29 trang
Bạn đang đọc: Giáo trình tuabin hơi, khí - Tài liệu, ebook, giáo trình, hướng dẫn">Giáo trình tuabin hơi, khí – Tài liệu, ebook, giáo trình, hướng dẫn
|
Chia sẻ: haohao89
| Lượt xem: 3109
| Lượt tải : 24
Bạn đang xem nội dung tài liệu Giáo trình tuabin hơi, khí, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tuabin Hoi-tuabin khi CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUABIN HƠI-KHÍ ( TUABIN NHIỆT ) I. Lịch sử tăng trưởng Tuabin hơi nước tiên phong Open đầu thế kỉ XIX. Những người tiên phong sản xuất ra tuabin hơi nước là Gútav Laval ( người Thuỵ Sỹ ) va Charles Parsons ( Anh ). Năm 1883 Laval đã sản xuất ra tuabin xung lực một tầng với những ống phun to dần, hiệu suất của loại tuabin này nhỏ. Tuabin này được sản xuất theo nguyên tắc này tức là trong tuabin quy trình bành trương hơi chỉ xảy ra trong dãy cánh tĩnh được gọi là tuabib xung lực. Vào năm 1884 kỹ sư người Anh Chảlé Parsons đã chể tạo ra tuabin nhiều tầng. Mỗi tầng gồm một dãy ống phun và một dãy cánh động, trong đò hơi bành trướng từ tầng này tới tầng khác. Tuabin loại này hơi không riêng gì bành trướng trong dãy cánh động mà còn bành trướng trong dãy cánh tĩnh gọi là tuabin phản lực. Năm 1912 tuabin hướng trục tiên phong do hai an hem người Thụy Điển Iustre sản xuất. Vào thế kỷ XIX nghành sản xuất tuabin tăng trưởng với nhịp độ cao : 1924 người ta sản xuất ra tuabin ngưng hơi với hiệu suất 200MW và thông số kỹ thuật hơi khởi đầu 1,1 MPa, 300 oC. Năm 1928 sản xuất được tuabin 200MW. 12,8 Mpa, 565 oC. Vào thập niên 70-80 cho sinh ra loại tuabin sử dụng trong xí nghiệp sản xuất điện nguyên tử với hiệu suất 70MW, 225MW, 500MW. 1030 MW, với tần số 25 vòng. s-1, 50 vòng. s-1 Trong nền công nghiệp hóa văn minh hóa lúc bấy giờ nhu yếu sử dụng nguồn năng lượng ngày một quan trọng và không hề thiếu trong đời sống cũng như trong quy trình sản xuất. Trong những năm gần đây, những nhà máy sản xuất thủy điện ở nước ta đã và đang được tăng trưởng một cách nhanh gọn như : nhiệt điện Phả Lại II, Uông Bí, Phú Mỹ … … .. 1 Tuabin Hoi-tuabin khi Nước ta lúc bấy giờ những khu công nghiệp đang tăng trưởng mạnh và nhằm mục đích Giao hàng cho đời sống nhân dân ngày càng tốt hơn. Vì thế nươc ta đang tăng trưởng nhiều xí nghiệp sản xuất nhiệt điện có hiệu suất ngày càng lớn hơn, công nghệ tiên tiến ngày càng tiên tiến và phát triển hơn. II.Sơ lược về tuabin hơi-khí. 1. Tuabin hơi nước Khái niệm Tuabin hơi nước hay còn gọi là động cơ hơi nước, trong đó thế năng của hơi bắt đầu sẽ chuyển hóa thành động năng, sau đó chuyển thành cơ năng làm quay bánh công tác làm việc. Cấu tạo Sơ đồ cấu trúc của tuabin hơi nước Đây là một tua bin trục ngang. Dòng nước chảy qua van nạp, mối hàn lắp, vỏ xoắn ốc, đẩy rôto quay. Để tiện lắp ráp và đại tu, thiết bị này có một cấu trúc hai trụ bản lề lỗ hút thẳng