THIẾT bị NĂNG LƯỢNG tàu THỦY

Đây là tài liệu Thiết bị năng lượng tàu thủy được sử dụng rộng rãi trong các trường DH, trong ngành đóng tàu. Tài liệu này giúp các bạn rất nhiều trong quá trình học tập. Tài liệu rất hay... chúc các bạn thành công....

- 2 - Nguyễn Văn Năm THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TÀU THUỶ ĐẠI HỌC GTVT TP HỒ CHÍ MINH- NĂM 2011 - 3 - Chương 1: NỒI HƠI TÀU THỦY 1.1. HƠI NƯỚC  Trong công nghiệp hiện đại và giao thông vận tải, các động cơ hơi nước chiếm một vai trò quan trọng. Làm công chất trong nhà máy nhiệt điện, trong vận tải đường sắt và đường thuỷ, trong sinh hoạt, dùng trong các nhu cầu hâm sấy, điều hoà khí hậu Hơi nước còn là chất công tác duy nhất được áp dụng trong nhà máy điện nguyên tử. Hơi nước được ứng dụng rộng rãi là vì nó có những tính ưu việt nổi bật so với những khí thực khác. Hơi nước có ở khắp mọi nơi, rẻ tiền không độc hại và có đủ tính chất nhiệt động cần thiết với vai trò một chất môi giới trong các thiết bị nhiệt.  Cũng như mọi tính chất khí thực khác mà trước đây trong việc thiết lập phương trình trạng thái của chất khí chúng ta đã nghiên cứu, hơi nước có tính chất khác hẳn khí lý tưởng. Ngay ở điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường hơi nước đã rất gần với trạng thái bão hoà. Trong các thiết bị nhiệt hơi nước được sử dụng ở áp suất cao, nhiệt độ tương đối thấp nên càng gần với thể lỏng, vì vậy không thể bỏ qua thể tích bản thân và lực tương tác giữa các phân tử, nghĩa là đối với hơi nước pv  RT. Do tính chất nhiệt động rất phức tạp của nước người ta chưa thể nghiên cứu hơi nước bằng lý thuyết mà kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Một trong những phương trình trạng thái đạt độ chính xác cao là phương trình Vucalovic-Nôvikop lập năm 1939:                     m vT c RTbv v a p 2 32 1 (1.1)  Trong đó: c, m là các hệ số được xác định bằng thực nghiệm.  Các tác giả khi thiết lập phương trình này đã có xét đến hiện tượng kết hợp và phân ly của các phân tử. Hiện tượng kết hợp là hiện tượng hai hoặc nhiều phân tử chất khí nối với nhau một cách cơ học thành một chất điểm phức tạp. Còn ngược lại là sự phân ly của các phân tử tiến hành ở nhiệt độ cao. Do hiện tượng kết hợp của các phân tử, số phân tử tự do trong chất khí giảm đi làm giảm áp suất của chất khí. Phương trình này hiện nay được áp dụng rất rộng rãi và là cơ sở của việc tính toán hơi nước. 1.1.1. Các khái niệm cơ bản và các định nghĩa  Sự hoá hơi của nước: Hoá hơi là sự chuyển nước từ thể lỏng sang thể hơi, được tiến hành bằng hai cách là bay hơi và sôi.  Sự bay hơi: Là quá trình hoá hơi xảy ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng. Đó là quá trình các phân tử có động năng lớn thắng được sức căng của bề mặt bay ra không gian ngoài bề mặt thoáng ở bất kỳ nhiệt độ nào. Bay hơi làm cho nhiệt độ của chất lỏng giảm xuống, cường độ bay hơi phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng, nhiệt độ của chất lỏng, phân áp suất của hơi trong không gian phía trên mặt thoáng. Khi nhiệt độ tăng thì cường độ bay hơi của chất lỏng tăng. - 4 - Nếu không gian phía trên bề mặt