BÀI GIẢNG CHI TIẾT TUA BIN hơi

Trong ba thành phần, tácdụng đảy bản phẳng là tác dụng xung kích của dòng hơi biến động năng của dòng hơi thành công cơ học.Nếu bản phẳng được gắn bánh xe thì nó sẽ chuyển động làm công

PHẦN II: TUA BIN HƠI TÀU THỦY CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TUA BIN HƠI1.1 Nguyên lý chung của dòng hơi, hoạt động của tầng tua bin

1.1.1 Nguyên lý tác dụng xung kích, đặc tính xung kích

Hình 1.1 Tác dụng xung kích biến đổi động năng thành cơ năng

Cho một dòng hơi có động năng lớn thổi vào một bản phẳng (hình 1.1a), dòng hơi tác dụng lên bảnphẳng với ba thành phần: Đẩy vật dịch chuyển theo phương chiều dịch chuyển của dòng hơi; ma sát sinhnhiệt tại chỗ của dòng hơi và bản phẳng; bắn hạt hơi bật trở lại theo mọi phương Trong ba thành phần, tácdụng đảy bản phẳng là tác dụng xung kích của dòng hơi biến động năng của dòng hơi thành công cơ học.Nếu bản phẳng được gắn bánh xe thì nó sẽ chuyển động làm công có ích của dòng hơi tăng lên, nếu hai thànhphần tổn thất năng lượng kia giảm thì thành phần xung kích sẽ tăng Nếu ta thay đổi bề mặt phằng thành mặtcong và vị trí thổi hợp lý, ta sẽ giảm được hai tổn thất đó và tác dụng của dòng hơi tăng lên (hình 1.1b)Khảo sát dòng hơi chảy trong cánh bán nguyệt (hình 1.2):

Khi dòng chảy dọc theo bề mặt cánh các hạt hơi ở a, b, c hay bất kỳ điêm nào trên cánh đều xuất hiện lực

ly tâm P tác dụng lên cánh Trong đó, thành phần Pa vuông góc với phương của dòng chảy, chúng đối xứng

và triệt tiêu lẫn nhau nên không ảnh hưởng tới chuyển động của cánh, thành phần Pu tổng hợp thành lực làmdịch chuyển cánh Trên thực tế, các prôphin của cánh tua bin không hình thành bán nguyệt, phương của dònghơi trùng với phương chuyển động của cánh

1 Ống phun 3 Bánh động

2 Cánh động 4 Trục rôto

Hình 1.2 Nguyên lý tác dụng xung kích của hạt hơi có khối lượng chuyển động lên cánh

Động năng của dòng hơi càng lớn thì công cơ học dòng hơi càng lớn Để tạo ra động năng cho dòng hơi,người ta bố trí phía trước dãy cánh một bộ phận phun hơi là ống phun Trong ống phun dòng hơi có thế năngban đầu po giãn nở áp suất, tốc độ lưu động tăng Thế năng của dòng hơi được biến đổi thành động năng khi

ra khỏi ống phun được thổi vào rãnh của cánh Khi dòng hơi lưu động từ cửa vào của ống phun đến mép racủa rãnh cánh đã thực hiện một dòng hoàn chỉnh Một cụm bao gồm ống phun và rãnh cánh như vậy gọi làmột tầng xung kích của tua bin Trong tầng xung kích, hơi chỉ giãn nở trong ống phun, trên rãnh cánh hơikhông giãn nở do rãnh cánh được làm đối xứng.

Hình 1.3 Sơ đồ tầng xung kích

1.1.2 Nguyên lý tác dụng phản kích, đặc tính tầng phản kích

Khác với tầng xung kích, rôto của tần phản kích quay được không chỉ dựa vào tác dụng xung kích của dòng hơi mà còn nhờ vào tác dụng phản lực của dòng hơi trên cánh Tác dụng phản lực sinh ra khi hơi giãn

nở trên rãnh cánh do biên dạng của cánh không đối xứng

Khi chảy qua ống phun

Áp suất Po giảm xuống P1 ;

Tốc độ dòng hơi Co tăng lên thành C1 nhờ sự giãn nở của dòng hơi, biến áp năng thành động năng

Do các cánh có prôphin đặc biệt (gần giống ống phun) cho nên khi dòng chảy vào cánh sẽ xảy ra sự giãn

nở lần thứ hai làm áp suất tiệp tục giảm P2, động năng tăng, C2 nhỏ Sự giãn nở của dòng hơi trong các rãnh cánh gây ra gia tốc của dòng trong đó, gia tốc tạo lên phản lực tác dụng lên prôphin cánh

Hình 1.4 Sơ đồ tầng phản kích

Mức độ phản kích được tính bằng tỷ số của nhiệt giáng lý thuyết do giãn nở trên cánh và nhiệt giáng lýthuyết do giãn nở trên toàn tầng (%), mức độ phản kích bằng 40 – 60 %, thực tế là 50 %

1.1.3 Tua bin nhiều tầng

Khi dùng tua bin một tầng thì năng lượng thải còn tương đối lớn và không tận dụng được hết Vì vậyngười ta dùng tua bin nhiều tầng, do các kiểu liên hợp khác nhau giữa các tầng xung kích và phản xung kíchcấu tạo nên

a Tua bin xung kích nhiều cấp độ - Tua bin xung kích vành đôi Kertic (hình1.5)

Hơi vào ống phun có áp suất là Po, tốc độ chảy Co Trong ống phun, hơi giãn nở làm giảm áp suấtxuống P1, tốc độ tăng lên C1 và được thổi vào cánh động thứ nhất Trong rãnh cánh này, động năng được

chuyển thành cơ năng lần thứ nhất và quá trình xảy ra dưới áp suất không đổi do rãnh cánh xung kíchkhông giãn nở.

Trên rãnh cánh P1 = P2, tốc độ giảm từ C1 xuống C2 Ra khỏi rãnh cánh động thứ nhất dòng hơi đượcdẫn vào cánh hướng Trong cánh hướng, dòng hơi không biến đổi năng lượng mà chỉ thay đổi hướngchảy để vào cánh động hai sao cho cùng chiều với CH1 Vị trí của cánh hướng như cấp tầng ống phunnhưng chức năng khác hẳn nhau áp suất qua cánh hướng là không đổi còn vận tốc có giảm chút ít (gầnnhư không thay đổi) Ra khỏi CH, dòng hơi chảy vào rãnh CĐ2 thực hiện quá trình biến đổi năng lượng,động năng của dòng hơi biến đổi thành cơ năng lần 2 Khi chảy qua CĐ2, áp suất không đổi P1 = P2 = P4,tốc độ giảm xuống từ C3 đến C4 Hơi thải chỉ mang động năng rất nhỏ ứng với tốc độ C4 nhỏ hơn C3 Tổnthất hơi thải giảm, hiệu suất tua bin tăng lên

b Tua bin xung kích nhiều tầng áp suất (hình1.6)

Trong tầng xung kích thứ hai, nếu ta thay ống phun vào vị trí của rãnh cánh hướng thì dòng hơi sẽdiễn lại quá trình biến đổi năng lượng như ở tầng trước làm thành quá trình sinh công hoàn chỉnh Trạngthái hơi áp suất P2, tốc độ C2 la trạng thái hơi ban đầu của tầng thứ hai Trong tầng thứ hai, ở ống phung

áp suất giảm từ P2 xuống P3, tốc độ tăng từ C2 lên C3 Trong rãnh cánh động áp suất không đổi P3 = P4,tốc độ giảm từ C3 xuống C4 Sau tầng thứ hai, nếu ta lắp thêm các tầng thứ 3, thứ 4 thì qúa trình sincông diễn ra hoàn toàn tương tự Trên trục tua bin bố trí bao nhiêu tầng sẽ có ngần ấy quá trình giãn nở

áp suất hơi giảm, ngần ấy lần sinh công

c.Tua bin xung kích hỗn hợp, tua bin hỗn hợp xung kích và phản kích

Các tua bin chính tàu thủy ứng dụng rộng rãi kiểu tua bin xung kích hỗn hợp nhiều cấp tốc độ với nhiềucấp áp lực, tua bin hỗn hợp xung kích và phản kích trong các tua bin kiểu hỗn hợp này dòng hơi thực hiệnquá trình sinh công liên tục trong các tầng, thứ tự theo chiều chảy dọc của dòng Quá trình biến đổi nănglượng trên mỗi tầng tuân theo đặc tính xung kích hay phản kích của tầng đó như đã trình bày ở phần trên.Các hình vẽ (hình 1.7,1.8) giới thiệu các kiểu tua bin thông dụng trên tàu

Hình 1.7 Các kiểu tua bin xung kích hỗn hợp

Hình 1.8 Tua bin hỗn hợp xung kích - phản kích

1.2 Đặc điểm, phân loại tua bin tàu thủy

1.2.1 Đặc điểm của tua bin tàu thủy với các loại động lực tàu thủy

Động cơ tua bin tàu thủy có một loạt các ưu điểm mà các động lực khác không thể có:

1 Tua bin có quá trình sinh công liên tục là quá trình sinh công có lợi nhất cho các cơ nhiệt Điều nàycác động cơ tàu thủy khác không có nhờ đó mà tua bin có thể sử dụng tốc độ cao cho chất công tác và các bộphận máy, làm tăng công suất, hiệu suất, giảm khối lượng và kích thước Các tua bin hiện đại có tốc độ từ

3500V/p đến 15000V/p và cao hơn nữa Cũng do quá trình sinh động liên tục nên tải trọng cơ, nhiệt trong các

bộ phận máy được giữ ở chế độ ổn định không thay đổi Nhờ vậy độ bền các chi tiết máy tăng lên, động cơ

có tuổi thọ cao việc chế tạo động cơ đơn giản, gọn nhẹ

2 Tua bin có tính kinh tế cao, các chất công tác có khả năng giãn nở lớn Thế năng ban đầu được sửdụng triệt để Các tua bin hiện đại đã dùng hơi có thông số ban đầu P = 20 ÷ 100 kG/cm2 nhiệt độ 600 ÷

