Bài giảng Thủy lực máy nén - Chương 6: Luật tương tự & các đại lượng quy dẫn - Đặng Quốc Dũng
PHAÀN II: TURBIN
Gæang vieân ÑAËNG QUOÁC DUÕNG
Chöông 6:
LUAÄT TÖÔNG TÖÏ & CAÙC ÑAÏI LÖÔÏNG QUI DAÃN
I. CAÙC QUI LUAÄT TÖÔNG TÖÏï
Ñeå coù ñöôïc caùc thoâng soá yeâu caàu, trong ñoù coù yeâu caàu veà hieäu suaát cao.
khoâng theå chæ döïa vaøo tính toaùn lyù thuyeát maø phaûi tieán haønh thí nghieäm moâ
hình hoaëc söû duïng keát quaû cuûa caùc tua bin töông töï ñang vaän haønh. Muoán söû
duïng ñöôïc caùc keát quaû coù ñöôïc töø tua bin naøy (hay laø moâ hình ) cho tua bin
kia thì hai tua bin phaûi tuaân theo ba ñieàu kieän sau ñaây:
. Töông töï hình hoïc : ñieàu kieän naøy ñoøi hoûi phaàn ddãn donø g cuûa turbin thaät
vaø moâ hình phaûi ñoàng daïng. Ñieàu ñoù coù nghóa laø caùc kích thöôùc hình hoïc
cuûa chuùng phaûi theo moät tyû leä nhaát ñònh. Ñoái vôùi turbin thì caùc boä phaän sau
ñaây cuûa phaàn daãn doøng phaûi ñonà g daïng: buoàng turbin, xtato, PBHD,
BXCT vaø oáng huùt. Neáu caàn bieát roõ tính chaát cû khoái turbin thì caàn phaûi coù
ñoàng daïng veà coâng trình laáy nöôùc, daãn nöôùc vaø ñieàu kieän thöônï g haï löu.
Tuy nhieân trong thöïc teá thöôøng chæ coù BXCT laø ñoàng daïng coøn caùc boä
phaän khaùc thì khoâng ñoàng daïng. Söï khaùc nhau naøy seõ ñöôïc tính ñeán baèng
caùch hieäu chænh ñöôøng ñaëc tính baèng thí nhgieäm.
BXCT turbin thöïc vaø turbin moâ hình ñoàng daïng, ta coù:
D11 / D12 = D21 / D22 = B1 / B2 = ....... = l
(4.1)
Caùc tua bin ñoàng daïng hình hoïc ñöôïc goïi laø tua bin cuøng kieåu
. Töông töï ñoäng hoïc: ñieàu kieän naøy yeâu caàu söï phaân boá vaän toác taïi caùc
ñieåm töông öùng cuûa doøng chaûy beân trong phaàn daãn doøng cuûa 2 turbin
cuøng kieåu (ñoàng daïng) phaûi töông töï vôùi nhau. Töùc laø coù caùc cheá ñoä laøm
vieäc töông töï. Ñieàu ñoù coù nghóa laø tam giaùc vaän toác doøng chaûy taïi caùc ñieåm
töông öùng cuûa hai tua bin cuøng kieåu phaûi ñoàng daïng.
c11 / c12 = u11 / u12 = w11 / w12
= c21 / c22 = u21 / u22 = w21 / w22 = v
(4.2)
(4.3)
hoaëc
11 = 12 ; 21 = 22 vaø 11 = 12 ; 21 = 22
ÔÛ ñaây chæ soá ñaàu laø chæ vò trí meùp vaøo (1) hoaëc meùp ra (2) cuûa BXCT, coøn
chæ soá thöù hai laø cuûa tua bin thöù nhaát (1) vaø cuûa tua bin thöù hai (2). Goùc laø
goùc giöõa vectô vaän toác tuyeät ñoái c vaø vaän toác theo u, coøn - goùc giöõa vectô
vaän toác theo u vaø vaän toác töông ñoái w
1
PHAÀN II: TURBIN
Gæang vieân ÑAËNG QUOÁC DUÕNG
. Töông töï ñoäng löïc coù nghóa laø taát caû caùc löïc taùc duïng taïi caùc ñieåm töông
öùng ôû hai tua bin cuøng kieåu phaûi töông töï vôùi nhau. Khi ñoù soá Raây noân Re
vaø soá Frut (Fr) cuûa hai tua bin phaûi baèng nhau.
