Chỉång 10 KHẠI NIÃÛM CHUNG VÃƯ MẠY NẸN I. Khại niãûm chung - Phán loải mạy nẹn: Mạy nẹn dng âãø nẹn khê v váûn chuøn khê nẹn âãún nåi tiãu thủ nhåì cạc âỉåìng äúng. Nhỉỵng mạy nẹn lm viãûc våïi ạp sút hụt nh thua ạp sút khê tråìi v ạp sút âáøy bàòng ạp sút khê tråìi hồûc låïn hån mäüt êt gi l båm chán khäng. Thäng säú chênh âàûc trỉng cho cäng sút ca mạy nẹn l lỉu lỉåüng thãø têch Q (tênh trong âiãưu kiãûn hụt), ạp sút âáưu p 1 v ạp sút cúi p 2 hay tè säú nẹn ε = p 2 /p 1 , váûn täúc vng v cäng sút nẹn trãn trủc N Mạy nẹn cọ thãø âỉåüc phán loải theo ngun lê lm viãûc thnh 3 loải chênh: kiãøu thãø têch, kiãøu cạnh v kiãøu phun tia. Dỉûa vo âàûc âiãøm thiãút kãú, mạy nẹn thãø têch âỉc chia lm mạy nẹn piston v mạy nẹn roto, mạy nẹn kiãøu cạnh âỉåüc chia lm mạy nẹn li tám v mạy nẹn hỉåïng trủc. Mạy nẹn cn cọ thãø phán loải dỉûa vo cháút khê lm viãûc, dỉûa vo kiãøu dáùn âäüng Bng 1 liãût kã cạc thäng säú chênh ca cạc kiãøu mạy nẹn thỉåìng dng trong cäng nghiãûp: Kiãøu Tênh nàng Lỉu lỉåüng Q [m 3 /phụt] Tè säú nẹn ε Täúc âäü quay n [v/phụt] Piston Båm chán khäng Mạy nẹn 0 - 100 0 - 150 1 - 50 2,5 - 1000 60 - 1500 100 - 3000 Roto Båm chán khäng Mạy thäøi Mạy nẹn 0 - 100 0 - 500 0 - 500 1 - 50 1,1 - 3 3 - 12 250 - 6000 300 - 15000 300 - 15000 Li tám Quảt Mạy thäøi Mạy nẹn 0 - 6000 0 - 5000 100 - 4000 1 - 1,15 1,1 - 4 3 - 20 300 - 3000 300 - 3000 1500 - 45000 Hỉåïng trủc Quảt Mạy nẹn 50 - 10000 100 - 15000 1 - 1,04 2 - 20 750 - 10000 500 - 20000 Mäùi loải mạy nãu trãn cọ nhỉỵng âàûc âiãøm thiãút kãú khạc nhau Mạy nẹn piston (âån gin, 1 cáúp ) âỉc mä t åí hçnh 1. Cạc pha lm viãûc l dn nåí, hụt, nẹn v âáøy âỉåüc thỉûc hiãûn nhåì chuøn âäüng qua lải ca piston. Ngun lê lm viãûc ca mạy nẹn piston (dỉûa vo sỉû váûn chuøn cháút khê 1 båíi chuøn âäüng ca piston ) cho tháúy cọ thãø lm viãûc våïi âỉåìng kênh piston bẹ (lỉu lỉåüng bẹ) v ạp sút låïn. Mạy nẹn roto cạnh gảt âỉåüc mä t åí hçnh 2. Cạc cạnh gảt bàòng thẹp 3 cọ thãø trỉåüt trong cạc rnh dc theo chiãưu di ca roto 2. Khi roto quay, khäng khê âỉåüc giỉỵ trong khäng gian giỉỵa cạc cạnh gảt v âỉåüc dáùn tỉì bưng hụt 4 âãún äúng âáøy 5 âãø âỉåüc âỉa vo âỉåìng äúng lm viãûc. Trủc mạy nẹn roto cọ thãø âỉåüc näúi trỉûc tiãúp våïi trủc dáùn âäüng khäng cáưn bäü gim täúc, do âọ hãû thäúng gn, nhẻ. Mạy nẹn li tám : hçnh 3 mä t så âäư 1 mạy nẹn li tám 2 cáúp. Sỉû lm viãûc ca nọ tỉång tỉû nhỉ 1 båm li tám. Trủc mạy nẹn