Turbine phản lực (phản kích)

Một động cơ turbin phản lực thường được dùng làm động cơ đẩy cho máy bay. Không khí được đưa vào bên trong những máy nén quay thông qua cửa hút khí và được nén tới áp suất cao trước khi đi vào

4-3 Turbine pha n l ûc (pha n kích)í ư í :

I - C u tạo, ph n loạiấ â :

Turbine pha n l ûc la m vi ûc v ïi Et > 0 (Et la năng l üng pha ní ư ì ê ơ ì ươ í kích hay th năng), do đó do ng cha y có áp su t ế ì í ấ ở ố l i va ò

l ïn h n áp su t l i ra cu a bánh c ng tác, do ng cha y quaơ ơ ấ ở ố í ô ì í bánh c ng tác la li n tục, đi n đ y bánh c ng tác, khi quaô ì ê ề ầ ô bánh c ng tác, do ng cha y bi n đ i ca đ üng năng va thô ì í ế ổ í ô ì ế năng

Gọi Turbine pha n kích vì do chuy n đ üng t ng đ i cu a do ngí ể ô ươ ố í ì cha y qua máng d ùn la nhanh d n, do đó áp su t cu a do ngí â ì ầ ấ í ì cha y gia m d n g y ra tr n mặt cánh d ùn áp su t pha n l ûc,í í ầ â ê â ấ í ư tạo n n pha n l ûc la m Turbine quay.ê í ư ì

ε : bi u thị m ïc đ ü pha n l ûc cu a Turbine, ể ư ô í ư í ε phụ thu üc va o k tô ì ế

c u cu a b ü ph ûn d ùn h ïng, k t c u bánh c ng tác va ngấ í ô â â ươ ế ấ ô ì ố hút

M üt Turbine pha n l ûc có nguy n lý la m vi ûc va c u tạo baoô í ư ê ì ê ì ấ

g m các ph n sau:ồ ầ

Do ng n ïc t đì ươ ừ ường ng đi va o bu ng xoă n 1 (bu ngố ì ồ õ ồ Turbine), qua b ü ph ûn d ùn h ïng 2, va o bánh c ng tác 3 r iô â â ươ ì ô ồ cha y ra ng hút 4.í ố

Bu ng Turbineồ : Có nhi ûm vụ tạo do ng cha y đ i x ïngê ì í ố ư qua trục, đi u ho a do ng cha y tr ïc khi va o b ü ph ûn h ïngề ì ì í ươ ì ô â ươ

do ng Có 2 loại bu ng Turbine:ì ồ

Bu ng kínồ : bao g m bu ng xoă n, bu ng hình h üpồ ồ õ ồ ô tro n (Turbine trục ngang), bu ng trụ thă ng (Turbine trục đ ïng).ì ồ ó ư Loại bu ng na y du ng khi c üt n ïc cao, hoặc đồ ì ì ô ươ ường kính bánh

c ng tác l ïn , n u s dụng bu ng h sẽ đ a đ n kích th ïcô ơ ế ử ồ ở ư ế ươ quá l ïn Do ng cha y qua bu ng kín la có áp.ơ ì í ồ ì

Bu ng hồ ở : la loại đ n gia n nh t, du ng khi H = (5 - 6)m,ì ơ í ấ ì

đường kính bánh c ng tác < 1,2m Thô ường có dạng bu ng hồ ở

ch î nh ût trục đ ïng, bu ng h ch î nh ût trục ngang, bu ngư â ư ồ ở ư â ồ

h xoă n trục đ ïng.ở õ ư

B ü ph ûn h ïng do ngô â ươ ì : Có tác dụng h ïng do ng cha yươ ì í

va o bánh c ng tác m üt cách đi u ho a, n định va đi ù ô ô ề ì ổ ì ề chỉnh l u l üng nh các cánh h ïng do ng có th quay quanhư ươ ờ ươ ì ể trục cu a nó la m thay đ i đ ü m í ì ổ ô ở

ng hútỐ : Có nhi u dạng khác nhau nh ng có di ûn tíchề ư ê mặt că t l ïn d n ( ng m r üng) đõ ơ ầ ố ở ô ể gia m đ üng năng do ngí ô ì cha y Tác dụng cu a ng hút la t ûn dụng ph n đ üng năngí í ố ì â ầ ô

cu a do ng cha y khi ra kho i bánh c ng tác va t ûn dụng đ ücí ì í í ô ì â ươ chi u cao hút Hs đ i v ïi Turbine đ üc b trí phía tr n m ûcề ố ơ ươ ố ê ư

n ïc hạ l u.ươ ư

Ph n loạiâ : Theo k t c u bi n dạng cánh d ùn va chuy nế ấ ê â ì ể đọng cu a do ng cha y trong bánh c ng tác, Turbine pha n l ûcí ì í ô í ư

