Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số hình học (HD và lt) đến hiệu suất của tua bin trực giao phù hợp với dòng chảy trên sông và ven biển ở việt nam tt
Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 27 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
27
Dung lượng
711,19 KB
Nội dung
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Quốc Tuấn NGHIÊNCỨUẢNHHƯỞNGCỦACÁCTHƠNGSỐHÌNHHỌC (H/D VÀ L/T) ĐẾNHIỆUSUẤTCỦATUABINTRỰCGIAOPHÙHỢPVỚI DỊNG CHẢYTRÊNSƠNGVÀVENBIỂNỞVIỆTNAM Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 9520116 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Cơngtrìnhđượchồnthànhtại: BộmơnVậtlý Tin học Viện Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học HÀ NỘI - 2018 Bách khoa Hà N Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: HD1 GS TS NGUYỄN THẾ MỊCH HD2 TS ĐỖ HUY CƯƠNG Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia ViệtNam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Quốc Tuấn, Nguyễn Thế Mịch, Đỗ Huy Cương (2016) Một số kết mô 2D thay đổi số cánh bánh công tác tuabintrựcgiao phần mềm Ansys-Fluent Tuyển tập cơng trình hội nghị khoa họchọc thủy khí tồn quốc lần thứ 19 năm 2016 Phùng Hồng Tuấn, Nguyễn Quốc Tuấn (2017) Một số kết nghiêncứu lý thuyết tuabintrựcgiao kết mô thay đổi số cánh bánh công tác tuabintrựcgiao Tạp chí nơng nghiệp phát triển nơng thơn (ISSN 1859-4581) số 309 năm 2017 ThS Nguyễn Quốc Tuấn, GS.TS Nguyễn Thế Mịch, ThS Đinh Minh Tiến (2017) Nghiêncứuảnhhưởngsố cánh bánh công tác tới hiệusuấttuabintrựcgiao thực nghiệm Tạp chí khí (ISSN 0866-7056) số 6/2017 MSc Nguyen Quoc Tuan, Prof.Dr Nguyen The Mich, MSc Đoan Kim Binh (2017) The effect of blade number Z and D/H aspect ratio on efficiency of H-type Darrieus turbine Vietnam Mechanical Engineering Journal, No.8/2017 Nguyen Quoc Tuan, Nguyen The Mich, Do Huy Cuong (2017), The Effect of D/H Aspect Ratio Change on Energy Characteristics of H-type Darrieus Turbine Journal of Science & Technology (ISSN 2354-1083) No.122/2017 Lời mở đầu Sự cần thiết đề tài Ngày nay, với tốc độ phát triển kinh tế nhu cầu sử dụng lượng giới ngày lớn, nguồn lượng hóa thạch than đá, dầu khí… ngày cạn kiệt nhanh chóng, lượng hạt nhân có nguy rủi ro lớn Vì thế, để giải vấn đề này, nhà khoa học giới hướngđến nguồn lượng lượng tái tạo Đây nguồn lượng vô hạn, không cạn kiệt Một nguồn lượng tái tạo nhiều nơi giới ứng dụng để phát điện lượng dòngchảyven sơng, ven biển, dòngchảycửa sơng, dòngchảy thủy triều Ở nước ta, tiềm nguồn lượng lớn, hồn tồn khai thác để phát điện Tuabintrựcgiao loại tuabin có kết cấu đơn giản, phùhợp để ứng dụng khai thác nguồn lượng Tại Việt Nam, loại tuabin nên có cơng trình nghiêncứu đề cập tới loại tuabintrựcgiao này, với mong muốn đưa mẫu tuabintrựcgiaophùhợpvới điều kiện dòngchảyViệtNam để khai thác nguồn lượng dòngchảyven sơng, ven biển, tác giả sâu nghiêncứu luận án: “Nghiên cứuảnhhưởngthơngsốhìnhhọc (H/D l/t) đếnhiệusuấttuabintrựcgiaophùhợpvớidòngchảysơngvenbiểnViệt Nam” nhằm góp phần bước phát triển loại tuabinViệtNam Mục tiêu phạm vi nghiêncứu Mục tiêu nghiên cứu: Đóng góp cho chuyên ngành số bổ sung phương pháp tính toán, thiết kế tuabintrựcgiaovới thay đổi thơngsốhìnhhọc H/D l/t bánh công tác tuabin Cung cấp sở khoa học cơng tác tính tốn thiết kế tuabintrực giao, lựa chọn thơngsố kích thước hìnhhọc bánh cơng tác phùhợpvới điều kiện dòngchảy thực tế Phạm vi nghiên cứu: Luận án tập trung nghiêncứuảnhhưởngthôngsốhìnhhọc H/D l/t đếnhiệusuấttuabintrựcgiaophùhợpvớidòngchảysơngvenbiểnViệtNam Phương pháp nghiêncứu kết hợpnghiêncứu tính tốn lý thuyết với mơ tốn học thực nghiệm vật lý, đánh giá ảnhhưởngthơngsốhìnhhọc H/D l/t bánh công tác đếnhiệusuấttuabintrựcgiao Ý nghĩa khoa học thực tiễn a) Ý nghĩa khoa học: Xác định phương pháp tính tốn, thiết kế tuabintrực giao, đánh giá ảnhhưởngsốthôngsốhìnhhọc bánh cơng tác đếnhiệusuấttua bin, làm sở cho việc lựa chọn mẫu bánh cơng tác có chất lượng cao phùhợpvới điều kiện dòngchảy thực tế b) Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiêncứu ứng dụng vào thực tế tính tốn thiết kế tuabintrựcgiao để lựa chọn thơngsốhìnhhọc bánh công tác như: số cánh, chiều dài cánh, thơngsố đường kính chiều cao bánh công tác Điểm luận án - Luận án xây dựng, đề xuất loại tuabintrựcgiao khai thác lượng dòngchảy sông, venbiển để phát điện phục vụ nhu cầu dân sinh Tuabintrựcgiao loại tuabinViệtNam loại tuabinphùhợp để khai thác nguồn lượng này; - Ứng dụng thành công phần mềm mô số Ansys-Fluent vào nghiêncứu mơ q trình làm việc tuabintrực giao; - Đánh giá