệu Tuốc bin nhiệt điện ,chương 4 ppt

- 85 - CHặNG 4 CAẽC TỉN THT CUA DOèNG KHI CHUYỉN ĩNG QUA CAẽNH óứ xaùc õởnh õổồỹc caùc tọứn thỏỳt cuớa doỡng (hồi, khờ) khi chuyóứn õọỹng qua caùnh ngổồỡi ta thổồỡng duỡng phổồng phaùp thổỷc nghióỷm, thọng thổồỡng duỡng ọỳng khờ õọỹng. Nhổợng tọứn thỏỳt naỡy thổồỡng phuỷ thuọỹc vaỡo õỷc tờnh hỗnh hoỹc vaỡ chóỳ õọỹ doỡng chaớy. 4-1. ỷc tờnh kờch thổồùc hỗnh hoỹc cuớa daợy caùnh vaỡ chóỳ õọỹ doỡng chaớy Trong tỏửng tuọỳc bin gọửm coù daợy ọỳng phun (caùnh hổồùng) vaỡ daợy caùnh õọỹng. Daợy ọỳng phun laỡ tọứ hồỹp caùc caùnh quỷat bỏỳt õọỹng cuớa tỏửng tuọỳc bin õổồỹc lừp trón stato (phỏửn tốnh) cuớa tuọỳc bin. Daợy caùnh õọỹng laỡ tọứ hồỹp caùc caùnh quaỷt õọỹng cuớa tỏửng tuọỳc bin, õổồỹc lừ p lón rọto tuọỳc bin. Tỏỳt caớ caùnh quaỷt cuớa daợy ọỳng phun õóửu coù daỷng prọfin giọỳng nhau vaỡ õổồỹc bọỳ trờ caùch õóửu nhau. Tổồng tổỷ nhổ vỏỷy, caùnh õọỹng cuợng õổồỹc bọỳ trờ caùch õóửu nhau vaỡ coù cuỡng mọỹt daỷng prọfin nhổ nhau. 4.1.1 ỷc tờnh kờch thổồùc hỗnh hoỹc. ỷc tờnh hỗnh hoỹc cuớa caùc daợy caùnh cuớa tỏửng doỹc truỷc õổồỹc bióứu thở trón hỗnh 4-1: b - Cung cuớa prọfin (cung caùnh): khoaớng caùch giổợa nhổợng õióứm xa nhỏỳt cuớa prọfin. t - Bổồùc cuớa daợy caùnh - khoaớng caùch giổợa caùc prọfin kóử nhau. B - Chióửu rọỹng cuớa daợy caùnh: khoaớng caùch theo õổồỡng thúng goùc vồùi mỷt tióỳp giaùp daợy caùnh. l - Chióửu cao hay chióửu daỡi caùnh qua ỷt. d - ổồỡng kờnh trung bỗnh cuớa daợy caùnh - õổồỡng kờnh cuớa voỡng troỡn õi qua caùc õióứm chia õọi chióửu cao caùnh quaỷt. 1x 2x y b a ' a t B u z a z H ỗnh 4.1. ỷc tờnh hỗnh hoỹc cuớa caùc daợy caùnh - 86 - - Bóử daỡy cuớa meùp ra caùnh quaỷt - õổồỡng kờnh cuớa voỡng nọỹi tióỳp giổợa caùc õổồỡng vióửn cuớa prọfin ồớ gỏửn meùp ra. a - Cọứ ( chióửu rọỹng cuớa raợnh) - kờch thổồùc beù nhỏỳt cuớa raợnh ồớ õỏửu ra khoới daợy caùnh. Noù õổồỹc õo bũng õổồỡng kờnh cuớa voỡng troỡn nọỹi tióỳp trong raợnh. e - ọỹ phun hồi - tyớ sọỳ cuớa õoaỷn cung coù ọỳng phun L trón toaỡn bọỹ chióửu daỡi cuớa voỡng troỡn theo õổồỡng kờnh trung bỗnh cuớa daợy caùnh. e = d L 1E - goùc ra hổợu hióỷu ( õọỳi vồùi ọỳng phun caùnh hổồùng ) 1E = arc sin 1 1 t a Thọng sọỳ hỗnh hoỹc naỡy thổồỡng õổồỹc duỡng õóứ xaùc õởnh hổồùng cuớa doỡng sau daợy caùnh. Thổồỡng thỗ caùc thọng sọỳ hỗnh hoỹc cuớa daợy caùnh ngổồỡi ta kyù hióỷu nhổ sau : - ọỳi vồùi daợy ọỳng phun (caùnh hổồùng ): b 1 , t 1 , B 1 , l 1 , d 1 , 1 , a 1 , 1E - ọỳi vồùi daợy caùnh õọỹng b 2 , t 2 , B 2 , l 2 , d 2 , 2 , ỏ 2 , 2E = arcsin a 2 /t 2 y , y laỡ goùc õỷt cuớa prọfin trong daợy caùnh - goùc giổợa giỏy cung b vaỡ tỏm cuớa daợy caùnh. Ngoaỡi ra caùc õỷc tờnh trón coỡn hay sổớ duỷng khaùi nióỷm vóử goùc cos (goùc hỗnh hoỹc) cuớa meùp vaỡo prọfin ( 0k , 1k ) (Hỗnh 4.2 b), nghộa laỡ goùc nũm giổợa õổồỡng tióỳp tuyóỳn vồùi õổồỡng tỏm cuớa prọfin ồớ õỏửu vaỡo daợy caùnh vaỡ phổồng cuớa tọỳc õọỹ voỡng. ổồỡng tỏm cuớa prọfin laỡ õổồỡng bao gọửm nhổợng õióứm nũm caùch õổồỡng vióửn prọfin õóửu nhau ( = - k goỹi laỡ goùc va). ọỳi vồùi ọỳng phun vaỡ caùnh õọỹng phaớn lổỷc thọng thổồỡng 0k , 1k gỏửn bũng 90 o , õọỳi vồùi caùnh xung lổỷc beù hồn 90 o rỏỳt nhióửu. Cuỡng vồùi caùc õỷc tờnh hỗnh hoỹc tuyóỷt õọỳi ngổồỡi ta coỡn duỡng caùc thọng sọỳ hỗnh hoỹc tổồng õọỳi cuớa caùc daợy caùnh: Bổồùc tổồng õọỳi t = t/b; chióửu cao tổồng õọỳi l = l/b; bóử daỡy tổồng õọỳi cuớa meùp ra = /O; õọỹ reớ quaỷt : d l == 1 Sổỷ lión hóỷ giổợa õọỹ reợ quaỷt cuớa daợy caùnh vaỡ tyớ sọỳ cuớa õổồỡng kờnh trón chióửu daỡi caùnh quaỷt ( = d/l) coù thóứ bióứu thở bũng õúng thổùc : l l + = (4-1) Dổỷa vaỡo caùc thọng sọỳ hỗnh hoỹc cho ta gheùp nhoùm caùc daợy caùnh õọửng daỷng coù kờch thổồùc hỗnh hoỹc tuyóỷt õọỳi khaùc nhau. Trong ngaỡnh chóỳ taỷo tuọỳc bin coù thóứ chia caùc daợy caùnh ra tổỡng loaỷi theo caùc dỏỳu hióỷu khaùc nhau : - 87 - 1) Daợy ọỳng phun vaỡ daợy caùnh õọỹng phaớn lổỷc ( hỗnh 4-2a) 2) Daợy caùnh õọỹng vaỡ caùnh hổồùng xung lổỷc ( hỗnh 4-2c) Trong giồùi haỷn mọựi loaỷi ( 1 vaỡ 2 ) coù thóứ chia daợy caùnh ra mọỹt sọỳ nhoùm theo sọỳ max M ồớ õỏửu vaỡo hoỷc õỏửu ra - Nhoùm A - dổồùi ỏm ( M < M * ; M 0,3 + 0,9 ) - Nhoùm - gỏửn ỏm (M * < M < 1,2) - Nhoùm B - vổồỹt ỏm (1,1 < M < 1,3) - Nhoùm P - to dỏửn ọỳng phun Lavan (M > 1,3 ữ1,5) - Nhoùm (lổng gaợy) - phaỷm vi thay õọứi tọỳc õọỹ lồùn Trong kyợ thuỏỷt ngổồỡi ta duỡng kyù hióỷu caùc daỷng caùnh nhổ sau : o y B b x Co ok 1 1k C1 a1 y t1 k r W1 y a 1 a2 am b 2k t2 x W2 2 y c) 1k 1 W1 b) a) B Hỗnh: 4.2 Prọfin caùc daợy caùnh cuớa tỏửng tuọỳc bin a) Daợy caùnh phaớn lổỷc nhoớ dỏửn b) Sồ õọử xaùc õởnh goùc ok ( 1k ) c) Prọfin caùc daợy caùnh xung lổỷc - 88 - Chỉỵ cại dáưu C - äúng phun hay l P - cạnh âäüng ; chỉỵ säú - giạ trë trung bçnh ca gọc vo (α o hay l β 1 ) ; chỉỵ säú tiãúp theo - giạ trë trung bçnh ca gọc ra hỉỵu hiãûu (α 1E hay l β 1E ); chỉỵ cại cúi cng - loải präfin Vê dủ: C - 90 - 12A nghéa l dy äúng phun dng cho täúc âäü dỉåïi ám våïi gọc ra vo α o ≈ 90 o v gọc ra hỉỵu hiãûu α 1E ≈ 12 o . Khi thiãút kãú dy cạnh hay phán têch dng håi trong âọ cáưn sỉí dủng cạc phỉång phạp tênh toạn l thuút cng nhỉ nghiãn cỉïu thỉûc nghiãûm. Ta tháúy ràòng, âàûc tênh cạc dy cạnh khäng chè phủ thüc nhiãưu vo kêch thỉåïc hçnh hc m nọ phủ thüc vo chãú âäü dng chy nỉỵa . Nhọm thäng säú chãú tảo bao gäưm α o , β 1 - gọc vo dy cạnh ca dng, C , W - täúc âäü åí âáưu vo hồûc âáưu ra khi dy äúng phun hay l dy cạnh âäüng âọ gin nåí P 1 /P o ; P 2 /P 1 säú max M a = C/a säú, Reynolds R e = Cb/ γ ; γ âäü nhåït âäüng hc, x a = u /C a ; x 1 = u/C 1 - täúc âäü vng tỉång âäúi ; u - täúc âäü vng ; C a - täúc âäü quy ỉåïc ; tỉång âỉång våïi nhiãût giạng l thuút trong táưng v .v Chụ ràòng, nhỉỵng th thût hiãûn cọ âãø gii bàòng l thuút, cạc bi toạn trãn l ráút âäư säü, täún nhiãưu cäng sỉïc v cng khäng tênh âỉåüc hãút mäüt säú úu täú khạc. Cho nãn thỉåìng ngỉåìi ta trỉûc tiãúp dỉûa vo cạc kãút qu thê nghiãûm, trong âọ cọ tênh âãún nh hỉåíng ca âäü nhåït v âäü chëu nẹn ca cháút lng. Bàòng thê nghiãûm cọ thãø xạc âënh âỉåüc cạc âàûc tênh nàng lỉåüng v khê âäüng lỉûc hc. 4.1.2 Âàûc tênh khê âäüng hc ca dy cạnh Cạc âàûc tênh khê âäüng lỉûc hc ráút cáư n cho viãûc tênh toạn nhiãût cạc táưng túc bin, m ch úu l hãû säú täøn tháút âäüng nàng, hãû säú täúc âäü, hãû säú lỉu lỉåüng v gọc ra khi dy cạnh ca dng. - Hãû säú täøn tháút âäüng nàng trong dy cạnh l t säú cạc täøn tháút nàng lỉåüng trong dng trãn nàng lỉåüng l thuút ca dng trãn dy cạnh : + Âäúi våïi dy äúng phun : 1o C C h h ∆ =ζ (4-2) + Âäúi våïi dy cạnh âäüng 2o 1 L h h ∆ =ζ (4-3) Hãû säú täøn tháút nàng lỉåüng ca dy cạnh phủ thüc vo cạc âàûc tênh hçnh hc v cạc thäng säú chãú âäü dng ( säú M, säú R e , cạc gọc ca dng v .v ) ta s nghiãn cỉïu sau : - Hãû säú täúc âäü âỉåüc xạc âënh theo cạc cäng thỉïc : t1 1 C C =ϕ ; t2 2 W W =ψ Trong âọ : C 1 , W 2 , C 1t , W 2t - täúc âäü sau dy cạnh trong quạ trçnh thỉûc l thuút. - 89 - Nãúu täøn tháút nàng lỉåüng trong dy cạnh l bàòng hiãûu ca cạc âäüng nàng åí âáưu ra khi dy cạnh trong dng chy l thuút v dng thỉûc, cn nàng lỉåüng l thuút l âäüng nàng ca dng åí âáưu ra khi cạnh trong quạ trçnh âàóng enträpi thç : 2 2 t1 2 1 2 t2 c 1 2/C 2 / C2 / C ϕ−= − =ζ (4-2,a) 2 2 t1 2 1 2 t2 L 1 2/W 2 / W 2 / W ψ−= − =ζ (4-2,b) Nhỉ váûy l khi biãút âỉåüc cạc âàûc tênh ca dy cạnh ζ C v ζ L thç cọ thãø tçm âỉåüc cạc âàûc tênh khê âäüng khạc ϕ v ψ mäüt cạch dãù dng. - Hãû säú lỉu lỉåüng ca dy cạnh l t säú ca lỉu lỉåüng thỉûc âi qua dy cạnh trãn lỉu lỉåüng trng khäúi l thuút ca mäi cháút âi qua dy cạnh áúy. µ = G / G t (4-3) Lỉu lỉåüng thỉûc ca mäi cháút khạc våïi lỉu lỉåüng l thuút l do trỉåìng täúc âäü tải tiãút diãûn ra ca dy cạnh khäng âäưng âãưu. Âọ l do cọ låïp biãn åí phêa läưi, phêa lm ca cạnh quảt v trãn bãư màût mụt ca rnh cạnh, cng nhỉ do trỉåìng ạp sút khäng âãưu tải tiãút diãûn ra ca rnh [ ạp sút åí vạch lỉng (läưi) bẹ hån ạp sút åí vạch bủng (lm)]. Khi xạc âënh lỉu lỉåüng l thuút â gi âënh ràòng, ạp sút tải tiãút diãûn ra giỉỵ khäng âäøi v bàòng ạp sút sau dy cạnh. Âäúi våïi håi áøm, lỉu lỉåüng thỉûc khạc våïi lỉu lỉåüng l thuút cng l do nh hỉåíng ca quạ trçnh quạ lảnh, do cọ git nỉåïc trong dng. Khi xạc âënh hãû säú lỉu lỉåüng ca dy cạnh cọ thãø dng l thuút låïp biãn âãø xạc âënh lỉu lỉåüng thỉûc. Nhỉng thỉåìng thç hãû säú lỉu