đ üc chia la m các loại: h óng t m, ly t m, t m trục, chongươ ì ư â â â chóng, cánh quay , cap xun (ki u kén nh üng)ể ô

Turbine h ïng t m, Turbine ly t mươ â â : ít s dụng vì c ngử ồ

k nh, tính năng kỹ thu ût kh ng t t.ề â ô ố

Turbine t m trụcâ : nh đã m ta tr n , do ng cha y va oư ô í ở ê ì í ì bánh c ng tác theo h ïng t m,truy n năng l üng cho cánh r iô ươ â ề ươ ồ

ra kho i bánh c ng tác theo h ïng trục, sau đó do ng cha y đií ô ươ ì í

va ò ống hút r i thoát ra hạ l u.ồ ư Bánh c ng tác g m 1 va nh tr n, 1 va nh d ïi, gi îa 2 va nhô ồ ì ê ì ươ ư ì

đ üc gă n các cánh có dạng cong kh ng gian S cánh t 12ươ õ ô ố ừ

đ n 32 cánh.ế

Turbine chong chóng : H ïng chuy n đọng cu a do ng laươ ể í ì ì song song v ïi trục Turbine , bánh c ng tác bao g m b u cánhơ ô ồ ầ

gă n t (3 - 8) cánh Mặt cánh có dạng cong kh ng gian bánhõ ừ ô

c ng tác đạt trong bu ng Turbine va có dạng trụ, đ ü h gi îaô ồ ì ô ở ư mép ngoa i cánh va vo la (0,0005 - 0,001)D, đì ì í ì ường kính b uầ

Khi đi qua các mặt cong cu a cánh, do ng n ïc thay đ i h ïngí ì ươ ổ ươ chuy n đ üng, tạo áp l ûc tr n b mặt cánh, sinh ra momentể ô ư ê ề xoă n la m bánh c ng tác quay Mx phụ thu üc c üt n ïc H vaõ ì ô ô ô ươ ì

Loại Turbine na y có đì ường đặc tính d c [ ố η = f(Q) ] khi H va nì

kh ng đ i, do đó khi l u l üng thay đ i ch ûch kho i giá trị tínhô ổ ư ươ ổ ê í toán thì η gỉam nhanh Do đó chỉ du ng trong nh îng tram thuỳ ư í

đi ûn có c ng su t, c üt n ïc ít thay đ i.ê ô ấ ô ươ ổ

u đi m la d ù ch tạo, giá tha nh re

Turbine cánh quay : Có dang gi ng Turbine chong chóngố

nh ng cánh có th quay đ üc quanh trục ri ng quay cu a cánhư ể ươ ê í

để có th thay đ i góc đ ü cánh phu h üp v ïi các ch đ üể ổ ô ì ơ ơ ế ô

la m vi ûc khác nhau Du ng v ïi các trạm có c üt n ïc va l ù ê ì ơ ô ươ ì ư

Nh üc : gía tha nh ch tạo đă t.ươ ì ế õ

Turbine capxun (ki u kén nh üng): ể ô Để ử s dụng năng l üngươ

n ïc ươ ở vu ng đ ng bă ng, có Q l ïn va H r t th p.loại na ỳ ồ ò ơ ì ấ ấ ì có trục ngang cu ng chi u do ng cha y Do ng cha y va o Turbinè ề ì í ì í ì qua các b ü ph ûn h ïng do ng đặt k ti p nhau đô â ươ ì ế ế ể đi đ nế bánh c ng tác Máy phát đi ûn đặt trong bọc kín bă ng kimô ê ò loại có dạng thu ûn do ng.â ì

II - Ph ng trình la m vi ûcươ ì ê :

Ph ng trình c ba n cu a máy cánh áp dụng cho Turbine la :ươ ơ í í ì

Hl∞ = (u1.c1u - u2 c2u)

Trong th ûc t , do s cánh la h îu hạn va do ng cha y la th ûcư ế ố ì ư ì ì í ì ư

n n c üt áp th ûc t trao đ i qua bánh c ng tác la :ê ô ư ế ổ ô ì

H = ηtl.K Hl ∞ (K<1)