ảnhhưởng mật độ dãy cánh (l/t) tỷ sốhìnhhọc (H/D) tới đặc tính hiệusuấttuabintrực giao; - Bổ sung tư liệu cho việc tính tốn thiết kế chế tạo tuabintrực giao, góp phần đẩy mạnh ứng dụng tuabintrựcgiao khai thác tiềm năng lượng dòngchảy sông, venbiển thủy triều Cấu trúc luận án Nội dung luận án trình bày sau: Chương Tổng quan nhiệm vụ nghiêncứu luận án; Chương Cơ sở lý thuyết dòngchảy qua tuabintrựcgiaoảnhhưởngthơngsốhìnhhọc bánh cơng tác tuabinđếnhiệusuấttuabintrực giao; Chương Khảo sát, đánh giá ảnhhưởngthơngsốhìnhhọc bánh cơng tác tuabinđếnhiệusuấttuabintrựcgiao phần mềm mô số; Chương Nghiêncứu thực nghiệm tuabintrựcgiao trường Kết đạt được, bàn luận kết luận, kiến nghị Chương Tổng quan nhiệm vụ nghiêncứu luận án 1.1 Tiềm lượng dòngchảy sơng, suối, venbiển thủy triều ViệtNam 1.1.1 Tiềm lượng dòngchảy 1.1.2 Tiềm lượng dòngchảy thủy triều ViệtNam 1.1.3 Khảo sát thực tế dòngchảyvenbiển Hải Phòng 1.2 Giới thiệu chung tuabintrựcgiao 1.2.1 Cấu tạo tuabintrựcgiao Tuabin trựcgiao cải tiến từ mẫu profile cánh kiểu Darrieus, với bánh công tác dạng lưỡi cánh thẳng profile cánh songsongvớitrục tuabin Cấu tạo bánh cơng tác tuabin trựcgiao gồm cánh có biên dạng profile giống dọc theo chiều dài cánh, bố trí đối xứng với tâm quay, chiều quay đặc tính làm việc (hiệu suất) khơng phụ thuộc vào chiều dòngchảy cột nước làm việc Tuabintrựcgiao có ưu điểm cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo lắp đặt, cần có phận neo giữ để đảm bảo cứng vững vận hành an tồn, khơng bị phá hỏng Hình 1.1 Bánh cơng tác tuabintrựcgiao 1.2.2 Ứng dụng tuabintrựcgiaoTuabintrựcgiao ứng dụng để khai thác lượng dòngchảy thủy triều, dòngchảy sơng, cửacửa sơng, ven biển, vị trí có mặt cắt eo hẹp ven biển, kênh tưới tiêu, cơng trình ngăn mặn, tuyến đê biển 1.3 Tình hìnhnghiêncứu ứng dụng tuabintrựcgiao giới ViệtNam 1.3.1 Giới thiệu chung 1.3.2 Tình hìnhnghiêncứutuabintrựcgiao giới Tuabintrựcgiao lần phát triển sáng chế nhà phát minh người Pháp tên Georges Darrieus từ năm 1931 sở tuabin gió trục đứng Tuy nhiên việc ứng dụng tuabintrựcgiao dùng để khai thác lượng dòngchảynghiêncứunăm gần đây, cơng trình nghiêncứu công bố chưa nhiều, kết công bố chủ yếu sản phẩm tuabintrựcgiao thương mại hóa tập đồn New Energy Corporation (Canada) Như thấy rằng, cơng trình nghiêncứutuabintrựcgiao để ứng dụng, khai thác lượng dòngchảy chưa công bố rộng rãi chi tiết Do đó, phạm vi sử dụng, phương pháp tính tốn tuabintrựcgiao bí hãng chế tạo giới 1.3.3 Tình hìnhnghiêncứutuabintrựcgiaoViệtNamỞ nước nay, đơn vị thực đề tài nghiêncứu khoa họctuabintrựcgiao để khai thác lượng dòngchảy thủy triều, dòngchảyven sơng, venbiển phục vụ việc phát điện Viện thủy điện lượng tái tạo Tuy nhiên, kết đạt đề tài mức độ ban đầu, chưa có quan tâm nhiều đếnsở lý thuyết tính tốn loại tuabin 1.4 Kết luận chương Qua phân tích vấn đề tổng quan tình hìnhnghiêncứu thiết kế, chế tạo, sử dụng tuabintrựcgiao giới Việt Nam, cho thấy, đặc tính lượng hiệusuất làm việc tuabintrựcgiaophụ thuộc vào vận tốc dòngchảy vị trí lắp đặt, hình dạng kết cấu bánh công tác Trênsở kết nghiêncứutuabintrựcgiao ngồi nước cho thấy số vấn đề tồn tại: - Tuabintrựcgiao dùng để khai thác lượng dòngchảy loại tuabinnghiêncứu phát triển gần đây, cơng trình nghiêncứu chưa cơng bố rộng rãi nhiều, chưa có sở lý thuyết tính tốn đầy đủ, việc ứng dụng khai thác tuabintrựcgiao bị hạn chế - Tại ViệtNam nay, khơng có cơng trình nghiêncứutuabintrực giao, cần có kết nghiêncứu đầy đủ tồn diện hóa để khai thác, ứng dụng loại tuabin nước ta Tóm lại, tiềm lượng dòngchảyven sông, venbiển nước ta lớn, tuabintrựcgiao loại tuabinphùhợp để khai thác dạng lượng Cần ý đầu tư nhiều cho nghiên cứu, tính tốn để có sở lý thuyết phục vụ cho việc thiết kế chế tạo, xây dựng mơ hình tốn mơ hình vật lý tuabinphùhợpvới điều kiện dòngchảyViệtNam Chương Cơ sở lý thuyết 2.1 Lý thuyết dòngchảy qua tuabintrựcgiao 2.1.1 Lý thuyết tam giác vận tốc vận tốc tới profile cánh 2.1.2 Hệ số vận tốc Hệ số vận tốc λ định nghĩa tỷ số vận tốc vòng cánh vận tốc dòng chảy: = R v (2.1) 2.2 Sự trao đổi lượng dòngchảy qua bánh cơng tác 2.2.1 Năng lượng dòngchảy qua bánh công tác tuabintrựcgiao Năng lượng dòngchảy qua bánh cơng tác tuabin xác định theo (2.2): E= AV (2.2) Công suấttuabin xác định theo (2.3): Hay: AV C p P= P Cp = AV (2.3) (2.4) Trong đó: A – Diện tích qt bánh công tác, Cp – Hệ số sử dụng lượng dòngchảy hệ số cơng suấtHiệusuấttuabintrựcgiao xác định biểu thức (2.5): (2.5) = C p TL.CK Trong đó: TL - hiệusuất thủy lực chảy bao cánh dẫn, chọn TL = 0.98 CK - hiệusuất khí, chọn CK = 0.97 