650oC giãn nở đến áp suất thải 0,05 ÷ 0,03kG/cm2

3 Tất cả các bộ phận chuyển động của tuabin được gắn vào một khối (rôtô) và chỉ chuyển động quaytròn theo một chiều cùng một tốc độ Không có chi tiết chuyển động lui tới, các chi tiết chuyển động songphẳng điều này giảm được nhiều tổn thất cơ giới, loại trừ tác động theo chu kỳ này chấn động máy Máy làmviệc êm, độ bền cao hiệu suất cao, kết cấu đơn giản gọn nhẹ sử dụng an toàn và làm việc tin cậy

4 Tua bin là động cơ có khả năng sinh công lớn phạm vị sử dụng công suất rộng mà các động cơ kháckhông có Các tua bin tàu thủy có thể làm việc với các công suất từ vài chục đến vài vạn mã lực Công suấtcàng lớn thì hiệu suất càng cao, suất trọng lượng, suất thể tích nhỏ

5 Trọng lượng nhẹ thể tích nhỏ đặc biệt có lợi đối với tàu cần độ nhanh thể tích và trọng tải có tích lớn.Công suất tua bin càng lớn thì ưu điểm này càng rõ So sánh trọng lượng máy trên 1 đơn vị công suất, thể

tích tua bin trên một đơn vị công suất, bảng sau đây liệt kê của các loại động cơ nhiệt đối với phạm vi côngsuất thường dùng trên tàu biển.

Chỉ số kinh tế và trọng lượng của các động cơ tàu thủy hiện đại với các dạng khác nhau đối với tàubuôn công suất bình thường

Dạng thiết bị

Hiệu suất nhiệt (%) (đ/c + bộ truyền động)

Tiêu thụ nhiên liệu kg/ml.h Trọng lượng kg/ml (đ/c)

Tua bin hơi nước, thông số ban đầu

Tua bin khí với hoàn nhiệt công

Máy hơi nước, thông số hơi ban

Động cơ đốt trong thấp tốc công

suất 1000ml tăng áp bằng tuabin khí

xả, truyền động trực tiếp chân vịt

Động cơ đốt trong cao tốc công

6 Điều khiển, sử dụng dễ dàng, làm việc tin cậy độ sẵn sàng cao Chi phí sửa chữa phục vụ ít điều kiệnlàm việc nhẹ nhàng

7 Có nhiều khả năng để hiện đại hóa Có thể sử dụng với năng lượng nguyên tử Sử dụng tua bin tàuthủy có nhiều triển vọng lớn

Nhược điểm:

1 Tua bin chỉ quay một chiều không tự đảo chiều được vì vậy bố trí riêng một tua bin khác cho tàuchạy lùi Việc này làm tăng tổn thất công suất của hệ thống do phải kéo cả những bộ phận làm việc tronghành trình làm tăng trọng lượng và kích thước máy Trên tàu thủy dùng chân vịt biến bước hay truyền độngthì nhược điểm này được khắc phục

2 Vòng quay của tua bin lớn hơn rất nhiều so với vòng quay thích hợp của chân vịt Công suất tua bincàng lớn mâu thuẫn này càng tăng Vì vậy trong hệ động lực tua bin phải bố trí truyền động giảm tốc trunggian và chân vịt Điều đó làm tăng kích thước trọng lượng và giảm hiệu suất của hệ thống Các tua bin cócông suất bé việc bố trí truyền động giảm tốc càng giảm tính ưu việt của tua bin Thực tế trên các tàu nhỏngười ta không bố trí hệ động lực tua bin hơi

3 Hiệu suất chung của toàn hệ thống còn thấp với động cơ diesel Các động cơ diesel hiện đại có côngsuất từ 36 ÷ 42 hệ thống tua bin tàu thủy mới chỉ có 22 ÷ 26%

Hệ thống tua bin khí thủy mới chỉ đạt 22 ÷ 28% Nhược điểm này đang được quan tâm hàng đầu trongviệc hiện đại hóa tua bin hơi tàu thủy để có thể phổ biến cho các tàu thủy hiện đại và phạm vi công suất vàtrọng tải rộng rãi

1.2.2 Phân loại tua bin hơi tàu thủy

1 Phân theo chức năng.

- Tua bin chính: quay trục chân vịt bao gồm hành trình tiến và tua bin lùi

- Tua bin phụ: để lai các máy phụ như máy phát điện phục vụ, bơm các loại thiết bị phục vụ nồi hơi và

hệ thống

2 Phân theo cấu tạo.

- Tua bin nhiều thân: thông thường loại hai thân, thân cao áp đặt tua bin cao áp, thân thấp đặt tua binthấp áp và tua bin lùi Loại này đi cùng với bộ truyền động bánh răng hay thủy lực.

- Tua bin một thân: toàn bộ các tầng chỉ cấu tạo một trục phần cao áp là tua bin cao áp, phần thấp áp làtua bin thấp áp giữa hai phần có buồng điều áp trung gian tua bin này thường dùng với truyền động điện

3 Phân theo đặc tính quá trình làm việc.

- Tua bin xung kích: Bao gồm các kiểu xung kích hỗn hợp nhiều cấp áp lực, nhiều cấp tốc độ Tua binxung kích được ứng dụng ở vùng cao áp

- Tua bin phản kích nhiều tầng thường dùng ở vùng trung áp hay thấp áp

- Tua bin hỗn hợp xung kích, phản kích

4 Phân loại theo thông số hơi.

- Tua bin cao áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu P > 35 kG/cm2 ; t > 400oC

- Tua bin trung áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu 6 > P ≤ 35kG/cm2; t < 400oc

- Tua bin thấp áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu P < 6kg/cm2

5 Theo đối đáp và ngưng tụ:

- Tua bin ngưng tụ: hơi nước được giãn nỡ từ áp suất ban đầu đến trạng thái hơi có áp suất 0,06 ÷

0,04kG/cm2 được làm ngưng thành nước tuần hoàn trở lại nồi hơi Tuabin chính của tàu thủy chỉ cấu tạongưng tụ

- Tua bin đối áp: hơi thải có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển 1,5 ÷ 3 kG/cm2 không thải vào bầungưng tụ mà đưa vào các thiết bị tận dụng nhiệt, hâm nước và nhu cầu sinh hoạt trên tàu, các tua bin tàu thủythường ứng dụng đối áp

6 Theo sự truyền động trung gian

- Truyền động trực tiếp: dùng để lai máy phát, máy phụ Trong một vài trường hợp đơn giản công suấtnhỏ có thể trực tiếp cho chân vịt quay nhanh

- Truyền động cơ giới: thông dụng là truyền động bánh răng hai cấp loại này có hiệu suất cao kết cấunặng nề, kích thước lớn Thường dùng cho tua bin công suất lớn loại hai thân vòng quay lớn

- Truyền động điện: điều khiển nhạy, đảo chiều nhanh chỉ cần tua bin chính quay một chiều Thườngdùng dùng tua bin một thân công suất trung bình Hiệu suất thấp hơn kiểu cơ giới

- Truyền động thủy lực: điều khiển nhạy, làm việc đảm bảo có thể dùng với mọi công suất mọi tốc độkhác nhau Hiệu suất cao nhưng chế tạo đắt sử dụng cần có kỹ thuật cao Truyền động thủy lực đi với chânvịt biến bước rất có lợi hiệu quả kinh tế cao Là kiểu tiên tiến đang được phát triển cho các tua bin hiện đại

7 Theo kiểu giãn hơi.

- Tua bin hướng trục: phổ biến thông dụng cho tàu thủy, sửa chữa dễ nhưng kích thước trọng lượnglớn

- Tua bin hướng tâm: hiệu suất cao, gọn nhẹ nhưng công suất không lớn chế tạo sửa chữa phức tạp

Câu hỏi ôn tập

1 Trình bày nguyên tắc tác dụng xung kích của dòng hơi Đặc tính tầng xung kích ?

2 Trình bày nguyên tắc tác dụng phản kích của dòng hơi Đặc tính tầng phản kích ?

3 Trình bày tua bin xung kích nhiều cấp áp lực và nhiều cấp tốc độ ?

4 Trình bày đặc điểm và phân loại tua bin hơi tàu thủy ?

CHƯƠNG 2 QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG HƠI

TRÊN ỐNG PHUN VÀ CÁNH ĐỘNG2.1 Quá trình biến đổi năng lượng của dòng hơi trên ống phun

2.1.1 Quá trình biến dổi năng lượng của dòng hơi trên ống phun

a Các phương trình cơ bản về dòng chảy

Để nghiên cứu quá trình nhiệt của dòng chảy trong tua bin được đơn giản, ta giả thiết dòng chảy trongtua bin theo những điều kiện sau:

- Quá trình lưu động của dòng hơi, trong các ống phun, các rãnh cánh động là ổn định, nghĩa là mọithông số của hơi tại một điểm bất kỳ không thay đổi theo thời gian, mà chỉ thay đổi khi dòng chảy từ tiết diệnnày đến tiết diện khác

- Giả thiết dòng chảy liên tục và một chiều, nghĩa là sự thay đổi của các thông số hơi chỉ diễn ra theomột chiều, cùng chiều lưu động của dòng hơi

Thực tế những thông số trong quá trình chảy diễn ra theo cả hai và ba chiều, để hiệu chỉnh độ sai lệnh dogiả thiết trên, khi nghiên cứu chính xác người ta kết hợp hai phương pháp giải trình và thực nghiệm rồi hiệuchỉnh cho phù hợp Cơ sở lý thuyết về dòng chảy bao gồm 5 phương trình cơ bản, các phương đó được thiếtlập cho dòng hơi lưu động trong tua bin như sau:

T- nhiệt độ tuyệt đối,oK

2- Phương trình đoạn nhiệt

3- Phương trình liên tục

v

C F

Trong đó:

G : Lưu lượng hơi đi qua tiết diện trong một đơn vị thời gian, kg/s;

F: Diện tích tiết diện, m2 ;

Co, C1: Tốc độ dòng hơi bắt đầu và kết thúc của quá trình, m/s;

Po,v0: Thông số trạng thái hơi ban đầu kG/m2; m3/kg;

P1: Thông số trạng thái hơi kết thúc quá trình giãn nở, kG/m2;

K: Chỉ số đoạn nhiệt hơi

5- Phương trình bảo toàn năng lượng

2 2

1

1

o o AC AC

Co,C1: Tốc độ dòng hơi bắt đầu và kết thúc qua quá trình, m/s;

io, i1 : Entanpi dòng hơi bắt đầu và kết thúc của quá trình, kcal/kg

Theo nhiệt động

v.P.K

K.Ai

Kg

CC

110012

20

b Quá trình chảy lý thuyết của dòng hơi trong ống phun

Nghiên cứu quá trình lý thuyết của dòng chảy trong ống phun, ta xem quá trình là của đoạn nhiệt vàthuận nghịch bỏ qua các tổn thất ra ngoài và sức cản ma sát Khi đó, như đã nêu ở trên quá trình trong ốngphun được viết theo (2-5) và (2-5b)

g

CAiig

AC

22

2 0 0 1 0

2

Sau quá trình giãn nở, động năng tăng lên dòng hơi ra khỏi ống phun với tốc độ C1 lớn hơn C0 Tốc độ

C1 trong quá trình giãn nở lý thuyết xác định theo công thức (2-6)

2 0 1 0

1

1 2

C)ii(A

g

5915

91

,

C)ii(

Nếu tốc độ C0 nhỏ, trị số

2 0

p

l , i i , h

Trong đó:

hp = i0 - i1 (nhiệt giáng đoạn nhiệt trong ống phun, Kcal/kg)

Nếu biểu diễn tốc độ C1 qua tỷ số áp suất trong quá trình giãn nở ta có:

2 0 K

1 K

0 0

K g

0 0

0

1

P 1 v P 1 K

K g

C.F

P v

P K

K g F G

1 0 0

0 1 1

2

, kg (2.13)Ngược lại nếu như lưu lượng G đã biết, ta xác định được diện tích tiết diện của rãnh phun như sau:

P

P P

P v

P K

K g

0

1 2

2.1.2 Sự giãn nở của dòng hơi trong vùng cắt lệch

Như vậy là các hình dáng tiết diện của ống phun thay đổi không thuận chiều trong quá trình giãn nở

Hệ số MaKhơ (M) và hình dáng tiết diện ống phun

Từ công thức 2.3 của phương trình liên tục lập cho dòng chảy trong rãnh ống

Ta có:  + − V =0

dv c

dc F

dPv

Cuối cùng ta được:

dPP.k.C

Cv.P.k.gF

ca

dc.c

dP=−

ta được:

c

dc)(

c

dc.a

acF

dF

1

2 2

2 2

−µ

Biện luận công thức (2.19) có các trường hợp sau đây:

a) Khi M < 1 tức là c < a: vận tốc biến thiên dF và dc ngược chiều nhau, hay là dF.dc < 0, khi đó lại có:+ Nếu dòng chảy trong ống dF < 0 thì dc > 0,dP <0 tăng tốc, giảm áp

+ Nếu dòng chảy trong ống dF > 0 thì dc < 0, dP < ống tăng áp hãm dòng chảy

b) Khi M > 1 tức là c > a tốc độ siêu âm, thì biến thiên dF và dc cùng chiều, hay là dF.dc > 0, khi đó lạicó:

+ Nếu dòng chảy trong ống nhỏ dần dF < 0 thì dc < 0, dP > 0 - Tăng áp, giảm tốc

+ Nếu dòng chảy trong ống lớn dần dF > 0 thì dc > 0, dP < 0 - Tăng tốc giảm áp

Tổng quát, ta có các trường hợp như sau:

Ống phun trong tua bin là thiết bị tăng động năng, vì vậy chỉ ứng dụng chế độ chảy sao cho trong ốngluôn luôn tăng tốc, giảm áp Khi M < 1 tốc độ chảy dưới âm tốc, thì ống phun phải có thể tiết diện giảm dầnđuổi theo tốc độ âm thanh lúc này áp suất lại giảm đi, dP < 0 Còn từ chế độ M > 1 tức là chế độ chảy siêu

âm c > a, ống phun phải có tiết diện lớn dần, tốc độ chảy ngày càng lớn hơn tốc độ âm thanh, áp suất cànggiảm đi.Nếu ống phun nào đó làm việc ở chế hỗn hợp, tốc độ chảy tầng từ vùng dưới âm tốc (M < 1) đếnvùng siêu âm và tăng mãi thì ống có tiết diện thay đổi hai lần, nhỏ dần đến một trị số nhỏ nhất nào đó, sau đótăng dần lên, ống phun này gọi là La Van

b Hình dạng tiết diện và các thông số tới hạn của ống phun

Nếu quá trình giãn nở diễn ra trong ống phun một cách liên tục, khi áp suất giảm đến một trị số Pk nào

tới tốc độ âm thanh (hình 2.2) Cũng tại vị

trí đó ống phun có diện tích tiết diện nhỏ

nhất, sau đó diện tích tiết diện ống phun lớn

dần lên Tiết diện đó là tiết diện tới hạn, ứng

với nó, các thông số của dòng hơi đạt đến trị

số tới hạn Ký hiệu các thông số tới hạn

bằng chỉ số K, ta được: Tiết diện tới hạn là

Fk= Fmin, m2

áp suất tới hạn là PK kG/cm2

Tỷ số áp suất tới hạn là:

1 k k

0

k

1 k

2 P

Quan hệ giữa các thông số c, v, G, F theo tỷ số P/P0 được biểu diễn trên hình (2-2).

2.1.3 Các chế độ làm việc của ống phun

a Các tổn thất lưu động của dòng hơi trong ống phun

Khi nghiên cứu quá trình chảy lý thuyết của dòng hơi, ta giả thiết quá trình là đoạn nhiệt, bỏ qua lực cản

ma sát và các dạng tổn thất khác nhau, thực tế các dòng chảy của hơi trong ống phun luôn có ma sát giữadòng hơi và thành ống và giữa các dòng hơi với nhau, đồng thời trong chế độ của dòng chảy Những cản trở

có hại đó làm giảm tốc độ và động năng của dòng hơi Động năng tổn thất được biến thành nhiệt năng làmtăng entrôpi và nhiệt độ hơi Một phần nhiệt lượng ma sát còn trong ống biến trở lại thành động năng chodòng hơi

Tổn thất động năng do ma sát xảy ra trong suốt một chiều dài dòng chảy ở vùng tiếp giáp với thành ống,dòng hơi chảy thành tầng lớp gọi là lớp biên.Thực nghiệm cho biết các tổn thất tập trung ở lớp biên, còn ởvùng trung tâm dòng, quá trình cháy gần như đẳng entrôpi

Tổn thất trong các ống phun (và các rãnh cánh) phụ thuộc vào prôphin của rãnh ống, trạng thái bề mặtcủa thành ống, chiều cao của rãnh ống trạng thái của hơi

Các tổn thất trong ống phun có thể chia làm hai nhóm

Tổn thất prôphin bao gồm các tổn thất ma sát trong lớp biên, các tổn thất do lớp biên bị tách ra khỏiprôphin

Các tổn thất tại mép thoát hơi

trong lớp biên ở thành mép thoát, các tổn thất do

dòng thứ cấp

+ Các tổn thất ma sát trong lớp biên ở thành

mép thoát chỉ đáng kể nếu các rãnh có chiều cao

nhỏ ở các tầng trung gian và tầng sau các tổn

thất này có thể bỏ qua

+ Các tổn thất do dòng thứ cấp là chủ yếu,

việc xuất hiện các tổn thất này như sau: bắt

dòng xô vào, áp suất vùng A lớn hơn vùng B,

làm xuất hiện dòng thứ cấp có xu hướng xô từ A

đến B gây cản trở dòng chính Từng dòng xoáy

được tạo nên ở phía trên và phía dưới của rãnh

ống tạo nên dòng xoáy kép trong rãnh ống, hình

2.3

Trong tất cả các tổn thất đã kể trên những

tổn thất ma sát prôphin và tổn thất do vết xoáy tại mép thoát có thể tính toán bằng lý thuyết, dựa trên lýthuyết về các lớp biên của dòng chảy Những tổn thất còn lại chỉ có thể xác định được bằng thực nghiệm

b Quá trình chảy thực tế trong ống phun

Do các tổn thất kể trên, quá trình giãn nở thực tế của dòng hơi trong ống phun không đoạn nhiệt: theo

C

Trong đó:

C1l, C1- tốc độ chảy của dòng hơi sau ống phun trong quá trình đoạn nhiệt và thực tế, m/s;

lr - công ma sát do một kg hơi sinh ra kG m/kg;

v1l,v1 - thể tích riêng của hơi sau ống phun trong quá trình đoạn nhiệt và thực tế m 3 /kg.