P1 / P2 = ........... = P
(4.4)
Tuy nhieân trong thöïc teá raát khoù tuaân thuû cuøng moät luùc caû 3 qui luaät
töông töï noùi treân, keå caû töông töï veà hình hoïc (ñaëc bieäït laø veà ñoä nhaùm).
Vì theá hieäu suaát cuûa caùc tua bin cuøng kieåu nhöng coù kích thöôùc vaø trò
soá coät nöôùc laøm vieäc khaùc nhau seõ khoâng gioáng nhau,neân phaûi hieäu chænh
chuùng theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm
II. CAÙC PHÖÔNG TRÌNH TÖÔNG TÖÏ :
Nhö ñaõ bieát, vaän toác tuyeät ñoái c trong tua bin coù theå phaân ra thaønh hai
thaønh phaàn: töông ñoái w vaø theo u (hay goïi laø vaän toác quay)
Taïi meùp vaøo bxct vaän toác tuyeät ñoái c1 ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc.
c1 kv 2gh
(4.5)
vaø vaän toác quay u1:
u1 ku 2gh
(4.6)
Trong ñoù:
kv vaø ku laø heä soá vaän toác tuyeät ñoái vaø heä soá vaän toác quay ñöôïc laáy gioáng
nhau cho caû hai tua bin cuøng kieåu. Ñoái vôùi tua bin gaùo ku = 0,43 0,48; ñoái
vôùi tua bin taâm truïc ku = 0,6 0,9 vaø ñoái vôùi tua bin höôùng truïc ku =1,4
2,0.
Vì
u1 = D1 n / 60 , neân soá voøng quay n ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
n = 84,5 ku H / D1 (vg/ ph)
(4.7)
trong ñoù: D1 - ñöôøng kính qui öôùc (hay danh ñònh) cuûa bxct.
Ñoái vôùi hai tua bin cuøng kieåu, theo (4.7) ta coù:
n1 = 84,5 ku H1 / D11
vaø
n2 = 84,5 ku H2 / D12
Chia veá theo veá hai phöông trình treân vaø qua ñôn giaûn ta coù:
n1 / n2 = D12 H1 / (D11 H2 )
(4.8)
(4.9)
hay
H1 / H2 = n2 D2 / (n2 D2 )
1
11
2
12
hoaëc
H1n12 D2 H2n22 D2 .............. Hn2 D12 const
11
12
2
PHAÀN II: TURBIN
Gæang vieân ÑAËNG QUOÁC DUÕNG
Toång quaùt ta coù:
Hn-2D-2 = const.