lỉåüng âỉåüc xạc âënh bàòng thỉûc nghiãûm theo lỉu lỉåüng âo âỉåüc. Hãû säú lỉu lỉåüng ca dy äúng phun v cạnh âäüng phủ thüc vo cạc âàûc tênh hçnh hc v thäng säú chãú âäü. - Gọc ra ca dng khi cạnh âäüng ( α 1 , β 2 ) gi l giạ trë trung bçnh ca cạc gọc âënh hỉåïng ca vẹc tå täúc âäü thỉûc sau dy cạnh, Nhåì phỉång trçnh âäüng lỉåüng ta tiãún hnh láúy trung bçnh theo bỉåïc t v theo chiãưu l. Vê dủ: gọc ra khi dy äúng phun tçm âỉåüc theo cäng thỉïc : dtdl v C dtdl v C sin sin t1 2 t1 )t()1( )t( t1 2 t1 1 )1( 1 ∫∫ ∫∫ α =α (4-4) Trong thỉûc tãú gọc ra khi dy cạnh thỉåìng âỉåüc xạc âënh bàòng thỉûc nghiãûm. Nãúu khäng cọ nhỉỵng säú liãûu thê nghiãûm, âäúi våïi dy cạnh ca túc bin hiãûn âải cọ täúc âäü dỉåïi ám, gọc ra thỉûc âỉåüc cháúp nháûn bàòng giạ trë ca gọc ra hỉỵu hiãûu. + Âäúi våïi dy äúng phun : - 90 - 1 1 11 sinsin t a E = (4-5) + ọỳi vồùi daợy caùnh õọỹng : 2 2 22 sinsin t a E = (4-6) Sổỷ chónh lóỷch goùc ra thổỷc khoới goùc hióỷu duỷng thổồỡng khọng lồùn lừm. Trong daợy caùnh coù tọứn thỏỳt nng lổồỹng lồùn thỗ goùc ra thổỷc thổồỡng lồùn hồn goùc ra hổợu hióỷu. - Hóỷ sọỳ aùp suỏỳt doỹc õổồỡng vióửn cuớa bóử mỷt lổng vaỡ buỷng caùnh: Ngoaỡi ra, tờnh chỏỳt phỏn phọỳi aùp suỏỳt trong caùc raợnh caùnh cuợng coù aớnh hổồớng õóỳn quyóỳt õởnh õởnh tồùi caùc tọứn thỏỳt tọứng, tọứn thỏỳt prọfin vaỡ lổỷc voỡng do daợy caùnh sinh ra. Vỗ vỏỷy trong thờ nghióỷm theo quy từc ngổồỡi ta xaùc õởnh hóỷ sọỳ aùp suỏỳt doỹc õổồỡng vióửn cuớa bóử mỷt lổng vaỡ buỷng caùnh : 2/ 2 1 1 C pp p i = (4-7) Trong õoù : p 1 , 1 , C 1 - aùp suỏỳt , mỏỷt õọỹ vaỡ tọỳc õọỹ cuớa doỡng sau daợy caùnh ; p i - aùp suỏỳt cuỷc bọỹ taỷi caùc õióứm õo trón prọfin. óứ phỏn tờch sổỷ chuyóứn õọỹng cuớa doỡng bao quanh daợy caùnh ta xeùt õóỳn sổỷ phỏn phọỳi aùp suỏỳt p tổồng ổùng laỡ tọỳc õọỹ C theo õổồỡng vióửn cuớa bóử mỷt prọfin. Sổỷ phỏn bọỳ õoù seợ chố roợ doỡng naỡo trong daợy caùnh laỡ tng tọỳc hay laỡ giaớm tọỳc (tng aùp) vaỡ cho ta xaùc õởnh tờnh chỏỳt cuớa lồùp bión, tờnh toaùn caùc õỷc tờnh cuớa noù, phaùt hióỷn khaớ nng vaỡ chọự bở õổùt doỡng. Trón hỗnh 4.3 trỗnh baỡy sổỷ thay õọứi aùp suỏỳt xung quanh prọfin cuớa hai daợy caùnh ọỳng phun vaỡ caùnh õọỹng coù raợnh nhoớ dỏửn. Trong daợy caùnh ọỳng phun (hỗnh 4.3a) ồớ meùp vaỡo doỡng tổỷ phỏn nhaùnh. Taỷi õióứm phỏn nhaùnh tọỳc õọỹ bũng 0 vaỡ aùp suỏỳt õaỷt tồùi giaù trở lồùn nhỏỳt. Sau õióứm phỏn nhaùnh khi doỡng chaớy qua meùp vaỡo õaợ õổồỹc laỡm troỡn do õoù doỡng seợ gia tọỳc. Sau õoù sổỷ phỏn bọỳ aùp suỏỳt phuỷ thuọỹc vaỡo hỗnh daỷng cuớa prọfin vaỡ raợnh caùnh. Trón bóử mỷt lổng (lọửi) cuớa prọfin doỡng tióỳp tuỷc õổồỹc gia tọỳc maỷnh cho õióứm 9 ữ11 trong mióửn cừt vaùt cuớa daợy caùnh ồớ õoaỷn lổỷng naỡy aùp suỏỳt p beù hồn aùp suỏỳt sau daợy caùnh p 1 . õoaỷn