âỉåüc näúi våïi bäü pháûn dáùn âäüng 1 cạch trỉûc tiãúp hồûc qua 1 bäü truưn âãø tảo cạc cáúp täúc âäü cho trủc mạy nẹn Mạy nẹn hỉåïng trủc âỉåüc mä t qua så âäư åí hçnh 4, Kãút cáúu bao gäưm 1 roto våïi cạc hng cạnh v 1 v cọ gàõn cạc hng cạnh cäú âënh. Cháút khê âỉåüc dáùn qua äúng hụt, âi theo phỉång dc trủc v âỉåüc nẹn båíi mäùi dy cạnh räưi âỉåüc âỉa vo äúng dáùn nhåì äúng âáøy. Mạy nẹn cạnh dáùn cọ thãø âỉåüc dáùn âäüng nhåì âäüng cå âiãûn , âäüng cå håi nỉåïc hay turbine khê. 10-2 Nhiãût âäüng hc mạy nẹn : 2 Lờ thuyóỳt õồn gốan nhỏỳt cuớa maùy neùn khờ, chờnh xaùc trong nhổợng phaỷm vi thổỷc tóỳ cho pheùp, õổồỹc dổỷa trón nhióỷt õọỹng hoỹc khờ lờ tổồớng Trong chỏỳt khờ lờ tổồớng, lổỷc tổồng taùc giổợa caùc phỏn tổớ khờ laỡ boớ qua co khoaớng caùch giổợa caùc phỏn tổớ laỡ rỏỳt lồùn so vồùi kờch thổồùc phỏn tổớ. Thóứ tờch chióỳm chọự cuớa khờ lờ tổồớng phuỷ thuọỹc vaỡo aùp suỏỳt vaỡ nhióỷt õọỹ vỗ khoaớng caùch phỏn tổớ thay õọứi trong khi kờch thổồùc phỏn tổớ laỡ khọng õọứi. Quaù trỗnh nhióỷt õọỹng hoỹc khờ lờ tổồớng dióựn ra vồùi caùc giaù trở nhióỷt dung C p , C v laỡ khọng õọứi, ta coù phổồng trỗnh traỷng thaùi p = RT (1) Khi sổớ duỷng phổồng trỗnh naỡy trong tờnh toaùn maùy neùn, sai sọỳ seợ tng theo nhióỷt õọỹ giaớm vaỡ aùp suỏỳt tng cuớa chỏỳt khờ Do õoù khi sổớ duỷng vồùi khọng khờ khọ (khờ thổỷc) ồớ nhióỷt õọỹ tổỡ 293 õóỳn 373 K vaỡ aùp suỏỳt tổỡ 0 õóỳn 5 Mpa, phổồng trỗnh trón cho sai sọỳ khoớang 1% Vồùi maùy neùn maỡ aùp suỏỳt neùn õóỳn 10 Mpa vióỷc tờnh toaùn dổỷa vaỡo õởnh luỏỷt khờ lờ tổồớng cho sai sọỳ khoaớng 2% laỡ sai sọỳ cho pheùp trong thióỳt kóỳ Vồùi aùp suỏỳt neùn trón 10 Mpa (100 kg/cm 2 ) Cỏửn sổớ duỷng phổồng trỗnh khờ thổỷc: p = zRT (2) z laỡ 1 hóỷ sọỳ neùn. Caùc giaù trở thổỷc nghióỷm cuớa hóỷ sọỳ naỡy phuỷ thuọỹc vaỡo p/p tc vaỡ T/T tc . p tc ,T tc laỡ aùp suỏỳt vaỡ nhióỷt õọỹ tióu chuỏứn. I- Phổồng trỗnh cồ baớn: Sổớ duỷng õởnh luỏỷt thổù 1 cuớa nhióỷt õọỹng hoỹc cuỡng vồùi phổồng trỗnh khờ lờ tổồớng ta coù caùc phổồng trỗnh sau mọ taớ quaù trỗnh neùn vaỡ daợn nồớ trong maùy neùn : Quaù trỗnh õa bióỳn : p const n = pv n = const Quaù trỗnh õoaỷn nhióỷt: p const k = pv k = const Quaù trỗnh õúng nhióỷt p const = pv = const Quaù trỗnh õa bióỳn laỡ quaù trỗnh nhióỷt õọỹng hoỹc thổồỡng gỷp , õỷc trổng bồới chố sọỳ õa bióỳn n. Trong maùy neùn n = 1,15 ữ 1,8 ; phuỷ thuọỹc caùc õióửu kióỷn trong vaỡ ngoaỡi 3 Quaù trỗnh õoaỷn