chất lỏng không bị hạn chế thì quá trình bay hơi diễn ra liên tục và hoàn toàn. Ví dụ như hiện tượng bay hơi của nước trên bề mặt ao, hồ, sông, ngòi  Sự sôi: Là quá trình hoá hơi xảy ra trong toàn bộ thể tích chất lỏng. Nếu ta cấp nhiệt cho chất lỏng thì nhiệt độ và cường độ hoá bay hơi của chất lỏng tăng lên. Đến một nhiệt độ hoàn toàn xác định nào đó (phụ thuộc vào bản chất và áp suất của chất lỏng) việc bay hơi sẽ xảy ra trong toàn bộ thể tích chất lỏng do xuất hiện những bọt hơi lớn dần bị vỡ và đi lên bề mặt thoáng. Thực nghiệm cho thấy với một chất lỏng xác định ở một áp suất đã cho sẽ có nhiệt độ sôi xác định, trong quá trình sôi nếu áp suất không thay đổi thì nhiệt độ sôi cũng không thay đổi, khi tăng áp suất thì nhiệt độ sôi cũng tăng. Do đó nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất và bản chất của chất lỏng. Nhiệt độ sôi ký hiệu t s hoặc T s = f(p).  Sự ngưng tụ: Là quá trình ngược lại của quá trình sôi. Nếu rút nhiệt từ hơi thì hơi quay về thể lỏng. Thực nghiệm cho thấy trong suốt quá trình ngưng tụ áp nếu suất không đổi thì nhiệt độ ngưng tụ cũng không đổi. Nhiệt độ đó cũng là nhiệt độ sôi của chất lỏng tại áp suất đó. Nhiệt độ ngưng tụ ký hiệu t s hay T s = f(p).  Hơi bão hoà: Nếu để nước bay hơi trong không gian hữu hạn (ví dụ quá trình đun sôi nước trong nồi hơi) đồng thời với quá trình bay hơi có quá trình ngưng tụ, cả hai hệ thống pha nước và hơi ở trong trạng thái cân bằng động. Đồng thời với việc các phân tử từ pha lỏng đi vào pha hơi thì còn có các phân tử đi từ pha hơi vào pha lỏng, đến lúc nào đó số phân tử đi ra bằng số phân tử đi vào thì hơi có mật độ lớn nhất. Hơi nhận được khi đó gọi là hơi bão hoà. Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ hơi bão hoà cũng là hàm số của áp suất hơi bão hoà, nhiệt độ đó cũng là nhiệt độ sôi của nước. áp suất tương ứng với t s cũng được gọi là áp suất hơi bão hoà p s . Hơi bão hoà được chia làm hai loại:  Hơi bão hoà khô là hơi không còn lẫn những giọt nước nhỏ li ti chưa kịp bay hơi hết.  Hơi bão hoà ẩm là hơi còn lẫn những giọt nước nhỏ li ti chưa kịp bay hơi hết.  Hơi quá nhiệt: Khi nước đã hoá hơi hoàn toàn tách ra từng phân tử riêng biệt ở áp suất đã cho. Nếu ta tiếp tục cấp nhiệt cho hơi thì nhiệt độ của hơi sẽ tăng lên. Hơi khi đó được gọi là hơi quá nhiệt. Vậy hơi quá nhiệt là hơi có áp suất bằng áp suất hơi bão hoà nhưng có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ sôi ở áp suất ấy. Hiệu số giữa nhiệt độ của hơi quá nhiệt và hơi bão hoà ở cùng áp suất gọi là độ quá nhiệt. t qn = t – t s Trong thực tế, hơi nước nhận được là hơi bóo hoà ẩm vỡ hơi tiếp xỳc với nước và quỏ trỡnh tỏch ly bọt hơi khỏi bề mặt thoỏng luụn kộo theo một phần nước vào khụng gian của hơi. Hơi bóo hoà ẩm cú tớnh năng kỹ thuật khụng cao thậm chớ cũn gõy hư hỏng cỏc chi tiết quan trọng trong động cơ nhiệt. Trong thực tế kỹ thuật thiết bị động lực hơi nước người ta sử dụng hơi quỏ nhiệt. Với độ quỏ - 5 - nhiệt càng cao thì thể tích riêng của hơi quá nhiệt càng lớn, hơi quá nhiệt càng gần với trạng thái khí lý tưởng. Để nhận được hơi quá nhiệt, trong thiết bị nồi hơi, ngoài