Slide thuyết trình phụ gia sản phẩm dầu mỏ : Động cơ turbin hàng không

Slide thuyết trình phụ gia sản phẩm dầu mỏ, PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ, Động cơ turbin Hàng không Slide thuyết trình phụ gia sản phẩm dầu mỏ, PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ, Động cơ turbin Hàng không Slide thuyết trình phụ gia sản phẩm dầu mỏ, PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ, Động cơ turbin Hàng không Slide thuyết trình phụ gia sản phẩm dầu mỏ, PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ, Động cơ turbin Hàng không Slide thuyết trình phụ gia sản phẩm dầu mỏ, PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ, Động cơ turbin Hàng không

Động cơ Turbine Hàng Không

GVHD : PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ

Học phần: Phụ gia sản phẩm dầu mỏ

Máy bay của Anh em nhà Wright bay biểu diễn cho quân đội Hoa Kỳ 1908 tại Fort

Myer

Động cơ máy bay của Anh em nhà Wright

Giới thiệu

 Vào cuối thế chiến II, động cơ pistong cho máy bay đã phát triển hoàn thiện, ưu điểm của động cơ pistong rất khỏe nhưng tốc độ cánh quạt không lớn chỉ đủ để nâng máy bay nhỏ và nhẹ, động cơ cũng khá nặng và khá cồng kềnh Việc giới thiệu động cơ tuabin khí với những ưu điểm nổi bật như công suất cực mạnh với kích thước nhỏ gọn, đã tạo ra một bước đột phá mới cho ngành hàng không

Turbine

• Là một động cơ chuyển đổi động năng của luồng chất dịch chuyển thành cơ năng bằng cách làm quay rotor kết nối với một thiết làm việc hữu ích Chất dịch chuyển

có thể là nước, hơi nước, không khí, hoặc khí nóng

• Từ thế kỷ 19, hai kỹ sư người Anh Sir Charles Parsons và kỹ sư người Thụy Sĩ Gustaf de Laval đã phát minh ra turbine hơi nước và được sử dụng chủ yếu để sản xuất điện năng

• Động cơ turbine khí được phát triển trong suốt thế kỉ 20 cho đến hiện tại vẫn không ngừng

cải tiến với những ưu điểm vượt trội và được sử dụng rộng rãi trong các máy bay chiến đấu, máy bay dân sự và trực thăng

Nguyên lý hoạt động

Động cơ turbine khí

Tuân theo định luật III Newton:

Đốt không khí áp suất cao cùng với nhiên liệu trong không gian hẹp tạo ra dòng khí giãn nở đột ngột phụt mạnh về phía sau tạo ra phản lực đẩy động cơ về phía trước

Cấu tạo :

Gồm 3 bộ phận chính :

- Máy nén

- Buồng đốt

- Turbine

Nguyên lý hoạt động

Động cơ turbine khí

Máy nén

Có 2 loại máy nén:

- Loại trục: không khí nén theo dọc trục

- Loại ly tâm: không khí được nén dưới tác dụng lực ly tâm

Các động cơ hiện đại thường có 2 đến 3 máy nén hoạt động liên tục Khí nén đi ra đạt:

P=30-35atm ,T=550oC-625oC

Nguyên lý hoạt động

Động cơ turbine khí

Buồng đốt

- Khí nén cùng với nhiên liệu liệu được bơm liên tục qua vòi phun

- Hỗn hợp này bay hơi và được đốt cháy bằng bộ phận đánh lửa

- Khối khí giãn nở đột ngột phụt mạnh về phía sau, phần lớn tạo phản lực đẩy động cơ, một phần nhỏ dùng để làm quay turbine

Nguyên lý hoạt động

Động cơ turbine khí

Turbine

- Gồm các cánh quạt stator đứng yên và rotor quay được thiết kế hình dạng khí động đặc biệt

- Dòng khí nóng tạo áp lực làm quay turbine Turbine được nối với máy nén qua một trục, khi turbine quay cánh quạt của máy nén cũng quay theo

- Động cơ có 2 máy nén (áp suất thấp và

áp suất cao) sẽ có 2 turbine quay độc lập với tốc độ khác nhau điều khiển 2 máy nén đó