nhióỷt laỡ quaù trỗnh khọng coù sổỷ trao õọứi nhióỷt giổợa chỏỳt khờ vaỡ mọi trổồỡng chung quanh, trong quaù trỗnh nhổ thóỳ, nọỹi nng coù thóứ õổồỹc sinh ra nhồỡ ma saùt cuớa chỏỳt khờ vaỡ sổỷ hỗnh thaỡnh xoaùy. Trong maùy neùn khọng thóứ nhỏỷn õổoỹc 1 quaù trỗnh õoaỷn nhióỷt hoaỡn toaỡn do sổỷ trao õọứi nhióỷt giổợa doỡng khờ vaỡ mọi trổồỡng chung quanh laỡ khọng thóứ traùnh õổồỹc. óứ bọứ sung vaỡo caùc quaù trỗnh õổồỹc mọ taớ trong caùc phổồng trỗnh trón , Lờ thuyóỳt vóử maùy neùn õóử cỏỷp õóỳn quaù trỗnh õúng entropi trong õoù khọng coù sổỷ thay õọứi entropi do khọng coù nọỹi nng phaùt ra do ma saùt cuớa chỏỳt khờ. Nhổ vỏỷy quaù trỗnh õúng entropi laỡ khọng thóứ xaớy ra trong maùy neùn thổỷc. II - Bióứu õọử S-T vaỡ p-v: Caùc quaù trỗnh trón õổồỹc mọ taớ trong hóỷ toỹa õọỹ S-T (entropi vaỡ nhióỷt õọỹ tuyóỷt õọỳi) (hỗnh 5) Hỗnh 5a : quaù trỗnh õa bióỳn vồùi n < k; õỷc trổng cho caùc maùy neùn coù õọỹ laỡm maùt cao. Hỗnh 5b : quaù trỗnh õa bióỳn vồùi n > k; õỷc trổng cho maùy neùn caùnh dỏựn. Hỗnh 5c : quaù trỗnh õúng entropi vồùi S = const Hỗnh 5d : quaù trỗnh õúng nhióỷt vồùi T = const Caùc quaù trỗnh bióứu dióựn ồớ hỗnh 5c vaỡ 5d khọng thóứ thổỷc hióỷn trón maùy neùn; Quaù trỗnh õúng entropi laỡ khọng thóứ xaớy ra vỗ luọn coù sổỷ sinh nhióỷt õaùng kóứ bồới ma saùt trong cuớa doỡng khờ; Quaù trỗnh õúng nhióỷt laỡ khọng thóứ xaớy ra vỗ khọng coù hóỷ thọỳng laỡm maùt maùy neùn naỡo õaớm baớo sổỷ neùn õúng nhởót chỏỳt khờ. Hai quaù trỗnh naỡy chố duỡng õóứ õaùnh giaù hióỷu suỏỳt cuớa maùy neùn Sau õỏy ta khaớo saùt caùc õỷc tờnh cuớa caùc quaù trỗnh nhióỷt õọỹng hoỹc maùy neùn bióứu thở trón hỗnh 5 tỏỳt caớ moỹi thồỡi õióứm caùc quaù trỗnh neùn õổồỹc bióứu thở trón õổồỡng 1-2. Trong trổồỡng hồỹp thọng thổồỡng, hỗnh 5a vaỡ 5b, quaù trỗnh neùn xaớy ra bồới sổỷ thay õọứi entropi vaỡ sổỷ tng nhióỷt õọỹ chỏỳt khờ. Trong quaù trỗnh naỡy enthalpie cuớa chỏỳt khờ tng. Trong quaù trỗnh neùn õa bióỳn vồùi n < k, õổồỡng 1-2 bióứu dióựn sổỷ neùn trong khọng gian laỡm vióỷc cuớa maùy neùn (xilanh, raợnh caùnh, õổồỡng dỏựn cuớa voớ)õổồỡng 2-3 laỡ õổồỡng laỡm maùt õúng aùp doỡng khờ neùn ra khoới maùy neùn. Khờ neùn õổồỹc laỡm maùt trong buọửng laỡm maùt vaỡ trón õổồỡng ọỳng. Theo õởnh luỏỷt baớo toaỡn nng lổồỹng, nng lổồỹng tióu hao cho maùy neùn õóứ neùn vaỡ thaới chỏỳt khờ (khọng kóứ tọứn thỏỳt ma saùt) õổồỹc õỷc trổng bồới lổồỹng nhióỷt do chỏỳt khờ toớa ra