Khi đi qua bánh c ng tác Turbine t m trục, v ûn t c do ng cha yô â â ố ì í có ph ng va trị s lu n thay đ i:ươ ì  ố ô ổ

c w u= +

** Xác định đi u ki ûn cha y có l üi nh tề ê í ơ ấ :

@ i u ki ûn cha y va oĐ ề ê í ì :

N u v ûn t c w1 có ph ong tru ng v ïi ph ng ti p tuy n ế â ố ư ì ơ ươ ế ế ở

c a va o thì ta gọi la cha y va o kh ng va, n u kh ng tru ng thìử ì ì í ì ô ế ô ì gọi la cha y va o cóva, hki đó do ng cha y tách kho i mép va ò í ì ì í í ì

cu a cánh, tạo ra xoáy la m tăng t n th t thu y l ûc cu a do ngí ì ổ ấ í ư í ì cha y Vì v ûy pha i c gă ng đa m ba o đi u ki ûn cha y va ỏ â í ố õ í í ề ê í ì

kh ng va Trong th ûc t , 1 Turbine pha i la m vi ûc nhi u chô ư ế í ì ê ở ề ế

đ ü, l u l üng thay đ i, tam giác v ûn t c thay đ i n n khó đa mô ư ươ ổ â ố ổ ê í

ba o đi u ki ûn na y mọi ch đ ü la m vi ûc í ề ê ì ở ế ô ì ê Để Turbine lu nô

la m vi ûc t t mọi ch đ ü thì cánh pha i có th quay đ ücì ê ố ở ế ô í ể ươ

đ thay đ i góc đặt cánh cho phu h üp v ïi góc va o ể ổ ì ơ ơ ì β1’

Gọiβ1 : góc đặt cánh.

β1’: góc va o ( tạo b i w1 va ph ng ng üc chi u v ïi u1ì ở ì ươ ươ ề ơ

δ = β1 - β1’ : góc t ïi.ơ

@ i u ki ûn cha y raĐ ề ê í :

ηtl.g.H = u1.c1u - u2.c2u(kh ng xét đ n K)ô ế

C üt áp đang xét coi nh kh ng đ i, nh v y hi ûu su t Turbineô ư ô ổ ư â ñ ê ấ

la l ïn nh t khi ù ơ ấ 2.c2u = 0, t ïc la cư ì 2u = 0 ⇒ u2 thă ng góc v ïi có ơ 2

⇒ α2 = 90 o

i u ki ûn na y gọi la đi u ki ûn cha y ra thă ng góc

Tuy nhi n th ûc nghi ûm cho th y khi uê ư ê ấ 2.c2u = 0.2.g.H thì hi ûu su tê ấ turbine sẽ cao h n khi uơ 2.c2u = 0, vì do ng cha y sau bánh c ng tácì í ô

co n chuy n đ üng trong ng hút do đó n u có xoáy m üt ít ì ể ô ố ế ô ở sau bánh c ng tác thì đi u ki ûn cha y trong bánh c ng tác vaô ề ê í ô ì trong ng hút t t h n n n hi ûu su t turbine sẽ cao h n.ố ố ơ ê ê ấ ơ

III - Hi ûn t üng x m th ûc - ng hútê ươ â ư Ôú :

1) Hi ûn t üng x m th ûc:ê ươ â ư

Cũng nh đ i v ïi b m, trong turbine có hi ûn t üng x m th ûcư ố ơ ơ ê ươ â ư

la m gia m hi ûu su t, c ng su t, kha năng thoát n ïc (l ù í ê ấ ô ấ í ươ ư

l üng), la m Turbine bị rung đ üng, phá hoại các b mặt la mươ ì ô ề ì

vi ûc cu a các chi ti t.ê í ế

Trong Turbine pha n l ûc, hi ûn t üng x m th ûc xa y ra mép rả ư ê ươ â ư í ở

va b n d ïi b mặt cánh (n i áp su t bé), t ïc la nh îng n iì ê ươ ề ơ ấ ư ì ư ơ có v ûn t c l ïn, áp su t bé.â ố ơ ấ