đứng. Bộ phân phối tua bin gồm có những bộ phận sau : Bộ ống nạp : Bộ ống nạp gồm có ống, van nạp, mối hàn lắp, ống dạng nón, và ống khuỷu, v.v. Đó là phần tiên phong của tua bin. Van nạp ngắt dòng chảy khi tua bin xảy ra những sự cố khẩn cấp hoặc ngừng đại tu. Ống nạp có bộ phận hàn, với áp suất chịu đựng và hiệu suất thuỷ lực thuận tiện. Bộ phận chính : Cánh dẫn hướng, làm bằng thép không rỉ, là một cấu trúc có hai trụ đỡ. Nắp cột áp và vòng đai, đáy có vỏ bằng thép ZG230-450. Bộ phân phối có cấu trúc lá trượt đơn thuần, để tiện lắp ráp và đại tu. Có những chốt trượt bảo vệ giữa thanh chắn dòng và thanh chắn dòng tự động hóa. Bộ phận quay Rôto được lắp ráp trên phần lan rộng ra của trục bộ phận kiểm soát và điều chỉnh với chêm, và côn rôto. Vỏ rôto làm bằng thép không gỉ, chống xâm thực tốt và có đặc tính mài mòn. Bộ ống hút Bộ ống hút gồm có một thiết bị nạp khí, một ống khuỷu, và một ống hình nón. Thiết bị nạp khí được lắp giữa vòng đai đáy và ống khuỷu. Để giảm độ rung thuỷ lực và ảnh hưởng tác động đến khí xâm thực, cần phải có thiết bị nạp khí và khí bổ trợ tự nhiên ở ngoài vùng định danh của thiết bị. 2 Tuabin Hoi-tuabin khi Nguyên lý hoạt động giải trí Thiết bị tuabin hơi gồm có : 1. Lò hơi 1 : trong đó nước cấp dưới áp suất tương ứng sẽ chuyển hóa thành hơi bão hòa. 2. Bộ quá nhiệt 2 : ở đây sẽ làm tăng nhiệt độ hơi tới giá trị đã cho. 3. Tuabin 3 : Trong đó thế năng của hơi nước chuyển hóa thành động năng, còn động năng chuyển hóa thành cơ năng trên trục. 4. Bình ngưng 4 : Dùng để làm ngưng tụ hơi thoát khỏi tuabin. 5. Bơm nước ngưng 5 : Để bơm nước ngưng vào mạng lưới hệ thống gia nhiệt hồi nhiệt ( 7 và 10 ). 6. Bình khử khí 8 : Chủ yếu để khử khí oxi trong nước cấp. 7. Bơm nước cấp 9 : Để bơm nước cấp vào lò hơi. 8. Máy phát điện 6 : Để phát điện. – quy trình ngưng hơi đẳng áp triển khai trong bình ngưng 4, hơi sau khi thoát khỏi đuôi tuabin là hơi bảo hoà ẩm, nó được đẩy vào bình ngưng để nhận nhiệt hoá hơi và biến thành nước 3 Tuabin Hoi-tuabin khi 3-3, là quy trình nén nước, từ áp suất p2 ở bình ngưng vào lò hơi có áp suất p1 nhờ bơm cấp 1 ( quy trình xem là đoạn nhiệt ), nó tiêu tốn một công tương ứng Wp. Thực tế WP < < WT. … Là quy trình gia nhiệt đẳng áp từ nước chưa sôi biến thành hơi quá nhiệt sau đó hơi này được đẩy vào tuabin. Phân loại Tuỳ thuộc vào đặc thù của quy trình nhiệt hoàn toàn có thể phân biệt những loại tua bin hơi nước đa phần như sau : 1. Theo tầng số công tác làm việc : a ). Tuabin một tầng ( Single - stage turbines ). Công suất đạt nhỏ. Thường dùng để cho máy nén ly tâm, bơm, quạt … … b ). Tuabin nhiều tầng ( Multistage turbines ). Có nhiều tầng công tác làm việc ( xung lực hay phản lực ) tiếp nối đuôi nhau nhau, hiệu suất lớn. 2. Theo hướng hoạt động của dòng hơi a ). Tuabin dọc trục ( Axial turbines ). Dòng hơi