1. Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh, nhu cầu về năng lượng ngày càng lớn. Việc khai thác, xây dựng các công trình thủy điện của nước ta vẫn đang tiếp tục phát triển, nhiều ứng dụng mới và công nghệ mới được áp dụng vào quá trình thiết kế, xây dựng và vận hành trạm thủy điện. Trong quá trình vận hành trạm thủy điện, khi tổ máy thực hiện việc chuyển tiếp chế độ làm việc đều gây ra hiện tượng nước va và có khi trị số áp lực nước va rất lớn, đặc biệt đối với các trường hợp như cắt tải toàn bộ hoặc tăng tải tổ máy cuối cùng. Việc nghiên cứu giảm tác hại của nước va cho trạm thủy điện đường dẫn vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu, tính toán, cải tiến, áp dụng đối với cả các trạm đã xây dựng cũng như đang và sẽ xây dựng. Tháp điều áp là một trong những hạng mục của công trình nhà máy thủy điện có tác dụng giảm tác hại của hiện tượng nước va. Các mực nước trong tháp khi cắt và tăng tải thể hiện rõ nhất của hiện tượng nước va đồng thời cũng là thông số quyết định chiều cao của tháp. Các thông số đường kính và chiều cao tháp có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau, đề tài sẽ nghiên cứu tính toán ảnh hưởng qua lại này để đề xuất kích thước hợp lý cho tháp điều áp, với ví dụ ứng dụng là trạm thủy điện Khe Thơi 2. Mục đích của đề tài: Nghiên cứu tổng kết các dạng tháp điều áp và các công trình thủy điện có sử dụng tháp điều áp ở Việt Nam So sánh, đánh giá các phương pháp xác định mực nước trong tháp trong quá trình chuyển tiếp của trạm thủy điện. Đề xuất và chọn phương pháp tính cho trạm thủy điện Khe Thơi. Áp dụng tính toán, lựa chọn kích thước tháp hợp lý trong phạm vi cho phép cho trạm thủy điện Khe Thơi. 3. Cách tiếp cận, nội dung và phương pháp nghiên cứu. Cách tiếp cận: Từ thực tế: Quá trình vận hành, sự cố, tác dụng của các tháp điều áp trạm thủy điện, thu thập hồ sơ thiết kế tháp điều áp của một số trạm thủy điện ở Việt Nam Tiếp cận từ các điều kiện kỹ thuật: Tính toán ảnh hưởng nước va, dao động mực nước trong tháp điều áp, đề xuất kiểm tra so sánh lại kết quả tính toán mực nước cao nhất và thấp nhất trong tháp điều áp Tiếp cận từ các điều kiện kinh tế: So sánh, có thể đề xuất giảm khối lượng xây dựng, mà vẫn đảm bảo khả năng vận hành của trạm thủy điện Nội dung nghiên cứu: Thu thập các tài liệu liên quan đến đề tài Nghiên cứu cơ sở lý thuyết cắt tải toàn bộ và tăng tải tổ máy cuối cùng của trạm thủy điện Tính toán mực nước trong tháp cho các phương án kích thước khác nhau với phạm vi cho phép Phân tích và đánh giá kết quả tính toán, lựa chọn kích thước hợp lý cho tháp điều áp của trạm thủy điện Khe Thơi. Phương pháp nghiên cứu: Điều tra, thống kê và tổng hợp Biến đổi và giải hệ ba phương trình sai phân bằng phương pháp thử dần Tổng hợp kết quả tính toán, so sánh và đề xuất lựa chọn hình dạng và kích thước hợp lý cho trạm thủy điện Khe Thơi. đề tài “Nghiên cứu tính toán xác định kích thước hợp lý tháp điều áp cho trạm thủy điện Khe Thơi
LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân học viên Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn LỜI CẢM ƠN i Sau thời gian học tập, nghiên cứu với hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Phan Trần Hồng Long PGS TS Lê Xuân Khâm với giúp đỡ thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi, luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu tính tốn xác định kích thước hợp lý tháp điều áp cho trạm thủy điện Khe Thơi” tác giả hoàn thành thời hạn quy định đảm bảo đầy đủ yêu cầu đề cương phê duyệt Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo TS Phan Trần Hồng Long PGS TS Lê Xuân Khâm tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy, giáo Phòng đào tạo đại học Sau đại học, khoa Cơng trình, khoa Năng Lượng - Trường Đại học Thuỷ Lợi tận tình giảng dạy giúp đỡ tác giả suốt trình học tập, trình thực luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người trước bảo, khích lệ, động viên, ủng hộ nhiệt tình t ạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giả mặt trình học tập hồn thiện luận văn Tuy có cố gắng song thời gian có hạn, trình độ thân hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót tồn tại, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành thầy cô giáo, anh chị em bạn đồng nghiệp ii Mục lục iii Danh mục hình ảnh Hình 1-1 Phương thức khai thác thủy kiểu đường dẫn có áp Hình 1-2 Sơ đồ đặt tháp điều áp Hình 1-3 Sơ đồ dao động mực nước tháp điều áp Hình 2-1 Tháp điều áp kiểu viên trụ 10 Hình 2-2 Tháp điều áp kiểu viên trụ có màng cản 10 Hình 2-3 Tháp điều áp kiểu hai ngăn .11 Hình 2-4 Tháp điều áp kiểu có máng tràn .11 Hình 2-5 Tháp điều áp kiểu có lõi 11 Hình 2-6 Tháp điều áp kiểu nén khí 11 Hình 3-1 Diễn biến mực nước tháp cắt tải toàn (D = 9m) 34 Hình 3-2 Diễn biến mực nước tháp tăng tải tổ máy cuối (D=9m) 44 iv Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Tổng hợp số cơng trình thủy điện xây dựng có sử dụng tháp điều áp Bảng 2.1 Thống kê hình dạng tháp điều áp 10 Bảng 3.1 Bảng thơng số thủy điện Khe Thơi .18 Bảng 3.2 Mực nước tăng lên lớn cắt tải hai tổ máy (D = 9m) .28 Bảng 3.3 Tính tốn mực nước thấp tháp điều áp tăng tải tổ máy số (Trường hợp D = 9m) 37 Bảng 3.4 Tổng hợp kết tính tốn 46 Bảng 3.5 So sánh kết với hồ sơ thiết kế 48 v vi PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Hiện nay, kinh tế nước ta giai đoạn phát triển mạnh, nhu cầu lượng ngày lớn Việc khai thác, xây dựng cơng trình thủy điện nước ta tiếp tục phát triển, nhiều ứng dụng công nghệ áp dụng vào trình thiết kế, xây dựng vận hành trạm thủy điện Trong trình vận hành trạm thủy điện, tổ máy thực việc chuyển tiếp chế độ làm việc gây tượng nước va có trị số áp lực nước va lớn, đặc biệt trường hợp cắt tải toàn tăng tải tổ máy cuối Việc nghiên cứu giảm tác hại nước va cho trạm thủy điện đường dẫn tiếp tục nghiên cứu, tính tốn, cải tiến, áp dụng trạm xây dựng xây dựng Tháp điều áp hạng mục cơng trình nhà máy thủy điện có tác dụng giảm tác hại tượng nước va Các mực nước tháp cắt tăng tải thể rõ tượng nước va đồng thời thông số định chiều cao tháp Các thơng số đường kính chiều cao tháp có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau, đề tài nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng qua lại để đề xuất kích thước hợp lý cho tháp điều áp, với ví dụ ứng dụng trạm thủy điện Khe Thơi Mục đích đề tài: - Nghiên cứu tổng kết dạng tháp điều áp cơng trình thủy điện có sử dụng tháp điều áp Việt Nam - So sánh, đánh giá phương pháp xác định mực nước tháp trình chuyển tiếp trạm thủy điện Đề xuất chọn phương pháp tính cho trạm thủy điện Khe Thơi - Áp dụng tính tốn, lựa chọn kích thước tháp hợp lý phạm vi cho phép cho trạm thủy điện Khe Thơi Cách tiếp cận, nội dung phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận: - Từ thực tế: Quá trình vận hành, cố, tác dụng tháp điều áp trạm thủy điện, thu thập hồ sơ thiết kế tháp điều áp số trạm thủy điện Việt Nam - Tiếp cận từ điều kiện kỹ thuật: Tính tốn ảnh hưởng nước va, dao động mực nước tháp điều áp, đề xuất kiểm tra so sánh lại kết tính tốn mực nước cao thấp tháp điều áp - Tiếp cận từ điều kiện kinh tế: So sánh, đề xuất giảm khối lượng xây dựng, mà đảm bảo khả vận hành trạm thủy điện Nội dung nghiên cứu: - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài - Nghiên cứu sở lý thuyết cắt tải toàn tăng tải tổ máy cuối trạm thủy điện - Tính tốn mực nước tháp cho phương án kích thước khác với phạm vi cho phép - Phân tích đánh giá kết tính tốn, lựa chọn kích thước hợp lý cho tháp điều áp trạm thủy điện Khe Thơi Phương pháp nghiên cứu: - Điều tra, thống kê tổng hợp - Biến đổi giải hệ ba phương trình sai phân phương pháp thử dần - Tổng hợp kết tính tốn, so sánh đề xuất lựa chọn hình dạng kích thước hợp lý cho trạm thủy điện Khe Thơi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan cơng trình thủy điện có tháp điều áp Việt Nam 1.1.1 Phương thức khai thác thủy kiểu đường dẫn