lổng giổợa caùc õióứm 11 vaỡ 15 aùp suỏỳt tng lón vaỡ taỷi meùp ra seợ õaỷt tồùi giaù trở gỏửn vồùi p 1 . Tờnh chỏỳt phỏn phọỳi aùp suỏỳt trón bóử mỷt loợm coù khaùc. Do doỡng gia tọỳc õọỹt ngọỹt ồớ meùp vaỡo aùp suỏỳt vỏựn giổợa gỏửn nhổ khọng õọứi õóỳn õióứm 27 chố khi õóỳn gỏửn meùp ra (õióứm 27ữ 30) aùp suỏỳt p mồùi giaớm vaỡ doỡng laỷi gia tọỳc. Nhổ vỏỷy laỡ ồớ lổng vaỡ ồớ buỷng seợ taỷo thaỡnh vuỡnng coù gradien aùp suỏỳt ỏm, bũng 0 vaỡ dổồng tổùc laỡ gia tọỳc, coù tọỳc õọỹ khọng õọứi vaỡ coù giaớm. Trong daợy caùnh naỡy vuỡng gradien aùp suỏỳt dổồng (vuỡng tng aùp) nũm ồớ õoaỷn ra cuớa lổng prọfin. - 91 - Theo âàûc âiãøm ca dng bao bãư màût cong cọ thãø nọi ràòng dng chy tàng täúc (våïi gradien ạp sút ám dP < 0) l täút nháút. ÅÍ âáy, bàõt âáưu tỉì âiãøm 2 trãn lỉng präfin v tỉì âiãøm 27 trãn bủng präfin , bãư dy låïp biãn åí theo dng chy tàng lãn khäng âạng kãø, v trong mäüt säú âiãưu kiãûn cn cọ thãø mng âi. Âon dP ≈ 0 (âiãøm 19 - 27) âàûc trỉng cho sỉû tàng lãn ca låïp biãn. Sỉû tàng trỉåíng lục âáưu ca låïp biãn xy ra khi dng bao mẹp vo. åí âáy tải mäüt âoản khäng låïn, ạp sút P tàng lãn. Trãn lỉng präfin, tải miãưn càõt vạt bãư dy ca låïp biãn tàng lãn ráút nhiãưu ; tải âáy trong nhiãưu α o 1 2 4 8 12 16 17 20 26 30 90 o 0,2 0,4 0,6 0,8 23456781516 91011121314 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2627282930 Bãư màût bủng (lm)Bãư màût lỉng (läưi) 0,8 0,6 0,4 0,2 1,0 2 1 4 15 13 7 9 11 β 1 16 23 21 19 17 15 14 13 12 11 10 9 16 Bãư màût lỉng (läưi) Bãư màût bủng (lm) 7 43 5 68 21 30 o a) b) 1817 19 20 2524232221 Hçnh 4.3 Sỉû phán bäú ạp sút theo âỉåìng viãưn präfin ca dy cạnh a) âäúi våïi dy äúng phun C-90-12A våïi t 1 =0,75; α o = 90 o ; M 1t =0,5 b) âäúi våïi dy cạnh âäüng P-23-14A våïi t 2 =0,7; β 1 = 30 o ; M 2t =0,7 - 92 - trổồỡng hồỹp lồùp bión coỡn bở chaớy rọỳi, vaỡ ồớ vuỡng tng aùp dP > 0 (õióứm 11-16) coù khaớ nng lồùp bión bở taùch. Sồ õọử taỷo thaỡnh lồùp bión vaỡ sổỷ thay õọứi bóử daỡy cuớa noù khi bao quanh daợy ọỳng phun õổồỹc trỗnh baỡy trón Hỗnh 4.4. Sổỷ phỏn bọỳ aùp suỏỳt theo prọfin cuớa daợy caùnh xung lổỷc, tổùc laỡ õọỹ thừt dỏửn cuớa raợnh beù cuợng õổồỹc trỗnh baỡy trón Hỗnh 4.3,b. õoaỷn vaỡo cuớa lổng prọfin cuợng coù gia tọỳc nhổ ồớ daợy ọỳng phun. Sau õoù laỷi coù gia tọỳc doỡng vaỡ aùp suỏỳt giaớm xuọỳng õóỳn giaù trở beù nhỏỳt ồớ gỏửn meùp ra (õióứm 2,3). Tióỳp theo õoù laỡ õoaỷn tng aùp, trong aùp suỏỳt tng lóỳn õóỳn p 2 (aùp suỏỳt sau daợy caùnh). Trón bóử mỷt loợm aùp suỏỳt cuợng giaớm rỏỳt maỷnh ồớ gỏửn meùp vaỡo, sau õoù tng lón rọửi giaớm tổỡ tổỡ õóỳn 21 - 22. Tióỳp theo (sau õióứm 23) ta thỏỳy aùp suỏỳt giaớm rỏỳt nhanh xuọỳng P 2 . Do õióửu kióỷn ồớ õỏửu vaỡo daợy caùnh ờt thuỏỷn tióỷn hồn, do õoaỷn coù tọỳc õọỹ doỡng khọng