2.2.2 Thuyết động lượng dòngchảy qua bánh cơng tác Actuator disc Theo hình 2.1, gọi thôngsố ∞, a, w p đặc trưng cho dòngchảy xa vơ phía trước V V V p p bánh cơng tác, tới bánh cơng tác phía sau p khỏi bánh cơng tác Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: .A.V = .Aa.Va = .Aw.Vw (2.6) Với: Va = V(1-a) (2.7) Blade path Thay vào biểu thức ta có: A.V = (1-a).Aa.V (2.8) Với hệ số a gọi hệ số thu hẹp dòng chảy, đặc trưng cho trao đổi lượng bánh Hình 2.1 Sự thay đổi áp suất cơng tác dòngchảy qua bánh cơng tác vận tốc dòngchảy qua bánh Từ phương trình bảo tồn động lượng dòngchảy cơng tác qua bánh cơng tác: F = (pa+ - pa-).Aa = (V - Vw)..Aa.Va (2.9) phương trình Becnuli cho dòngchảy trước sau bánh công tác: .V2 + p + .g.h = Constant (2.10) w w 8 + a a a Ta thu được: .( V2 – Vw2).Aa = (V - Vw)..Aa.Va (2.11) tg = Vn Vt (2.15) Mà: Va = V(1 – a) nên ta có: Vw = (1 – 2a).V (2.12) Điều có nghĩa vận tốc vào bánh công tác vận tốc xa vô sau bánh công tác giảm lượng a.V 2.2.3 Góc vận tốc tương đối dòngchảy V ,p Theo hình 2.2, xác định Vn thành phần vận tốc theo phương tiếp tuyến Vt thành phần vận tốc theo phương pháp Vt tuyến Vn sau: Va Vt = R. + Va.cos (2.13) W R. Vn = Va.sin (2.14) Góc góc hợp phương vận tốc tương đối W dòngchảy phương R vận tốc tiếp tuyến Vt đường dây cung L D biên dạng cánh, xác định: (1 − a).sin + (1 − a).cos (2.16) Hình 2.2 Các thành phần vận tốc dòngchảy qua bánh cơng tác Vận tốc tương đối W dòngchảy tới cánh bánh cơng tác xác định từ biểu đồ phân tích thành phần vận tốc hình 2.2, xác định theo (2.17): Hay: tg = W = V + 2.cos (1 − a)+(1-a)2 (2.17) Với: góc phương vị (góc vị trí cánh bánh công tác chuyển động quỹ đạo quay xung quanh trụctua bin) 2.2.4 Lực phân tố cánh hệ số lực cản 2.2.5 Mô men hệ số công suất Mô men bánh công tác gây thành phần lực tiếp tuyến cánh bánh công tác, xét phân tố cánh bánh công tác vớisố cánh đơn, có chiều cao cánh H vị trí góc phương vị d, mô men xác định bởi: dTs = l.H.q.Ct d (2.18) Độ lớn mô men bánh công tác thay đổi theo góc phương vị Giá trị mơ men tổng cộng xác định bánh công tác quay hết vòng (0 2) là: 2 Z l.H R TB = q.Ct d 2 =0 (2.19) Hay: TB = .V 2 Z l.H R.(CL sin − CD cos ).[ ( + cos (1-a) ) + (sin (1 − a)) ] (2.20) Hệ số mô men xác định bởi: Cm = TB (2.21) V A.R Thay phương trình (2.19) vào phương trình (2.21), thu (2.22): Z l Cm = 2 RV 2 2 q.C d (2.22) t Khi đó, cơng suấttrụctuabin xác định theo (2.23): P = .TB (2.23) Hệ số cơng suất Cp xác định tỷ số công suất thực tế P giá trị công suất lớn Pmax sau: Cp = P P = Pmax V A (2.24) Mối quan hệ hệ số công suất hệ số mô men xác định cơng thức: C p = .Cm (2.25) Biểu thức tính công suấttuabin xác định sau: 2 Z l.H R. P= W (CL sin − CD cos ).d (2.26) 2 =0 P= ..V 2 Z l.H R.(CL sin − CD cos ).[ ( + cos (1-a) ) + (sin (1 − a)) ] (2.27) Hay: l H P = .V 2 D R.(CL sin − CD cos ).[ ( + cos (1-a) ) + (sin (1 − a)) ] t D D Trong đó: t = - bước cánh Z (2.28) Tỷ số l/t – gọi mật độ dãy cánh 2.3 Tính tốn, thiết kế bánh cơng tác tuabintrựcgiao dựa kết nghiêncứu lý thuyết 2.3.1 Cácthơngsốhìnhhọctuabintrựcgiao 2.3.2 Cơ sở lựa chọn thôngsố thiết kế mẫu cánh 2.3.2.1 Hệ số cứng vững σ bánh công tác Hệ số cứng vững bánh công tác định nghĩa tỷ số tổng diện tích cánh diện tích quét rotor: l.Z H l.Z (2.29) = = D.H D Trong đó: l, Z D chiều dài dây cung biên dạng cánh, số cánh đường kính đường tròn phân bố cánh bánh cơng tác tương ứng 2.3.2.2 Tiêu chuẩn số Reynolds Cácnghiêncứu tuabin trựcgiao trước hiệusuất tuabin chịu ảnhhưởng lớn số Reynolds cánh bánh cơng tác, tính theo cơng thức sau: L V (2.30) Re = c Với: ν – Độ nhớt độnghọc chất lỏng công tác; 2.3.2.3 Lựa chọn mẫu bánh công tác cần nghiêncứu Tiến hành nghiêncứu cho 06 trường hợpvới mật độ dãy cánh l/t thay đổi tương ứng vớisố cánh Z thay đổi cánh, cánh, cánh, 10 cánh, 12 cánh 14 cánh với ̅ = H/D = 1; với 05 trường hợp thay đổi hệ số tỷ lệ kích thước hìnhhọc tỷ lệ H ̅ = H/D 0.8; 0.9; 1.1; 1.2 1.3 tuabin H 2.3.2.4 Lựa chọn biên dạng cánh bánh công tác Biên dạng cánh NACA 0018 lựa chọn cho trường hợp mẫu bánh cơng tác cần nghiêncứu 2.3.3 Tính tốn thiết kế mẫu bánh cơng tác cần nghiêncứu 2.3.3.1 Trường hợp 1: tỷ số l/t = 0.13 (Số cánh bánh công tác Z = cánh) 2.3.3.2 Trường hợp 2: tỷ số l/t = 0.19 (Số cánh bánh công tác Z = cánh) 2.3.3.3 Trường hợp 3: tỷ số l/t = 0.25 (Số cánh bánh công tác Z = cánh) 2.3.3.4 Trường hợp 4: tỷ số l/t = 0.32 (Số cánh bánh công tác Z = 10 cánh) 2.3.3.5 Trường hợp 5: tỷ số l/t = 0.38 (Số cánh bánh công tác Z = 12 cánh) 2.3.3.6 Trường hợp 6: tỷ số l/t = 0.45 (Số