chuyển gần như song song với trục. b ). Tuabin hướng kính ( Radial turbines ). Dòng có hướng vuông góc với trục, hoàn toàn có thể là ly tâm hay hướng tâm. 3. Theo nguyên tắc công dụng của dòng hơi a ). Tuabin xung lực ( Impulse turbines ). Hơi nước chỉ giản nở để tăng cường trong ống phun hay trong rãnh cánh tĩnh, nhiệt năng của hơi chuyển thành động năng của dòng. trong dãy cánh tĩnh chỉ xảy ra sự đổi khác động năng thành cơ năng. Ngày nay người ta sản xuất tầng xing lực có độ phản lực nhất định để tăng hiệu suất của nó. b ) Tuabin phản lực ( Reaction turbines ). Sự giản nở của hơi nước xảy ra trong rảnh cánh tĩnh và rãnh cánh động với mức gần như nhau. 4. Theo đặc thù của quy trình nhiệt a ). Tuabin ngưng hơi : Trong đó hàng loạt lưu lượng hơi mới, lưu lượng hơi trích gia nhiệt, đều đi qua phần chuyền hơi, bành trướng đến áp suất bé hơn áp suất khí quyển, rồi vào bình ngưng. Trong đố nhiệt của hơi thoát ra truyền cho nước làm mát và mất đi một cách vô ích. Dùng để kéo máy phát điện và sản xuất điện năng. Hiệu suất nhiệt tương đối thấp. b ). Tuabin đối áp : Trong loại tua bin này hơi bành trướng tới áp suất dưới áp suất khí quyển, còn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì được dùng cho những nhu yếu hoạt động và sinh hoạt, cho ngành nông nghiệp, … Trong loại tuabin này, áp suất hơi sau tấng cuối cũng thường lớn hơn áp suất khí quyển. c ). Tuabin ngưng hơi có trích hơi kiểm soát và điều chỉnh : 4 Tuabin Hoi-tuabin khi Loại tuabin này ngoài việc trích hơi gia nhiệt hồi nhiệt ( không kiểm soát và điều chỉnh ) còn sắp xếp một hoặc hai cửa trích hơi có kiểm soát và điều chỉnh áp suất theo nhu yếu để dùng cho mục tiêu công nghệ tiên tiến và sưởi ấm. Hơi trích được kiểm soát và điều chỉnh có lưu lượng lớn hơn so với loại chỉ có trích hơi gia nhiệt và không phụ thuộc vào vào phụ tải của tuabin, còn áp suất trong cửa trích hơi thì giữ không đổi. Lưu lượng hơi còn lại sẽ đi vào phần hạ áp rồi thoát về bình ngưng hơi. Hiệu suất tại gian máy hoàn toàn có thể đạt tới 42 – 45 %. Tuabin hơi có trích hơi kiểm soát và điều chỉnh rất tương thích với việc phối hợp sản suất điện năng và nhiệt năng. d ). Tuabin ngưng hơi có cữa trích kiểm soát và điều chỉnh trung gian : Trong tuabin này hơi trích từ tầng trung gian được dẫn về hộp tiêu thụ nhiệt, lượng hơi còn lại liên tục thao tác trong những tầng khác và đi vào bình ngưng. Áp suất hơi trích được tự động hóa duy trí ở mức không đổi e ). Tuabin có cửa trích hơi kiểm soát và điều chỉnh và đối áp : Để ship hàng những hộ tiêu thụ nhiệt có nhu yếu với áp suất khác nhau, hoàn toàn có thể dùng tuabin có cửa trích hơi kiểm soát và điều chỉnh và đối áp, trong đó một phần hơi với áp suất không đổi được trích từ tầng trung gian. Phần hơi còn lại, sau khi đi qua những tầng tiếp theo sẽ dẫn về hộ tiêu thụ nhiệt với áp