bộ phận sinh hơi còn đặt thiết bị làm khô và bộ quá nhiệt cho hơi. 1.1.2. Thí nghiệm quá trình hoá hơi đẳng áp của nước  Giả sử trong xilanh có 1kg nước ở thể lỏng áp suất p và nhiệt độ 0 0 C, thể tích riêng v 0 , trạng thái ban đầu của nước được biểu thị bằng điểm a 1 . Sự di chuyển của pistôn trong xilanh có thể thực hiện dễ dàng để luôn luôn đảm bảo cho áp suất trong xilanh không đổi p = const. Nếu chúng ta cấp nhiệt cho nước mà vẫn giữ nguyên áp suất trong xilanh không đổi thì nhiệt độ của nước tăng lên, thể tích riêng tăng lên (thực tế khi cấp nhiệt cho nước thể tích riêng của nước ban đầu giảm đi, nhưng sau đó lại tăng lên. Ở áp suất bình thường, nước có mật độ lớn nhất không phải ở 0 0 C mà ở 4 0 C). Khi nhiệt độ của nước đạt đến t s thì nước trong xilanh sẽ sôi. Trạng thái này được biểu thị bằng điểm b 1 . Như vậy đoạn a 1 b 1 biểu thị quá trình gia nhiệt của nước từ 0 0 C đến t s . Nếu ta tiếp tục cấp nhiệt thì nước đã sôi trong xilanh sẽ bắt đầu hoá hơi và quá trình hoá hơi sẽ kết thúc khi toàn bộ số nước trong xilanh đã hoàn toàn biến thành hơi bão hoà khô. Trạng thái đó được đặc trưng bằng điểm c 1 . Thực nghiệm chứng tỏ rằng quá trình hoá hơi được thực hiện ở nhiệt độ không đổi t s còn thể tích tăng lên với áp suất p = const đó. Như vậy trên đồ thị p-v đoạn b 1 c 1 đặc trưng cho quá trình hoá hơi vừa là đẳng áp và vừa là đẳng nhiệt. Các điểm trạng thái nằm trên đoạn b 1 c 1 đặc trưng cho hơi bão hoà ẩm (ví dụ điểm e 1 ). Sau đó nếu vẫn tiếp tục cấp nhiệt thì nhiệt độ và thể tích riêng của hơi nước tăng lên, hơi nước biến thành hơi quá nhiệt. Trạng thái của hơi quá nhiệt ở áp suất p = const được đặc trưng bằng đường nằm bên phải điểm c 1 (điểm d 1 ).  Quá trình hoá hơi đẳng áp của nước được tiến hành qua 3 giai đoạn kế tiếp nhau:  Gia nhiệt cho nước đến nhiệt độ bão hoà t s .  Hoá hơi ở nhiệt độ t s = const.  Quá nhiệt cho hơi t > t s .  Trên đồ thị p-v các giai đoạn đó được biểu thị bằng các đoạn a 1 b 1 c 1 d 1 .  Ngược lại, nếu vẫn giữ p = const nhưng rút nhiệt từ hơi trong xilanh ra ngoài, nghĩa là tiến hành theo quá trình nghịch thì chúng ta nhận được lặp lại các trạng thái cũ đó là từ hơi quá nhiệt về hơi bão hoà khô rồi về hơi bão hoà ẩm và cuối cùng trong xilanh chỉ toàn là nước. Hình 1.1. Quá trình hoá hơi đẳng áp của nước trên đồ thị p-v v x=1 K p x= 0 e 1 c 1 b 1 a 1 A (III) H (I) L x= const - 6 -  Nếu thực hiện các quá trình hoá hơi đẳng áp của nước ở những áp suất khác nhau, tương tự như trên và nối những điểm đặc trưng tương ứng của nước ở 0 0 C (a 1 , a 2 …a n ), của nước sôi (b 1 , b 2 …b n ), của hơi bão hoà khô (c 1 , c 2… c n ) chúng ta có các đường cong đặc tính:  Đường cong a 1 , a 2 …a n là đường đẳng nhiệt của nước ở 0 0 C. Đường này hầu như song song với trục tung vì nước ở thể lỏng ít bị nén.  Đường b 1 , b 2 …b n là đường đặc trưng cho những điểm trạng thái của nước ở nhiệt độ sôi với những áp suất khác nhau gọi là đường giới hạn dưới. Các điểm trạng thái nằm trên đường này có x = 0.  3. Đường c 1 , c 2… c n là đường đặc trưng cho trạng thái hơi bão hoà khô ở những áp suất khác nhau gọi la đường giới hạn trên. Các điểm trạng thái nằm trên đường này có x = 1.  