bài giảng tuốc bin hơi tàu thủy

PHẦN II: TUA BIN HƠI TÀU THỦY CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TUA BIN HƠI 1.1. Nguyên lý chung của dòng hơi, hoạt động của tầng tua bin 1.1.1 Nguyên lý tác dụng xung kích, đặc tính xung kích

PHẦN II: TUA BIN HƠI TÀU THỦY CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TUA BIN HƠI 1.1. Nguyên lý chung của dòng hơi, hoạt động của tầng tua bin 1.1.1 Nguyên lý tác dụng xung kích, đặc tính xung kích Hình 1.1. Tác dụng xung kích biến đổi động năng thành cơ năng Cho một dòng hơi có động năng lớn thổi vào một bản phẳng (hình 1.1a), dòng hơi tác dụng lên bản phẳng với ba thành phần: Đẩy vật dịch chuyển theo phương chiều dịch chuyển của dòng hơi; ma sát sinh nhiệt tại chỗ của dòng hơi và bản phẳng; bắn hạt hơi bật trở lại theo mọi phương. Trong ba thành phần, tác dụng đảy bản phẳng là tác dụng xung kích của dòng hơi biến động năng của dòng hơi thành công cơ học. Nếu bản phẳng được gắn bánh xe thì nó sẽ chuyển động làm công có ích của dòng hơi tăng lên, nếu hai thành phần tổn thất năng lượng kia giảm thì thành phần xung kích sẽ tăng. Nếu ta thay đổi bề mặt phằng thành mặt cong và vị trí thổi hợp lý, ta sẽ giảm được hai tổn thất đó và tác dụng của dòng hơi tăng lên (hình 1.1b) Khảo sát dòng hơi chảy trong cánh bán nguyệt (hình 1.2): Khi dòng chảy dọc theo bề mặt cánh các hạt hơi ở a, b, c hay bất kỳ điêm nào trên cánh đều xuất hiện lực ly tâm P tác dụng lên cánh. Trong đó, thành phần Pa vuông góc với phương của dòng chảy, chúng đối xứng và triệt tiêu lẫn nhau nên không ảnh hưởng tới chuyển động của cánh, thành phần Pu tổng hợp thành lực làm dịch chuyển cánh. Trên thực tế, các prôphin của cánh tua bin không hình thành bán nguyệt, phương của dòng hơi trùng với phương chuyển động của cánh. 1. Ống phun 3. Bánh động 2. Cánh động 4. Trục rôto Hình 1.2. Nguyên lý tác dụng xung kích của hạt hơi có khối lượng chuyển động lên cánh Động năng của dòng hơi càng lớn thì công cơ học dòng hơi càng lớn. Để tạo ra động năng cho dòng hơi, người ta bố trí phía trước dãy cánh một bộ phận phun hơi là ống phun. Trong ống phun dòng hơi có thế năng ban đầu p o giãn nở áp suất, tốc độ lưu động tăng. Thế năng của dòng hơi được biến đổi thành động năng khi 93 ra khỏi ống phun được thổi vào rãnh của cánh. Khi dòng hơi lưu động từ cửa vào của ống phun đến mép ra của rãnh cánh đã thực hiện một dòng hoàn chỉnh. Một cụm bao gồm ống phun và rãnh cánh như vậy gọi là một tầng xung kích của tua bin. Trong tầng xung kích, hơi chỉ giãn nở trong ống phun, trên rãnh cánh hơi không giãn nở do rãnh cánh được làm đối xứng. Hình 1.3. Sơ đồ tầng xung kích 1.1.2 Nguyên lý tác dụng phản kích, đặc tính tầng phản kích Khác với tầng xung kích, rôto của tần phản kích quay được không chỉ dựa vào tác dụng xung kích của dòng hơi mà còn nhờ vào tác dụng phản lực của dòng hơi trên cánh. Tác dụng phản lực sinh ra khi hơi giãn nở trên rãnh cánh do biên dạng của cánh không đối xứng. Khi chảy qua ống phun. Áp suất Po giảm