Cung cấ

p n ăng lư ợng

Kiếm soát tiêu hao nhiên liệu và các thông số vận hành

Chất lỏng thủy lực – truyền tín hiệu áp suất

Làm m át, tả

n n hiệ t

Nhiên liệu

Hệ thống điều khiển động cơ

Động cơ turbine

• Kích thước nhỏ gọn

• Công suất rất lớn

• Chế tạo phức tạp với điều kiện hoạt động ở nhiệt độ cao đòi hỏi

kỹ thuật và vật liệu chế tạo chất lượng cao

• Hoạt động liên tục tốt hơn

• Ứng dụng để sản xuất phương tiện tải trọng lớn, tốc độ cao

Động cơ pistong

• Kích thước cồng kềnh

• Công suất thấp

• Chế tạo đơn giản hơn do điều kiện làm việc mềm hơn

• Hoạt động gián đoạn tốt hơn

• Ứng dụng để sản xuất phương tiện tải trọng thấp, tốc độ vừa phải

So sánh 2 loại động cơ

Thiết kế tương đối đơn giản, tốc độ rất cao, nhưng

hiệu suất kém ở tốc độ thấp, tiêu hao nhiên liệu cao,

gây tiếng ồn lớn

Có cánh quạt này quay đẩy không khí về phía sau tạo ra 85% lực đẩy cho động cơ, còn 15% còn lại là do khí thải nóng

Tiết kiệm nhiên liệu, tốc độ và công suất trung bình ,

Sự cháy trong động cơ turbine

• Phản ứng oxy hóa nhanh, tỏa nhiều nhiệt, xảy ra trong pha khí Sản phẩm cháy hoàn

toàn: CO2 và H2O

• Sau khi được đánh lửa bắt cháy thì sự cháy được duy trì bằng cách bơm nhiên liệu

và không khí vào liên tục với tốc độ phù hợp

• Tốc độ lan truyền ngọn lửa khá chậm khoảng 0.5 m/s đến 10 - 30 m/s và lớn hơn tốc

độ

không khí sơ cấp phun vào để cháy ổn định

• Không khí từ máy nén một phần phun vào

nhiên liệu trong buồng đốt, một phần được dùng

làm mát ống buồng đốt, phần còn lại là

không khí loãng để làm mát và trộn với

không khí nóng trước khi vào cánh turbin

Sự phân bố luồng khí trong buồng đốt

Sự cháy trong động cơ turbine

• Vận tốc không khí từ máy nén là khoảng 150m/s giảm xuống còn 25m/s trước khi phun vào nhiên liệu bằng

cách tăng tiết diện mặt cắt ngang lối vào buồng đốt gần vòi phun nhiên liệu

• Nhiên liệu được phun trong vòi phun dưới áp suất khoảng 50 kg/cm2 (700 psi) đạt vận tốc khoảng 30 m/s.

• Nhiệt độ cao nhất trong buồng đốt khoảng 20500C , nhiệt độ dòng khí sau khi làm mát khoảng 15000C

Vị trí chứa nhiên liệu trong máy bay

• Máy bay thương mại thường lưu trữ nhiên liệu ở cánh máy bay

• Trong máy bay boeing 747-400 :

- 4 bồn chứa chính hai bên cánh

- 2 bồn chứa dự trữ hai bên cánh

- 1 bồn chứa ở thân

- 1 bồn chứa bổ sung ở đuôi

Thể tích tổng cộng khi nạp đầy :

216,389 lít (57,164 gallons)

Khối lượng khoảng 175,275 kg  tỷ trọng 0,81 g/ml

Mỗi bồn chứa có một bơm cấp nhiên liệu cho

một bộ phận nạp nhiên liệu

Vị trí các bồn chứa nhiên liệu trong MB boeing 747-400

Một số thông tin thú vị

Máy bay boeing 747

Ở độ cao 35.000 feet

- Mỗi động cơ tạo ra lực đẩy

12.000 pound.

- Hút 700 pound không khí/s

Trong đó 120 pound không khí

được nén đến 150 pound/inch

Làm nóng đến 8500F

- 7/4 nhiên liệu được bơm vào

Không khí.

- Đốt cháy hỗn hợp và đạt 20000F

- Vận tốc turbin 3300 vòng/phút

- Vận tốc máy nén 9500 vòng/phút

- Không khí ra khỏi turbin:

1400 feet/s ,10000F

Là máy bay thương mại được sản xuất và giao hàng nhiều nhất

Vietjet Air

Đang sử dụng các loại máy bay Airbus A320, Airbus A321, … Động cơ sử dụng: Turbofan.

Vietnam Airline

Đang sử dụng các loại máy bay Boeing 787 , Boeing 777, Airbus A350 , Airbus A330 , Airbus A321…

Động cơ sử dụng: Turbofan

Máy bay ATR-72 sử dụng động

Cơ TurboProp nhưng hiện nay

đã ngừng khai khác.

4 chiến cơ chiến đấu chủ lực của KQVN

MiG-21, Sukhoi Su-17, Sukhoi Su-27, Su-30MK2V.

Động cơ sử dụng: Turbojet

Máy bay trực thăng

ở Việt Nam

Airbus Helicopters EC-225(H225), Airbus Helicopters EC-155 B1 (H155) Airbus Helicopters SUPER PUMA AS-322 L2 Airbus Helicopters EC-130 T2

Any questions?

You can find me at

• @Sun

• sonhenh@gmail.com