V: là vận tốc của phần tử không khí tại vị trí bán kín hr C: vận tốc của phần tử khí ra khỏi bánh cánh máy nén
W: vận tốc ly tâm theo phương tiếp tuyến biên dạng cánh máy nén
Giả sử bánh cánh máy nén quay với tốc độ vòng U. Tại vị trí bán kính r, phần tử không khí có tốc độ là V, và chịu tác động lực ly tâm V2/r, làm cho nó có xu hướng dịch chuyển ra ngoài bán kính. Tất cả các phân tử khí đều chịu tác động của lực ly tâm và di chuyển theo hướng từ khoang gió nạp qua bánh cánh máy nén và vào khoang gió tăng áp. Dòng khí tăng áp ra khỏi cánh máy nén với tốc độ C là tổng hợp của vận tốc vòng U và vận tốc ly tâm theo phương tiếp tuyến với biến dạng cánh máy nén W. Tam giác tạo bởi ba vectơ tốc độ C, vận tốc vòng U và vận tốc ly tâm được gọi là tam giác tốc độ. Ứng với phạm vi ứng dụng thiết kế ban đầu ống tăng áp có góc tới chính xác và biên dạng cánh sao giảm tổn thất thấp nhất do va đập của dòng khí tăng áp vào cánh của ống tăng áp. Đặc tính làm việc của máy nén cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự tổn thất của dòng khí do ma sát của dòng chảy hình thành trên các bề mặt công tác của cánh máy nén và ống tăng áp.
2.3.2.2 Đặc điểm cấu tạo
Ống tăng áp: Khí sau khi đi ra khỏi bánh cánh công tác được dẫn vào ống tăng áp có tiết diện tăng dần, nên tốc độ dòng khí giảm dần và áp suất tăng dần, nghĩa là động năng của dòng chuyển thành thế năng. Ống tăng áp có cánh có ưu điểm lớn giảm được tổn thất của dòng khí ra khỏi bánh công tác nên làm tăng hiệu suất và giảm kích thước máy nén. Cánh dẫn hướng của ống tăng áp được gắn trên đĩa, cánh có thể đúc liền hoặc gia công.
Bánh cánh công tác:là chi tiết quan trọng nhất của máy nén. Bánh dẫn hướng chuyển dòng khí từ hướng trục sang hướng kính, rồi trong bánh lắp các cánh, dòng chảy đi từ trong ra ngoài. Công dẫn động của máy nén, được truyền cho không khí trong các rãnh cánh làm tăng áp suất, nhiệt độ và tốc độ dòng khí tại đây. Bánh công tác thường được chế tạo bằng đúc hoặc gia công. Thường có 2 dạng là bánh cánh công tác nửa hở và bánh công tác kiểu kín.
Hình 2.18: Cánh máy nén và ống tăng áp
Ống vào (ống hút): Ống vào máy nén có dạng hình trụ hoặc hình nón, có tiết diện hẹp dần nhằm tăng tốc dòng khí vào. Trong ống vào có thể lắp thiết bị hướng dòng nhằm hướng dòng khí đi vào cánh máy nén dưới một góc tối ưu nhằm tránh va đập và làm tăng hiệu suất của MN.
Ống ra:Ống ra thường có 3 dạng chủ yếu: hình vòng có tiết diện không đổi, hình xoắn ốc có tiết diện tăng dần như ống ra có cánh nhằm ổn định và tăng áp suất khí nén.
2.3.3 Turbine
Turbine trong tổ hợp TB-MN là một thiết bị dùng chuyển năng lượng của khí cháy có áp suất và nhiệt độ nhất định thành công cơ học dẫn động máy nén khí. Quá trình biến đổi này được thực hiện nhờ có sự tác động tương hỗ giữa dòng khí và cánh turbine.
Năng lượng của chất khí trước tiên được biến đổi thành động năng, sau đó là quá trình biến đổi động năng thành cơ năng (quay bánh công tác) trong turbine. Các quá trình này thực hiện trong ống phun (cánh dẫn hướng) và bánh công tác. Có 2 loại turbine là: turbine hướng trục và turbine hướng kính.
2.3.3.1 Turbine hướng trục
Hình 2.19: Mặt cắt tổ hợp TB-MN tăng áp sử dụng tuabin hướng trục VTR 501
1.Trục rôto 2.Bánh cánh tua bin 3.Cánh máy nén li tâm
4. Vỏ máy nén 5.Vòng ống phun 6,7. Ổ đỡ
8,9.Bơm dầu bôi trơn 10. Lối khí xả vào 11. Lối khí xả ra