xuống P 1 ; Tốc độ dòng hơi Co tăng lên thành C 1 nhờ sự giãn nở của dòng hơi, biến áp năng thành động năng Do các cánh có prôphin đặc biệt (gần giống ống phun) cho nên khi dòng chảy vào cánh sẽ xảy ra sự giãn nở lần thứ hai làm áp suất tiệp tục giảm P 2 , động năng tăng, C 2 nhỏ. Sự giãn nở của dòng hơi trong các rãnh cánh gây ra gia tốc của dòng trong đó, gia tốc tạo lên phản lực tác dụng lên prôphin cánh. Với tầng phản kích, lực tổng hợp tác dụng lên cánh sẽ gồm : - Lực xung kích Px - Lục dọc trục Pa = P 1 – P 2 (chênh áp lực) - Lực phản kích Pp Lực tổng hợp 21 PPPPPPP pxau −++=+= 94 1. Ống phun 2. Cánh động 3. Bánh động 4. Trục 5. Đường hơi ra 6. Vỏ tua bin Hình 1.4. Sơ đồ tầng phản kích Mức độ phản kích được tính bằng tỷ số của nhiệt giáng lý thuyết do giãn nở trên cánh và nhiệt giáng lý thuyết do giãn nở trên toàn tầng (%), mức độ phản kích bằng 40 – 60 %, thực tế là 50 % 1.1.3 Tua bin nhiều tầng Khi dùng tua bin một tầng thì năng lượng thải còn tương đối lớn và không tận dụng được hết. Vì vậy người ta dùng tua bin nhiều tầng, do các kiểu liên hợp khác nhau giữa các tầng xung kích và phản xung kích cấu tạo nên. a. Tua bin xung kích nhiều cấp độ - Tua bin xung kích vành đôi Kertic (hình1.5) Hơi vào ống phun có áp suất là Po, tốc độ chảy Co. Trong ống phun, hơi giãn nở làm giảm áp suất xuống P 1 , tốc độ tăng lên C 1 và được thổi vào cánh động thứ nhất. Trong rãnh cánh này, động năng được 95 chuyển thành cơ năng lần thứ nhất và quá trình xảy ra dưới áp suất không đổi do rãnh cánh xung kích không giãn nở. Trên rãnh cánh P 1 = P 2 , tốc độ giảm từ C 1 xuống C 2 . Ra khỏi rãnh cánh động thứ nhất dòng hơi được dẫn vào cánh hướng. Trong cánh hướng, dòng hơi không biến đổi năng lượng mà chỉ thay đổi hướng chảy để vào cánh động hai sao cho cùng chiều với CH 1 . Vị trí của cánh hướng như cấp tầng ống phun nhưng chức năng khác hẳn nhau. áp suất qua cánh hướng là không đổi còn vận tốc có giảm chút ít (gần như không thay đổi). Ra khỏi CH, dòng hơi chảy vào rãnh CĐ 2 thực hiện quá trình biến đổi năng lượng, động năng của dòng hơi biến đổi thành cơ năng lần 2. Khi chảy qua CĐ 2 , áp suất không đổi P 1 = P 2 = P 4 , tốc độ giảm xuống từ C 3 đến C 4 . Hơi thải chỉ mang động năng rất nhỏ ứng với tốc độ C 4 nhỏ hơn C 3 . Tổn thất hơi thải giảm, hiệu suất tua bin tăng lên. b. Tua bin xung kích nhiều tầng áp suất (hình1.6) Trong tầng xung kích thứ hai, nếu ta thay ống phun vào vị trí của rãnh cánh hướng thì dòng hơi sẽ diễn lại quá trình biến đổi năng lượng như ở tầng trước làm thành quá trình sinh công hoàn chỉnh. Trạng thái hơi áp suất P 2 , tốc độ C 2 la trạng thái hơi ban đầu của tầng thứ hai. Trong tầng thứ hai, ở ống phung áp suất giảm từ P 2 xuống P 3 , tốc độ tăng từ C 2 lên C 3 . Trong rãnh cánh động áp suất không đổi P 3 = P 4 , tốc độ giảm từ C 3 xuống C 4 . Sau tầng thứ hai, nếu ta lắp thêm các tầng thứ 3, thứ 4 thì qúa trình sin công diễn ra hoàn toàn tương tự. Trên trục tua bin bố trí bao nhiêu tầng sẽ có ngần