B

A

Hình 2.3 Sự thay đổi dòng trong rãnh

Vùng xoáy

Trừ từng về hai phương trình (2.21) và (2.22) ta thu được:

11 1

2 1

0

dP v v

Trong đó:

)(

2

2 1

2

C g

v được biến thành động năng do dòng hơi Phần nhiệt lượng này gọi là nhiệt hoàn lại Tốc

độ C1 thu được sau ống phu nhỏ hơn tốc độ C1l quan hệ giữa C1 và C1l như sau

Do đó ta có:

( ) A 2 C g

1

g 2

C A q

2 e 1 c 2

2 e 1

2 l

C g

AC

q p

2

12

2 1 2

2 2

ϕ

ϕ

ξ c −

c Biểu diễn quá trình trong ống phun trên đồ thị

Quá trình lưu động của hơi trong ống phun biểu diễn ra với sự thay đổi liên tục trạng thái của hơi Sựthay đổi đó có thể xác định trên đồ thị i- s của hơi nước, trên đồ thị i-s quá trình giãn nở lý thuyết (đoạnnhiệt) – biểu diễn bằng đường thẳng đứng entrôpi không đổi, còn quá trình đa biến biểu thị bằng đường xiên,giảm áp suất và có entrôpi tăng lên

Trên hình 2.5 từ điểm đầu của trạng thái hơi (Po,To) điểm A0 kẻ đường thẳng đứng xuống đường đẳng

áp P1,là áp suất cuối cùng quá trình giãn nở trong ống phun, chúng ta xác định được điểm A1l biểu thị trạngthái của hơi sau ống phun trong quá trình đoạn nhiệt.Đoạn A0A1l biểu thị quá trình giãn nở lý thuyết của dònghơi trong ống phun do đó ta có i0 – i1c = ha

Quá trình thực tế cũng bắt đầu từ điểm Ao đến điểm A1 trên đường đẳng áp P1.Điểm A1 trên đường thẳng

áp P1.Điểm A1 nằm cao hơn A1l vì theo định luật nhiệt động thứ 2, quá trình thực tế có ∆S > 0 do đó S1 > S1l

'

= S0 mà các đường áp đẳng dốc lên về phía tăng entrôpi,nên i1 >i1l ta có thể xác định điểm A1 chính xác theotổn thất qp đã nghiên cứu ở phần trên.Trong quá trình thực tế phần công ma sát bị tổn thất dưới dạng nhiệtlượng là qp lượng nhiệt làm tổn thất này làm tăng nhiệt độ và entrôpi của hơi Do đó i1- i1l= qp.

Từ điểm A1l lấy về phía trên một đoạn bằng qp ta được trị số entanpi i1 của trạng thái hơi, thực tế sau ốngphun, giao điểm của đường i1 không đổi với đường thẳng áp ,đẳng áp P1 xác định điểm A1 (hình 2.5)

Sự thay đổi trạng thái của hơi trong quá

trình thực tế Được biểu thị trên đồ thị I-S

bằng đường đa biến A0 – 0 – A1.Trong tính

toán thường dùng, ta chỉ cần căn cứ vào

trạng thái đầu và cuối của quá trình nên có

thể biểu thị gần đúng quá trình bằng đường

thẳng nối từ điểm A0 đến điểm A1, thay cho

đường đa biến

Hiệu số entanpi i0 – i1 tương ứng với độ

hạ entanpi thực tế trong ống phun khi đã kể

đến tổn thất lưu động, tương ứng với phần

động năng biến thành cơ năng làm quay

Hơi ra khỏi ống phun có động năng lớn

ứng với tốc độ tuyệt đối C1,với tốc độ này,dòng hơi đi qua khe hở giữa dãy ống phun và dẫy cánh động, vàocác rãnh cánh.Tại đây nó tác dụng xung kích hoặc cả xung kích và phản kích lên cánh, thực hiện sự biến đổiđộng năng ra cơ năng Sự biến đổi này dẫn đến sự thay đổi các tốc độ trong rãnh cánh, vì vậy trước khi xácđịnh tác dụng của dòng hơi lên cánh, ta hãy quan sát sự thay đổi tốc độ đó Quá trình biến đổi năng lượng trêncánh diễn ra trong mọi tầng của tua bin, nên dưới đây ta chỉ cần nghiên cứu trong một tầng trung gian nào đó

a Các tốc độ của dòng hơi trong rãnh cánh.

Hơi vào dãy cánh động với tốc độ tuyệt đối C1, theo hướng lệch khỏi phương quay một góc α1.Vì cánhquay cùng với bánh động, nên ở cánh có tốc độ vòng là U,trong đó;

60

n D r

n-tốc độ quay của bánh động và rôto, vòng /phút;

D- đường kính trung bình của tầng cánh, m.

Khi đó tốc độ chảy của dòng hơi trong rãnh cánh là tốc độ tương đối: Ta ký hiệu tốc độ này là W (m/s)

Ở cửa vào của rãnh cánh, dòng hơi có tốc độ C1, gây nên chuyển động cho cánh theo tốc độ U, dòng hơichạy qua rãnh cánh theo tốc độ W1,do đó phương trình Vectơ của tốc độ tại cửa vào là:

U C W U

W

C1 = 1+  vµ 1 = 1−  (2.36)

Tốc độ W1 lệch với phương quay một góc β1

Chú ý rằng, do tốc độ U xác định theo đường kính trung bình, nên các trị số thu được theo quan hệ(2.35) cũng là các trị số trung bình chạy qua các rãnh cánh, từ cửa vào đến cửa ra,dòng hơi thay đổi hướngchảy theo prophin cánh, ra khỏi cánh với tốc độ tương đối W2.Dòng hơi chảy qua rãnh cánh trong thời gianrất ngắn, nên ta có thể coi dạng chuyển động của dòng trong đó là chuyển động song phẳng Khi đó ta lậpđược quan hệ của các vectơ tốc độ tại cửa ra là:

vµ

U C W

U W C

2 2

2 2

Tốc độ W lệch khỏi phương quay, lấy theo chiều hướng tốc độ vòng với góc 2 β2 (hình 2.7)

Để xác định trị số và hướng tác dụng của các tốc độ trong 2.35 và 2.36 ta lập biểu đồ của các Vectơ tốc

độ theo quan hệ đã biết ở trên Các biểu đồ đó gọi là “Tam giác tốc độ”.Tại cửa vào của rãnh cánh, tại cửa ratheo 2.37 ta lập tam giác tốc độ ra - cách lập như sau:

Lấy một điểm bất kỳ làm gốc gọi là cực 0, qua đó kẻ hai trục vuông góc, theo phương tác dụng (trục U)

và theo chiều (trục a) Từ 0 theo tỷ xích tự chọn đặt véctơ C1 với góc α1 đã biết (xem hình 2.7) Từ ngọn của

C1 đặt đối đầu vectơ U theo từng tỷ lệ xích đã chọn Nối gốc 0 với chân vectơ W1.Nhân W1 trên biểu đồ với

tỷ lệ xích đã chọn ta được tốc độ tương đối W1

Hình 2.7 Các tốc độ dòng trong rãnh cánh động

W2U

Hình 2.8 Tam giác tốc độ

Góc lệch giữa vectơ W1 với phương tác dụng (trục U) là β1

Để lập tam giác tốc độ ra, ta cần xác định tốc độ tương đối W2.Trong các tầng xung kích ρ = 0, trị số của

W2 bằng hoặc nhỏ hơn W1, lấy giá trị W2 = W1 khi bỏ qua các tổn thất trong rãnh,trong quá trình nghiên cứu

lý thuyết Thực tế quá trình chảy của dòng trong rãnh có ma sát, xoáy lốc nên W2 < W1 khi đó ta lấy:

Trong các tua bin phản kích:

Cho các tầng cao áp: β2 = β1- (3 ÷15o)

Cho các tầng thấp áp: β2 = β1- (7 ÷25o)

Trị số trung bình của β2 nằm trong phạm vi 30 ÷ 40o (cho các tua bin công suất nhỏ); 40 ÷45o (cho cáctua bin công suất lớn); giá trị lớn nhất của β2 không vượt quá 450 tức là β2max > 45o

Trong các tầng xung kích thuần túy (ρ = 0) rãnh cánh làm đối xứng có thể lấy gần đúng β2 = β1

Từ tam giác tốc độ vào và ra, nếu chiếu các tốc độ lên hai trục, ta có được các trị số của hình chiếu tốc

độ lên hai trục như sau:

b Độ phản kích trên cánh, tam giác tốc độ trên cánh phản kích

Trên các cánh xung kích không thuần túy và cánh phản kích, dòng hơi chảy qua đó có giãn nở làm giảm

áp suất hơi, gây lên chênh lệch giữa P1,P2 và P1 - P2 = ∆P Nếu ta xem quá trình giãn nở trên rãnh cánh làkhông có tổn thất năng lượng, thì quá trình đó cũng được đặc trưng bằng nhiệt giáng lý thuyết ký hiệu là hc

do bằng hiệu số entanpi của hơi khi vào vào ra khỏi rãnh cánh

hc= i1- i2l (Kcal/kg) (2.40)

Trong đó:

i1 - entanpi của hơi vào cánh, Kcal/kg

i2l - entanpi của hơi sau cánh, trong quá trình lý thuyết , Kcal/kg (không thể kể đến các tổn thất năng lượng trên cánh).