cánh bánh công tác Z = 14 cánh) 2.4 Kết luận chương Trong chương 2, Luận án trình bày sở lý thuyết tính tốn tuabintrựcgiao dùng để khai thác lượng dòng chảy, phân tích lựa chọn thơngsố có ảnhhưởngđếnhiệusuất làm việc tuabin tỷ số l/t H/D để tiến hành nghiêncứu tính tốn Trênsở lý thuyết, tác giả tiến hành tính tốn, lựa chọn 06 mẫu bánh cơng tác tuabin khác với tỷ số l/t thay đổi, để tiến hành nghiêncứu thay đổi thôngsốhìnhhọcđếnhiệusuất làm việc tuabintrựcgiaoBiên dạng profile cánh bánh công tác chọn biên dạng NACA 0018, có biên dạng khí độnghọc đối xứng, có hệ số lực nâng lớn với lực cản bé Đây biên dạng dùng phổ biến cho tuabintrựcgiao dùng để khai thác lượng dòngchảy Để tiến hành nghiêncứuảnhhưởngthôngsốhìnhhọc tới hiệusuấttua bin, tác giả tiến hành đánh giá ảnhhưởngthôngsố nêu phần mềm mô số Ansys Fluent trước đưa vào thiết kế, chế tạo mẫu tuabin để thử nghiệm trường Chương Khảo sát, đánh giá ảnhhưởngsốthơngsố bánh cơng tác đến đặc tính lượng tuabin phần mềm Ansys Fluent 3.1 Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent 3.1.1 Định nghĩa CFD CFD - Computational Fluid Dynamics (tính tốn động lực học chất lưu có trợ giúp máy tính) ngành khoa học chun dự đốn đặc tính dòng chảy, truyền nhiệt, phản ứng hóa học việc sử dụng q trình tính tốn số để giải phương trình tốn học liên quan 3.1.2 Ưu điểm hạn chế CFD 3.1.3 Các lĩnh vực áp dụng CFD 3.1.4 Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent Gambit 3.1.5 Cấu trúc phần mềm Ansys Fluent 3.1.6 Khả Ansys Fluent Hình 3.1 Tổng quan mơ 3.1.7 Vai trò tạo lưới CFD hình chương trình CFD 3.1.8 Chọn lựa mơ hình lưới 3.1.9 Lựa chọn lựa mơ hình tính tốn Mơ hình k- lựa chọn để tính tốn mơ phỏng, phân tích cho trường hợpnghiêncứu luận án: điểm có giá trị = 0.385 (hay hệ số công suất Cp = 0.405) = 2.43, sau giảm dần Tương tự với đường quan hệ Cm = f2() hệ số vận tốc tăng hệ số mô men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.171, = 2.2 sau giảm dần 3.2.2.4 Trường hợp (TH4): l/t = 0.32 Tương tự trường hợp trên, kết tính tốn, mơ thể hình 3.10 3.11 0.50 HiệusuấtHiệusuất , hệ số Cm Hệ số mô men 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Hệ số vận tốc 3.50 4.00 Hình 3.11 Đường quan hệ =f1() Hình 3.10 Phân bố vận tốc dòngchảy qua Cm = f2() với l/t = 0.32 cánh bánh công tác tuabinvới l/t = 0.32 Theo hình 3.11, đường quan hệ =f1() cho thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuấttuabin tăng theo đạt giá trị lớn điểm có giá trị = 0.418 (hay hệ số công suất Cp = 0.440) = 2.37, sau giảm dần Tương tự với đường quan hệ Cm = f2() hệ số vận tốc tăng hệ số mơ men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.19, = 2.05 sau giảm dần 3.2.2.5 Trường hợp (TH5): l/t = 0.38 Kết tính tốn, mơ thể hình 3.12 3.13 0.50 Hiệusuất Hệ số mô men Hiệusuất , hệ số Cm 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Hệ số vận tốc 3.50 4.00 Hình 3.12 Phân bố vận tốc dòngchảyHình 3.13 Đường quan hệ =f1() qua cánh bánh công tác tuabinvới Cm = f2() với l/t = 0.38 l/t = 0.38 Theo hình 3.13, đường quan hệ − cho thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất tăng theo đạt giá trị lớn điểm có giá 10 Hiệusuất , hệ số Cm trị = 0.40 (hay hệ số công suất Cp = 0.420) = 2.31, sau giảm dần Tương tự với đường quan hệ Cm - hệ số vận tốc tăng hệ số mô men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.21, = 1.90 sau giảm dần 3.2.2.6 Trường hợp (TH6): l/t = 0.45 Tương tự trường hợp trên, 0.40 Hiệusuất sau mơ dòngchảy qua bánh Hệ số mô men công tác với l/t = 0.45 giá trị vận 0.30 tốc dòngchảy khác ta thu đồ thị quan hệ = f1() Cm = f2() 0.20 theo hình 3.14, thể đường quan hệ − cho thấy vận tốc dòngchảy 0.10 tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất 0.00 tăng theo đạt giá trị lớn 0.20 0.70 1.20 1.70 2.20 2.70 3.20 Hệ số vận tốc điểm có giá trị = 0.371 (hay hệ số công suất Cp = 0.39) = 2.29, Hình 3.14 Đường quan hệ =f1() sau giảm dần Cm = f2() với l/t = 0.45 Tương tự với đường quan hệ Cm - hệ số vận tốc tăng hệ số mơ men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.21, = 1.8 sau giảm dần Qua 06 trường hợp khảo sát trên, ta thấy phân bố vận tốc dòngchảy qua mơ hình tốn tương đối đều, dòngchảy khơng có đột biến, khơng bị đảo chiều, có tượng tạo xốy vùng bánh công tác, đảm bảo cho chuyển động quay bánh cơng tác Từ kết tính toán, ta tiến hành tổng hợp trường hợp lại đồ thị quan hệ − – l/t, thu đồ thị tổng hợphình 3.15 hình 3.16 TH1 (l/t=0.13) TH2 (l/t=0.19) 0.40 0.40 TH3 (l/t=0.25) Hiệusuất TH4 (l/t=0.32) 0.30 TH5 (l/t=0.38) TH6 (l/t=0.45) 0.20 Hieusuat 