ấy quá trình giãn nở áp suất hơi giảm, ngần ấy lần sinh công. c.Tua bin xung kích hỗn hợp, tua bin hỗn hợp xung kích và phản kích Các tua bin chính tàu thủy ứng dụng rộng rãi kiểu tua bin xung kích hỗn hợp nhiều cấp tốc độ với nhiều cấp áp lực, tua bin hỗn hợp xung kích và phản kích. trong các tua bin kiểu hỗn hợp này dòng hơi thực hiện quá trình sinh công liên tục trong các tầng, thứ tự theo chiều chảy dọc của dòng. Quá trình biến đổi năng lượng trên mỗi tầng tuân theo đặc tính xung kích hay phản kích của tầng đó như đã trình bày ở phần trên. Các hình vẽ (hình 1.7,1.8) giới thiệu các kiểu tua bin thông dụng trên tàu. 96 Hình 1.7. Các kiểu tua bin xung kích hỗn hợp Hình 1.8. Tua bin hỗn hợp xung kích - phản kích 1.2. Đặc điểm, phân loại tua bin tàu thủy 1.2.1 Đặc điểm của tua bin tàu thủy với các loại động lực tàu thủy Động cơ tua bin tàu thủy có một loạt các ưu điểm mà các động lực khác không thể có: 1. Tua bin có quá trình sinh công liên tục là quá trình sinh công có lợi nhất cho các cơ nhiệt. Điều này các động cơ tàu thủy khác không có nhờ đó mà tua bin có thể sử dụng tốc độ cao cho chất công tác và các bộ phận máy, làm tăng công suất, hiệu suất, giảm khối lượng và kích thước. Các tua bin hiện đại có tốc độ từ 3500 V /p đến 15000 V /p và cao hơn nữa. Cũng do quá trình sinh động liên tục nên tải trọng cơ, nhiệt trong các bộ phận máy được giữ ở chế độ ổn định không thay đổi. Nhờ vậy độ bền các chi tiết máy tăng lên, động cơ có tuổi thọ cao việc chế tạo động cơ đơn giản, gọn nhẹ. 2. Tua bin có tính kinh tế cao, các chất công tác có khả năng giãn nở lớn. Thế năng ban đầu được sử dụng triệt để. Các tua bin hiện đại đã dùng hơi có thông số ban đầu P = 20 ÷ 100 kG/cm 2 nhiệt độ 600 ÷ 650 oC giãn nở đến áp suất thải 0,05 ÷ 0,03kG/cm 2 . 3. Tất cả các bộ phận chuyển động của tuabin được gắn vào một khối (rôtô) và chỉ chuyển động quay tròn theo một chiều cùng một tốc độ. Không có chi tiết chuyển động lui tới, các chi tiết chuyển động song phẳng điều này giảm được nhiều tổn thất cơ giới, loại trừ tác động theo chu kỳ này chấn động máy. Máy làm việc êm, độ bền cao hiệu suất cao, kết cấu đơn giản gọn nhẹ sử dụng an toàn và làm việc tin cậy. 4. Tua bin là động cơ có khả năng sinh công lớn phạm vị sử dụng công suất rộng mà các động cơ khác không có. Các tua bin tàu thủy có thể làm việc với các công suất từ vài chục đến vài vạn mã lực. Công suất càng lớn thì hiệu suất càng cao, suất trọng lượng, suất thể tích nhỏ. 5. Trọng lượng nhẹ thể tích nhỏ đặc biệt có lợi đối với tàu cần độ nhanh thể tích và trọng tải có tích lớn. Công suất tua bin càng lớn thì ưu điểm này càng rõ. So sánh trọng lượng máy trên 1 đơn vị công suất, thể 97 tích tua bin trên một đơn vị công suất, bảng sau đây liệt kê của các loại động cơ nhiệt đối với phạm vi công suất thường dùng trên tàu biển. Chỉ số kinh tế và trọng lượng của các động cơ tàu thủy hiện đại với các dạng khác nhau đối với tàu buôn công suất bình thường. Dạng thiết bị Hiệu suất nhiệt (%) (đ/c + bộ truyền động) Tiêu thụ nhiên liệu kg/ml.h Trọng lượng kg/ml (đ/c) Tua bin hơi nước, thông số ban đầu cao, công suất đến 12000ml ~ 22,5 ~ 0,29 ~ 60,0 Tua bin khí với hoàn nhiệt công suất 6000ml ~ 25,5 ~ 0,25 ~ 30,0 Máy hơi nước, thông số hơi ban đầu cao, công suất 2000ml ~ 19,5 ~ 0,168 ~ 80,0 Động cơ đốt trong thấp tốc công suất 1000ml tăng áp bằng tuabin khí xả, truyền động trực tiếp chân vịt ~ 37 ~ 0,168 ~ 110 Động cơ đốt trong cao tốc công suất 4000ml. Truyền động gián tiếp ~ 28 ~ 0,220 ~ 100 6. Điều khiển, sử dụng dễ dàng, làm việc tin cậy độ sẵn sàng cao. Chi phí sửa chữa phục vụ ít điều kiện làm việc nhẹ nhàng. 7. Có nhiều khả năng để hiện đại hóa. Có thể sử dụng với năng lượng nguyên tử. Sử dụng tua bin tàu thủy có nhiều triển vọng lớn. Nhược điểm: 1. Tua bin chỉ quay một chiều không tự đảo chiều được vì vậy bố trí riêng một tua bin khác cho tàu chạy lùi. Việc này làm tăng tổn thất công suất của hệ thống do phải kéo cả những bộ phận làm việc trong hành trình làm tăng trọng lượng và kích thước máy. Trên tàu thủy dùng chân vịt biến bước hay truyền động thì nhược điểm này được khắc phục. 2. Vòng quay của tua bin lớn hơn rất nhiều so với vòng quay thích hợp của chân vịt. Công suất tua bin càng lớn mâu thuẫn này càng tăng. Vì vậy trong hệ động lực tua bin phải bố trí truyền động giảm tốc trung gian và chân vịt. Điều đó làm tăng kích thước trọng lượng và giảm hiệu suất của hệ thống. Các tua bin có công suất bé việc bố trí truyền động giảm tốc càng giảm tính ưu việt của tua bin. Thực tế trên các tàu nhỏ người ta không bố trí hệ động lực tua bin hơi. 3. Hiệu suất chung của toàn hệ thống còn thấp với động cơ diesel. Các động cơ diesel hiện đại có công suất từ 36 ÷ 42 hệ thống tua bin tàu thủy mới chỉ có 22 ÷ 26%. Hệ thống tua bin khí thủy mới chỉ đạt 22 ÷ 28%. Nhược điểm này đang được quan tâm hàng đầu trong việc hiện đại hóa tua bin hơi tàu thủy để có thể phổ biến cho các tàu thủy hiện đại và phạm vi công suất và trọng tải rộng rãi. 1.2.2 Phân loại tua bin hơi tàu thủy 1. Phân theo chức năng. - Tua bin chính: quay trục chân vịt bao gồm hành trình tiến và tua bin lùi. - Tua bin phụ: để lai các máy phụ như máy phát điện phục vụ, bơm các loại thiết bị phục vụ nồi hơi và hệ thống. 2. Phân theo cấu tạo. 98 - Tua bin nhiều thân: thông thường loại hai thân, thân cao áp đặt tua bin cao áp, thân thấp đặt tua bin thấp áp và tua bin lùi. Loại này đi cùng với bộ truyền động bánh răng hay thủy lực. - Tua bin một thân: toàn bộ các tầng chỉ cấu tạo một trục phần cao áp là tua bin cao áp, phần thấp áp là tua bin thấp áp giữa hai phần có buồng điều áp trung gian tua bin này thường dùng với truyền động điện. 3. Phân theo đặc tính quá trình làm việc. - Tua bin xung kích: Bao gồm các kiểu xung kích hỗn hợp nhiều cấp áp lực, nhiều cấp tốc độ. Tua bin xung kích được ứng dụng ở vùng cao áp. - Tua bin phản kích nhiều tầng thường dùng ở vùng trung áp hay thấp áp. - Tua bin hỗn hợp xung kích, phản kích. 4. Phân loại theo thông số hơi. - Tua bin cao áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu P > 35 kG/cm 2 ; t > 400 oC - Tua bin trung áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu 6 > P ≤ 35kG/cm 2 ; t < 400 oc - Tua bin thấp áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu P < 6 kg /cm 2 . 