1 Chỉång MẠY CẠN H DÁÙN - BÅM LY TÁM 6-1 Khại niãûm chung vãư MCD - Kãút cáúu , ngun l lm viãûc ca BLT: Mạy cạnh dáùn bao gäưm cạc loải båm v âäüng cå cạnh dáùn båm ly tám, båm hỉåïng trủc, cạc loải Tuabin, quảt, v mạy nẹn cạnh dáùn Dỉûa vo phỉång chuøn âäüng ca dng cháút lng âi qua BCT cọ thãø phán loải: Mạy li tám hồûc hỉåïng tám: cháút lng chuøn âäüng theo bạnh cäng tạc tỉì tám bạnh cäng tạc ngoi hồûc tỉì ngoi vo tám theo phỉång bạn kênh Mạy hỉåïng trủc: cháút lng chuøn âäüng qua bạnh cäng tạc theo phỉång song song våïi trủc (dc trủc) Tuabin tám trủc : cháút lng chuøn âäüng qua bạnh cäng tạc theo hỉåïng tám räưi chuøn sang hỉåïng trủc Viãûc trao âäøi nàng lỉåüng giỉỵa cháút lng v bäü pháûn cäng tạc (bạnh cäng tạc) âỉåüc thỉûc hiãûn nhåì cạc cạnh dáùn, nàng lỉåüng trao âäøi ch úu l âäüng nàng dng cháút lng chy qua mạy Hçnh trãn l så âäư bạnh cäng tạc ca båm ly tám 2 Kãút cáúu bao gäưm bạnh cäng tạc, bao gäưm âéa làõp then trãn trủc Trãn âéa gàõn cạc cạnh dáùn Bạnh cäng tạc âàût v båm bao gäưm bưng xồõn cọ cỉía vo näúi våïi äúng hụt 5, cỉía ca bưng xồõn näúi våïi äúng âáøy - Ngun l lm viãûc: Trỉåïc båm lm viãûc thç thán båm, bạnh cäng tạc v äúng hụt âỉåüc âiãưn âáưy cháút lng (mäưi båm) Bạnh cäng tạc (1) làõp trãn trủc båm (2), båm lm viãûc, bạnh cäng tạc quay, cạc pháưn tỉí cháút lng åí bạnh cäng tạc âỉåüc cạnh dáùn cung cáúp nàng lỉåüng, âäưng thåìi lỉûc ly tám s âáøy cháút lng âi BCT theo phỉång ly tám, cháút lng âỉåüc gom vo bưng xồõn v âi vo äúng âáøy våïi ạp sút cao hån, âọ l quạ trçnh âáøy ca båm Âäưng thåìi åí cỉía vo (3) ca bạnh cäng tạc tảo nãn vng cọ chán khäng, cháút lng åí bãø hụt âỉåüc liãn tủc hụt vo äúng hụt, âọ l quạ trçnh hụt ca båm Nhỉ váûy quạ trçnh hụt v âáøy ca båm l liãn tủc tảo nãn dng chy liãn tủc hãû thäúng Chãnh lãûch nàng lỉåüng âån vë ca dng cháút lng åí läê vo v läúi ca bạnh cäng tạc chênh l cäüt ạp ca bạnh cäng tạc - Båm cáúp : Båm bao gäưm bạnh cäng tạc, cäüt ạp ca båm bë hản chãú sỉïc bãưn nãn thỉåìng khäng quạ 100m cäüt nỉåïc - Båm nhiãưu cáúp : âãø tảo cäüt ạp cao, bao gäưm nhiãưu bạnh cäng tạc làõp trãn trủc chung Cäüt ạp båm nhiãưu cáúp tảo l täøng ca cạc cäüt ạp cạc bạnh cäng tạc âån tảo nãn - Båm hai miãûn g hụt : hụt cháút lng vo tỉì phêa, bạnh cäng tạc bao gäưm bạnh cäng tạc ca båm miãûng hụt cọ cng kêch thỉåïc