(4.10)
Löu löôïng ñi qua hai tua bin cuøng kieåu Q1 vaø Q2 ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu
thöùc
vaø
Q1 = D2 c sin11 / 4 D2 kv 2gH1 sin11 / 4
11 11
11
Q2 = D2 c12 sin12 / 4 D2 kv 2gH2 sin12 / 4
12
12
Chia veá theo veá hai phöông trình löu löôïng cuûa hai tua bin Q1 vaø Q2 vaø ñôn
giaûn ta coù:
Q1 / Q2 = D121 H1 / [D122 H2 ]
(4.11)
(4.12)
Chuù yù ñeán (4.10) ta coù:
Q1 / Q2 = n1D131 / [n2 D132 ]
hay
Q1n1 D3 Q2n2 D3 ............ Qn1D13 const
11
12
Toång quaùt hôn ta coù:
-3
Qn-1D1 = const
(4.13)
Coâng suaát P cuûa hai tua bin cuøng kieåu ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc:
P1 = gQ1H1t1
vaø
P2 = gQ2H2t2
Chia veá theo veá cuûa hai phöông trình treân vaø qua ñôn giaûn ta coù
P1 / P2 = Q1H1t1 / [Q2H2t2]
Vì hai tua bin cuøng kieåu laøm vieäc ôû cheá ñoä töông töï neân gaàn ñuùng ta coù theå
coi hieäu suaát cuûa chuùng baèng nhau t1 = t2 vaø chuù yù ñeán (4.10) vaø (4.13), qua
tính toaùn ñôn giaûn ta coù:
P1 / P2 = n12 D151 / [n23D152 ]
(4.14)
hay
P1 / [n12 D151 ] P / [n23D152 ] ............. P / [n3D15 ] const
2
Toång quaùt ta coù:
Pn-3D1 = const
-5
(4.15)
Caùc bieåu thöùc (4.10); (4.13) vaø (4.15) laø caùc phöông trình töông töï hay laø
caùc phöông trình bieåu thò söï lieân heä giöõa caùc thoâng soá cô baûn cuûa hai tua bin
cuøng kieåu vaø ñoàng thôøi cuõng laø cuûa hai maùy thuûy löïc töông töï noùi chung.
3
PHAÀN II: TURBIN
Gæang vieân ÑAËNG QUOÁC DUÕNG
III. CAÙC ÑAÏI LÖÏONG QUI DAÃN :
Ñeå tieän so saùnh tính toaùn choïn löïa tua bin ngöôøi ta söû duïng caùc ñaïi löôïng
qui daãn veà soá voøng quay n’I , veà löu löôïng QI’ vaø veà coâng suaát PI’. Thöïc chaát ñoù laø
soá voøng quay, löu löôïng vaø coâng suaát cuûa moät tua bin cuøng kieåu laøm vieäc ôû cheá
ñoä töông töï coù ñöôøng kính D1 = 1,0m laøm vieäc vôùi coät nöôùc H = 1,0 m.
Soá voøng quay qui daãn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
n’I = nD1H-0.5
= n’IH0.5D1
(4.16)
(4.17)
hay
hay
hay
-1
n
Löu löôïng qui daãn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
Q’I = QD1-2 H-0.5
(4.18)
(419)
2
Q
= Q’ID1 H0.5
Coâng suaát qui daãn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
-2
P’I = PD1 H-1.5
(4.20)
(4.21)
2
2
P
= P’ID1 H1.5 = 9,81tQ’ID1 H1.5
IV. SOÁ VOØNG QUAY RIEÂNG ns
Soá voøng quay rienâ g (Specific speed) coøn ñöôïc goïi laø soá voøng quay ñaëc
tröng hay coøn goïi laø heä soá tyû toác ns laø ñaïi löôïng ñaëc tröng toång hôïp tính chaát naêng
löôïng thuûy löïc cuûa tua bin; bieåu thò söï lieân heä giöõa caùc thoâng soá quan troïng nhaát
cuûa tua bin (soá voøng quay, coâng suaát hay löu löôïng vaø coät nöôùc). Soá voøng quay
rieâng ns laø soá voøng quay cuûa moät tua bin cuøng kieåu coù kích thöôùc ñöôøng kính
BXCT theá naøo ñoù ñeå khi laøm vieäc vôùi coät nöôùc H = 1 m thì phaùt ra coâng suaát P = 1
kW.
Xuaát phaùt töø ñònh nghóa treân, söû duïng caùc bieåu thöùc töông töï ôû treân thay
caùc ñaïi löôïng cuûa tua bin thöù nhaát coù chæ soá 1 thaønh tua bin coù chæ soá s coøn tua
bin thöù hai boû chæ soá 2, töø (4.8) ta coù:
-1
ns = nH-0.5D1D1s
vaø töø (4.14) ta ñöôïc .