õọứi a) b l Lồùp bión b) Hỗnh 4.4 Sồ õọử taỷo thaỡnh lồùp bión trón prọfin daợy caùnh ọỳng phun a) Doỡng bao khọng bở õổùt b) doỡng bao bở õổùt - 93 - khạ låïn., do sỉû bàõt âáưu gin nåí lải ( P > P 2 ) trỉåïc miãưn càõt vạt (âiãøm 7) v do tàng ạp sút qụa nhanh trong vng tàng ạp nãn hãû säú täøn tháút nàng lỉåüng khi dng bao quanh dy cạnh kiãøu xung lỉûc s låïn hån khi bao quanh dy cạnh äúng phun (â âỉåüc thỉûc nghiãûm chỉïng minh). Cọ thãø trçnh by sỉû phán bäú ạp sút quanh präfin cạnh dỉåïi dảng âäư thë vẹc tå, bàòng cạch v cạc giạ trë P theo âỉåìng thàóng gọc våïi âỉåìng viãưn ca präfin (Hçnh 4.5). Theo Hçnh 4.5 tháúy ràòng ạp sút trãn bãư màût bủng (P b ) låïn hån nhiãưu so våïi ạp sút trãn lỉng (P L ). Hiãûu säú ạp sút áúy s tảo nãn lỉûc vng v cọ thãø xạc âënh âỉåüc bàòng cạch láúy têch phán hiãûu säú cạc ạp sút theo chiãưu di S ca vnh tỉìng präfin : dsdlPP W R lb sl u β ρ cos)( 2 , 2 2 −= ∫∫ Trong âọ : S - chiãưu di ca vnh präfin β - Gọc giỉỵa phỉång u v phạp tuún våïi pháưn tỉí bãư màût ca präfin ds. l - Chiãưu cao ca cạnh quảt. Våïi lỉu lỉåüng håi G â cho, våïi cạc thäng säú â biãút trỉåïc dy cạnh, våïi ạp sút sau dy cạnh â biãút, våïi âäü ngồût dng v säú cạnh quảt â cho cháút lỉåüng ca dy cạnh âäüng âỉåüc quút âënh båíi lỉûc R u tạc dủng lãn cạnh quảt. lỉûc vng cng låïn, hiãûu sút dy cạnh cng cao. w1 w2 pb pu pl a) b) pb.cosβ pl.cos β β β H çnh 4.5: Biãøu âäư ạp sút trãn präfin dy cạnh âäüng (a) v hçnh chiãúu ạp sút trãn bãư màût lỉng (P l ) v bủng (P b ) ca präfin (b) theo hỉåïng täúc âäü vng - 94 - 4-2. Täøn tháút nàng lỉåüng khi dng chuøn âäüng bao quanh dy cạnh Qua nhỉỵng kãút qu nghiãn cỉïu bàòng l thuút v thỉûc nghiãûm mäüt cạch cọ hãû thäúng, ngỉåìi ta cọ thãø xạc âënh âỉåüc tênh cháút ca cạc täøn tháút khạc nhau trong cạc dy cạnh, phán biãût cạc täøn tháút ch úu, áún âënh âỉåüc nh hỉåíng ca cạc kêch thỉåïc hçnh hc riãng r v chãú âäü dng chy trong dy cạnh tåïi cạc giạ trë ca nhỉỵng täøn tháút. Cạc täøn tháút ca dng chy bao quanh dy cạnh cọ thãø quy ỉåïc chia ra máúy nhọm sau âáy : 1) Täøn tháút präfin ζ pr âỉåüc xạc âënh khi dng bao quanh dy cạnh ca präfin cọ chiãưu di vä hản I = 1/b → ∞ , tỉïc l khi 1 > b Täøn tháút präfin bao gäưm : Täøn tháút ma sạt trong låïp biãn v täøn tháút xoạy khi dng trãn präfin bë âỉït, ζ ms ; Täøn tháút xoạy sau mẹp ra cn âỉåüc gi l täøn tháút mẹp ra , ζ mr Täøn tháút sọng khi dng chuøn âäüng våïi täúc âäü vỉåüt ám , ζ s ; ζ pr = ζ ms + ζ mr + ζ s (4-8) 2) Täøn tháút åí cạc âáưu cúi cạnh quảt ζ k cọ liãn quan tåïi tênh cháút chuøn âäüng trong khäng gian ca dy cạnh våïi chiãưu cao hỉỵu hản. 3) Täøn tháút do âäü r cạnh quảt ζ θ , âàût trỉng cho dy cạnh cọ âäü r quảt låïn, tỉïc l giạ trë ca θ = d/l bẹ, v do sỉû thay âäøi âiãưu kiãûn dng chy theo chiãưu cao ca dy cạnh gáy nãn. 4) Täøn tháút do sỉû tỉång tạc ca cạc dy cạnh lán cáûn gáy nãn åí trong táưng hồûc trong túc bin nhiãưu táưng , ζ b3 . 