v âäúi xỉïng ghẹp lải, lỉu lỉåüng ca båm s tàng gáúp âäi cäüt ạp váùn giỉỵ ngun 3 - : Phỉång trçnh cå bn ca mạy cạn h dáùn : Mäúi quan hãû giỉỵa cäüt ạp H BCT tảo våïi cạc thäng säú hçnh hc (âỉåìng kênh BCT, âäü cong ca cạnh ) v cạc thäng säú âäün g hc (säú vng quay, lỉu lỉåüng) cu BCT Gi thiãút Euler: + Dng chy qua BCT gäưm cạc dng ngun täú + Chuøn âäüng tỉång âäúi ca cháút lng bạnh cäng tạc cọ qu âảo trng khêt våïi biãn dảng cạnh dáùn Cạc âiãưu kiãûn âãø cọ dng chy gi thiãút trãn l : + Bạnh cäng tạc cọ säú cạnh dáùn nhiãưu vä cng v mng vä cng + Cháút lng lm viãûc l cháút lng lê tỉåíng (khäng nhåït) Cäüt ạp toạn våïi cạc gi thiãút trãn: cäüt ạp Hl∞ I Chuøn âäün g ca cháút ln g qua bạn h cäng tạc bao gäưm : Chuøn âäün g theo (quay cng bạnh cäng tạc), u : váûn täúc theo (váûn täúc vng), cọ phỉång thàóng gọc våïi bạn kênh tải âiãøm âọ Chuøn âäün g tỉång âäúi : váûn täúc tỉång âäúi w tiãúp tuún våïi biãn dảng cạnh dáùn Chuøn âäün g tuût âäúi : váûn täúc tuût âäúi: c = u + w 1: vë trê bàõt âáưu vo cạnh: r1 2: vë trê cạnh: r2 → → → → → c2 α2 cu2 w2 cm2 β2 β : gọcu giỉỵa w v phỉång ngỉåüc chiãưu våïi u , biãøu thë gọc âäü bäú trê cạnh dáùn trãn bạnh cäng tạc β1 : gọc âàût cạnh tải cỉía vo → → β2 : gọc âàût cạnh tải cỉía cu : hçnh chiãúu ca c lãn phỉång u cm : hçnh chiãúu ca c lãn phỉång thàóng gọc våïi u → → → → II Phỉång trçnh cäüt ạp : (Phỉång trçnh cå bn ca mạy cạn h dáùn ) H = ⋅(u ⋅c − u ⋅c ) Båm: l∞ Tuabin: 2u 1u g H l∞ = ⋅ ( u ⋅ c1u − u ⋅ c u ) g nghéa ca phỉång trçnh cå bn : Quan hãû giỉỵa cạc thnh pháưn váûn täúc våïi cäüt ạp: Tỉì tam giạc váûn täúc : w 12 = c12 + u12 - u1 c1 cos α1 = c12 + u12 - u1 c1u ⇒ u c = ( c + u − w ) u c = ( c + u − w ) 2 1u 2u 2 2 2 Thay vo phỉång trçnh cå bn: - Âäúi våïi båm 2 H l∞ = c 2 + u 2 − w 2 ) − ( c1 + u − w ) ( 2g [ Âàût: u 2 − u w − w 2 c 2 − c1 = + + 2g 2g 2g 2 2 u − u1 w − w2 H l∞ténh = + 2g 2g 2 c − c1 H l∞âäüng = 2g ⇒ Hl∞ ] = Hl∞ténh + Hl∞âäüng Nháûn xẹt: - Cäüt ạp âäüng l pháưn âäüng nàng âån vë ca dng chy âỉåüc tàng lãn âi qua båm - Cäüt ạp ténh âỉåüc tảo båíi sỉû chãnh lãûch ca thnh pháưn váûn täúc u, w ca dng chy tải läúi vo wv läúi ca bạnh c cäng tạc Nãúu c1u= 0, tam giạc váûn täúc tải cỉía vo cho tháúy: u 1 c12 = w 12 − u12 Khi âọ phỉång trçnh cå bn cu båm cạnh dáùn s l: H = ⋅( u ⋅ c ) g l∞ 2u Âiãưu