5. Theo đối đáp và ngưng tụ: - Tua bin ngưng tụ: hơi nước được giãn nỡ từ áp suất ban đầu đến trạng thái hơi có áp suất 0,06 ÷ 0,04kG/cm 2 được làm ngưng thành nước tuần hoàn trở lại nồi hơi. Tuabin chính của tàu thủy chỉ cấu tạo ngưng tụ. - Tua bin đối áp: hơi thải có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển 1,5 ÷ 3 kG/cm 2 không thải vào bầu ngưng tụ mà đưa vào các thiết bị tận dụng nhiệt, hâm nước và nhu cầu sinh hoạt trên tàu, các tua bin tàu thủy thường ứng dụng đối áp. 6. Theo sự truyền động trung gian - Truyền động trực tiếp: dùng để lai máy phát, máy phụ. Trong một vài trường hợp đơn giản công suất nhỏ có thể trực tiếp cho chân vịt quay nhanh. - Truyền động cơ giới: thông dụng là truyền động bánh răng hai cấp loại này có hiệu suất cao kết cấu nặng nề, kích thước lớn. Thường dùng cho tua bin công suất lớn loại hai thân vòng quay lớn. - Truyền động điện: điều khiển nhạy, đảo chiều nhanh chỉ cần tua bin chính quay một chiều. Thường dùng dùng tua bin một thân công suất trung bình. Hiệu suất thấp hơn kiểu cơ giới. - Truyền động thủy lực: điều khiển nhạy, làm việc đảm bảo có thể dùng với mọi công suất mọi tốc độ khác nhau. Hiệu suất cao nhưng chế tạo đắt sử dụng cần có kỹ thuật cao. Truyền động thủy lực đi với chân vịt biến bước rất có lợi hiệu quả kinh tế cao. Là kiểu tiên tiến đang được phát triển cho các tua bin hiện đại. 7. Theo kiểu giãn hơi. - Tua bin hướng trục: phổ biến thông dụng cho tàu thủy, sửa chữa dễ nhưng kích thước trọng lượng lớn. - Tua bin hướng tâm: hiệu suất cao, gọn nhẹ nhưng công suất không lớn chế tạo sửa chữa phức tạp Câu hỏi ôn tập 1. Trình bày nguyên tắc tác dụng xung kích của dòng hơi. Đặc tính tầng xung kích ? 2. Trình bày nguyên tắc tác dụng phản kích của dòng hơi. Đặc tính tầng phản kích ? 3. Trình bày tua bin xung kích nhiều cấp áp lực và nhiều cấp tốc độ ? 4. Trình bày đặc điểm và phân loại tua bin hơi tàu thủy ? CHƯƠNG 2 QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG HƠI TRÊN ỐNG PHUN VÀ CÁNH ĐỘNG 99 2.1 Quá trình biến đổi năng lượng của dòng hơi trên ống phun 2.1.1 Quá trình biến dổi năng lượng của dòng hơi trên ống phun a. Các phương trình cơ bản về dòng chảy Để nghiên cứu quá trình nhiệt của dòng chảy trong tua bin được đơn giản, ta giả thiết dòng chảy trong tua bin theo những điều kiện sau: - Quá trình lưu động của dòng hơi, trong các ống phun, các rãnh cánh động là ổn định, nghĩa là mọi thông số của hơi tại một điểm bất kỳ không thay đổi theo thời gian, mà chỉ thay đổi khi dòng chảy từ tiết diện này đến tiết diện khác. - Giả thiết dòng chảy liên tục và một chiều, nghĩa là sự thay đổi của các thông số hơi chỉ diễn ra theo một chiều, cùng chiều lưu động của dòng