5) Täøn tháút do khong chåìm ra ca cạnh quảt ( khong chåìm ra - hiãûu säú chiãưu cao cạnh quảt ca hai dy cạnh lán cáûn) cng nhỉ do r hồûc hụt håi vo cạc khe håí giỉỵa dy äúng phun v cạnh âäüng. 6) Täøn tháút phủ khi dng chy trong dy cạnh åí vng håi áøm, ζ á . Nọi âụng ra thç cạc täøn tháút â liãût cọ liãn quan våïi nhau, nhỉng ta cháúp nháûn ràòng hãû säú täøn tháút nàng lỉåüng trong dy cạnh l mäüt täøng : ζ = ζ pr + ζ k + ζ θ + ζ b3 + ζ á (4-9) Trong trỉåìng håüp chung, âàûc biãût l trong cạc dy cạnh cọ âäü r quảt låïn, cáưn phi tênh âãún sỉû thay âäøi chiãưu cao ca cạc thäng säú hçnh hc cng nhỉ cạc thäng säú chãú âäü, v ta quan niãûm ràòng, hãû säú täøn tháút nàng lỉåüng l mäüt âải lỉåüng têch phán trung bçnh (theo lỉu lỉåüng) : [...]... 22 0,06 20 1,0 o 0,8 ζ pr o 0, 04 18 o 0,02 16 0,6 o t opt 0 0,55 0,5 t =0,705 t =0,593 β2 0,6 0,65 t =0,55 t b t= 21 14 18 0 ,4 0,7 t 21 8 5 25 0,2 t =0,56 1 2 3 4 5 6 t =0,593 7 8 9 10 11 12 13 o b 1 β2 0 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 t =0,705 -0,2 lỉng (läưi ) bủn g (lm ) -0 ,4 Hçnh 4. 9 nh hỉåíng ca bỉåïc tỉång âäúi tåïi sỉû phán bäú ạp sút trong rnh ca dy cạnh xung lỉûc, hãû säú täøn tháút präfin v... t =0,705 20 12 5 t =0,82 t =0,57 8 23 0,6 t =0,705 t =0,82 0 ,4 ζ pr α o 0, 04 16 0,03 14 α ζ pr o 0,02 12 o t =0,57 0,2 0,01 10 o 0,5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0,6 15 t= t opt 0 16 0,7 17 18 0,8 19 t b 0,9 20 21 22 -0,2 lỉng (läưi) bủn g (lm ) -0 ,4 Hçnh 4. 8 nh hỉåíng ca bỉåïc tỉång âäúi tåïi sỉû phán bäú ạp sút trong rnh ca dy cạnh phn lỉûc, hãû säú täøn tháút präfin v gọc trung bçnh ca dng... âäøi ∆ ∆ = 0 b t sin β 2E (4- 13) Khi tàng bỉåïc tỉång âäúi t s lm thay âäøi hçnh dảng ca rnh cạnh v tỉång ỉïng l sỉû thay âäøi sỉû phán phäúi ạp sút theo präfin ca cạnh Âäü di ca lỉng miãưn càõt vạt s tàng lãn v tàng âäü di ca vng tàng ạp åí âoản ra ca lỉng cạnh p 1,0 13 1 0,8 17 b 1 α t t =0,705 20 12 5 t =0,82 t =0,57 8 23 0,6 t =0,705 t =0,82 0 ,4 ζ pr α o 0, 04 16 0,03 14 α ζ pr o 0,02 12 o t =0,57... gọc vo tåïi täøn tháút präfin theo cäng thỉïc : (4- 15) Trong âọ ζprmin - täøn tháút präfin bẹ nháút ỉïng våïi gọc vo β1opt ; i = δ = β1 - β1opt - gọc ra ca dng β1opt = β1 + ( 3 ÷ 6o) Khi tênh dy äúng phun thç thay β trong (4- 15) bàòng gọc α nh hỉåíng ca säú M åí âáưu ra dy cạnh 2 nh hỉåíng ca säú M tåïi ζ pr täøn tháút präfin bàõt âáưu tỉì lục M 4 > 0 ,4 ÷ 0,6, khi cọ tạc dủng 1 âạng kãø ca âäü chëu... tháút åí chãú âäü chy táưng cao hån nhiãưu (m = 0,5)s våïi lục åí chãú âäü chy räúi (m ≈ 0, 14 ÷ 0,20) Âäúi våïi cạnh cọ bãư màût nhạm våïi Re ≥ 3.105 ÷107 täøn tháút nàng lỉåüng trong dy cạnh khäng phủ thüc vo Re, tỉïc l trong vng áúy cọ chãú âäü dng chy tỉû âiãưu chènh 0,08 ζ pr 1 0, 04 2 0 5 1 2 3 4 5 6 Re x 10 Hçnh 4. 