0.43 0.10 0.37 Hiệusuất 0.50 0.34 0.31 0.28 0.00 0.25 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 Hệ số vận tốc 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 Hệ số vận tốc Hình 3.16 Đường quan hệ CP =f(l/t) Hình 3.15 Đường quan hệ =f1() cho cho trường hợp thay đổi l/t trường hợp thay đổi tỷ số l/t Theo hình 3.15, ta nhận thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất mơ hìnhtuabinnghiêncứu tăng theo đạt đến giá trị lớn nhất, sau giảm dần Khi tăng tỷ lệ mật độ dãy cánh l/t hiệusuấttuabin tăng theo, theo kết mơ tính tốn hình 3.29 trường hợpvới l/t = 0.32 (Z = 10 cánh) trường 11 Hiệusuất , hệ số Cm hợptuabin làm việc vớihiệusuất cao giá trị = 0.418 (Cp = 0.44) ứng với = 2.37 sovới trường hợp lại Để nghiêncứu sâu ảnhhưởngthơngsốhìnhhọc bánh công tác đếnhiệusuất làm việc tua bin, ta tiếp tục tiến hành nghiêncứu thêm ảnhhưởng tỷ sốhìnhhọc H/D đếnhiệusuất làm việc tuabin Do đó, ta tiến hành nghiêncứu tiếp cho 05 trường hợp thay đổi tỷ số H/D, trường hợp H/D = 0.8; D/H = 0.9; H/D = 1.1; H/D = 1.2 H/D= 1.3 cho trường hợptuabin có hiệusuất làm việc cao nhất, tức trường hợp 4, với Z = 10 cánh; l/t = 0.32 3.2.2.7 Trường hợp (TH7): Tỷ số H/D = 0.8; l/t = 0.32 Tương tự trường hợp trên, kết tính tốn, mơ thể hình 3.17 Theo hình 3.17, đường quan hệ 0.50 Hiệusuất =f1() cho thấy vận tốc Hệ số mô men 0.40 dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất tăng theo 0.30 đạt giá trị lớn điểm có 0.20 giá trị = 0.407 (hay hệ số công suất Cp = 0.428) = 2.24, sau 0.10 giảm dần Tương tự với đường quan hệ Cm = f2() 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 hệ số vận tốc tăng hệ số mơ men Hệ số vận tốc tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.20, = 1.91 sau Hình 3.17 Đường quan hệ =f1() Cm = f2() giảm dần với H/D = 0.8 3.2.2.8 Trường hợp (TH8): Tỷ số H/D = 0.9; l/t = 0.32 Tiếp tục tiến hành tính tốn mơ với trường hợp H/D = 0.9, kết tính tốn thể hình 3.18 3.19 0.50 0.40 Hiệusuất , hệ số Cm Hiệusuất Hệ số mô men 0.30 0.20 0.10 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Hệ số vận tốc 3.50 Hình 3.18 Phân bố vận tốc dòngchảy qua Hình 3.19 Đường quan hệ =f1() cánh bánh công tác tuabinvới Cm = f2() với H/D = 0.9 H/D = 0.9 Theo hình 3.19, đường quan hệ =f1() cho thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất tăng theo đạt giá trị lớn điểm có giá trị = 0.414 (hay hệ số công suất Cp = 0.435) = 2.31, sau giảm dần Tương 12 tự với đường quan hệ Cm = f2() tỷ số vận tốc tăng hệ số mơ men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.20, = 1.98 sau giảm dần 3.2.2.9 Trường hợp (TH9): Tỷ số H/D = 1.1; l/t = 0.32 Tiếp tục tiến hành tính tốn mô với trường hợp H/D = 1.1, kết tính tốn thể hình 3.20 3.21 0.50 0.40 Hiệusuất , hệ số Cm Hiệusuất Hệ số mô men 0.30 0.20 0.10 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Hệ số vận tốc 3.50 Hình 3.20 Phân bố vận tốc dòngchảy qua Hình 3.21 Đường quan hệ =f1() cánh bánh công tác tuabinvới Cm = f2() với H/D = 1.1 H/D = 1.1 Theo hình 3.21, đường quan hệ =f1() cho thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất tăng theo đạt giá trị lớn điểm có giá trị = 0.413 (hay hệ số công suất Cp = 0.434) = 2.50, sau giảm dần Tương tự với đường quan hệ Cm = f2() tỷ số vận tốc tăng hệ số mô men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.18, = 2.14 sau giảm dần 3.2.2.10 Trường hợp 10 (TH10): Tỷ số H/D = 1.2; l/t = 0.32 Tiếp tục tiến hành tính tốn mơ với trường hợp H/D = 1.2, kết tính tốn thể hình 3.22 3.23 0.50 0.40 Hiệusuất , hệ số Cm Hiệusuất Hệ số mô men 0.30 0.20 0.10 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 Hệ số vận tốc 3.00 3.50 Hình 3.22 Phân bố vận tốc dòngchảyHình 3.23 Đường quan hệ =f1() qua cánh bánh công tác tuabinvới Cm = f2() với H/D = 1.2 H/D = 1.2 Theo hình 3.23, đường quan hệ =f1() cho thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất tăng theo đạt giá trị lớn điểm có giá trị = 0.406 (hay hệ số công suất Cp = 0.427) = 2.56, sau giảm dần Tương 13 tự với đường quan hệ Cm = f2() tỷ số vận tốc tăng hệ số mơ men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.174, = 2.20 sau giảm dần 3.2.2.11 Trường hợp 11 (TH11): Tỷ số H/D = 1.3; l/t = 0.32 Tiếp tục tiến hành tính tốn mơ với trường hợp H/D = 1.3, kết tính tốn thể hình 3.24 3.25 0.50 0.40 Hiệusuất , hệ số Cm Hiệusuất Hệ số mô men 0.30 0.20 0.10 0.00 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Hệ số vận tốc 3.50 4.00 Hình 3.24 Phân bố vận tốc dòngchảyHình 3.25 Đường quan hệ =f1() qua cánh bánh công tác tuabinvới H/D = 1.3 Cm = f2() với H/D = 1.3 Theo hình 3.25, đường quan hệ =f1() cho thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hiệusuất tăng theo đạt giá trị lớn điểm có giá trị = 0.40 (hay hệ số cơng suất Cp = 0.421) = 2.71, sau giảm dần Tương tự với đường quan hệ Cm = f2() tỷ số vận tốc tăng hệ số mơ men tăng theo đạt giá trị lớn điểm Cm = 0.163, = 2.32 sau giảm dần Như sau mơ tính tốn cho trường hợp thay đổi tỷ lệ hìnhhọc H/D bánh cơng tác, ta tiến hành tổng hợp đồ thị quan hệ − , – H/D hình 3.26 3.27, để tiến hành đánh giá lựa chọn mẫu bánh cơng tác có đặc tính hiệusuất làm việc tốt 0.50 TH4 (H/D=1) TH7 (H/D=0.8) 0.40 TH8 (H/D=0.9) TH9 (H/D=1.1) Hiệusuất 0.30 TH10 (H/D=1.2) TH11 (H/D=1.3) 0.20 0.10 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 Hệ số vận tốc Hình 3.26 Đường quan hệ =f1() cho mơ hình thay đổi tỷ số H/D; l/t = 0.32 Theo hình 3.50, ta nhận thấy vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hệ số công suất Cp hay hiệusuất trường hợpnghiêncứu tăng theo đạt đến giá trị lớn 14 Hiệusuất nhất, sau giảm dần Căn vào giá trị hiệusuất lớn (hiệu suất đỉnh) trường hợpnghiên cứu, ta tiến hành xây dựng đường cong quan hệ hiệusuất đỉnh hệ số vận tốc (max - ) cho trường hợpnghiêncứu H/D thay đổi, ta thu đồ thị hình 3.27 Căn vào hình 3.27, ta thấy 0.43 Hieusuat trường hợp 4(l/t = 0.32; H/D = 1) 0.42 trường hợptuabin làm việc vớihiệu 0.41 suất cao giá trị = 0.418 (Cp = 0.44), = 2.37 sovới 05 0.40 trường hợp lại H/D = 0.8; 0.39 H/D = 0.9; H/D = 1.1; H/D = 1.2 0.38 H/D = 1.3 điều kiện dải vận tốc dòngchảynghiêncứu V = 0.37 1.2 – 3.5 m/s Ta thấy rằng, tỷ số 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 H/D thay đổi ảnhhưởngđến Tỷ số H/D làm việc ổn định tuabinHình 3.27 Đường quan hệ =f(H/D) cho mơ hình thay đổi tỷ số H/D ứng với l/t = 0.32 Trường hợp (H/D = 1) trường hợptuabin làm việc ổn định nhất, lượng dòngchảy truyền cho bánh công tác tốt nhất, tuabin làm việc vớihiệusuất cao 3.3 Kết luận chương Việc sử dụng phần mềm Ansys-Fluent để tính tốn, mơ dòngchảy qua bánh cơng tác tuabintrựcgiao hoàn toàn phù hợp, phần mềm dùng phổ biến để tính tốn mơ động lực họcdòngchảy nói chung Các kết tính tốn có độ tin cậy chấp nhận Trênsở mẫu bánh cơng tác tuabin tính tốn thiết kế theo sở lý thuyết chương 2, tiến hành tính tốn mơ cho 11 trường hợp, đó: 06 trường hợp thay đổi tỷ số l/t 05 trường hợp thay đổi tỷ sốhìnhhọc H/D bánh cơng tác điều kiện vận tốc dòngchảy V = 1.2 – 3.5 m/s Kết tính tốn mơ cho thấy: - Khi vận tốc dòngchảy tăng hay hệ số vận tốc tăng hệ số công suất Cp hay hiệusuất mẫu tuabinnghiêncứu tăng theo đạt đến giá trị lớn nhất, sau giảm dần; - Khi thay đổi mật độ dãy cánh l/t cho 06 trường hợpnghiên cứu, kết tính tốn mơ cho thấy, mẫu bánh cơng tác có mật độ dãy cánh l/t = 0.32 (Z = 10 cánh) có hiệusuất làm việc cao sovới mẫu lại điều kiện vận tốc dòng chảy; - Khi thay đổi tỷ sốhìnhhọc H/D với mật độ dãy cánh l/t = 0.32 cho 05 trường hợpnghiên cứu, kết tính tốn mơ cho thấy, mẫu bánh cơng tác có tỷ sốhìnhhọc H/D = có hiệusuất làm việc cao sovới mẫu lại điều kiện vận tốc dòng chảy; - Căn vào kết tính tốn mơ phỏng, ta lựa chọn số mẫu điển hình để tiến hành gia cơng chế tạo mẫu đưa lắp đặt thực tế trường để tiến hành đo đạc thực nghiệm, kết đo sở đánh giá hiệusuất làm việc thực tế tuabin Ta lựa chọn 05 mẫu bánh công tác để chế tạo phục vụ trình đo thực nghiệm trường mẫu: Mẫu 1: l/t = 0.13 (Z = cánh); Mẫu 15 2: l/t = 0.19 (Z = cánh); Mẫu 3: l/t = 0.25 (Z = cánh); Mẫu 4: l/t = 0.32 (Z = 10 cánh); Mẫu 5: l/t = 0.38 (Z = 12 cánh) Chương 4: Nghiêncứu thực nghiệm tuabintrựcgiao Tiến hành chế tạo 05 mẫu bánh công tác tuabinvớithôngsố sau: - Mẫu 1: l/t = 0.13 (Z = cánh) - Mẫu 2: l/t = 0.19 (Z = cánh) - Mẫu 3: l/t = 0.25 (Z = cánh) - Mẫu 4: l/t = 0.32 (Z = 10 cánh) - Mẫu 5: l/t = 0.38 (Z = 12 cánh); Từ mẫu bánh công tác ta tiến hành lắp đặt đo đạc số liệu thực nghiệm Sau có thơngsố đo, ta xây dựng đường đặc tính quan hệ để đánh giá hiệusuất làm việc mẫu tuabin thực nghiệm, từ ta so sánh lựa chọn mẫu tuabin có đặc tính làm việc tốt 4.1 Quy trình đo thực nghiệm tuabintrựcgiao 4.1.1 Mẫu tuabintrựcgiao thực nghiệm 4.1.2 Mơ tả chung Sau có mẫu tuabintrực giao, tiến hành việc lắp đặt tuabin để tiến hành đo thí nghiệm Các mẫu tuabin lắp đặt hồ Tai Kéo – Cát Bà – Hải Phòng Trong q trình thí nghiệm, tiến hành đo đạc giá trị vận tốc dòngchảy khác để xác định thôngsố làm việc tuabin chế độ khác nhau, từ số liệu thí nghiệm đo đó, tiến hành xây dựng nên đường quan hệ mơ tả đặc tính hiệusuất mẫu tuabin trựcgiao Công việc lắp đặt tuabin cơng việc đòi hỏi