hơi. Thực tế những thông số trong quá trình chảy diễn ra theo cả hai và ba chiều, để hiệu chỉnh độ sai lệnh do giả thiết trên, khi nghiên cứu chính xác người ta kết hợp hai phương pháp giải trình và thực nghiệm rồi hiệu chỉnh cho phù hợp. Cơ sở lý thuyết về dòng chảy bao gồm 5 phương trình cơ bản, các phương đó được thiết lập cho dòng hơi lưu động trong tua bin như sau: 1- Phương trình trạng thái P.v = R.T (2.1) Trong đó: P- áp suất tuyệt đối, N/m 2 v- thể tích riêng chất khí, m 3 /kg R- hằng số khi J/Kg độ T- nhiệt độ tuyệt đối, o K 2- Phương trình đoạn nhiệt P.v k = const (2.2) 3- Phương trình liên tục v C FG = (2.3) Trong đó: G : Lưu lượng hơi đi qua tiết diện trong một đơn vị thời gian, kg/s; F: Diện tích tiết diện, m 2 ; c: Tốc độ lưu động dòng hơi, m/s; v: Thể tích riêng của hơi, m 3 /kg. 4- Phương trình động lượng 1 2 2 1 1 . 1 2 1 K K o o o o C C P K P v g K P −     −   = −  ÷   −       (2.4) Trong đó: Co, C 1 : Tốc độ dòng hơi bắt đầu và kết thúc của quá trình, m/s; Po,v 0 : Thông số trạng thái hơi ban đầu kG/m 2 ; m 3 /kg; P 1 : Thông số trạng thái hơi kết thúc quá trình giãn nở, kG/m 2 ; K: Chỉ số đoạn nhiệt hơi. 5- Phương trình bảo toàn năng lượng 2 2 1 1 2 2 o o AC AC i i g g − = − (2.5a) 100 Trong đó: A- đương lượng nhiệt công m.kg/kcal 427 1 = C o ,C 1 : Tốc độ dòng hơi bắt đầu và kết thúc qua quá trình, m/s; i o , i 1 : Entanpi dòng hơi bắt đầu và kết thúc của quá trình, kcal/kg. Theo nhiệt động v.P. K K.A i 1 − = Ta có: )vPvP( K K g CC 1100 12 2 0 2 1 − − = − (2.5b) b. Quá trình chảy lý thuyết của dòng hơi trong ống phun Nghiên cứu quá trình lý thuyết của dòng chảy trong ống phun, ta xem quá trình là của đoạn nhiệt và thuận nghịch bỏ qua các tổn thất ra ngoài và sức cản ma sát. Khi đó, như đã nêu ở trên quá trình trong ống phun được viết theo (2-5) và (2-5b). g CA ii g AC 22 2 00 10 2 1 +−= (2.6) Sau quá trình giãn nở, động năng tăng lên dòng hơi ra khỏi ống phun với tốc độ C 1 lớn hơn C 0 . Tốc độ C 1 trong quá trình giãn nở lý thuyết xác định theo công thức (2-6). 2 010 1 1 2 C)ii( A g C +−= , m/s 2 02 10 591 591 , C )ii(, +−= , m/s (2.7) Nếu tốc độ C 0 nhỏ, trị số 2 0 591       , C trong căn rất bé, có thể bỏ qua, khi đó ta có: p l h,ii,C 591591 101 =−= , m/s (2.8) Trong đó: hp = i 0 - i 1 (nhiệt giáng đoạn nhiệt trong ống phun, Kcal/kg) Nếu biểu diễn tốc độ C 1 qua tỷ số áp suất trong quá trình giãn nở ta có: 2 0 K 1K 0 00 1 l C P P 1v.P 1K K g2C +                   − − = − , m/s (2.9)                   − − = − K 1K 0 00 1 l P P 1v.P 1K K g2C , m/s (2.10) Nếu biết diện tích F của mặt cắt ngang rãnh ống phun, thì ta có thể có phương trình liên tục viết cho tiết diện F là: G.v = F.C (2.11) Do đó xác định lưu lượng hơi qua F là: v C .FG = , kg/s (2.12) Thay trị số của tốc độ C ở phương trình (2-10), trong đó bỏ qua C 0 thay theo quan hệ đã biết trong nhiệt động học và được: 101                 − − = + K K k P P vP K K g.FG 1 0 00 1 1 2 , kg (2.13) Ngược lại nếu như lưu lượng G đã biết, ta