suất thấp hơn. Tuỳ thuộc vào áp suất của hơi dẫn vào tuabin mà chia ra : • tuabin thấp áp, với áp suất hơi mới từ 1,2 đến 2 bar. • tuabin trung áp, với ap suất hơi mới không quá 40 bar • tuabin cao áp với áp suất hơi mới từ 60 đến 140 bar. • Tuabin trên cao áp, vói áp suất trên 140 bar. 5 Tuabin Hoi-tuabin khi Cách nâng cao hiệu suất của quy trình : a ) Hiệu suất của quy trình η = W / p = 1 - ( q2 / q1 ) W : Công sinh ra của quy trình, kJ / kg. q1 : Nhiệt lượng cấp vào quy trình, kJ / kg. Q2 : Nhiệt lượng thải ra, kJ / kg. Công sinh ra của tuabin Wt = i1-i2, kJ / kg. Công tiêu tốn của trong quy trình nén của bơm WP : WP = i3, - i3 = v * ( p3, - p3 ) = v * ( p1-p3 ) Công sinh ra của quy trình W W = Wt-Wp = i1-i2 - ( i3-i3 ) Nhiệt lượng cấp vào của quy trình η = W / q1 = ( i1-i2 ) / ( i1-i3 ) Suất tiêu tốn hơi d là lượng hơi thiết yếu để sản xuất ra 1 kWh điện năng : d = 3600 / ( i1-i2 ), kg / kWh nếu tuabin hơi có hiệu suất là N, Kw thì lượng hơi tiêu thụ sẽ là D = N * d, kg / h lượng hơi D này chính là hơi phải phân phối. b ) cách nâng cao hiệu suất Thay quy trình Rankin bằng quy trình Cacno tương ứng để thấy rõ hơn khi thay nhiệt độ đổi khác T trên đoạn cấp nhiệt bằng nhiệt độ tương tự không đổi Ttd : ηt = ηc = ( Ttd – Tk ) / Tt ( 1-1 ) Với nhiệt độ hơi thoát Tk và nhiệt độ hơi nước T0 = const, nếu tăng áp suất khởi đầu p0 thì nhiệt độ hơi bảo hoà tăng, Td tăng đến Ttd1. Theo ( 1-1 ) thì ηt tăng Nhiệt giáng triết lý của tuabin H0 sẽ tăng với p0 cho đến lúc đường tiep1 tuyến ab với đường đẳng nhiệt t0 = const song song đoạn đẳng áp pk = const. Nếu liên tục tăng p0 nhiệt giáng sẽ mở màn giảm. Khi nâng ap suất bắt đầu p0 với t0 đã cho và áp suất cuối pk = const thì làm tăng nhiệt độ cuối. Sẽ giảm hiệu suất tương đối ηoi của tuabin làm cho quạt bị mòn, nhiệt độ < = 14 %. Cho nên khi hiệu suất bắt đầu cũng cần tăng nhiệt độ bắt đầu hay là vận dụng qua nhiệt trung gian. 6 Tuabin Hoi-tuabin khi Khi tăng áp suất mới thì cũng phải nâng cao nhiệt độ hơi mới. Trên giản đồ T-S khi tăng nhiệt độ hơi bắt đầu từ T0 đến T01 sẽ làm tăng nhiệt độ cấp nhiệt trung bình từ Ttk đến Ttk1. Khi Tk = const tương ứng ηt tăng c ). Ảnh hưởng của áp suất cuối Nếu giãm ap suất hơi thoát khi những thông số kỹ thuật bắt đầu p0 và t0 = const sẽ làm nhiệt độ ngưng tụ của hơi, tức Tk. T td sẽ giảm không đàng kể. vì vậy khi giảm pk thì tăng hiệu nhiệt độ trung bình của nhiệt cấp và thải ra, tăng nhiệt giáng kim chỉ nan và tăng ηt của quy trình => Nâng cao hiệu suất : • Nâng cao hiệu suất trải qua hơi mới : Với nhiệt độ hơi thoát Tk và nhiệt độ hơi mới To không đổi, nếu tăng áp suất hơi khởi đầu po thì nhiệt độ hơi bão hoà sẽ tăng, do đó nhiệt độ tương tự cấp nhiệt sẽ tăng từ Tdh đến Ttd1 ( hình1 ). Theo công thức sau thì hiệu xuất của quy trình sẽ tăng lên. ηt = ηt = T = T d d0 101 1 td1 