có áp Các trạm thủy điện thường sử dụng nguyên lý tập trung cột nước tập trung lưu lượng để phát điện Đối với trường hợp tập trung cột nước, có nhiều cách khai thác tập trung đập tập trung đường dẫn sử dụng kết hợp hai Cụ thể, cơng trình thủy điện khai thác thủy kiểu đường dẫn nay, cột nước phát điện thường tạo đường dẫn đập Đường dẫn đường dẫn khơng áp kênh, đường hầm khơng áp… hay đường dẫn có áp đường hầm có áp, đường ống áp lực… Hình 1-1 Phương thức khai thác thủy kiểu đường dẫn có áp 1-sông tự nhiên; 2-đập; 3-cửa lấy nước; 4-đường hầm dẫn nước; 5-tháp điều áp; 6-nhà van; 7-đường ống áp lực; 8-mố cố định; 9-nhà máy thủy điện; 10-đường dây điện 1.1.2 Tổng hợp số trạm thủy điện có sử dụng tháp điều áp Việt Nam Từ cơng trình Đa Nhim, Ialy, đến cơng trình xây dựng Nậm Chiến, Hủa Na, việc tính tốn thiết kế có nhiều cải tiến đáng kể Hiện việc xây dựng trạm thủy điện đường dẫn có sử dụng tháp điều áp, số trạm vận hành thiết kế lắp đặt thêm công suất cách xây dựng thêm tuyến lượng (thủy điện Đa Nhim) trích xuất lưu lượng từ tuyến lượng có (thủy điện Ialy) Bảng 1.1 Tổng hợp số cơng trình thủy điện xây dựng có sử dụng tháp điều áp TĐ Ialy 720 Chiều dài Đ.Hầm L (m) 3.798 TĐ Huội Quảng 520 4.000 18 TĐ Đồng Nai 340 4.288 20 TĐ Nậm Chiến TĐ Sông Tranh TĐ Hủa Na 200 190 180 9.900 1.545,4 3.403,2 12 25 24 TĐ Đa Nhim 160 5.000 17 TĐ An Khê TĐ Sông Bung 10 TĐ Rào Quán 11 TĐ Sông Côn 12 TĐ Tà Thàng 13 TĐ Nậm Toóng 14 TĐ Za Hưng 15 TĐ Hương Sơn 16 TĐ Sử Pán 17 Séo Chong Hô 18 TĐ Bản Cốc 19 TĐ Nậm Chim 20 TĐ Đasiat 21 TĐ Khe Thơi 160 156 64 63 56 30 30 30 28 22 18 15 13,5 12 3.075 2.420 5.330 4.324 4.585 4.247,5 1.265,8 521,7 7.160 2.300 2.061 1.239,5 2.187 2.021,6 9,5 15 12 5 6,5 TT Tên cơng trình Cơng suất Nlm (MW) 1.2 Cơng trình tháp điều áp trạm thủy điện 1.2.1 Vị trí cơng dụng Đường kính tháp D (m) Địa điểm Gia Lai Sơn La – Lai Châu Đắk Nông – Lâm Đồng Sơn La Quảng Nam Nghệ An Lâm Đồng – Ninh Thuận Gia Lai Quảng Nam Quảng Trị Quảng Nam Lào Cai Sa Pa – Lào Cai Quảng Nam Hà Tĩnh Lào Cai Sa Pa – Lào Cai Nghệ An Sơn La Lâm Đồng Nghệ An v: Vận tốc đoạn thu hẹp D3= 3,8 m v = 2,218 m/s ζ th : Hệ số tổn thất cục vị trí thu hẹp ζ th = kth − 1÷ ε kth: Hệ số chuyển tiếp thu hẹp dần (Tra bảng 4-13 sổ tay tính tốn thủy lực trang 92) kth = 0,25 ω 11,341 ε: Hệ số thu hẹp phụ thuộc tỷ số n = ω = 19, 635 = 0,577 (ε = 0,656 tra bảng 4-10 sổ tay tính tốn thủy lực trang 90) 2 1 ζ th = kth − 1÷ = 0, 25 − 1÷ = 0,068 ε 0, 656 v2 2, 2182 hth = ζ th = 0, 068 = 0, 017 m 2g x9,81 Tổn thất cục tuyến hầm là: hcb = 0,029 + 0,013 + 0,017 = 0,059 m Vậy tổng tổn thất trước tháp điều áp là: htt = 0,593 + 0,059 = 