xác định được diện tích tiết diện của rãnh phun như sau:                   −         − = + K K K P P P P v P . K K g G F 1 0 2 00 0 1 2 2.1.2 Sự giãn nở của dòng hơi trong vùng cắt lệch a. Tỷ số áp suất tới hạn Từ công thức (2.14) ta thấy khi tỷ số 0 P P giảm, lúc đầu F giảm. Đến 1 giá trị 0 P P = m nào đó thì F giảm đến giá trị số nhỏ nhất là F = Fmin. Nếu 0 P P tiếp tục giảm thì F tăng dần lên và tăng mãi, nếu ống phun kéo dài thì F sẽ tăng đến vô cùng. Như vậy là các hình dáng tiết diện của ống phun thay đổi không thuận chiều trong quá trình giãn nở. Hệ số MaKhơ (M) và hình dáng tiết diện ống phun. Từ công thức 2.3 của phương trình liên tục lập cho dòng chảy trong rãnh ống. Ta có:       =−+ 0 V dv c dc F dF (2.15) Tỷ số v dv được tìm từ phương trình nhiệt pv k = const Do đó: p.k.dv.v k-1 + v k . dp = 0 giải ra được: P.k dP v dv −= (2.16) Tỷ số c dc được tính từ công thức xác định công của dòng chảy dP.v g dc −= 2 2 suy ra c.dc = - g.v.dP Do đó: 2 c dP.v.g c dc −= (2.17) Cuối cùng ta được: dP P.k.C Cv.P.k.g F dF 2 2 − = dP P.K.c ca 2 22 − = (2.18) Trong đó: a = gkpv là tốc độ âm thanh tại trạng thái có các thông số P,v, hay tốc độ âm thanh cục bộ. lưu ý rằng: v.g dc.c dP −= ta được: c dc )( c dc . a ac F dF 1 2 2 22 −µ= − = (2.19) 102 (m 2 ) (2.14) [...]... 23, qua đó hơi sẽ chuyển sang tua bin áp suất thấp Ngoài ra còn có đoạn ống 22 để hút hơi từ tua bin cao áp đến bầu ngưng, ống 21 để trích hơi đi qua ống nhiệt, ống 18 và 21 để trích hơi tới các bộ phận làm kín phía ngoài Thân tua bin phải tiếp xúc với hơi có thông số cao chịu các rung động và lực truyền ra từ các ổ đỡ, ổ chặn khi tua bin làm việc Nói chung các lực tác dụng lên thân tua bin rất khó... nở nhiệt khi tua bin bị sấy nóng Hộp thiết bị làm kín có 2 buồng Buồng hơi 7 và buồng thông với khí quyển có vách 9 (hình 3.17) Phần hơi dư thừa rò rỉ ra buồng hơi 7 và được chuyển tới hệ thống bao và hút hơi, một lượng hơi không lớn lắm qua bộ làm kín 10 đi vào buồng 8 khi áp suất trong thân tua bin thấp hơn áp suất khí quyển, hơi sẽ từ hệ thống bao và hút hơi được cấp tới buồng hơi 7 Hình 3.17 Bộ... tua bin cao áp 1,12 Khoang ổ đỡ 2,13 Nắp ổ đỡ 3,11 Khoang đặt bộ làm kín 4 Khu vực hơi ra 5 Khu vực hơi vào 6 Bích lắp ghép 7 Khu vực dải phân cách(rãnh vòng) 8 Nửa thân trên 9 Hộp cánh hướng tầng điều chỉnh 10 Khoang chứa hộp ống phun 14 Khoang ổ chặn 15 Bệ đặt tua bin 16 Bệ đỡ cho trượt 17 Thân tua bin phía mũi 18,24 Trích hơi đến bộ làm kín 20 Nửa thân dưới 21 Trích hơi tới bầu hâm 22 Trích hơi. .. ngưng 23 Cửa hơi ra tua bin thấp áp - Ứng xuất nhiệt do chênh lệch nhiệt độ theo suốt chiều dài thân, phía trong và phía ngoài thân Đặc biệt, ứng suất nhiệt rất lớn khi cho hơi vào tua bin lúc nó còn nguội, khi công sấy và thay đổi công tác - Ngoài ra ứng suất phát sinh còn do trọng lượng bản thân, trọng lượng các chi tiết gắn với thân như ống mặt bích, bích chứa.v.v Thân tua bin hơi tàu thủy hiện đại... năng lượng trên cánh động? Trình bày các tốc độ của dòng hơi trên rãnh cánh Tam giác tốc độ của tầng xung kích ? 