Các đường giới hạn trên và giới hạn dưới gặp nhau tại điểm K gọi là điểm tới hạn. Các thông số ở điểm K gọi là các thông số tới hạn, chúng là những thông số nhiệt động quan trọng của vật chất. Đối với nước: P th = 221,29 bar, t th = 374,15 0 K, v th = 0,00326m 3 /kg Ở tại điểm K chất lỏng và hơi chỉ đơn thuần về mặt định lượng. Ở nhiệt độ cao hơn t th và áp suất lớn hơn p th thì vật chất không tồn tại ở những pha khác nhau nữa mà chúng là đồng nhất.  Các đường giới hạn chia đồ thị thành 3 vùng: Vùng I: các trạng thái nước chưa sôi ở pha lỏng. Vùng II: các trạng thái cân bằng 2 pha lỏng và hơi (hơi bão hoà ẩm). Vùng III: các trạng thái hơi quá nhiệt. Đường giới hạn dưới gặp đường 0 0 C ở điểm A gọi là điểm ba thể tại đó ta có: p A = 0,0061bar, t A = 0,001 0 C, v A = 0,001m 3 /kg Điểm ba thể đặc trưng cho trạng thái cân bằng ba pha của vật chất (rắn, lỏng, hơi). Khi tiến hành cung cấp nhiệt ở áp suất không thay đổi, tuỳ thuộc vào trị số của áp suất mà vật từ thể rắn (tinh thể) có thể chuyển thành pha lỏng hoặc chuyển trực tiếp thành thể khí mà không qua thể lỏng. Nếu áp suất tiến hành của quá trình bé hơn áp suất của điểm ba hoặc lớn hơn áp suất của điểm tới hạn thì vật chất từ thể rắn sẽ chuyển trực tiếp sang thể khí mà không qua thể lỏng. Nếu áp suất tiến hành của quá trình lớn hơn áp suất của điểm ba hoặc bé hơn áp suất của điểm tới hạn thì vật chất từ thể rắn sẽ chuyển sang thể lỏng sau đó với sự tiếp tục cấp nhiệt từ thể lỏng sẽ chuyển sang thể khí.  Xác định các đại lượng vật lý của nước và hơi nước Đối với nước cũng như nhiều loại khí thực khác có mật độ phân tử lớn, việc xác định các thông số trạng thái và mối quan hệ giữa chúng không đơn giản. Giá trị của các đại lượng vật lý của nước và hơi nước được xác định bằng thực nghiệm kết hợp với lý thuyết.  Nước ở 0 0 C: Quy ước ở mọi áp suất t = 0 0 C, i 0 = 0, s 0 = 0. - 7 - Nước chưa sôi được xác định bằng cặp (p, t), giá trị các đại lượng vật lý của nó được xác định bằng thực nghiệm, lập bảng theo (p, t) để tra cứu.  Nước sôi Trạng thái của nó hoàn toàn được xác định bằng một thông số (p hoặc t). Các đại lượng vật lý của nước sôi có ký hiệu thêm dấu (’): v’, i’, s’, u’. Tổng quát kýhiệu: ’ được xác định bằng thực nghiệm, lập bảng theo p hoặc t.  Hơi bão hoà khô Trạng thái của nó hoàn toàn xác định bởi một thông số (p hoặc t). Các đại lượng vật lý của hơi bão hoà khô có ký hiệu thêm dấu (”): v”, i”, s”, u”. Tổng quát kýhiệu: ” được xác định bằng thực nghiệm, lập bảng theo p hoặc t.  Hơi quá nhiệt Trạng thái của hơi quá nhiệt được xác định khi biết hai thông số thường theo p và t cũng được xác định bằng thực nghiệm kết hợp với lý thuyết và lập bảng theo p và t.  Hơi bão hoà ẩm Để xác định trạng thái hơi bão hoà ẩm người ta đưa ra khái niệm độ khô x = G h /G với G h là khối lượng hơi khô, G là khối lượng hơi ẩm. Độ khô là tỷ số giữa khối lượng hơi khô trong 1kg hơi bão hoà ẩm. Ngược với độ khô là độ ẩm y = G n /G = 1- x, G n là khối lượng hơi nước trong 1kg hơi bão hoà ẩm. Người ta coi hơi bão hoà ẩm là hỗn hợp của nước sôi và hơi bão hoà khô vì vậy thể tích của một kg hơi bão hoà ẩm sẽ là tổng thể tích của x kg hơi bão hoà khô và y kg nước sôi nên: v x = y.v’ + xv” = (1-x)v’ + xv” = x(v” – v’) + v’               xx x vv vv x (1.2) x phụ thuộc tuyến tính vào  x vì vậy xây dựng được đường độ khô x = const trên các đồ thị.  