4 - PHƯƠNG TRÌNH LƯU LƯỢNG - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG

IV Phương trình lưu lượng - Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng :Công thức tính lưu lượng qua bộ phận hướng dòng : Q = π.Do.bo.co.sin α o = ao.zo.bo.co Trong đó: αo : góc đặt cánh hướng

IV Phương trình lưu lượng - Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng :

Công thức tính lưu lượng qua bộ phận hướng dòng :

Q = π.Do.bo.co.sin α o

= ao.zo.bo.co Trong đó:

αo : góc đặt cánh hướng, là góc tạo bởi u và co

ao : độ mở của cánh hướng

o

Vì lưọng xóay trong không gian giữa bộ phận hướng dòng và bánh công tác là không đổi : Lượng xoáy:

c

D D

1 0

1

cos

=

D b

D D

Q

D b Q

D b tg

Q r

r a b z

u FQctg

o

0 0 0

0

1 0 0

0

1 0 0 0

2

sin

cos sin cos cos

α

β

Phương trình cơ bản:

η α α

α

β

u Qr

Q

F ctg

Q

F ctg





















1 0 0 0 2 2 2 2

1

cos

D b tg

u

F tg

gH u

u r

r a b z

u

F tg

tl

tl

+

+

η

η α

β

2 2 1

1 0 0

2

2 2 2 2

1 0 0

1 0 0 0

2

2 2

cos u

( ) Q

gH

r

b tg

r

F tg

tl

+

∗

η

22

0 0

2

2 2

1 2

( ) Q

gH

r r

a b z

r

F tg

tl

η

α

β

22

0 0 0

2

2 2 cos

Nhận xét :

Từ 2 pt lưu lượng trên ta thấy lưu lượng đi qua bánh công tác Turbine phụ thuộc vào :

Vận tốc quay ω = 2 π n

Điều kiện chảy ra của bánh công tác : β2

Điều kiện chảy ra của bánh hướng dòng : αo

Độ mở ao của bánh hướng dòng

Chiều cao bo cuả bánh hướng dòng

Khi giữ nguyên số vòng quay n của Turbine có thể điều chỉnh lưu lượng theo các cách sau :

Quay cánh hướng dòng để ao và αo, còn β2 giữ nguyên (Turbine chong chóng và tâm trục)

Quay cánh bánh công tác để thay đổi β2 còn bộ phận hướng dòng giữ nguyên (Turbine cánh quay có bộ phận hướng dòng cố định)

Thay đổi cả góc cánh bánh công tác và góc cánh hướng dòng

Thay đổi bo bằng các thiết bị đặc biệt.

V Ưïng dụng đồng dạng:

Mục đích: Thiết kế Turbine không chỉ thỏa mãn các yêu cầu về cơ khí như sức bền, độ cứng, kết cấu hợp lý, tính công nghệ tốt mà còn phải đạt các yêu cầu về mặt thủy lực :

Hiệu suất cao

Khả năng chống xâm thực tốt (σ bé)

Khả năng thoát nước lớn

1) Sự liên hệ giữa các thông số của 2 Turbine tương tự : (n,Q,N)

Định nghĩa đường kính tính toán D1 của bánh công tác:

Turbine chong chóng, cánh quay : là đường kính lớn nhất của buồng bánh công tác

Turbine tâm trục: là đường kính lớn nhất tại mép vào của bánh công tác

Turbine gáo: ìlà đường kính của vòng tròn tiếp tuyến với trục các tia nước vòi phun và có tâm nằm trên trục Turbine

Cho hiệu suất là như nhau ở 2 Turbine tương tự:

a) Số vòng quay:

H H

n n

n n

D D

H H

a

b l

a b

a b

b a

a b



λ2

2

1 1 b) Lưu lượng:

Q Q

n n

D D

D D

H H Q

Q

D D

H H

a

b l

a b

a b

b a

a b a

b

a b

a b







=







1

3 1 1 1

1 2

c) Công suất:

N N

n n

a

b l

a b



 

λ5

3

=



DD  DD  H

H

a b

b a

a b

1 1

5 1 1

3 3 3 N

N

D D

H H

H H

a b

a b

a a

b b

=



 1 

1 2

2) Các thông số qui dẫn: (sử dụng)