117 10 Trình bày về độ phản kích trên cánh và tam giác tốc độ trên cánh phản kích ? CHƯƠNG 3 KẾT CẤU TUA BIN HƠI TÀU THỦY 3.1 Kết cấu phần tĩnh 3.1.1 Kết cấu thân tua bin Thân tua bin thuộc phần tĩnh của động cơ có dạng hình trụ hoặc hơi côn và hình dạng ấy được quyết định bởi dạng rôto Phía... nên một vòng ống phun khi đó sự cấp hơi được gọi là cấp hơi toàn phần, nếu số ống phun chỉ chiếm phần chu vi thì sự cấp hơi được cấp hơi từng phần hay cục bộ, xác định bởi tỷ số cấp hơi ε= m π Dcp Trong đó; m- chiều dài cung ống phun; Dcp - đường kính trung bình vòng ống phun 1 Ống phun tầng đầu tiên Ống phun tầng đầu tiên của bất kỳ tua bin nào trong tổ hợp tua bin cũng được gắn trực tiếp vào Hình... tạo các rãnh vòng để bố trí vào đó các dãy cánh hướng (với tua bin phản kích) hoặc bánh tĩnh để chia thân tua bin ra thành từng ngăn riêng rẽ (với tua bin xung kích) Đối với thân tua bin cơ lớn, có thể chế tạo thành từng phần riêng theo mặt cắt vuông góc với trục, điều đó làm đơn giản hóa việc đúc, gia công lắp ráp thân tua bin Thân của tua bin phụ thường được chế tạo thành từng nửa trên và dưới hoàn... rô to hoặc thân tua bin Chiều dài cánh ở các tua bin thuỷ hiện đại dao động trong khoảng rộng: từ 10mm ở tầng đầu tiên đối với tua bin công suất nhỏ tới 500 mm ở các tầng cuối Đối với tua bin trên bộ công suất lớn chiều dài cánh tầng cuối có thể đạt tới 1016 mm Đặc điểm kết cấu của cánh tua bin phụ thuộc vào chức năng của cánh và tải công tác Cánh là chi tiết quan trọng của tua bin Nó quyết định đáng... Trong tua bin hơi các vị trí trục rôto đi qua bánh tĩnh, đầu trục lối ra khỏi thân tua bin đều có bố trí các bộ làm kín ở khu vực piston giảm lực chiều trục Bộ là kín ở các đầu trục tua bin gọi là các bộ làm kín phía ngoài, còn làm kín ở các vị trí trục đi qua bánh tĩnh, ở piston cân bằng gọi là bộ phận làm kín phía trong Bộ làm kín phía ngoài có nhiệm vụ ngăn sự rò rỉ hơi ra khỏi thân tua bin ở khu... khuất khúc lên trục, đồng thời ở phần thân tua bin 1-Thân tua bin; 2-Trục tua bin; người ta cũng bố trí các gờ như hình 3- Gờ làm kín trên thân; 4- Gờ làm kín trên trục 3.16 Do kết cấu của các vòng gờ trên trục và trên thân như vậy tạo nên đường đi khuất khúc cho dòng hơi những khe hẹp và những buồng liên tiếp nhau Hơi tới bộ làm kín khi qua khe hẹp đầu tiên hơi sụt áp suất do tiết diện qua khe, giảm sụt . bin thông dụng trên tàu. 96 Hình 1.7. Các kiểu tua bin xung kích hỗn hợp Hình 1.8. Tua bin hỗn hợp xung kích - phản kích 1.2. Đặc điểm, phân loại tua bin tàu thủy 1.2.1 Đặc điểm của tua bin tàu. hệ thống tua bin tàu thủy mới chỉ có 22 ÷ 26%. Hệ thống tua bin khí thủy mới chỉ đạt 22 ÷ 28%. Nhược điểm này đang được quan tâm hàng đầu trong việc hiện đại hóa tua bin hơi tàu thủy để có thể. PHẦN II: TUA BIN HƠI TÀU THỦY CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TUA BIN HƠI 1.1. Nguyên lý chung của dòng hơi, hoạt động của tầng tua bin 1.1.1 Nguyên lý tác dụng xung kích,