trong quaù trỗnh neùn vaỡ laỡm maùt õúng aùp. 4 Dng âënh nghéa ca entropi trong quạ trçnh nhiãût cå bn: dS dQ T = Våïi quạ trçnh 1-2 v 2-3 Q TdS Q TdS 1 2 1 2 2 3 2 3 − − = = ∫ ∫ Kãt qu ca têch phán l cạc vng ngun täú biãøu diãùn qụa trçnh nẹn v lm mạt âỉåüc biãøu thë trãn biãøu âäư S-T Nhỉ váûy nàng lỉåüng chuøn cho cháút khê âãø cọ thãø nẹn âỉåüc v biãøu thë trãn biãøu âäư nhiãût âån vë bàòng täøng diãûn têch 1-2-5-6; 2-3-4-5 Våïi cháút khê trong quạ trçnh nẹn âa biãún våïi hãû säú âa biãún n > k âàûc trỉng cho mạy nẹn lm mạt bàòng khäng khê hồûc lm mạt bàòng nỉåïc våïi âäü lm mạt tháúp, vng 1-2-6-5 biãøu thë nhiãût lỉåüng sinh ra båíi ma sạt ca cháút khê v sỉû hçnh thnh xoạy Cäng cung cáúp cho mạy nẹn dng âãø dng âãø nẹn khê, âáøy cháút khê âi qua mạy nẹn v cn âãø khàõc phủc lỉûc ma sạt trong dng khê. Cäng thỉûc hiãn trong chụ trçnh nẹn biãøu thi båíi 1-2-3-4-5. Nhỉ váûy täøng cäng tiãu thủ båíi mạy nẹn biãøu thë trãn vng 2-3-4-6 Nãúu quạ trçnh nẹn l âàóng entropi theo âỉåìng 1-2’; täøng cäng tiãu thủ s bàòng vng 12’345nghéa l bẹ hån 1 diãûn têch 1-2’-2-6-5. Nhỉ váûy vng 2’-2-6-5- 1 l nàng lỉåüng tiãu thủ thãm ca mạy nẹn khi âi tỉì quạ trçnh âàóng entropi sang quạ trçnh âoản nhiãût thỉûc tãú våïi n > k. R rng vng 1-2’-2 l nàng lỉåüng tiãu thủ thãm âãø nẹn v váûn chuøn thãø têch khê dn nåí do nhiãût sinh ra tỉì ma sạt v hçnh thnh xoạy. Cạc lỉu trãn cng ạp dủng cho biãøu âäư S-T ca quạ trçnh âàóng entropi v âàóng nhiãût. Cäng sút tiãu thủ l bẹ nháút trong chu trçnh mạy nẹn âàóng nhiãût. Cäng sút ny biãøu thë båíi vng 1-2-4-5 Âäi khi chu trçnh mạy nẹn cọ thãø biãøu diãùn båíi biãøu âäư p-v (hçnh 6). Âỉåìng nẹt liãưn 1-2 biãøu thë quạ trçnh nẹn âa biãún våïi n < k xy ra cho dng khê âi qua mạy nẹn. Âỉåìng lm mạt 2-3 l âàóng ạp våïi p 2 = const, Cạc âỉåìng nẹn khạc l 1-2’’ (âàóng nhiãût) ; 1-2’ (âàóng entropi) ; 1-2’’’ (âoản nhiãût n > k) 5 . Chỉång 10 KHẠI NIÃÛM CHUNG VÃƯ MẠY NẸN I. Khại niãûm chung - Phán loải mạy nẹn: Mạy nẹn dng âãø nẹn khê v váûn chuøn khê nẹn âãún nåi. trỗnh õoaỷn nhióỷt laỡ quaù trỗnh khọng coù sổỷ trao õọứi nhióỷt giổợa chỏỳt khờ vaỡ mọi trổồỡng chung quanh, trong quaù trỗnh nhổ thóỳ, nọỹi nng coù thóứ õổồỹc sinh ra nhồỡ ma saùt cuớa chỏỳt. 1 quaù trỗnh õoaỷn nhióỷt hoaỡn toaỡn do sổỷ trao õọứi nhióỷt giổợa doỡng khờ vaỡ mọi trổồỡng chung quanh laỡ khọng thóứ traùnh õổồỹc. óứ bọứ sung vaỡo caùc quaù trỗnh õổồỹc mọ taớ trong caùc