Trong nghành Turbine, để đặc trưng cho các thông số thủy lực của Turbine (khả năng thoát nước Q, số vòng quay n, công suất N) người ta dùng các đại lượng qui dẫn bao gồm : số vòng quay qui dẫn, lưu lượng qui dẫn và công suất qui dẫn

Định nghĩa: Các đại lượng qui dẫn của 1 Turbine (D,Q,H,N,n) là số vòng quay, lưu lượng, công suất của 1 Turbine tương tự có đường kính là DI1=1m, làm việc với cột nước HI1=1m Ký hiệu nI1 , QI1 , NI1: các đại lượng qui dẫn gần đúng cấp 1 (ηM =ηN)

Công thức xác định các đại lượng qui dẫn của 1 Turbine :

H H

n n

D

nD H Q

Q

D D

H

Q

D H N

N

D D

H H

N

D H H

2 1 1

2

1 11

2

12

1 11

2

1 1

1

12

=



    ⇒ =

=





=





Các đại lượng qui dẫn của 1 loại Turbine được xác định khi thí nghiệm các mô hìmh, nó đặc trưng cho tất cả các Turbine cùng kiểu (tương tự)

Ta có thể suy ra các thông số của Turbine thực từ các thông số qui dẫn :

n n HD

Q Q D H

N N D H H

I

I I

=

=

=

1 1 1

12 1

12 3) Số vòng quay dặc trưng: (thiết kế)

Các thông số dặt hàng để thiết kế 1 Turbine là công suất, cột nước, và số vòng quay

(N,H,n) Để đặc trưng tổng hợp cho 1 Turbine theo 3 thông số trên người ta dùng số vòng quay đặc trưng (hệ số tỉ tốc ns)

Định nghĩa: số vòng quay đặc trưng (hệ số tỉ tốc ns) của 1 Turbine là số vòng quay của 1 Turbine làm việc với cột nước H=1m , phát ra công suất là 1 mã lực (định nghĩa cũ) hoặc 1

Kw (định nghĩa mới)

Ta xác định ns theo định nghĩa mới, với điều kiện cho hiệu suất các Turbine tương tự là như nhau, ta có:

n n

D D

H H

s s

s

1

H

s

s s

s

s

=

=

1 1 1 1

Tính DD

s

1

1 dựa vào biểu thức công suất :

N N

D D

H H

H H

D D

N

H H

H H

s

=

12

12

1 1 4

Trong phòng thí nghiệm, thường xác định ns theo số vòng quay qui dẫn nI1 và lưu lượng qui dẫn QI1

Thay

n n HD

Q D H H

I

I I

=

=

=

1 1 1

12 1

12

9 81

η γ η

,

H H

n H

H H

s

I

I

=

=

=

4 1 1

1

12 4

1 9 81 1

η γ η

,

ns =313, n1I η.Q1I

ns =3 65, n1I η.Q1I

Nhận xét:

Với mỗi kiểu Turbine , do phạm vi sử dụng về công suất và cột nước khác nhau nên ns khác nhau

Turbine truñc: N lớn, H nhỏ → ns cao

Turbine gáo: N nhỏ, H lớn → ns nhỏ

Đối với 1 Turbine ứng với các chế độ làm việc N,H khác nhau thì ns cũng thay đổi do đó nếu so sánh Turbine theo tỉ tốc thì chỉ tiến hàmh ở 1 điều kiện nào đó của Turbine (Ví dụ

η lớn nhất, hoặc chế độ Turbine có công suất định mức, cột nước tính toán,số vòng quay đồng bộ)

Xét 2 Turbine có cùng đường kính bánh công tác và cột nước tác dụng, Turbine nào có ns lớn hơn thì sẽ có N và số vòng quay lớn hơn

Với 1 công suất cho trước, dùng Turbine có ns lớn sẽ giảm đường kính bánh công tác và cho số vòng quay n lớn do đó nên tìm cách làm tăng tỉ tốc của Turbine

Tuy nhiên ns càng lớn thì hệ số khí thực σ càng cao do đó ns bị hạn chế bởi điều kiện không xảy ra khí thực