Khi đó nhiệt giảng lý thuyết của toàn tầng sẽ là:

ở đây:

hp – nhiệt giảng lý thuyết trong ống phun (Kcal/kg)

Trị số của nhiệt giáng lý thuyết trên cánh hc càng lớn thì tác dụng phản lực của dòng hơi lên cánh càngtăng.Vì vậy để đánh giá mức độ phản lực trên cánh động, ta dùng tỷ số giữa nhiệt giáng lý thuyết trên cánh

và nhiệt giáng lý thuyết của toàn tầng Tỷ số này gọi là phản kích, ký hiệu ρ:

a

c h

h

=

Suy ra: hc = ρ ha ; hρ = (1- ρ) ha (2.43)

Trong tầng xung kích thuần túy ρ = 0

Trong tầng xung kích không thuần túy ρ = 0,05 ÷ 0,4

Trong tầng phản kích ρ bằng hoặc lớn hơn 0,4 ÷ 0,6

Nguyên tắc xây dựng tam giác tốc độ cho tầng phản kích tương tự như cho phần xung kích, chỉ khácnhau ở chỉ số và hướng tốc độ W2.Trong tầng phản kích do có giãn nở hơi xảy ta đồng thời biến đổi toàn bộđộng năng thành cơ bản, nên động năng của dòng ra khỏi cánh còn do nhiệt giáng hc tạo ra, do đó:

c

g

W A g

W

2

.2

2

5,91

2 1 2

, m/s

= A W122 +h c

5,91

5,

Nếu biết hệ số tốc độ cánh ψc ta xác định được tốc độ thực tế W2

c c

l

2 2

5,91 5,91

Các công thức (2.45) và (2.46) dùng chung cho các tầng có độ phản kích bất kỳ.Biết được tốc độ W2, ta

sẽ xây dựng tam giác tốc độ cho tầng, tương tự như cách xây dựng tam giác tốc độ cho tầng xung kích thuầntúy đã trình bày ở trên

Trong các tua bin phản kích các cánh động được chế tạo có độ phản kích ρ = 0,5 và bộ phận ống phuncũng được lắp thay bằng một dãy cánh cùng kiểu,việc đó đã đơn giản công việc chế tạo đó đã đơn giản côngviệc chế tạo đi rất nhiều Do đặc điểm về cấu tạo như vậy, nên ở các tầng này có:

ϕ = ψc ; α1= β2; α2= β1;C1= W2;W1 = C2 (2.47)

Khi đó tam giác tốc độ vào và ra của tầng phản kích sẽ bằng nhau, nếu ta xây dựng về cùng một phía,chúng sẽ trùng lên nhau (hình 2.4)

2.2.2 Lực của dòng hơi tác dụng lên cánh động, công suất vòng trên cánh

1 Lực của dòng hơi tác dụng lên cánh động

Khi chảy qua rãnh cánh, dòng hơi tác dụng lên cánh một lực bằng phản lực của cánh tác dụng vào dònghơi Do đó ta có thể xác định lực tác dụng của dòng hơi lên cánh từ việc nghiên cứu tác dụng của cánh vàodòng chảy qua nó

Dòng hơi chảy qua rãnh cánh bị đổi hướng và tăng gia tốc do chịu những tác dụng của cánh lên nó.Tácdụng này gồm có: Lực phản lực của thành rãnh cánh lên dòng chảy khi dòng tiếp xúc với thành rãnh, hiệu số

áp lực phía trước và phía sau cánh đẩy vào lượng hơi chứa đầy trong rãnh.Ta ký hiệu lực phản lực là p’ hiệu

số áp lực ∆P = P1- P2.Những tác dụng này biểu thị dưới hai thành phần:

a Thành phần hướng lực vòng:

Ký hiệu là P’u và ∆Pu, là thành phần gây nên tốc độ vòng, gọi là lực vòng (hay lực quay).Do hiệu áp ∆P

= P1 – P2 có hướng trục nên thành phần ∆Pu của nó bằng không, do đó lực vòng chỉ do thành phần P’u củaphản lực gây nên Để xác định lực P’u ta dùng định luật động lượng.Giả thiết có một vi phân khối lượng hơi

δm chảy qua rãnh cánh trong thời gian δt, đã biến thiên tốc độ từ cửa vào là C1 đến cửa ra C2.Phương trìnhthiết lập được là:

)(

'

u u m t

m

δδ

C1uC2u- là thành phần chiếu trên phương tác dụng của C1,C2 Biểu thị lực vòng qua lưu lượng hơi chảytoàn dãy cánh trong một đơn vị thời gian ta được:

)

'

u u

g

G P

Lực của 1kg hơi tác dụng lên cánh là:

)(

Dấu (+) dùng khi C1,C2 ngược chiều, hay α2 < 900

Dấu (-) dùng khi C1,C2 cùng chiều, hay α2 > 900

b Thành phần hướng trục:

Là thành phần gây nên lực theo chiều trục áp dụng định luật động lượng trong rãnh cánh, đang xét ởhình 2.5, theo phương chiều trục,sự thay đổi động lượng của khối lượng hơi δm do tác dụng đồng thời củathành phần lực phản '

a

P Và hiệu số áp lực (P1- P2), do đó phương trình động lượng có dạng:

)(

f1- diện tích thiết diện cửa vào của rãnh cánh;

C1aC2a- thành phần chiếu trên phương chiều trục của tốc độ C1,C2.

Biểu thị của hướng trục lưu lượng hơi chảy qua toàn dãy cánh trong một đơn vị thời gian ta có được:

)(

r 1

Hình 2.5 Lực của dòng tác động lên Prophin cánh

Theo nguyên tắc phản lực, ta xác định được thành phần hướng trục của lực tác dụng của dòng hơi là:

)(

)(C1 C2 F1 P1 P2g

G P

uW

(g

G

)WW

(g

)PP(F)WW

(g

G

Nếu tầng xung kích thuần tuý, thì P1 = P2 và C1 = C2, W1 = W2 nên lực hướng trục P = 0 Trong thực tế cótổn thất nên trị số Pa ≠ 0 nhưng rất nhỏ Độ phản lực trên cánh càng thấp, hiệu suất làm việc của các cánh càng caothì trị số Pa càng bé Đó là ưu điểm nổi bật của những tầng xung kích, có đặc điểm đã nêu ở trên nên W1a= W2a, dođó: Pa= Fa(P1 - P2); do P1 ≠ P2 nên luôn có Pa≠ 0 Mặt khác trong tầng phản kích có W2 > W1 nên β2 < β1 khi xâydựng tam giác tốc độ ta cũng có thể xác định theo quan hệ sau:

2

1 1 2

W

W.sin

Các thành phần của lực dòng hơi tác dụng lên cánh được biểu diễn trên hình 2.5

Từ các thành phần Pu và Pata xác định được trị số lực dòng hơi tác dụng lên cánh P như sau:

2 2 a

c Công suất vòng trên cánh:

Công suất do dòng hơi phát ra trên cánh động, do tác dụng thành phần của P''ucủa lực dòng hơi sinh ra.Công suất này được gọi là công suất vòng, ký hiệu Nu, ta có:

)CC(g

u.Gu.P

uu.p

Lu: Công do toàn lưu lượng hơi sinh ra trên dãy cánh (kG.m/s)

lu: Công do một kg hơi sinh ra trên dãy cánh.

g

u.GL

)CC(g

u

2.2.3 Quá trình chảy của dòng hơi trên cánh động

1 Tổn thất năng lượng trên cánh

Các tổn thất năng lượng trong rãnh cánh, có thể hợp vào hai dạng chính là: các tổn thất do prophin cánh

và các tổn thất ở đầu mút cánh

a,Các tổn thất do prophin.

Hình ảnh và bản chất vật lý của các tổn thất do prophin cánh, cơ bản giống như tổn thất cùng dạng đãnghiên cứu trong ống phun Song ở các cánh, sự phân bố áp suất trên prophin cánh có ảnh hưởng trực tiếpđến trị số của tổn thất prrophin.Nhưng nghiên cứu bằng thực nghiệm đã xác định chính xác sự phân bố ápsuất trên phần lưng, phần bụng cánh, trị số của áp suất phân bố p thay đổi từ mép vào đến mép ra, nhưng ở

phần lưng cánh về phía mép thoát có trị số p âm, còn ở phần bụng cánh luôn có trị số p dương Sự khác

nhau của trị số p đó làm ra hiệu áp ∆P ở hai phía prophin cánh, tạo ra lực vòng phụ lên cánh Lực này luônhướng từ mặt lõm sang phía mặt lồi Trong sự tạo ra hiệu số áp suất ở hai phía mặt prophin cánh, áp suất p

âm trên mặt lồi đóng vai trò chủ yếu.Đặc điểm này chỉ rõ, cần phải chế tạo mặt prophin lưng cánh thật chínhxác Khi trị số hiệu áp ∆p ở hai mặt cánh ổn định, phù hợp với dạng prophin cánh thì cánh sẽ làm việc vớihiệu suất cao, các trị số ψ, ϕ có giá trị lớn Trong trường hợp ngược lại,với áp suất phân bố ở phía trên lưngcánh tăng lên và có giá trị dương, lớp biên của dòng chảy sẽ bị phồng lên và gián đoạn, làm cho dòng chảykhông bám theo hướng của prophin.Hiện tượng này nếu xảy ra trên các cánh của tầng xung kích sẽ nguyhiểm hơn vì các rãnh cánh này có tiết diện ngang gần như không đổi

Tốc độ dòng hơi khi vào rãnh cánh động lớn hơn rất nhiều tốc độ của nó khi vào các ống phun hay dãycánh hướng Để giảm nhỏ các tổn thất, khi dòng chảy có tốc độ dưới âm tốc, các gờ của mép vào của cánhcần làm dày lên và lượn góc bán kính lớn, khi dòng chảy có tốc độ siêu âm, các gờ và bề dày cánh tạo mépvào cần làm nhọn để tránh hiện tượng nhảy vọt nén của dòng Mép thoát các cánh cần làm mỏng Độ mỏngcủa các mép cánh thường được làm đến giới hạn cho phép theo độ bền cần thiết

b, Các tổn thất ngoài mút cánh.