Các bảng và đồ thị của hơi nước Do Vucalôvic lập năm 1940 có độ chính xác cao.  Bảng nước sôi và hơi bão hoà khô Các thông số của nước sôi và hơi bão hoà khô tức là các điểm trạng thái nằm trên các đường cong giới hạn dưới và trên. Thực nghiệm và lý luận cho thấy các điểm trạng thái đó được xác định chỉ bằng một thông số áp suất p và nhiệt độ t s nên để thuận tiện người ta lập bảng hơi bão hoà phụ thuộc vào nhiệt độ và bảng hơi bão hoà phụ thuộc vào áp suất. Trong bảng có r = i” – i’ là nhiệt ẩn hoá hơi đẳng áp đó là nhiệt lượng cần thiết cấp cho 1kg nước sôi chuyển thành hơi bão hoà khô ở áp suất không đổi. - 8 - Bảng 1.1a. Nước và hơi nước bão hoà theo áp suất p bar t 0 C v’ m 3 /kg v” m 3 /kg ” kg/m 3 i’ kJ/kg i” kJ/kg r kJ/kg s’ kJ/kgK s” kJ/kgK - - - - - - - - - - Bảng 1.1b. Nước và hơi nước bão hoà theo nhiệt độ p bar t 0 C v’ m 3 /kg v” m 3 /kg ” kg/m 3 i’ kJ/kg i” kJ/kg r kJ/kg s’ kJ/kgK s” kJ/kgK - - - - - - - - - -  Bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt Trạng thái của chúng được xác định bằng hai thông số độc lập thường theo (p, t) vì vậy bảng này được lập theo hai thông số áp suất và nhiệt độ. Ứng với một cặp (p, t) biểu thị một trạng thái trong bảng ghi 3 thông số theo thứ tự v, i, s. Các ô phía phải đường gãy khúc đậm biểu thị trạng thái hơi quá nhiệt, phía trái đường gãy khúc biểu thị trạng thái nước chưa sôi. Bảng 1.2. Nước chưa sôi và hơi quá nhiệt P(bar) t ( 0 )- - - v i s - -  Các đồ thị của hơi nước Việc dùng các bảng hơi nước để tính toán các quá trình biến đổi trạng thái của hơi nước cũng gặp nhiều khó khăn, phiền phức. Do đó trong kỹ thuật, phương pháp đồ thị được sử dụng phổ biến trên cơ sở áp dụng các biểu đồ trạng thái của hơi nước. Phương pháp đồ thị có tính ưu việt hơn, cho phép xác định nhanh chóng các thông số trạng thái đầu và cuối của quá trình, mà còn dễ dàng cho phép chúng ta xác định tất cả các trạng thái trung gian. Bên cạnh đó phương pháp đồ thị rất thuận tiện trong việc phân tích định tính các quá trình công tác của động cơ nhiệt. Hiện nay, các đồ thị được dùng phổ biến là các đồ thị T-s và i-s của hơi nước.  Đồ thị T-s o Tại điểm tới hạn dT K /ds K = 0 nên điểm K là điểm cực đại của đường cong giới hạn. - 9 - Hình 1.2. Qúa trình hoá hơi của nước trên đồ thị T-s T s K x=1 x=0 p = const o Đồ thị cắt trục toạ độ T tại 273 0 K. o Dạng của đường cong giới hạn ở vùng nhiệt độ không cao lắm giống đường cong lôgarit bởi chúng ta có công thức gần đúng: 273 ln19,4 s T s   o Nhưng ở vùng nhiệt độ cao gần nhiệt độ tới hạn thì đường giới hạn có dạng đường parabol đối xứng. o Đường đẳng áp của nước ở nhiệt độ không cao lắm có thể xem như trùng với đường giới hạn dưới bởi chúng ta có s a  s’ ao = 0, điểm a xem như trùng với điểm a 0 và điểm b là điểm nước sôi nên nó nằm trên đường x = 0. trong vùng hơi