3
5
ns = n3D1 D1s-5P-1
4
PHAÀN II: TURBIN
Gæang vieân ÑAËNG QUOÁC DUÕNG
Loaïi boû tyû soá D1 / D1s trong hai phöông trình treân, cuoái cuøng ta coù coâng
thöùc xaùc ñònh soá voøng rieâng ns:
ns = nP0.5H-1.25
(4.22)
Trong ñoù soá voøng quay n tính baèng vg/ph, coâng suaát P tính baèng kW, coät
nöôùc H tính baèng m.
Hieän nay moät soá nöôùc SNG vaãn coøn duøng ñònh nghóa ns vôùi coâng suaát P=1
ngöïa, khi ñoù söï lieân heä giöõa ns(ng) tính theo ngöïa vaø ns(KW) tính theo kW ôû treân seõ
laø
ns(ng) = 1,16 ns(KW)
(4.23)
Moät soá nöôùc nhö Myõ, Anh, Niudilaân, Otraâylia söû duïng heä ñôn vò ño löôøng
Anh vôùi H = 1 foot hoaëc feet vaø coâng suaát P = 1 ngöïa, khi ñoù giaù trò cuûa soá voøng
quay rieâng cuûa caùc heä ño löôøng khaùc nhau (heä Anh laø nsA) lieân heä vôùi nhau nhö
sau:
ns (KW) = 0,8575 ns(ng) = 3,81 ns(A)
(4.24)
Khi coù cuøng giaù trò coâng suaát thì tua bin naøo coù soá voøng quay rieâng lôùn
hôn seõ coù ñöôøng kính BXCT beù hôn vaø soá voøng quay n seõ lôùn hôn, vì theá kích
thöôùc toå maùy seõ nhoû hôn.
Trò soá voøng quay rieâng ns cuûa caùc loaïi tua bin hieän ñaïi naèm trong giôùi haïn
sau:
Tua bin gaùo (Pelton)
ns = 5 50
Tua bin taâm truïc (Francis)
Tua bin cheùo truïc (Deriaz)
Tua bin höôùng truïc (Axial)
Toå maùy caùp xun (Bulbe)
ns = 40 385
ns = 170 480
ns = 345 860
ns = 515 1030
V. Tính hieäu suaát tua bin töø hieäu suaát cuûa moät tua bin cuøng kieåu
Tuy caùc tua bin cuøng kieåu laøm vieäc trong vuøng moâ hình hoùa theo soá Re,
nhöng nhö ñaõ trình baøy, trong thöïc teá khoâng theå tuaân thuû ñaày ñuû caùc ñieàu kieän
töông töï, neân hieäu suaát cuûa caùc tua bin cuøng kieåu trong ñoù coù moâ hình tua bin, laø
khoâng gioáng nhau. Sau ñaây laø caùc coâng thöùc tính hieäu suaát tua bin töø moâ hình do
Hieäp hoäi Ñieän Quoác teá (IEC) ñeà nghò.
Ñoái vôùi tua bin Kaplan
[1 - t ] / [1 - m] = 0,3 + 0,7 [(D1m / D1)0,2 (H1m / H)0,1]
= 0,3 + 0,7 l-0,2 (Hm / H)0,1
(4.25)
trong ñoù: l = D1 /D1m - tyû soá ñöôøng kính tua bin giöõa tua bin thaät vaø tua bin
moâ hình .
5
PHAÀN II: TURBIN
Gæang vieân ÑAËNG QUOÁC DUÕNG
Ñoái vôùi tua bin taâm truïc (Francis) söû duïng coâng thöùc Mudi
[1 - t] / [1 - m] = [D1m / D1]0,2 = l-0,2
(4.26)
(4.27)
Ñoái vôùi tua bin gaùo
t = m
6
6 trang
17240
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Thủy lực máy nén - Chương 6: Luật tương tự & các đại lượng quy dẫn - Đặng Quốc Dũng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thuy_luc_may_nen_chuong_8_luat_tuong_tu_cac_dai_lu.pdf