12 nh hỉåíng ca säú Re tåïi hãû säú täøn tháút präfin ζpr 1- âäúi våïi dy cạnh âäüng... âỉåüc gi l xoạy thỉï cáúp - 1 04 - Så âäư tảo thnh dng chy thỉï cáúp åí β2 o trong rnh cạnh â âỉåüc 26 β2 25 chỉïng minh bàòng thỉûc 24 nghiãûm nh vãư cạc vãút 23 22 ca dng cho ta tháúy r 1,00 o 21 ζ rng dng chy trong låïp 0,08 biãn tỉì vạch âáưu cúi âãún 0,06 lỉng cạnh Âàûc tênh thay ζ âäøi hãû säú täøn tháút nàng 0, 04 z=z l lỉåüng v gọc ra ca dng 0,02 0 0,1 0,2 0,3 0 ,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 theo... Âàûc tênh thay ζ âäøi hãû säú täøn tháút nàng 0, 04 z=z l lỉåüng v gọc ra ca dng 0,02 0 0,1 0,2 0,3 0 ,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 theo chiãưu cao ca cạnh âỉåüc nãn lãn trãn Hçnh 4. 14 Sỉû phán phäúi hãû säú täøn tháút v gọc ra ca Hçnh .4. 14 dng theo chiãưu cao ca dy cạnh phàóng xung lỉûc Khi cạnh råìi cạc vạch âáưu cúi lục âáưu täøn tháút gim xúng, sau âọ tàng nhanh, räưi tiãúp tủc gim âãún tiãút diãûn giỉỵa,... quạt trãn Hçnh 4. 15 - 105 - Âäúi våïi dy äúng phun ta thay β bàòng α o o o o ζk 80 140 120 100 Gọc qût cng bẹ thç hiãûu ζ pr 2 o säú ạp sút åí phêa lỉng v bủng ∆β=60 präfin cng nh, tỉïc l täøn tháút âáưu cúi cng bẹ 1 Våïi âải lỉåüng l/b â cho cọ thãø gim täøn tháút âáưu cúi, 1=b nãúu lm mng âỉåüc låïp biãn åí l l vng cọ âäü cong ca rnh låïn 0 1 2 3 4 nháút, cng nhỉ nãúu gim båït Hçnh 4. 15 Sỉû thay... präfin l täøn tháút ma sạt trong låïp biãn ζms cọ thãø xạc âënh bàòng l thuút, nãúu biãút chãú âäü ca låïp biãn v bãư dy quy ỉåïc δ ca nọ åí âáưu ra khi dy cạnh (Hçnh 4. 4,a); * ∆h δ *** + δ b*** H * (δ L* + δ b** ) ζms = 2 ms ≈ L = (4- 11) t sin α 1E t sin α 1E C1t / 2 ÅÍ âáy : “l” - K hiãûu bãư màût lỉng “b” - K hiãûu bãư màût bủng H* = δ***/ δ** - Âàûc tênh låïp biãn , trong âọ, âäúi våïi rnh tàng... präfin b) Âäúi våïi cạnh trån thỉûc tãú Remin ≈ 107, våïi h/b ≈ 0,01 Re ≈ 105 Âäúi våïi cạnh túc bin Remin = (3 ÷ 5) 105 Täøn tháút nàng lỉåüng trong vng tỉû âiãưu chènh phủ thüc vo âäü nhạm tỉång âäúi Ty theo âäü nhạm tỉång âäúi täøn tháút ma sạt trong dy cạnh túc bin cọ thãø âạnh giạ theo cäng thỉïc : (4. 16) ζms = 0,19 (h/b)0,251 Chãú âäü dng chy trong pháưn låïn cạc táưng theo säú Re thỉåìng nàòm . quạt trãn Hçnh 4. 15. 0 0,1 0,2 0,3 0 ,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,02 0,06 0, 04 1,00 0,08 z l z = β 2 ζ ζ 2 β 21 22 23 24 25 26 o o Hçnh 4. 14 Sỉû phán phäúi. (läưi) 0,8 0,6 0 ,4 0,2 1,0 2 1 4 15 13 7 9 11 β 1 16 23 21 19 17 15 14 13 12 11 10 9 16 Bãư màût lỉng (läưi) Bãư màût bủng (lm) 7 43 5 68 21 30 o a) b) 1817 19 20 25 242 32221