ẩm đường đẳng áp trùng với đường đẳng nhiệt. Trong vùng hơi quá nhiệt đường đẳng áp dạng lôgarit. o Đồ thị i-s rất thuận lợi trong việc tính toán nhiệt động đối với hơi nước vì nhiệt lượng cung cấp cho quá trình đẳng áp được xác định bằng độ dài đoạn thẳng, về trị số bằng hiệu entanpi của trạng thái đầu và trạng thái cuối, lấy trục tung là i, trục hoành là s. Trên đồ thị i-s đường giới hạn dưới đi qua gốc toạ độ vì i’ 0 = 0, s’ 0 = 0. Trên đồ thị các miền ở gốc đồ thị rất sát nhau tra cứu hay nhầm lẫn nên không sử dụng đến vì vậy ta cắt nó đi. Ở điểm giới hạn đạo hàm di K /ds K = T K . Trị số T K luôn dương do đó điểm tới hạn nằm trên phần đi lên của đường cong giới hạn. o Các đường đẳng áp nằm trong vùng nước cũng tương tự như trên đồ thị T-s với những áp suất không cao lắm chúng có thể xem như trùng với đường giới hạn dưới. Trong vùng hơi ẩm thì các đường đẳng áp trùng với các đường đẳng nhiệt và là những đoạn thẳng nghiêng đi lên từ trái sang phải tạo thành hình dải quạt. Trong vùng hơi quá nhiệt những đường đẳng áp vẫn tiếp tục đi lên và là những đường cong có bề lồi hướng về phía trục hoành. o Các đường đẳng nhiệt trong vùng hơi bão hoà ẩm trùng với đường đẳng áp, nhưng trong vùng hơi quá nhiệt là những đường cong có bề lồi hướng lên phía trên ngược chiều với đường đẳng áp. o Các đường đẳng tích là những đường cong trong vùng hơi quá nhiệt cũng như trong vùng hơi ẩm chúng có độ dốc lớn hơn đường đẳng áp, cùng chiều với đường đẳng áp. o Trong quá trình p = const thì dq = di –vdp = di suy ra q p = i 2 – i 1 và được biểu thị bằng đoạn thẳng i trên trục i. o Trong quá trình đoạn nhiệt (dãn nở hay nén) thì: l k = -i s = const. o Việc xuất hiện đồ thị i-s của hơi nước là một sự kiện có ý nghĩa to lớn làm thay đổi căn bản phương pháp tính toán và nghiên cứu các quá trình nhiệt động. Hiện nay trong kỹ thuật sử dụng và - 10 - nghiên cứu về hơi nước đều phổ biến dùng đồ thị i-s của hơi nước nhất là đồ thị của Vucalôvic xây dựng với áp suất từ 0,1300 bar và nhiệt độ từ 20700 0 C.  Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi nước o Việc tính toán các quá trình biến đổi trạng thái của hơi nước bao gồm việc xác định các nhiệt lượng tham gia vào quá trình, công, biến thiên nội năng. o Việc xác định các thông số trạng thái của hơi nước có thể bằng phương pháp giải tích. Tuy nhiên phương pháp này gặp nhiều khó khăn vì phương trình trạng thái của hơi nước có dạng phức tạp, hơn nữa cần phải biết rõ sự thay đổi thể thái của hơi nước trong quá trình vì các công thức xác định các đại lượng vật lý của từng loại thể thái có dạng khác nhau. Các quá trình nhiệt động của hơi nước trong thức tế thường gặp 3 loại:  Quá trình tiến hành hoàn toàn trong vùng hơi bão hoà.  Quá trình tiến hành hoàn toàn trong vùng hơi quá nhiệt.  Quá trình tiến hành một phần trong vùng hơi bão hoà và một phần trong vùng hơi quá nhiệt. Trường hợp sau thường gặp hơn nhiều nên dùng phương pháp giải tích sẽ khó khăn nên trong thực tế để xác định các thông số trạng thái của hơi nước, người ta thường áp dụng phương pháp đồ thị mà phổ biến là đồ thị i-s của hơi nước. Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, khá chính xác, có thể dùng cho bất kỳ quá trình nào mà không cần biết rõ sự thay đổi thể thái của hơi nước trong quá trính đó.  Phương pháp tính quá trình nhiệt động của hơi nước nói chung được tiến hàh như sau: Căn cứ vào số liệu đã cho vào bài toán mà biểu diễn quá trình trên đồ thị i-s, rồi từ đó xác định các thông số đầu và cuối của hơi nước trong quá trình. Xác định biến thiên nội năng, nhiệt lượng, công trong quá trình.  Quá trình đẳng áp Phương trình: p = const Giả sử có quá tình đẳng áp 1-2 biểu diễn trên đồ thị p-v, T-s, i-s Hình 1.3. Đồ thị i-s của hơi nước s i T = const p = const v = const K x = 1 x = 0 x = const - 11 - Biến thiên nội năng: u = (i 2 – p 2 v 2 ) - (i 1 – p 1 v 1 ) =i 2 – i 1 – p(v 2 – v 1 ) Công trong quá trình: l = p(v 2 – v 1 ) Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình: q = u + l = i 2 – i 1  Quá trình đẳng tích Phương trình: v = const Xét quá trình đẳng tích 1-2 biểu diễn trên đồ thị p-v, T-s, i-s Biến thiên nội năng: u = (i 2 – p 2 v 2 ) - (i 1 – p 1 v 1 ) = i 2 – i 1 – v(p 2 – p 1 ) Công trong quá trình: l = p(v 2 – v 1 ) = 0 Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình: q = u + l = u Hình 1.5. Quá trình đẳng tích của hơi nước x = 1 K v x = 0 p 2 1 x = 1 x = 0 K T s 2 1 i 2 x = 1 1 K s x = 0 Hình 1.4. Quá trình đẳng áp của hơi nước s x=0 T K 2 1 x=1 x=1 v K 2 1 x=0 i x=1 x=0 1 2 s q=i 1 - i 2 p [...]... thiết bị năng lượng tàu thuỷ  Phân theo loại nhiên liệu được sử dụng cho hệ động lực của tàu:  Hệ thống thiết bị năng lượng sử dụng than  Hệ thống thiết bị năng lượng sử dụng dầu  Hệ thống thiết bị năng lượng sử dụng năng lượng hạt nhân  Phân theo loại động cơ chính của hệ động lực tàu:  Hệ thống thiết bị năng lượng máy hơi nước  Hệ thống thiết bị năng lượng tua bin hơi  Hệ thống thiết bị năng. .. thiết bị năng lượng truyền động gián tiếp  Hệ thống thiết bị năng lượng truyền động điện  Hệ thống thiết bị năng lượng chân vịt biến nước  Phân loại theo số đường trụcchân vịt:  Hệ thống thiết bị năng lượng 1 đường trục  Hệ thống thiết bị năng lượng 2 đường trục  Hệ thống thiết bị năng lượng 3 đường trục  Phân loại theo loại công chất sử dụng trong hệ động lực:  Hệ thống thiết bị năng lượng. .. tạp bao gồm các thiết bị, các máy phát công chất, các động cơ nhiệt, các cơ cấu máy và các thiết bị nhằm mục đích tạo ra một khối lượng cần thiết cơ năng, điện năng, và nhiệt năng Nguồn năng lượng đó dùng để đẩy tàu chuyển động, duy trì sự hoạt động của các thiết bị phục vụ, thiết bị điều khiển, thiết bị liên lạc cũng như cho sự hoạt động của thuyền viên và sinh hoạt của hành khách trên tàu  Thành phần... lượng tua bin khí  Hệ thống thiết bị năng lượng động cơ đốt trong  Phân theo dạng chu trình công tác của hệ động lực  Hệ thống thiết bị năng lượng chu trình kín (Máy hơi nước, tua bin hơi)  Hệ thống thiết bị năng lượng chu trình hở (Tua bin khí, động cơ đốt trong)  Phân loại theo theo phương thức truyền động của hệ trụ chân vit:  Hệ thống thiết bị năng lượng truyền động trực tiếp  Hệ thống thiết. .. thiên nội năng: u = (i2 – p2v2) - (i1 – p1v1) =i2 – i1 – (v2p2 – v1p1) o Công trong quá trình: l = q - u o Nhiệt lượng: p K q=0 T 1 K i 1 1 K x=1 2 x=0 x=1 v x=0 2 x=1 x=0 s 2 s Hình 1.7 Quá trình đoạn nhiệt của hơi nước - 12 - 1.2 HỆ THỐNG THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG HƠI NƯỚC TÀU THUỶ  Khái niệm chung về hệ thống thiết bị năng lượng tàu thuỷ Hệ thống thiết bị năng lượng tàu thuỷ (HTTBNL) trên các tàu thuỷ... đồ nguyên lý và công dụng của các thiết bị Trên hình 1.19 Giới thiệu sơ đồ hệ thống nồi hơi tàu thuỷ nó bao gồm các bộ phận chính sau đây: Nồi hơi, thiết bị buồng đốt, thiết bị điều khiển, thiết bị kiểm tra, thiết bị thông gió, thiết bị cấp nước và lọc nước, thiết bị khử khí, thiết bị cung cấp chất đốt, thiết bị tự động điều chỉnh quá trình làm việc của nồi hơi  Một số bộ phận chính của nồi hơi  Bầu... khiển, thiết bị liên lạc cũng như cho sự hoạt động của thuyền viên và sinh hoạt của hành khách trên tàu  Thành phần của hệ thống thiết bị năng lượng tàu thuỷ  Hệ động lực tàu thuỷ  Hệ động lực tàu thuỷ (HTĐLTT) Là một tổ hợp các máy móc, thiết bị có tácdụng trực tiếp đẩy tàu chuyển động, nó bao gồm: Các máy phát công chất chính, các động cơ chính như tua bin hơi, tua bin khí, động cơ Diezel và hệ...  Hệ thống thiết bị năng lượng khí cháy - 14 - 1.2.1 Sơ đồ hệ thống thiết bị động lực hơi nước tàu thuỷ 4 3 5 1 8 9 7 6 2 10 11 17 16 15 14 13 12 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý hệ động lực hơi nước 1.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống Khi nồi hơi 1 hoạt động, hơi nước ban đầu được tạo ra là hơi bão hoà ẩm Hơi sau đó được đưa vào bộ quá nhiệt 2 để biến thành hơi quá nhiệt Ở hành trình tiến của tàu, van 3... có tác dụng biến nhiệt năng thành cơ năng để làm quay hệ trục chân vịt  Hệ trục chân vịt có nhiệm vụ truyền mô men xoắn từ động cơ chính đến chân vịt đồng thời truyền lực đẩy từ chân vịt đến vỏ tàu làm tàu chuyển động Hệ trục chân vịt bao gồm các đoạn trục: trục chân vịt, trục trung gian, trục lực đẩy, các thiết bị truyền động của hệ trục chân vịt như: bộ ly hợp, hộp số, thiết bị đảo chiều dùng để nối,... cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg chất đốt  Các phương trình phản ứng cháy: Mục đích của việc tính toán lượng không khí cấp lò để tính toán thiết bị cấp gió cho nồi hơi, điều chỉnh quạt gió để đảm bảo cho nồi hơi làm việc ổn định, tính được lượng khói lò và Entanpi của khói lò Để tính được lượng không khí cấp lò cần phải dựa vào phương trình phản ứng cháy để tính ra lượng ô xy, sau đó tính ra lượng . của hệ động lực tàu:  Hệ thống thiết bị năng lượng máy hơi nước.  Hệ thống thiết bị năng lượng tua bin hơi.  Hệ thống thiết bị năng lượng tua bin khí.  Hệ thống thiết bị năng lượng động cơ. 13 - 1.2. HỆ THỐNG THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG HƠI NƯỚC TÀU THUỶ  Khái niệm chung về hệ thống thiết bị năng lượng tàu thuỷ Hệ thống thiết bị năng lượng tàu thuỷ (HTTBNL) trên các tàu thuỷ hiện đại là. vit:  Hệ thống thiết bị năng lượng truyền động trực tiếp.  Hệ thống thiết bị năng lượng truyền động gián tiếp.  Hệ thống thiết bị năng lượng truyền động điện.  Hệ thống thiết bị năng lượng chân