0,652 m Hệ số tổn thất tương ứng với công thức h w = kQ2 trường hợp chảy xuôi từ hầm chân tháp: khầm xi = 0,00103 56 PHỤ LỤC 3: TÍNH TỔN THẤT SAU THÁP ĐIỀU ÁP 3.1 Tổn thất dọc đường hầm hd Tổn thất cột nước dọc đường hầm xác định theo công thức Đacxi - Vâyxbac hd = λ l V2 D 2g Tổn thất cột nước dọc đường hầm hd = λ l V2 D 2g Trong đó: l: Chiều dài đường hầm l = 199,97 m D: Đường kính đường hầm D= 3,8m V: Vận tốc đường hầm V= Q 25,16 = = 2, 218 ω 3,14 x3,82 m/s ÷ n: Độ nhám đường hầm: n = 0,019 (Tra bảng 7-1 sổ tay tính tốn thủy lực trang 175) 1 C: Hệ số sêzi: C = R = 3,8 ÷ = 52,183 n 0, 019 λ: Hệ số sức cản dọc đường hầm: λ = g x9,81 = = 0, 029 C 52,1832 Thay số vào ta có: hd = λ l V2 199,97 2, 2182 = 0, 029 x x = 0, 383 m D 2g 3,8 x9,81 Tổn thất cột nước dọc đường hầm 57 l V2 hd = λ D 2g l: Chiều dài đường hầm = 110 m D: Đường kính đường hầm D= 2,8 m V: Vận tốc đường hầm V= Q 25,16 = = 4, 086 ω 3,14 x 2,82 m/s ÷ n: Độ nhám đường hầm: n = 0,019 (tra bảng 7-1 sổ tay tính toán thủy lực trang 175) 1 C: Hệ số sêzi: C = R = 2,8 ÷ = 49,59 n 0, 019 λ: Hệ số sức cản dọc đường hầm: λ = g x9,81 = = 0, 032 C 49,592 Thay số vào ta có: hd = λ l V2 110 4, 0862 = 0, 032 x x = 1, 069 m D 2g 2,8 x9,81 Vậy tổng tổn thất dọc đường qua tuyến hầm : hd = hd1 + hd2 = 0,383 + 1,069 = 1,452 m 3.2 Tổn thất cục tuyến hầm hcb hcb = ∑ ζ i vi2 = hth + ∑ hng 2g Trong đó: hth: Tổn thất thu hẹp (từ đường kính D2= 3,8m đến D3= 2,8m) hth = ζ th v: Vận tốc đoạn thu hẹp D3= 2,8 m v = 4,086 m/s 58 v2 2g ζ th : Hệ số tổn thất cục vị trí thu hẹp ζ th = kth − 1÷ ε kth: Hệ số chuyển tiếp thu hẹp dần (Tra bảng 4-13 sổ tay tính tốn thủy lực trang 92) kth = 0,25 ε: Hệ số thu hẹp phụ thuộc tỷ số n = ω4 6,157 = = 0, 543 (ε = 0,654 tra bảng 4-10 sổ tay ω3 11,341 tính tốn thủy lực trang 90) 2 1 ζ th = kth − 1÷ = 0, 25 − 1÷ = 0, 069 ε 0, 654 v2 4, 0862 hth = ζ th = 0, 069 = 0, 058 m 2g x9,81 Tổn thất cục tuyến hầm : hcb = 0,058 m Vậy tổng tổn thất sau tháp điều áp là: hts = 1,1452 + 0,058 = 1,2032 m 59 PHỤ LỤC 4: TÍNH TỔN THẤT VÀO THÁP ĐIỀU ÁP (lấy theo lưu lượng đơn vị Q = 1m3.s-1) Tổn thất cục tháp htcb = ∑ ζ i vi2 = hth + hng + hmr1 + hmr 2g Trong đó: Tổn thất thu hẹp v2 hth: Tổn thất thu hẹp (từ đường kính D1= 3,8m đến D2= 2m) hth = ζ th 2g v: Vận tốc đoạn thu hẹp D3= m v = 0,318 m/s ζ th : Hệ số tổn thất cục vị trí thu hẹp ζ th = − 1÷ ε ε: Hệ số thu hẹp phụ thuộc tỷ số n = ω2 3,14 = = 0, 277 (ε = 0,6202 tra bảng 4-10 sổ ω1 11, 341 tay tính toán thủy lực trang 90) 2 1 ζ th = − 1÷ = − 1÷ = 0,375 ε 0, 6202 hth = ζ th v2 0,3182 = 0,375 = 0, 0019 m 2g x9,81 Tổn thất góc ngoặt hng v2 hng = ξ ng 2g ξ ng : Hệ số tổn