kiãûn c1u= gi l âiãưu kiãûn chy vo thàóng gọc Cäüt ạp thỉûc H s bẹ hån cäüt ạp Hl ∞ cọ täøn tháút nàng lỉåüng cháút lng l cháút lng thỉûc v säú cạnh dáùn l hỉỵu hản (Z cạnh) Do âọ: H = ηH εZ Hl ∞ ηH : hiãûu sút thy lỉûc (0,8 ÷ 0,96) εZ : hãû säú nh hỉåíng xẹt âãún säú cạnh l hỉỵu hản Gi Z l säú cạnh ca bạnh cäng tạc : Theo Stodola: εZ = − π sin β Z Trong toạn gáưn âụng thỉåìng láúy bàòng 0,8 6.3 Âỉåìn g âàûc ca båm ly tám - Sỉû lm viãûc ca båm hãû thäún g lỉåïi : I Âỉåìng âàûc ca båm: biãøu diãùn mäúi quan hãû giỉỵa cäüt ạp H (nàng lỉåüng m båm cung cáúp cho cháút lng) (v hiãûu sút) theo lỉu lỉåüng Q säú vng quay ca trủc båm n=const II Âiãøm lm viãûc ca båm hãû thäúng lỉåïi Khi båm lm viãûc lỉåïi: Q båm = Q lỉåïi H båm = H lỉåïi ⇒ Giao âiãøm A ca âỉåìng âàûc båm v âỉåìng âàûc lỉåïi chênh l âiãím lm viãûc ca båm hãû thäúng lỉåïi Q båm = Q A H båm = H A N tr = γQ A H A ηA III Sỉû âiãưu chènh båm ly tám:âiãưu chènh båm âãø cung cáúp cho hãû thäúng lỉåïi lỉu lỉåüng Q' theo u cáưu (Vdủ:Q'=30 lit/s) 1) Âiãưu chènh van trãn âỉåìng äúng âáøy, giỉỵ ngun säú vng quay ca båm (âàûc lỉåïi bë thay âäøi (ζâ → ζ'â), giỉỵ ngun âàûc båm) Khi H'luoi = H luoi tinh + gπ l h ld ' λ + ζ + λ + ζ Q h h d 4 dd d d d h h d d (*) K' Âiãøm lm viãûc l A' cọ cạc thäng säú lm viãûc måïi Q’,H’ A'(Q’,H’) xạc âënh trãn âỉåìng âàûc båm tải lỉu lỉåüng Q' u cáưu: Xạc âënh ζ'â âãø hãû thäúng lm viãûc tải A' : xạc âënh tỉì pt (*) våïi Q’,H’ Âiãưu chènh lỉu lỉåüng bàòng cạch âọng dáưn van trãn âỉåìng äúng âáøy tỉïc l âỉa thãm vo hãû thäúng sỉïc cn thy lỉûc (täøn tháút qua van) Phỉång phạp âiãưu chènh ny khäng cọ låüi vãư kinh tãú nàng lỉåüng, nhỉng âån gin, dãù váûn hnh nãn âỉåüc sỉí dủng räüng ri våïi cạc båm cäng sút nh Van âiãưu chènh thỉåìng âàût trãn âỉåìng äúng âáøy, trạnh âàût van trãn âỉåìng äúng hụt vç cọ thãø dáùn âãún xám thỉûc, nh hỉåíng âãún sỉû lm viãûc ca hãû thäúng 2) Âiãưu chènh bàòng cạch thay âäøi säú vng quay ca trủc båm (thay âäøi âỉåìng âàûc båm, giỉỵ ngun âỉåìng âàûc lỉåïi): âiãøm lm viãûc An' âỉåüc xạc âënh trãn âỉåìng âàûc lỉåïi Sỉí dủng phphạp ny cọ thãø âiãưu chènh âỉåüc säú vng quay ca âcå dáùn âäüng båm Vâãư: xạc âënh n' cho âàûc måïi ca båm càõt âàûc lỉåïi tải An' (lỉu lỉåüng Q'): sỉí dủng l thuút tỉång tỉû MCD Bàòng phỉång phạp ny, c lỉu lỉåüng v cäüt ạp âãưu