Hiện tượng và bản chất cũng tương tự như tổn thất ở ống phun Do các rãnh Cánh có độ cong lớn làmcho dòng chảy qua đó bị đổi hướng mạnh và tốc độ dòng lại lớn tổn thất ở mép tại cả hai đầu cánh lớn, ngoàicác tổn thất tại mép cánh đi kèm với sự lưu động của dòng trong ống phun và cánh luôn có thất tại mép cánh

đi kèm với sự lưu động của dòng trong ống phun và cánh luôn có hiện tượng tác động lẫn nhau giữa dòng hơivới lượng hơi”chết” đang chứa trong các khe hở (hình 2.6a).Do chênh lệch chiều cao giữa cánh và ống phundòng hơi ra khỏi ống phun không nạp đầy được toàn chiều dài rãnh cánh, tạo nên những khoảng trống gọi làkhông gian chết Hơi nằm trong các khe hở sẽ tràn vào các không gian đó (hình 2.6a) gây lên sự xâm nhập cóhại với dòng hơi mang động năng Để giảm tổn thất năng lượng do sự xâm nhập đó, ta cần ngăn cản sự xâmnhập của hơi chết vào rãnh cánh bằng cách làm kín các khe hở hướng trục và làm chiều dài rãnh cánh thayđổi (hình 2.6b)

Hình 2.6 Tổn thất do hơi chứa trong khe hở của cánh

2 Các tổn thất trong tầng ngoài các tổn thất lưu động đã kể qua hệ số.

a Tổn thất năng lượng dòng ra

Ta đã thấy trên các tam giác tốc độ, dòng hơi sau khi đã làm công trên cánh đi ra khỏi tầng với tốc độtuyệt đối C2 ≠ 0 Động năng tương ứng với tốc độ này là phần năng lượng không được làm công trong tầngđang xét và là tổn thất đối với tầng, làm tăng thêm tổn thất của tầng Tổn thất này được gọi là tổn thất nănglượng ra, cũng thường biểu thị ra dạng nhiệt năng, ký hiệu là qa và xác định là:

g

C A

q a

.2

là β10 nếu góc lệch của dòng hơi vào cánh là β1 thì dòng hơi với β1 < β10 (δ > 0) sẽ va đạp vào phần bụngcánh (hình 2.7a khi dòng vào với β1 > β10 (δ < 0) thì dòng vào với va đập vào bề mặt lưng cánh (hình 2.7b).Trong cả hai trường hợp cả hai dòng hơi đều gây ra tổn thất động năng, giảm trị số tốc độ tương đối W1

xuống W’1.Tổn thất va đập được biểu thị bằng hệ số va đập, ký hiệu ξδlà tỷ số giữa động năng trước khi vađập ứng với trường hợp δ≠ 0 với trường hợp δ = 0

2 1

2 1'

W A

2

' 5,91

2 1 2

2 1 δ

c Tổn thất do cấp hơi cục bộ (ε <1)

ở các tầng xung kích có chế độ cấp hơi cục bộ (ε <1) mà tổng số cung rãnh ống phun chỉ chiếm mộtphần vòng tròn.Vì mỗi rãnh cánh động trong vòng quay nhận tác dụng của dòng hơi từ ống phun ra khôngliên tục.Khi rãnh qua phần không làm việc của vành bánh tĩnh, hơi đã nạp vào rãnh cánh mất liên lạc vớidòng hơi và mất động năng.Khi rãnh này vào đúng một cửa phun tiếp sau, cần một lượng hơi để đẩy phần hơiđang nằm sâu trong rãnh Quá trình này làm mất một phần động năng làm công của dòng hơi, gây nên tổn

thất động năng.Tổn thất này còn gọi là tổn thất xô đẩy và thường được xác định qua hệ số xô đẩy, ký hiệu là

ξB Hệ số xô đẩy được tính theo công thức kinh nghiệm sau đây:

u c

c c B

C

u F L

Lc - chiều dài (cao) của cánh động, cm;

Fc - diện tích thiết diện cửa ra của ống phun, cm 2

1

C

u

- tỷ số tốc độ

ηu- hiệu suất vòng (quay) của tầng

Nếu cánh động mang nhiều vòng cánh (cấp tốc độ vành đôi,vành ba) được cấp hơi cục bộ, thì thay Lcbằng ∑Lclà tổng chiều dài các vành cánh vào công thức trên

Hệ số xô đẩy cũng được tính theo dạng thứ hai sau đây:

cp

c B

D

t m

.

.

π ε

m- hệ số kinh nghiệm, thường lấy m = 0,5.

Dựa vào hệ số xô đẩy ta xác định được trị số tuyệt đối của tổn thất xô đẩy,do cấp hơi cục bộ trong tầng,

ký hiệu qB là:

d Tổn thất do việc lắp ráp, chế tạo các phần hơi đi qua.

Những sai sót khi chế tạo và lắp ráp, làm ảnh hưởng tới trạng thái công tác bình thường của hơi khi chảyqua các rãnh cánh, gây nên những tổn thất năng lượng Những tổn thất này chưa được kể đến trong các tínhtoán ở trên Để bổ sung nó, khi thiết kế cánh cần xét đến bằng một phần dự trữ

e Tổn thất do độ dài của cánh

Trong các tính toán cho dẫy cánh động thông thường, ta xác định tốc độ vòng và chọn bước cánh theohướng đường kính trung bình của bánh động Do chiều lắp hướng tâm nên bước của cánh ở phía đỉnh tănglên và phía chân giảm đi với bước cánh đo trên đường kính trung bình Do đó tốc độ cũng biến đổi, tăng dầntheo phần xa trục tua bin

Như vậy nếu góc tấn ở đường kính trung bình bằng khong, thì tại phần chân cánh nó sẽ có giá trị cực đạidương, còn ở đỉnh cánh sẽ có giá trị cực đại âm, dòng vào cánh sẽ va đập gây ra tổn thất phụ

Khi độ dài của cánh không lớn lắm, tổn thất này có thể bỏ qua Khi độ dài cánh lớn, tổn thất này không

bỏ qua được.Trong các tầng cánh có tỷ lệ:

5 L

f Tổn thất do quy đạo của dòng hơi.

Dòng hơi khi ra khỏi ống phun có xu hướng chuyển động thẳng theo hướng tiếp tuyến với vòng trênvành ống phun Vì vậy trong quá trình chuyển động dòng hơi sẽ tách ra đầu trục tuabin.Song do bị giới hạnbởi mặt trong thành mép nên sự chuyển động đó bị nén tại đỉnh cánh, gây ra tổn thất phụ để khắc phục tổn

thất này, ta lập đường kính trung bình của vành bánh động lớn hơn của vành ống phun một chút và trên ốngphun đặt hơi nghiêng đi so với trục tua bin.

Để xác định tất cả các tổn thất năng lượng trong rãnh cánh động, ta áp dụng phương trình bảo toàn nănglượng dạng tổng quát (hình2.6) vào sự chảy của dòng trong cánh.Trong trường hợp này dòng chảy qua rãnhkhông trao đổi nhiệt (hấp thụ) mà lại sản ra công trên cánh.Do đó phương trình lập cho 1 kg hơi chảy quarãnh cánh là:

c

2 2 2

2 1

g 2

C A i g 2

C A

lc - Công do 1kg sinh ra trên vành cánh động

Theo (2.55) ta đã có:

)(

C g

u

Theo hệ thức lượng của tam giác thường, từ tam giác tốc độ vào ta có:

1 1

2 2 1

2 2 1

2 1 1

u W C C

Từ tam giác tốc độ ta có:

2 2

2 2 2 2

)cos

.cos

.(W2 β2=C2 β2+u

Suy ra:

u u

u W

2 2 2

2 2 2

2

và

2

2 2 2

2 2 2

u W C C

Thay (2.67),(2.68) vào 2.27 ta được:

)(

2

2

2 2

2 1

2

C g

Do đó (2.62) có dạng:

)(

22

.2

2 2 2 2 1 2 1

2 2 2

2 1

g

A g

C A i g

C A

Rút gọn lại:

2 1 2 1 2

Thì công thức (2.70) trở về dạng (2.45)

c

h W

W g

A

=

(2

2 1 2 2Khi có các tổn thất năng lượng trong rãnh cánh, tốc độ tương đối của dòng hơi sau rãnh trong quá trìnhthực tế giảm đi, tức là:

Ta gọi là tổn thất năng lượng trong cánh, tính cho mỗi kg hơi là qc (Kcal/kg) thì ta có:

Cho cánh xung kích:

) W W ( g 2

A i i

q c= 2− 1= 1 2− 2 2

) 1 ( g 2

W A

2 1

Cho cánh phản kích:

)(

2

2 2

2 21 1

g

A i

i

)1(2

21

c c

g

W A

Trong đó:

i2- entanpi của hơi sau rãnh cánh trong quá trình thực tế, có tổn thất;

i21 - entanpi của hơi sau rãnh cánh trong quá trình lý thuyết

3 Biểu diễn quá trình năng lượng trên đồ thị:

a.Tầng xung kích thuần túy (p = 0) hình 2.11

Trong tầng xung kích thuần túy không có giãn nở hơi trong cánh nên P1 = P2, quá trình trên cánh diễn ratrên đường đẳng áp P1

Từ điểm A1 biểu thị trạng thái thực tế của hơi sau ống phun (xem hình 2.11) cũng là điểm trạng thái hơisau cánh động nếu bỏ qua các tổn thất trong cánh, ta xác định được điểm trạng thái của hơi sau khi kể đếncác tổn thất như sau:

Tại điển A1, tương ứng có i1, ta đặt theo chiều tăng entanpi đoạn qc.Khi đó ta có:

i2 = i1 + qc (Kcal/kg)

i2 - là entanpi của hơi ở trạng thái sau cánh thực tế, trong cùng điều kiện áp suất P1.Vậy điểm biểu thịtrạng thái là điểm tọa độ (i2 , P1) ký hiệu là A2 (i2,P2) Do đó quá trình trên cánh xung kích biểu diễn trên đồthị là đoạn A1 - A2

Qua điểm A2 ta xác định được các thông số trạng thái cần tìm (t2,v2 )

b Tầng có độ phản kích trên cánh.