thất chỗ uốn cong ξ ng = ξ90 a ξ90 : Giá trị hệ số sức cản ống ngoặt dần với góc R=20 ξ90 = 0,2633 lấy theo bảng 4-17 Sổ tay tính tốn thủy lực trang 94 60 a: Hệ số phụ thuộc góc tâm ống ngoặt α = 830 Với α < 900 Xác định theo cơng thức 4-57 sổ tay tính toán thủy lực a = sinα = sin 830 = 0,992 Tổn thất mở rộng hmr1: Tổn thất mở rộng (từ đường kính D1= 2m đến D2= 3,8m) hmr = ζ mr v2 2g v: Vận tốc đoạn mở rộng D= 3,8 m v = 0,0882 m/s ζ mr : Hệ số tổn thất cục vị trí mở rộng ζ mr ω 11, 341 = − 1÷ = − 1÷ = 6,812 ω1 3.1416 hmr1 = ζ mr v2 0,0882 = 6,812 = 0, 0027 m 2g x9,81 Tổn thất mở rộng hmr1: Tổn thất mở rộng (từ đường kính D2= 3,8m đến D3= 9m) hmr = ζ mr v2 2g v: Vận tốc đoạn mở rộng D= m v = 0,0157 m/s ζ mr : Hệ số tổn thất cục vị trí mở rộng ζ mr ω 63, 617 = −1÷ = − ÷ = 21, 247 ω1 11,341 hmr = ζ mr v2 0, 0157 = 21, 247 = 0, 0003 m 2g x9,81 Vậy tổng tổn thất cục vào tháp : hcbthv = 0,0019 + 0,00135 + 0,0027 + 0,0003 = 0,00625 m Hệ số tổn thất tương ứng với công thức h w = kQ2 trường hợp lưu lượng chảy từ đáy tháp vào tháp: kchảy vào tháp = 0,00625 61 PHỤ LỤC 5: TÍNH TỔN THẤT RA THÁP ĐIỀU ÁP (tính theo lưu lượng đơn vị Q = 1m3.s-1) Tổn thất cục tháp htcb = ∑ ζ i vi2 = hth1 + hth + hmr + hng 2g Trong đó: Tổn thất thu hẹp hth1: Tổn thất thu hẹp (từ đường kính D1= 9m đến D2= 3,8m) hth1 = ζ th v2 2g v: Vận tốc đoạn thu hẹp D3= 3,8 m v = 0,0882 m/s ζ th : Hệ số tổn thất cục vị trí thu hẹp ζ th = − 1÷ ε ω 11,341 ε: Hệ số thu hẹp phụ thuộc tỷ số n = ω = 63, 617 = 0,1783 (ε = 0,615 tra bảng 4-10 sổ tay tính tốn thủy lực trang 90) 2 1 ζ th = − 1÷ = − 1÷ = 0,392 ε 0, 615 Tổn thất thu hẹp hth2: Tổn thất thu hẹp (từ đường kính D1= 3,8m đến D2= 2m) hth v2 = ζ th 2g v: Vận tốc đoạn thu hẹp D3= m v = 0,3183 m/s ζ th : Hệ số tổn thất cục vị trí thu hẹp ζ th = − 1÷ ε ω 3,1416 ε: Hệ số thu hẹp phụ thuộc tỷ số n = ω = 11,341 = 0, 277 (ε = 0,6202 tra bảng 4-10 sổ tay tính tốn thủy lực trang 90) 62 2 1 ζ th = − 1÷ = − 1÷ = 0,375 ε 0, 6202 hth = ζ th v2 0, 08822 = 0,375 = 0, 0019 m 2g x9,81 Tổn thất mở rộng (từ đáy tháp đường hầm) hmr: Tổn thất mở rộng (từ đường kính D1= 2m đến D2= 3,8m) hmr = ζ mr v2 2g v: Vận tốc đoạn mở rộng D= 3,8 m v = 0,0882 m/s ζ mr : Hệ số tổn thất cục vị trí mở rộng ζ mr ω 11, 341 = − 1÷ = − 1÷ = 6,812 ω1 3.1416 hmr1 = ζ mr v2 0, 0882 = 6,812 = 0, 0027 m 2g x9,81 Tổn thất góc ngoặt ξ ng : Hệ số tổn thất chỗ uốn cong ξ ng = ξ90 a ξ90 : Giá trị hệ số sức cản ống ngoặt dần với góc R=20 ξ90 = 0,2633 lấy theo bảng 4-17 Sổ tay tính tốn thủy lực trang 94 a: Hệ số phụ thuộc góc tâm ống ngoặt α = 970 Với α > 900 Xác định theo công thức 4-58 sổ tay tính tốn thủy lực trang 94 