gim säú vng quay gim, khäng cọ mäüt pháưn nàng lỉåüng täøn tháút no phạt sinh thãm v âọ phỉång phạp ny cọ nhiãưu ỉu âiãøm so våïi phỉång phạp trãn, nhiãn váùn khäng âỉåüc thäng dủng bàòng phỉång phạp trãn phi sỉí dủng âäüng cå âiãûn cọ thãø thay âäøi säú vng quay l ráút täún kẹm 2.4 Ghẹp båm: I Ghẹp song song: Mäüt hãû thäúng lỉåïi cọ thãø âỉåüc cung cáúp cháút lng båíi nhiãưu båm Khi lỉu lỉåüng thay âäøi låïn u cáưu lỉåïi, viãûc âiãưu chènh lỉu lỉåüng âỉåüc thỉûc hiãûn täút nháút l bàòng cạch ghẹp song song cạc båm v thay âäøi säú båm lm viãûc âãø thay âäøi lỉu lỉåüng Q∑ = Q1 + Q2 + Q3 + Hlỉåïi = H1 = H2 = H3 = II Ghẹp näúi tiãúp: Trong trỉång håüp hãû thäúng cọ u cáưu vãư cäüt ạp låïn hån cäüt ạp ca båm, ta cọ thãø ghẹp näúi tiãúp cạc båm âãø tha mn u cáưu vãư cäüt ạp ca hãû thäúng Cäüt ạp lm viãûc ca hãû thäúng bàòng täøng cäüt ạp ca cạc båm ghẹp båm lm viãûc tải chãú âäü lỉu lỉåüng ny Q1 = Q2 = .= Qlỉåïi Hlỉåïi= H1+H2+ Khi âiãưu kiãûn cho phẹp, viãûc chn båm khạc cọ â cäüt ạp u cáưu âãø lm viãûc hãû thäúng s thûn tiãûn v kinh tãú hån nhiãưu so våïi ghẹp näúi tiãúp cạc båm 2.5 Lût tỉång tỉû (âäưn g dản g) mạy cạn h dáùn : tỉång tỉû hçnh hc + cn g hiãûu sút I - Cạc tiãu chøn tỉång tỉû: Hai mạy thy lỉûc l tỉång tỉû tha mn tiãu chøn tỉång tỉû sau: 1) Tiãu chøn tỉång tỉû hçnh hc: K hiãûu M, N: hai mạy tỉång tỉ 10 Hai mạy tỉång tỉû hçnh hc chụng âäưng dảng, nghéa l cọ cạc gọc bäú trê cạnh dáùn giäúng nhau, säú cạnh dáùn v cạc kêch thỉåïc tỉång ỉïng t lãû, kãø c âäü nháúp nhä bãư màût (α , β )M = (α , β )N DM bM lM = = = ⋅ ⋅⋅ = λ lM ÷ N DN bN lN λl M÷N : hãû säú tỉång tỉû hçnh hc 2) Tiãu chøn tỉång tỉû âäüng hc: u 1M u M c 1M = = = ⋅ ⋅⋅ = λ v u N u N c1 N u ω ⋅R n λ v = 2M = M 2M = M λ lM ÷ N u N ωN ⋅ R N n N λv : hãû säú tỉång tỉû âäüng hc 3) Tiãu chøn tỉång tỉû âäüng lỉûc hc: Hai mạy tỉång tỉû âäüng lỉûc hc t lãû giỉỵa cạc càûp lỉûc tỉång ỉïng tạc dủng lãn bạnh cäng tạc l bàòng P1M P2 M = = ⋅ ⋅⋅ = λ P P1N P2 N λP : hãû säú tỉång tỉû âäüng lỉûc hc II - Cạc phỉång trçnh tỉång tỉû ca mạy cạn h dáùn : Mäúi quan hãû giỉỵa cạc thäng säú lm viãûc (Q, H, N) ca mạy tỉång tỉû 1) Phỉång trçnh tỉång tỉû lỉu lỉåüng : Q lM FM c mM = ⋅ = λ2l ⋅ λ v Q lN FN c mN λv = u M R M ωM n = ⋅ = λl ⋅ M u N R N ωN nN D n QM n = λ3l ⋅ M = M ⋅ M QN n N DN n N (5.1) Kãút lûn: Tè säú