7.1.2.1. Tuốc bin xung lực nhiều tầng
Trên hình 7.1. biểu diễn sơ đồ cấu tạo, sự thay đổi áp suất, thay đổi tốc độ dòng hơi và momen quay trong tuốc bin xung lực nhiều tầng. Đối với tuốc bin xung lực nhiều tầng, bánh tĩnh 2 đ−ợc bố trí xen kẽ giữa hai bánh động 1. Trên bánh tĩnh có gắn ống phun 3, trên bánh động 1 có gắn cánh động 4 và các bánh động 1 này lắp
chặt trên trục tuốc bin. Dòng hơi đi qua ống phun 3, suất giảm áp từ p0 đến p1, đồng thời tốc độ dòng hơi tăng từ C0 đến C1. Hơi ra khỏi ống phun, đi vào các rãnh cánh động. Trong dãy cánh động, động năng của dòng hơi biến thành cơ năng, làm quay rôto tuốc bin, nên khi ra khỏi dãy cánh động, tốc độ giảm từ C1 xuống C2. Dòng hơi ra khỏi tầng này sẽ tiếp tục đi vào các tầng tiếp theo và quá trình biến đổi năng l−ợng nh− trên lại xẩy ra cho đến khi áp suất giảm xuống đến trị số áp suất hơi thoát pk ở cuối tuốc bin.
ở tuốc bin xung lực nhiều tầng có công suất lớn, các tầng áp lực ở phần cao áp th−ờng đ−ợc chế tạo theo kiểu tầng xung lực có độ phản lực nhỏ, từ ρ = 0,02 - 0,05; còn các tầng ở phần hạ áp có độ phản lực tăng dần, có thể đạt đến ρ = 0,2 - 0,5 (tầng cuối là tầng phản lực).
Hình 7.1. Sơ đồ cấu trúc của tuốc bin xung Hình 7.2. Quá trình dãn nở của hơi lực nhiều tầng 1-bánh động; 2-bánh tĩnh trong tuốc bin xung lực nhiều tầng
Từ đồ thị trên hình 7.1. ta thấy:
Mômen quay M trên trục tuốc bin tăng dần theo chiều chuyển động của dòng hơi và bằng tổng các momen của các tầng tr−ớc nó.
Tốc độ C1 của dòng hơi luôn luôn tăng lên trong dãy ống phun do sự biến đổi nhiệt năng thành động năng, còn trong dãy cánh động tốc độ của dòng luôn luôn giảm xuống do biến động năng thành cơ năng làm quay tuốc bin.
Quá trình dãn nở của hơi trong tuốc bin xung lực nhiều tầng đ−ợc biểu diễn trên hình 7.2, bao gồm nhiều quá trình dãn nở liên tục xảy ra trong các tầng, trong đó trạng thái cuối của tầng tr−ớc là trạng thái đầu của tầng tiếp theo. Quá trình chuyển động của dòng hơi kèm theo quá trình giảm áp suất, tăng thể tích riêng một cách liên tục, vì vậy để đảm bảo cho dòng hơi chuyển động đ−ợc liên tục, thì các tiết diện của
rãnh ống phun và rãnh cánh động cho hơi đi qua cũng phải tăng liên tục, có nghĩa là phải tăng đ−ờng kính tầng và chiều cao cánh quạt một cách đều đặn.
Vì tuốc bin xung lực nhiều tầng hơi chỉ dãn nở trong ống phun, không dãn nở trong cánh động nên đ−ờng quá trình dãn nở trong các tầng trên đồ thị i-s là đ−ờng gẫy khúc, nhảy bậc.
7.1.2.2. Tuốc bin phản lực nhiều tầng
ở tuốc bin phản lực nhiều tầng, tất cả các tầng áp lực đều đ−ợc chế tạo theo kiểu tầng phản lực. Tuốc bin phản lực cũng có thể chế tạo với công suất lớn nh−ng chỉ làm việc với thông số trung bình. Nhiệt giáng mỗi tầng đ−ợc chọn nhỏ hơn ở tầng xung lực từ 1,8-2 lần, do đó với cùng công suất thì số tầng sẽ lớn hơn. Trong tuốc bin phản lực, tổn thất rò rỉ hơi qua khe hở giữa cánh động và thân t−ơng đối lớn do đó làm giảm hiệu suất của các tầng này.
Hình 7.3. Sơ đồ cấu trúc của tuốc bin phản lực nhiều tầng
Do làm việc theo nguyên tắc phản lực nên chênh lệch áp suất ở tr−ớc và sau cánh động sẽ tạo ra lực dọc trục t−ơng đối lớn. Để giảm lực dọc trục ng−ời ta chế tạo roto 2 theo kiểu tang trống (không có các bánh động và bánh tĩnh), mục đích là giảm đ−ợc lực dọc trục tác động lên rôto, các cánh động đ−ợc gắn trực tiếp trên rôto, các
ống phun đ−ợc gắn trực tiếp lên thân tuốc bin. ở phần cao áp, thể tích riêng của hơi từ tầng này qua tầng khác thay đổi chậm, do đó để đơn giản, ng−ời ta chế tạo thành từng cụm tầng có đ−ờng kính trung bình và chiều cao cánh quạt nh− nhau. Nh−ng ở phần hạ áp, thể tích hơi tăng nhanh thì đ−ờng kính trung bình của cánh và chiều cao cánh phải đ−ợc tăng liên tục.
Hình 7.4. Quá trình dãn nở của hơi trong tuốc bin phản lực nhiều tầng