a = 0, + 0,35 α 97 = 0, + 0,35 = 1, 0772 90 90 Vậy tổng tổn thất cục xuất dòng chảy từ tháp : hcbthr = 0,00016 + 0,0019 + 0,0027 + 0,0022 = 0,007 m 63 Hệ số tổn thất tương ứng với công thức h w = kQ2 trường hợp lưu lượng chảy từ đáy tháp vào tháp: kchảy từ tháp = 0,007 64 PHỤ LỤC 6: TÍNH TỔN THẤT CHẢY NGƯỢC CỬA LẤY NƯỚC (tính theo lưu lượng đơn vị Q = 1m3.s-1) Tổn thất cục qua cửa lấy nước: Bao gồm tổn thất cửa vào, tổn thất qua lưới chắn rác, khe van sửa chữa vận hành vi2 hc = ∑ ζ i 2g Trong đó: ζ i : Hệ số tổn thất cục vi: Vận tốc trung bình dòng chảy sau chỗ có sức cản cục bộ, vi = Qi: Lưu lượng qua đường dẫn, Q = m3/s ωi : Tiết diện vị trí tính tốn g: Gia tốc trọng trường 1.1 Tổn thất cửa vào V2 2g hcv = ζ cv ζ cv : Hệ số tổn thất lấy theo sổ tay tính tốn thủy lực trang 92 ζ cv = 0,2 (mép vào thuận) (Tiết diện cửa lấy nước BxH = 4,8 x = 28,8 m2) V: vận tốc qua cửa lấy nước V = 0,035 m/s hcv = ζ cv V2 0, 0352 = 0, = 0, 000012 m 2g x9,81 1.2 Tổn thất qua lưới chắn rác hlcr = ζ lcr V2 2g (Tiết diện lưới chắn rác BxH =4,8x6= 28,8 m2) V: Vận tốc qua lưới chắn rác V= 0,035 m/s s: Chiều dày lưới s=0,01 m b: Khoảng trống hai lưới b= 0.055m 65 Qi ωi β: Hệ số phụ thuộc hình dạng lưới lấy theo bảng 4-31 trang 109 sổ tay tính tốn thủy lực β= 0,76 α: Góc tạo thành mặt phẳng nằm ngang lưới chắn rác α= 900 ζ lcr : Hệ số tổn thất qua lưới chắn rác ζ lcr 0, 01 s 3 = β ÷ x sin α = 0, 76 x sin 900 = 0, 078 ÷ b 0, 055 hlcr = ζ lcr V2 0, 0352 = 0, 078 = 0, 0000048 m 2g x9,81 1.3 Tổn thất khe van sửa chữa van vận hành hvan V2 = xζ van 2g (Tiết diện van sửa chữa van vận hành BxH=3,8x3,8=14,44 m2) V: Vận tốc qua khe van sửa chữa van vận hành V= 0,069 m.s -1 bn: Chiều rộng khe van bn= 0,3m ζ van : Hệ số sức kháng khe van phẳng phụ thuộc vào độ rộng tương đối khe van tra theo 61Q.P.T.L C-1-75 ( trang 54) ζ van = 0,05 hvan = xζ van V2 0, 069 = x 0, 05 = 0, 000024 m 2g x9,81 Vậy tổng tổn thất qua cửa lấy nước (khi xuất dòng chảy từ hầm hồ ứng với lưu lượng đơn vị Q = 1m3.s-1): hcln = hcv+ hlcr+ hvan = 0,000012 + 0,0000048 + 0,000024 = 0,000041 m 66 PHỤ LỤC 7: TÍNH TỔN THẤT CHẢY NGƯỢC TRƯỚC THÁP ĐIỀU ÁP (chảy ngược hồ ứng với lưu lượng đơn vị Q = 1m3.s-1) 2.1 Tổn thất dọc đường qua tuyến hầm hd Tổn thất cột nước dọc đường hầm xác định theo công thức Đacxi - Vâyxbac hd = λ l V2 D 2g Tổn thất cột nước dọc đường hầm hd = λ l V2 D 2g Trong đó: l: Chiều dài đường hầm l = 30 D: Đường kính đường hầm D= 3,8m V: Vận tốc đường hầm V= Q = = 0, 088 ω 3,14 x3,82 m/s ÷ n: Độ nhám đường hầm: n = 0,019 (Tra bảng 7-1 sổ tay tính tốn thủy lực trang 175) 1 C: Hệ số sêzi: C = R = 3,8 ÷ = 52,183 n 0, 019 λ: Hệ số sức cản dọc đường hầm: λ = g x9,81 = = 0, 029 C 52,1832 Thay số vào ta có: hd = λ l V2 30 0, 0882 = 0, 029 x x = 0, 00009 m D 2g 3,8 x9,81 67 Tổn thất cột nước dọc đường hầm l V2 hd = λ D 2g l: Chiều dài đường hầm = 1681,62 D: Đường kính đường hầm D= 5m V: Vận tốc đường hầm V= Q = = 0, 0509 ω 3,14 x52 m/s ÷ n: Độ nhám đường hầm: n = 0,016 (tra bảng 7-1 sổ tay tính tốn thủy lực trang 175) 1 C: Hệ số sêzi: C = R = ÷ = 64,868 n 0, 016 λ: Hệ số sức cản dọc đường hầm: λ = g x9,81 = = 0,019 C 64,8682 Thay số vào ta có: l V2 1681, 62 0, 0509 hd = λ = 0, 019 x x = 0, 00084 m D 2g x9,81 Vậy tổng tổn thất dọc đường qua tuyến hầm : hd = hd1 + hd2 = 0,00009 + 0,00084 = 0,00093 m 2.2 Tổn thất cục tuyến hầm hcb hcb = ∑ ζ i vi2 = hc ln + hmr + hth 2g Trong đó: hcln: Tổn thất qua cửa lấy nước hcln = 0,000041 m 68 hmr: Tổn thất mở rộng (từ đường kính D1= 3,8m đến D2= 5m) hmr = ζ mr v2 2g v: Vận tốc đoạn mở rộng D= m v = 0,0509 m.s-1 ζ mr : Hệ số tổn thất cục vị trí mở rộng ζ mr ω 19, 635 = kmr − ÷ = 0.3 −1÷ = 0,16 11,341 ω1 kmr: Hệ số chuyển tiếp mở rộng dần (Tra bảng 4-12 sổ tay tính tốn thủy lực trang 91) kmr = 0,3 hmr = ζ mr v2 0, 05092 = 0,16 = 0, 000021 m 2g x9,81 hth: Tổn thất thu hẹp (từ đường kính D2= 5m đến D3= 3,8m) hth = ζ th v2 2g v = 0,0882 m.s-1 v: Vận tốc đoạn thu hẹp D3= 3,8 m ζ th : Hệ số tổn thất cục vị trí thu hẹp ζ th = kth − 1÷ ε kth: Hệ số chuyển tiếp thu hẹp dần (Tra bảng 4-13 sổ tay tính tốn thủy lực trang 92) kth = 0,25 ε: Hệ số thu hẹp phụ thuộc tỷ số n = ω3 11,341 = = 0,577 (ε = 0,656 tra bảng 4-10 sổ ω2 19, 635 tay tính tốn thủy lực trang 90) 2 1 ζ th = kth − 1÷ = 0, 25 − 1÷ = 0,068 ε 0, 656 hth = ζ th v2 0, 08822 = 0, 068 = 0, 000027 m 2g x9,81 Tổn thất cục tuyến hầm là: hcb=0,000041+ 0,000021+ 0,000027= 0,000089 m Vậy tổng tổn thất trước tháp điều áp là: htt = 0,00093 + 0,000089 = 0,001019 m Hệ số tổn thất tương ứng với công thức h w = kQ2 trường hợp lưu lượng chảy từ hầm (tính từ vị trí đáy tháp) hồ chứa: 69 kchảy ngược hồ = 0,001019 70 ... cứu, lựa chọn phương pháp tính tốn xác định kích thước tháp điều áp hợp lý cho trạm thủy điện đường dẫn có cơng suất nhỏ ứng dụng tính tốn cho trạm thủy điện Khe Thơi 1.4 Kết luận chương Chương trình... tài nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng qua lại để đề xuất kích thước hợp lý cho tháp điều áp, với ví dụ ứng dụng trạm thủy điện Khe Thơi Mục đích đề tài: - Nghiên cứu tổng kết dạng tháp điều áp cơng... gọi tháp điều áp thường sử dụng tuyến lượng trạm thủy điện như: Tháp điều áp kiểu viên trụ, tháp điều áp kiểu viên trụ có màng cản, tháp điều áp kiểu hai ngăn (có ngăn ngăn dưới), tháp điều áp