lỉu lỉåüng t lãû báûc våïi tè säú âỉåìng kênh v tè lãû báûc våïi tè säú säú vng quay 11 2) Phỉång trçnh tỉång tỉû cäüt ạp: n D HM = λ2l M = M HN n N DN nM n N (5.2) Kãút lûn: Tè säú cäüt ạp t lãû báûc våïi tè säú âỉåìng kênh v tè lãû báûc våïi tè säú säú vng quay 3) Phỉång trçnh tỉång tỉû cäng sút: lm viãûc våïi cng loải cháút lng: n D NM = λ5l ⋅ M = M NN n N DN nM n N (5.3) IV - Säú g quay âàûc trỉng n s (hãû säú tè täúc ): Säú vng quay âàûc trỉng ns dng tiãu chøn họa mạy cạnh dáùn, ns âàûc trỉng cho mäüt kiãøu mạy Säú vng quay âàûc trỉng n s âỉåüc xạc âënh åí chãú âäü thiãút kãú (Q,H,n,ηmax,D) Âãø âàûc trỉng cho kiãøu mạy, ngỉåìi ta âënh nghéa mạy máùu (mä hçnh) våïi cạc thäng säú ca mạy mä hçnh âỉåüc quy âënh sau: HS = 1m cäüt nỉåïc Cäng sút thy lỉûc:NS = γ.Q.H=1 m lỉûc = 0,736 KW (ân c) ⇒ QS = 0,075 m3/s nS : säú vng quay/phụt ca mạy máùu ηS = ηmax : hiãûu sút thiãút kãú, tỉïc l hiãûu sút låïn nháút m mạy âảt âỉåüc lm viãûc våïi cạc thäng säú thiãút kãú Nãúu cọ mạy thỉûc lm viãûc våïi cạc thäng säú Q, H, n, N v tỉång tỉû våïi mạy máùu âàûc trỉng QS, HS=1m, nS, NS=0,736KW thç: HS n = λ2l ⋅ S ⇒ λ l = n H HS n ⋅ H ns 12 QS n H n = λ3l ⋅ S = S ⋅ Q n H nS ⇒ Thay nS = H 4 Q ⋅ n ⋅ S H QS HS = 1m QS = 0,075 m3/s ⇒ n S = 3,65 ⋅ n Q H3 (5.4) Trong cäng thỉïc trãn n(v/ph) H(m) Q(m3/s) Cäng thỉïc trãn thỉåìng sỉí dủng cho båm vç våïi cạc thäng säú u cáưu thiãút kãú båm l n, Q, H âọ dãù dng suy giạ trë säú vng quay âàûc trỉng Våïi Tuabin, cạc thäng säú thiãút kãú thỉåìng l cäüt nỉåïc H, säú vng quay n v cäng sút N Xẹt hai Tuabin tỉång tỉû ta s cọ: HS n = λ2l ⋅ S ⇒ λ l = n H NS n H 2 = λ5l ⋅ S = S n H N HS n ⋅ H ns n ⋅ nS ⇒ Thay ⇒ H 2 N ns = n ⋅ s ⋅ H NS Ns = 0,736 KW (Ân c) Hs = 1m n S = 1,167 ⋅ n⋅ N H (5.5) Trong cäng thỉïc trãn n(v/ph), H(m) N(kW) Ânghéa måïi : Ns = KW ⇒ nS = n⋅ N H4 (5.6) Säú vng quay âàûc trỉng cọ nghéa ráút låïn toạn thiãút kãú v sỉí dủng cạc mạy thy lỉûc cạnh dáùn Trong ti liãûu k thût vãư thiãút kãú v sỉí dủng mạy, cạc trë säú toạn, cạc dảng âỉåìng âàûc rhỉûc nghiãûm v hçnh dảng kãút cáúu bạnh cäng tạc ca cạc mạy cạnh dáùn âãưu cho theo n s Säú vng quay âàûc 13 trỉng âỉåüc toạn åí âiãưu kiãûn lm viãûc cọ hiãûu sút cao nháút ca mạy (chãú âäü thiãút kãú) Cạc loải båm khạc cọ cạc säú vng quay âàûc trỉng tỉång ỉïng: Båm piston v båm roto: ns