Gọi :

x la đi m tại đó do ng cha y có v ûn t c l ïn nh t, ápì ể ì í â ố ơ ấ

su t bé nh t : đi m xa y ra x m th ûc.ấ ấ ể í â ư

1 la đi m bă t đ u va o cánh.ì ể õ ầ ì

2 la đi m tại mép ra cu a bánh c ng tácì ể í ô

5 la đi m tại c a ra cu a ng hút.ì ể ử í ố

Kha o sát đí ường do ng 1x25:ì

Ph ng trình Bec xx - 22ươ :(chuy n đ üng t ng đ i)ể ô ươ ố

zx + pγx + w gx2 −u g zx2 = + pγ + w g22− u g22 + ∑h

w

x 2

Ph ng trình Bec 22 - 55ươ : (chuy n đ üng tuy ût đ i)ể ô ê ố

z2+ pγ2 + v 2g22 = − +z5 pγ5 +v 2g52 +∑h

w 2 5 Thay va o pt tr n ta rút ra pì ê x

x

2

2 2 2

wx2 w22

w

x 2

i u ki ûn kh ng xa y ra x m th ûc la

p p z u u

h H

ckdong

σ

=

∑

∑

∑ ∑ ∑

v -v + w w

v -v + w w

2

2

52 x2 22

w

x 5 2

2

52 x2 22

w

x 5 w

x 5 x 2 w 2 5 w

2

2 2

2

2 2 2 2

σ : h û s khí th ûc cu a Turbine, phụ thu üc t ng loại Turbine ê ố ư í ô ừ Chi u cao hút đ üc xác định t ng t û nh trong b mề ươ ươ ư ư ơ

Hs = pγa − pγbh − +(σ ∆σ)H

∆σ : đ ü hi ûu chỉnh đô ê ể tăng an toa n cho khí th ûc, phụ thu ücì ư ô

va o c üt áp tính toán.ì ô

2) ng hútÔú :

Kha o sát 3 cas sau:í

Gia thi t trong 3 cas sau, l u l üng qua Turbine la nh nhau (trongí ế ư ươ ì ư

th ûc t , tuy H, D1 gi ng nhau nh ng ng hút khác nhau n n Qư ế ố ư ố ê khác nhau)

Turbine la m vi ûc kh ng có ng hút:ì ê ô ố

C üt n ïc tác dụng va o Turbine :ô ươ ì

Ha = Eo - E3a

H p z p vg z









α

3 3

3

3 3 3

2 2

2 Turbine la m vi ûc v ïi ng hút trụ :ì ê ơ ố

Hb = Eo - E3b

Tìm E3b

a

2

2

3 5 5

5

3 32 5 52





=

−−

∑

γ

α

γ

α

( ) ( )

2

3 5

2

3 5

3 32

3 5 3

3

3 5

3 3

3 5

2

2

2









−−

−−

−−

∑

∑

∑

γ α

α α

p3b: Aïp l ûc phía sau bánh c ng tác ư ô

Turbine la m vi ûc v ïi ng hút chópì ê ơ ố :

Hc = Eo - E3c

E p vg z p z vg h

g vg

a

c ư

c

c

3 5 5

5

3

3 3 3

2

5 52

3 5 3

3

3 5

3 32 5 52













 +

<







−−

−−

−−

∑

∑

∑

γ

( ) ( )

2

3 5

5 52

3 5

2

2

α α

>







−−

−−

∑

∑

So sánh 3 cas : N u cho ế ∑hwc = ∑hwb

∆

∆

ba b a

b

b







−−

−−

∑

∑

3 32

3

3 5

∆Hba: đ ü ch n kh ng c a ra cu a Turbine Bô â ô ở ử í

∆

∆

ba b a

b

b







−−

−−

∑

∑

3 32

3

3 5

∆Hca: đ ü ch n kh ng c a ra cu a Turbine Cô â ô ở ử í

∆Hca = đ ü ch n kh ng tĩnh + đ ü ch n kh ng đ üngô â ô ô â ô ô

Nh ûn xét:â

ü ch n kh ng đ üc tạo ra sau bánh c ng tác có trị s

bă ng c üt n ïc đ üc tăng th m khi có ng hút Nh v ûy nhò ô ươ ươ ê ố ư â ờ có ng hút đã tăng th m c üt n ïc s dụng cu a Turbine l n 1ố ê ô ươ ử í ê trị s bă ng trị s đ ü ch n kh ng sau bánh c ng tác, trị số ò ố ô â ô ở ô ố

đ ü ch n kh ng na y bị hạn ch b i đi u ki ûn khí th ûc.ô â ô ì ế ở ề ê ư

đánh giá ch t l üng ng hút ng i ta du ng h û s phục

h i cu a ng hút hay hi ûu su t ng hút:ồ í ố ê ấ ố

v

v g

=

32 52 3 2

2 Có các loại ng hút sau :ố

Trục thă ng, ti t di ûn thay đ i d n.ó ế ê ổ ầ ng hút cong.Ôú

ng hút khuy u.Ôú í