xác, Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo thí nghiệm tua an tồn cao thi cơng binHình 4.3 Lắp đặt thiết bị đo để tiến hành đo đạc thí nghiệm Hình 4.2 Lắp đặt tuabin để tiến hành đo đạc thí nghiệm 16 4.1.3 Các hạng mục thiết bị hệ thống 4.2 Phương pháp đo thực nghiệm tuabin 4.2.1 Số liệu đo thực nghiệm 4.2.2 Q trình đo 4.2.3 Xử lý liệu thí nghiệm 4.2.4 Xác định sai số đo 4.3 Kết thực nghiệm 4.3.1 Mẫu 1: l/t = 0.13 (Z = cánh) Với mẫu bánh cơng tác thực nghiệm có l/t = 0.13 (Z = cánh), kết đo đạc thực nghiệm trình bày bảng 4.1 hình 4.6 Bảng 4.1 Cácthơngsố đo thực nghiệm cho mẫu bánh công tác với l/t = 0.13 (Z = cánh) Vận tốc dòngchảy V(m/s) 1.2 1.5 2.2 2.5 2.7 3.2 3.5 Hệ số vận tốc = R/V 2.07 2.20 2.36 2.52 2.69 2.84 2.98 3.08 3.12 Vận tốc góc w (Rad/s) 4.97 6.61 9.44 11.09 13.45 15.33 17.89 19.68 21.87 Số vòng quay n (v/ph) 47.5 63.1 90.2 106.0 128.5 146.5 171.0 188.0 208.9 Mô men TB (N.m) 21.75 46.64 106.01 142.89 190.19 208.06 230.19 239.59 271.32 Công suấttrục P (W) 108.05 308.10 1000.52 1584.71 2557.97 3190.08 4118.79 4715.74 5932.96 Điện áp U (V) 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 Cường độ dòng điện I (A) 0.56 1.60 5.20 8.24 13.30 16.58 21.41 24.52 30.84 Hệ số công suất CP 0.123 0.179 0.245 0.292 0.321 0.318 0.299 0.282 0.271 (%) 0.117 0.170 0.233 0.277 0.305 0.302 0.284 0.268 0.258 Từ kết đo theo bảng 4.1 ta tiến hành xây dựng đường đặc tính quan hệ - cho trường hợp lý thuyết mô đo thực nghiệm để đánh giá đặc tính làm việc tuabinhình 4.4 Theo kết thực nghiệm ta thấy hiệusuất lớn tuabin đạt giá trị = 0.305 ứng với giá trị hệ số vận tốc = 2.69 0.40 Mau 1: l/t=0.13 (Z=4) 0.35 Mau 1_TN: l/t=0.13 (Z=4) 0.30 Hiệusuất Hiệusuấttuabin 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 1.80 2.10 2.40 2.70 Hệ số vận tốc 3.00 3.30 Hình 4.4 Đường đặc tính thực nghiệm đường đặc tính lý thuyết mơ cho trường hợp l/t = 0.13 (Z = cánh) 17 4.3.2 Mẫu 2: l/t = 0.19 (Z = cánh) Với mẫu bánh cơng tác thực nghiệm có l/t = 0.19 (Z = cánh), kết đo đạc thực nghiệm trình bày bảng 4.2 hình 4.5 Bảng 4.2 Cácthôngsố đo thực nghiệm cho mẫu bánh công tác với l/t = 0.19 (Z = cánh) Vận tốc dòngchảy V(m/s) 1.2 1.5 2.2 2.5 2.7 3.2 3.5 Hệ số vận tốc = R/V 1.75 1.95 2.16 2.37 2.58 2.82 2.91 3.03 3.18 Vận tốc góc w (Rad/s) 4.21 5.84 8.66 10.41 12.89 15.22 17.46 19.38 22.29 Số vòng quay n (v/ph) 40.2 55.8 82.7 99.5 123.2 145.4 166.8 185.1 212.9 Mô men TB (N.m) 26.11 54.34 121.78 168.93 220.22 225.69 257.47 262.84 267.01 Công suấttrục P (W) 109.95 317.62 1054.03 1759.26 2839.71 3434.13 4494.98 5093.60 5950.60 Điện áp U (V) 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 Cường độ dòng điện I (A) 0.57 1.65 5.48 9.15 14.76 17.85 23.37 26.48 30.93 Hệ số công suất CP 0.125 0.185 0.258 0.324 0.356 0.342 0.326 0.305 0.272 (%) 0.119 0.175 0.246 0.308 0.34 0.325 0.310 0.290 0.259 Từ kết đo theo bảng 4.2 ta tiến hành xây dựng đường đặc tính quan hệ − cho trường hợp lý thuyết mô đo thực nghiệm để đánh giá đặc tính làm việc tuabinhình 4.5 Theo kết thực nghiệm ta thấy hiệusuất lớn tuabin đạt giá trị = 0.34 ứng với giá trị hệ số vận tốc = 2.58 0.40 Mau 2: l/t=0.19 (Z=6) 0.35 Mau 2_TN: l/t=0.19 (Z=6) 0.30 Hiệusuất Hiệusuấttuabin 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 1.50 1.80 2.10 2.40 2.70 Hệ số vận tốc 3.00 3.30 Hình 4.5 Đường đặc tính thực nghiệm đường đặc tính lý thuyết mơ cho trường hợp l/t = 0.19 (Z = cánh) 4.3.3 Mẫu 3: l/t = 0.25 (Z = cánh) Với mẫu bánh cơng tác thực nghiệm có l/t = 0.25 (Z = cánh), kết đo đạc thực nghiệm trình bày bảng 4.3 hình 4.6 Bảng 4.3 Cácthôngsố đo thực nghiệm cho mẫu bánh công tác với l/t = 0.25 (Z = cánh) Vận tốc dòngchảy V(m/s) 1.2 1.5 2.2 2.5 2.7 3.2 3.5 Hệ số vận tốc = R/V 1.45 1.59 1.81 2.14 2.48 2.83 3.10 3.22 3.39 18 Vận tốc góc w (Rad/s) 3.48 4.77 7.26 9.43 12.40 15.26 18.61 20.64 23.73 Số vòng quay n (v/ph) 33.2 45.5 69.3 90.1 118.5 145.8 177.8 197.2 226.7 Mô men TB (N.m) 29.55 61.10 135.83 198.87 251.72 245.38 241.17 240.63 228.15 Công suấttrục P (W) 102.80 291.14 985.88 1874.58 3122.13 3743.42 4488.64 4965.86 5414.61 Điện áp U (V) 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 Cường độ dòng điện I (A) 0.53 1.51 5.13 9.75 16.23 19.46 23.33 25.82 28.15 Hệ số công suất CP 0.117 0.169 0.242 0.345 0.392 0.373 0.326 0.297 0.248 (%) 0.111 0.161 0.230 0.328 0.372 0.354 0.310 0.282 0.235 3.00 3.50 Từ kết đo theo bảng 4.3 ta tiến hành xây dựng đường đặc tính quan hệ − cho trường hợp lý thuyết mô đo thực nghiệm để đánh giá đặc tính làm việc tuabinhình 4.6 Theo kết thực nghiệm ta