Trong tầng này do có giãn nở trong cánh nên P1≠ P2, hc≠ 0 Do đó ta biểu thị được quá trình trong tầngsau như: (hình 2.12)

Từ điểm A1 biểu thị trạng thái của hơi trong ống phun, ta hạ đoạn thẳng trên đường đẳng entropi (S1

không đổi) Gặp đường đẳng áp P2 tại điểm A21(S1,P) đoạn A1 - A21 = ∆h nhiệt giáng lý thuyết trong cánh

Do đó: hc = i1 - i21 , Kcal/kg

Do có tổn thất trên cánh, quá trình giãn nở trên cánh là đa biến, có entropi tại điểm trạng thái thực tế saucánh S2 > S21 theo (2.43) ta có:

i2 = i21 + qc

Hình 2.11 Tầng xung kích thuần túy Hình 2.12 Tầng có độ phản kích trên cánh

Do đó quá trình thực tế là A1 - A2 trên đường có dS ≠ 0 và điểm A2 có entanpi lớn hơn A21 do sự giảmđộng năng do các tổn thất trong cánh qc, điểm A2 có tạo độ (i2,P2)

Các đường đẳng áp P1,P2 trong đoạn biến thiên ∆S nhỏ gần như song song với nhau nên ta có thể xemgần đúng:

Sau cánh nếu tốc độ dòng C2 ≠ 0, dòng đem theo động năng

g

C A

2

2 2 không được sử dụng hết ra khỏi

tầng Phần

g 2

C

2

0

Câu hỏi ôn tập

5 Trình bày các tổn thất năng lượng trong ống phun?

6 Biểu diễn quá trình biến đổi năng lượng trên ống phun ?

7 Trình bày các tổn thất năng lượng trong cánh động ?

8 Biểu diễn quá trình biến đổi năng lượng trên cánh động?

9 Trình bày các tốc độ của dòng hơi trên rãnh cánh Tam giác tốc độ của tầng xung kích ?

toi

10 Trình bày về độ phản kích trên cánh và tam giác tốc độ trên cánh phản kích ?

CHƯƠNG 3 KẾT CẤU TUA BIN HƠI TÀU THỦY3.1 Kết cấu phần tĩnh

3.1.1 Kết cấu thân tua bin

Thân tua bin thuộc phần tĩnh của động cơ có dạng hình trụ hoặc hơi côn và hình dạng ấy được quyếtđịnh bởi dạng rôto Phía bên trong có tạo các rãnh vòng để bố trí vào đó các dãy cánh hướng (với tua binphản kích) hoặc bánh tĩnh để chia thân tua bin ra thành từng ngăn riêng rẽ (với tua bin xung kích)

Đối với thân tua bin cơ lớn, có thể chế tạo thành từng phần riêng theo mặt cắt vuông góc với trục, điều

đó làm đơn giản hóa việc đúc, gia công lắp ráp thân tua bin

Thân của tua bin phụ thường được chế tạo thành từng nửa trên và dưới hoàn chỉnh hoặc cũng có thể chếtạo theo từng phần riêng như tua bin cỡ lớn Mặt bích của các phần thân được rà phẳng Để tránh rò lọt hơi

người ta bôi lên lớp matic đặc biệt dày 0,2 ÷ 0,5 mm rồi hai mặt bích được ghép lại bằng các guzông và bulông.

Nửa thân trên của tua bin thường bố trí 4 ÷ 8 bu lông chuyên dùng, để tháo nửa trên khỏi nửa dưới Đểđặc chính xác các nửa thân tua bin khi lắp ráp thì các mặt bích của các phần ghép bố trí từ 2 ÷ 8 bu lông địnhvị

Thân tua bin cao áp trong hệ động lực hơi nước được minh hoạ ở hình 3.2

Nửa thân trên 8 và dưới 20 được đúc bằng thép và ghép lại bằng các mặt bích Mỗi nửa thân tua bin lạiđược chế tạo thành hai phần và ghép với nhau bằng một mặt bích lắp ráp theo phương thẳng đứng 6 Nửadưới thân dựa lên bộ dọc trục thông qua các đế của nó Trong hệ trên có bố trí các hốc nửa hình trụ 1 và 12

để đặt ở đỡ rôto và hốc 14 để đặt ổ chặn ở khu vực thân trên, tại các ổ đỡ và chặn đều có các nắp tháo rađược 2 và 13, thân phía mũi 17 được liên kết với hệ 16 bằng lắp ráp có thể trượt được thành đảm bảo sự đồngtâm của thân và bệ 16 Khi có biến dạng nhiệt thân tua bin, phần sau của thân được hàn với bệ 25, bệ mũiđược đặt trên trụ đỡ mềm 15, còn bệ sau được ghép cứng với bệ dọc trục

Phía trong thân có chế tạo các hốc hình vòng 3 và 11 để bố trí hai bộ làm kín phía ngoài, các rãnh vòng 7

để đặt các bánh tĩnh và 9 để đặt các cánh hướng của tầng điều chỉnh

Về phía nạp hơi ở phần thân trên được hàn với hộp ống phun 19 của nhóm ống phun thứ nhất

Phần thoát hơi của thân 4 đúc dạng xoắn ốc gắn với đoạn ống 23, qua đó hơi sẽ chuyển sang tua bin ápsuất thấp Ngoài ra còn có đoạn ống 22 để hút hơi từ tua bin cao áp đến bầu ngưng, ống 21 để trích hơi đi quaống nhiệt, ống 18 và 21 để trích hơi tới các bộ phận làm kín phía ngoài

Thân tua bin phải tiếp xúc với hơi có thông số cao chịu các rung động và lực truyền ra từ các ổ đỡ, ổchặn khi tua bin làm việc Nói chung các lực tác dụng lên thân tua bin rất khó xác định và sinh ra ứng suấtthay đổi phức tạp

- Ứng suất do tác dụng của áp suất hơi có giá trị thay đổi rất lớn từ cửa nạp hơi đến tầng cuối của tua bin,

ở khu vực nạp hơi, các tầng đầu, vật liệu thân chịu lực tác dụng từ phía trong thân thường ra ngoài, ở cuốiphần thấp áp do áp suất bị giảm rất mạnh, lực tác dụng lại từ phía ngoài vào thân Ngoài ra ứng suất này còn

bị thay đổi ngay trong từng hốc của thân và thay đổi khi chế độ công tác của tua bin thay đổi

- Ứng suất phát sinh do các bánh tĩnh truyền lực tới, vì các bánh tĩnh chịu một lực tác dụng do chênhlệch áp suất phía trước và sau nó, ứng suất này cũng thay đổi theo suốt chiều dài thân

Hình 3.2 Thân của một tua bin cao áp

1,12 Khoang ổ đỡ 2,13 Nắp ổ đỡ 3,11 Khoang đặt bộ làm kín

4 Khu vực hơi ra

5 Khu vực hơi vào

6 Bích lắp ghép

7 Khu vực dải phân cách(rãnh vòng)

8 Nửa thân trên

20 Nửa thân dưới

21 Trích hơi tới bầu hâm

22 Trích hơi tới bầu ngưng

23 Cửa hơi ra tua bin thấp áp

- Ứng xuất nhiệt do chênh lệch nhiệt độ theo suốt chiều dài thân, phía trong và phía ngoài thân Đặc biệt,ứng suất nhiệt rất lớn khi cho hơi vào tua bin lúc nó còn nguội, khi công sấy và thay đổi công tác

- Ngoài ra ứng suất phát sinh còn do trọng lượng bản thân, trọng lượng các chi tiết gắn với thân như ốngmặt bích, bích chứa.v.v

Thân tua bin hơi tàu thủy hiện đại thường được chế tạo bằng cách đúc hoặc làm các phần từ thép Thân đúcbằng gang chỉ sử dụng cho tua bin công tác cao hơn 693oK thù dùng thép hợp kim, nhiệt độ hơi lớn hơn 7730Kthì dùng thép Crôm – Molipđen mác 20XM

3.1.2 Kết cấu ống phun tầng đầu tiên

Ống phun là bộ phận biến đổi thế năng của chất công tác thành động năng sau đó động năng này sẽchuyển hóa thành cơ năng trong rãnh cánh động

Theo hình dạng ống phun người ta chia ra thành:

+ Ống phun thu hẹp: có diện tích tiết diện rãnh ống giảm dần từ lối vào đến lối ra

+ Ống phun loe rộng: có diện tích tiết diện rãnh ống đầu tiên giảm nhỏ dần đến tiết diện bé nhất sai đódiện tích tiết diện lại tăng dần

Ống phun thu hẹp sử dụng khi hơi công tác có tốc độ chảy ở cửa ra ống bằng hoặc nhỏ hơn tốc độ âmthanh, ống phun loe rộng được sử dụng để biến đổi tốc độ dòng hơi công tác có tốc độ lớn hơn tốc độ âmthanh ở cửa ra ống

Lưu ý rằng tốc độ chảy lớn hơn tốc độ âm thanh có thể đạt được ở ống phun thu hẹp bằng cách sử dụngvùng cắt lệch ở ống phun

Vì cánh động được bố trí xung quanh bánh động nên ống phun cũng phải bố trí theo chu vi phù hợp trênbánh tĩnh

Khi các ống phun được bố trí trên toàn bộ chu vi bánh tĩnh nó tạo nên một vòng ống phun khi đó sự cấphơi được gọi là cấp hơi toàn phần, nếu số ống phun chỉ chiếm phần chu vi thì sự cấp hơi được cấp hơi từngphần hay cục bộ, xác định bởi tỷ số cấp hơi

cp

D

m

.π

Trong đó;

m- chiều dài cung ống phun;

Dcp - đường kính trung bình vòng ống phun.

1 Ống phun tầng đầu tiên

Ống phun tầng đầu tiên của bất kỳ tua bin nào

trong tổ hợp tua bin cũng được gắn trực tiếp vào

bên trong thân tua bin hoặc gắn vào hộp ống phun

đặc biệt bố trí trong thân tua bin

Vài dạng kết cấu ống phun tầng đầu tiên, hình

3.3 là một ví dụ về một phân đoạn ống đúc

Phân đoạn ống phun này được đúc nguyên vẹn,

hình 3.3a thành một cụm các ống phun Phân đoạn

120

Hình 3.3 Phân đoạn ống phun đúc nguyên vẹn.

1- Vách ống phun; 2-Ống phun; 3-Bu lông;

4-Bu lông lắp ghép

Hình 3.4 Phân đoạn ống phun lắp ghép

1-Ống phun; 2.3-Thân ống phun; 4-Bu lông lắp ghép;

này có 4 ống phun kiểu rãnh tiết diện tròn ở lối vào và tiết diện chữ nhật ở lối ra Phân đoạn này gắn với thânbằng các mặt bích và các guzông 3.

Phân đoạn ống phun đúc, được chế tạo bằng gang hoặc đồng thanh, nó rất đơn giản khi chế tạo tuy nhiênthành rãnh trong ống phun rất khó làm bóng nên tổn thất dòng chảy qua đó lớn nên hiện nay ít được dùng.Hình 3.3b là kết cấu phân đoạn ống phun có vách ống phun đúc, ở đây các vách ống phun 1 được dậpbằng thép rồi chế tạo phân đoạn ống phun 2

Để liên kết chắn chắn giữa cụm thép của các vách ống phun ở gờ cánh người ta chế tạo các gờ tròn 3.Phân đoạn ống phun ghép với thân bằng các guzông

Ưu điểm của kết cấu này hơn kết cấu ở hình 3.3 vì hai bề mặt của rãnh ống phun (vách cánh) có thểđược làm bóng dễ dàng làm giảm tổn thất dòng chảy

Phân đoạn ống phun kiểu lắp ghép được minh họa ở hình 3.4

Phân đoạn này được cấu tạo từ các cánh ống phun 1 và

hai vòng kẹp phía ngoài 2 phía trong 3, mỗi cánh có 2 chốt

4 và 2 lỗ thông với 5 để liên kết với vòng kẹp nhờ đinh tán

6 Khi lắp ráp thân đoạn ống phun, các chốt 4 được đặt vào

các lỗ, các lỗ này được chế tạo sẵn ở vòng kẹp trên và dưới

Các tấm đệm hình tròn 7 và 8, các tấm này ghép với

hai vòng kẹp nhờ 2 - 3 đinh tán Phân đoạn ống phun này

được ghép với thân 9 bằng các guzông 10 và có tám ống

phun

Tất cả các chi tiết của phân đoạn này có thể được chế

tạo từ thép Nhược điểm của kết cấu này là việc lắp ráp điều

chỉnh các cánh, vách với vòng kẹp rất phức tạp và khó có

thể tránh được sự rò lọt hơi qua những vị trí không khít giữa

các chi tiết lắp ráp do chế tạo không chính xác và biến dạng nhiệt

Ống phun đặt đơn lẻ từng chiếc được minh họa ở hình 3.5

Những ống phun này được chế tạo bằng các phay từ phôi hình vòng rồi cắt thành từng mảnh chi tiết cókích thước cần thiết theo cung tròn Hình 3.5a là ống phun đã được chế tạo hoàn chỉnh, hình 3.5b là cáchghép nó vào thân tua bin, ống phun 1 được chế tạo có cung gờ 2 và 3, gờ 2 sẽ được ghép vào rãnh vòng phùhợp trong thân tua bin 4, gờ trong 3 được tấm đỡ 5 ốp lại nhờ guzông 6 có dây liên kết 7 Gờ 8 đảm bảo épkín các ống phun Tùy chọn số ống phun mà trong thân tua bin có được cung ống phun hay cả vòng ống

Ưu điểm loại ống phun này cho phép độ bền prôphin cao, bề mặt được làm bóng tốt, nhược điểm phứctạp khi chế tạo, lắp ráp, khó tránh rò lọt hơi qua khe hở các mặt lắp ráp

2 Ống phun bố trí tại các bánh tĩnh của các tầng trung gian

Kết cấu ống phun bố trí tại các bánh tĩnh được xác định

bởi kết cấu của bánh tĩnh (xem mục 3.1 và 3.2) Sau đây là

dạng ống phun chế tạo cả bộ (Hình vẽ 3.6).Tuỳ thuộc vào

cách ghép với bánh tĩnh mà có thể có các kết cấu khác

nhau,

Hình 3.6 là nhóm ống phun bao gồm các ống phun

phay từng chiếc 1 có phần chuôi 2 được đặt vào gờ vòng

của bánh tĩnh 3 và được gia công bằng các đinh tán 5 Rãnh

ở trên cung 6 chế tạo phù hợp với gờ lồi phía ngoài để liên

kết ống phun với cung 6

Các ống phun có các gờ 2 và 3, cánh này được hàn vào

bánh tĩnh Các gờ ngoài 2 được hàn với vách của bánh tĩnh,

các ống phun được cắt ra từ dải prophin dài làm giảm giá

thành chế tạo và hiện nay đang được sử dụng rộng rãi

3.1.3 Kết cấu bánh tĩnh, cánh hướng

Hình 3.5 Ống phun hoàn chỉnh từng chiếc

1-Ống phun; 2-3-Thân ống phun; 4- Thân tua bin; Tấm đỡ; 6- Gu lắp ghép; 7-Dây lien kết; 8- Gờ ép kín ống phun

5-Hình 3.6 Thiết bị ống phun chế tạo cả bộ

1- Ống phun; 2- Phần lắp ghép; 3- Bánh tĩnh; 4- Dãy ống phun

Bánh tĩnh được dùng trong các tua bin xung kích nhiều tầng để phân chia hốc phía trong thân tua bin,thành các tầng áp suất riêng rẽ, đồng thời trên bánh tĩnh có bố trí dây ống phun hoặc cánh hướng.

Mỗi bánh tĩnh được chế tạo từ hai nửa: nửa phía trên bố trí ghép với nửa thân trên, nửa phía dưới ghépvới nửa thân dưới, loại này đã làm giảm nhẹ việc chế tạo lắp ráp

Bánh tĩnh được ghép vào rãnh vòng phía trong các nửa thân tua bin với các khe hở theo phương hướngkính và dọc trục lần lượt là 0,1 ÷ 0,5 mm Vị trí của bánh tĩnh đựơc bố trí trong các cánh vòng nhờ các chấtđặc biệt

Đôi khi nửa bánh tĩnh được treo trên trục đỡ như cấu kết 22.3a Trường hợp này giữa bánh tĩnh và lỗtheo hướng kính có khe hở 1 ÷ 2 mm điều ấy làm đơn giản hóa việc đinh tâm giữa bánh tĩnh với thân tua bin

và cho phép sự dãn nở nhiệt tự do của bánh tĩnh khi bị sấy nóng, ở phần giữa bánh tĩnh có tiện gờ để ghép bộlàm kín phía trong

Bánh tĩnh được cấu tạo thành từ phần gờ, đai phía ngoài phụ hợp với rãnh trong thân tua bin Tổ hợp cácống phun, vách và bộ làm kín đặt ở vị trí trục rôto đi qua lỗ tâm bánh tĩnh, kết cấu bánh tĩnh được xác địnhbởi phương pháp ghép nhóm ống phun với phần đai ngoài và phần vách

Các tua bin tàu thủy áp dụng các kiểu bánh tĩnh

Kết cấu:

- Chế tạo từ thép đúc hoặc gang đúc;

- Hàn kết hợp với phay hoàn chỉnh các bộ cánh;

- Đúc kết hợp với phay hoàn chỉnh cả bộ cánh;

- Hàn lại từ các chi tiết cán hoặc rèn

Hình 3.8 Minh họa một nửa bánh tĩnh đúc

Toàn bộ nửa bánh tĩnh được ghép với gờ đai 1, các

cánh ống phun 2 cũng có kết cấu gờ chân để ghép với gờ

đai 1 và vách 3

Người ta chỉ dùng vách bánh tĩnh và gờ đai, với các

cánh chế tạo đúc, vì rằng nếu khi rót thép (để chế tạo bánh tĩnh từ thép đúc) thì hầu như không tránh khỏicháy các gờ rìa mỏng của các cánh hướng đa số bố trí ở bên trong khuôn đúc cho tới khi khuôn điền đầy kimloại lỏng Nên vật liệu bánh tĩnh tốt nhất là gang

Hiện nay bánh tĩnh được chế tạo hàn, các chi tiết gờ đai, cánh ống phun và vách đều chế tạo bằng cánhcán hoặc rèn rồi hàn lại với nhau thành bánh tĩnh sau đó đem ủ để khử ứng suất dư

Bánh tĩnh cũng chịu tác dụng của hơi có thông số cao như thân và các tác dụng rung động, biến dạngnhiệt, uốn bánh tĩnh v.v Bánh chịu lực uốn giảm dần từ các tầng đầu đến cuối nên vật liệu chế tạo bánhtĩnh cần đảm bảo độ bền cơ học

Bánh tĩnh được đúc bằng gang C18 ÷ 36; C21 ÷ 40 và C22 ÷ 44 với nhiệt độ dòng hơi nhỏ hơn 2500C ÷

3000C Các cánh ống phun được dập từ thép Niken hoặc Crôm Niken ống phun chế tạo từ thép đúc và bánhtĩnh dùng phương pháp hàn và làm việc với nhiệt độ nhỏ hơn 4000C thì dùng thép các bon mác 15 - 30 hoặc

40 nếu điều kiện công tác nặng nề hơn thì dùng thép Crômmôlipđen mác 15 XM, 20XM, 15XMA

3.2 Kết cấu phần động

3.2.1 Kết cấu rô to

Rôto (phần quay) của tua bin bao gồm: Các đĩa hoặc trống quay, cánh công tác, trục, gờ chặn, khớp mốiliên kết Trên Rôto của hai tua bin phản kích còn bố trí các piston giảm tải (hay piston cân bằng)

Theo kết cấu, Rôto được chia thành Rôto dạng trống và liên hợp đĩa - trống

Việc lựa chọn kết cấu Rôto phụ thuộc vào kiểu loại Tua bin Trong tua bin xung kích thường dùng Rôtodạng đĩa phản kích - dạng trống

Trong tua bin liên hợp xung - phản kích, người ta dùng Rôto liên hợp

Theo phương pháp chế tạo, người ta chia ra Rôto rèn và hàn;

Theo số vòng quay công tác, Rôto được chia thành Rôto "cứng hoặc mềm":

Rôto "cứng" công tác ở số vòng quay thấp nhiều so với vòng quay tới hạn

Thực tế số vòng quay công tác ở chế độ quay định mức là

Hình 3.8.Bánh tĩnh

1- Đai; 2- Cánh ống phun;

3-Vành bánh tĩnh; 4-Phần gắn lên thân