thấy hiệusuất lớn tuabin đạt giá trị = 0.372 ứng với giá trị hệ số vận tốc = 2.48 0.45 Mau 3: l/t=0.25 (Z=8) Mau 3_TN: l/t=0.25 (Z=8) 0.35 Hiệusuất Hiệusuấttuabin 0.25 0.15 0.05 1.00 1.50 2.00 2.50 Hệ số vận tốc Hình 4.6 Đường đặc tính thực nghiệm đường đặc tính lý thuyết mô cho trường hợp l/t = 0.25 (Z = cánh) 4.3.4 Mẫu 4: l/t = 0.32 (Z = 10 cánh) Với mẫu bánh cơng tác thực nghiệm có l/t = 0.32 (Z = 10 cánh), kết đo đạc thực nghiệm trình bày bảng 4.4 hình 4.7 Bảng 4.4 Cácthơngsố đo thực nghiệm cho mẫu bánh công tác với l/t = 0.32 (Z = 10 cánh) Vận tốc dòngchảy V(m/s) 1.2 1.5 2.2 2.5 2.7 3.2 3.5 Hệ số vận tốc = R/V 1.19 1.42 1.71 2.08 2.40 2.78 3.04 3.18 3.38 Vận tốc góc w (Rad/s) 2.86 4.27 6.83 9.14 12.02 15.01 18.25 20.38 23.63 Số vòng quay n (v/ph) 27.3 40.8 65.2 87.3 114.8 143.4 174.4 194.7 225.8 Mô men TB (N.m) 34.31 74.83 158.42 224.95 278.97 261.64 256.78 251.21 238.06 Công suấttrục P (W) 98.09 319.30 1081.21 2055.85 3351.98 3926.95 4686.48 5118.89 5626.12 Điện áp U (V) 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 19 Cường độ dòng điện I (A) 0.51 1.66 5.62 10.69 17.43 20.41 24.36 26.61 29.25 Hệ số công suất CP 0.111 0.186 0.265 0.379 0.421 0.391 0.340 0.306 0.257 (%) 0.1058 0.176 0.252 0.360 0.400 0.372 0.324 0.291 0.245 Từ kết đo theo bảng 4.4 ta tiến hành xây dựng đường đặc tính quan hệ − cho trường hợp lý thuyết mô đo thực nghiệm để đánh giá đặc tính làm việc tuabinhình 4.7 Theo kết thực nghiệm ta thấy hiệusuất lớn tuabin đạt giá trị = 0.40 ứng với giá trị hệ số vận tốc = 2.40 0.45 Mau 4: l/t=0.32 (Z=10) Mau 4_TN: l/t=0.32 (Z=10) 0.35 Hiệusuất Hiệusuấttuabin 0.25 0.15 0.05 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 Hệ số vận tốc 3.00 3.50 Hình 4.7 Đường đặc tính thực nghiệm đường đặc tính lý thuyết mơ cho trường hợp l/t = 0.32 (Z = 10 cánh) 4.3.5 Mẫu 5: l/t = 0.38 (Z = 12 cánh) Với mẫu bánh cơng tác thực nghiệm có l/t = 0.38 (Z = 12 cánh), kết đo đạc thực nghiệm trình bày bảng 4.5 hình 4.8 Bảng 4.5 Cácthôngsố đo thực nghiệm cho mẫu bánh công tác với l/t = 0.38 (Z = 12 cánh) Vận tốc dòngchảy V(m/s) 1.2 1.5 2.2 2.5 2.7 3.2 3.5 Hệ số vận tốc = R/V 0.96 1.22 1.51 1.93 2.34 2.63 2.82 2.92 3.14 Vận tốc góc w (Rad/s) 2.30 3.65 6.04 8.51 11.72 14.18 16.92 18.68 22.01 Số vòng quay n (v/ph) 22.0 34.9 57.7 81.3 112 135.5 161.7 178.5 210 Mô men TB (N.m) 44.31 90.87 185.79 250.82 276.94 256.28 256.37 253.62 205.66 Công suấttrục P (W) 101.86 331.58 1122.81 2134.94 3246.47 3635.21 4338.32 4738.60 4525.68 Điện áp U (V) 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 224.00 Cường độ dòng điện I (A) 0.53 1.72 5.84 11.10 16.88 18.90 22.55 24.63 23.53 Hệ số công suất CP 0.116 0.193 0.275 0.393 0.407 0.362 0.315 0.284 0.207 (%) 0.11 0.183 0.262 0.374 0.387 0.344 0.299 0.270 0.197 Hiệusuấttuabin 20 0.45 Mau 5: l/t=0.38 (Z=12) Mau 5_TN: l/t=0.38 (Z=12) 0.35 0.25 0.15 0.05 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 Hệ số vận tốc 3.00 3.50 Hình 4.8 Đường đặc tính thực nghiệm đường đặc tính lý thuyết mô cho trường hợp l/t = 0.38 (Z = 12 cánh) Mau 1_TN: l/t=0.13 (Z=4) Mau 2_TN: l/t=0.19 (Z=6) Mau 3_TN: l/t=0.25 (Z=8) Mau 4_TN: l/t=0.32 (Z=10) Mau 5_TN: l/t=0.38 (Z=12) 0.35 Hiệusuất 0.45 Hiệusuất Từ kết đo theo bảng 4.5 ta tiến hành xây dựng đường đặc tính quan hệ - cho trường hợp lý thuyết mô đo thực nghiệm hình 4.8 Theo kết thực nghiệm ta thấy hiệusuất lớn tuabin đạt giá trị = 0.387 ứng với giá trị tỷ số vận tốc = 2.34 Từ kết đo đạc thực nghiệm, ta tiến hành tổng hợp trường hợp đo thực nghiệm lại đồ thị quan hệ = f1(), ta thu đồ thị tổng hợphình 4.9 0.25 0.15 0.05 0.50 1.00 1.50 2.00 Hệ số vận tốc 2.50 3.00 3.50 Hình 4.9 Đường quan hệ - cho trường hợpnghiêncứu thực nghiệm Từ hình 4.9, vào các kết đo đạc thực nghiệm ta thấy trường hợp mẫu bánh cơng tác có l/t = 0.32 (Z = 10 cánh); H/D = trường hợp mẫu cánh có đặc tính lượng tốt nhất, hiệusuất làm việc cao sovới mẫu cánh lại điều kiện vận tốc dòngchảy Giá trị hiệusuất lớn tuabin = 0.40 Tóm lại: Sau phân tích kết thu thực nghiệm, ta nhận thấy kết thu mô lý thuyết giống kết thu thực nghiệm, tức mẫu bánh công tác có l/t = 0.32 (Z = 10 cánh) H/D = mẫu cánh có hiệusuất làm việc cao sovới mẫu cánh lại nghiêncứu dải điều kiện vận tốc dòngchảy V = 1.2 – 3.5 m/s Tuy nhiên kết tính tốn mơ lý thuyết kết đạt từ thực nghiệm có sai khác, lý giải cho sai khác điều kiện thực nghiệm, độ xác kết đo đạc thôngsố kỹ thuật phụ thuộc vào nhiều yếu tố: sai số trình chế tạo sản phẩm, sai số thiết đo, sai số trình độ vận 21 hành, xử lý số liệu cán đo…, nhiên, sai khác khơng nhiều (