a e e T b T e T T c b 01 td1 01 1 1 ‘ ‘ ‘ 1 2 21 T S Hình1 : So sánh những quy trình lý tưởng với áp suất khởi đầu khác nhautrên giản đồ t – s. Nhưng càng tăng áp xuất khởi đầu nhiệt độ tương tự của chu trìnhTtd lúc đầu tăng, sau đó, do tăng phần nhiệt dùng để đun nước tới nhiệt độ bão hoà, nhịp độ tăng ấy chậm dần, và nếu liên tục tăng áp suất lên nữa thì sẽ làm giảm Ttd và hiệu suất cao kinh tế tài chính của quy trình. Nhiệt giáng kim chỉ nan của tuabin Ho sẽ cùng tăng với po cho đến lúc đường tiếp tuyến ab với đường đẳng nhiệt ( trên giản đồ i-s ) to = const song song với đoạn đẳng áp Pk = const ( hình 2 ). Nếu liên tục tăng po nữa thì nhiệt giáng sẽ khởi đầu giảm ( hình 3 ). Từ giản đồ i-s ( hình 3 ) rõ ràng là entanpi io của hơi mới với to = const 7 Tuabin Hoi-tuabin khi điều đó cũng lý giải được tại sao đạt hiệu suất ηo cực lớn khi có áp suất hơi po cao hơn so với lúc có nhiệt giáng cực lớn Ho. Khi nâng áp suất bắt đầu po với nhiệt độ to đã cho và áp suất cuối pk không đổi thì sẽ làm tăng nhiệt độ cuối của hơi ( hình 1 và hình 2 ). Như vậy sẽ làm giảm hiệu suất trong tương đối µoi của tuốc bin, làm cho cánh quạt bị mài mòn. Độ ẩm cuối không dược vượt quá 14 %. Cho nên khi tăng áp suất khởi đầu cũng cần tăng nhiệt độ khởi đầu hay là vận dụng quy trình nhiệt trung gian. Ví dụ so với tua bin ngưng hơi không có quá nhiệt trung gian, với áp suất hơi mới po = 3.5 ÷ 4 MPa không được dưới 500 oc Nói chung là không hề xét việc nâng cao hiệu suất hơi mới tới hiệu suất cao kinh tế tài chính của quy trình tách rời việc nâng cao nhiệt độ hơi mới t = 400 C = conts a H H max H H d 0 0 i s P = 15 MPa 10 5 b 2MP c0 0 0 0 0 kp = 4 KPa ( t = 28.6 C ) k 0 x = 1 Hình2 : sự biến hóa của nhiệt giáng kim chỉ nan Ho tùy thuộc vào áp suất khởi đầu khi nhiệt độ khởi đầu to và áp suất cuối pk, không đổi ( ab – đường tiếp tuyến với đường đẳng nhiệt to và song song với đường đẳng áp pk • Nâng cao hiệu suất trải qua của nhiệt độ hơi mới. ảnh hưởng tác động của nhiệt độ hơi mới bắt đầu tới hiệu suất nhiệtđược thấy rõ trên giản đồ T-S. Tăng nhiệt độ hơi khởi đầu từ To đến T01 sẽ làm tăng nhiệt độ cấp nhiệt trung bìnhtừ Ttd đến Ttd1 ( hình 4 ). Khi nhiệt độ hơi thoát Tk giữ không đổi, tương ứng hiệu suất nhiệt của quy trình tăng lên. 8 Tuabin Hoi-tuabin khi 0 4 8 12 16 p, MPa 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 0 1500 1600 1700 300 400 500 600 650 t = H, kJ / KG 00 H.K.B.H 300 H, K, B.H 400 500 t = 650 C 600 0 0 t hình3 : ảnh hưởng tác động của áp suất khởi đầu po đến nhiệt giáng kim chỉ nan Ho và hiệu suất tuyệt đối lý tưởng ηt với áp suất hơi thoát không đổi pk = 4 kpa ( H.K.P.H – hơi bão hòa khô ) Hình4 : so sánh những quy trình nhiệt lý tưởng có nhiệt độ hơi ban dầu khác nhau trên giãn đồ T-S Vì trong quy trình đầu nhiệt độ cấp nhiệt trung bình Ttd thấp hơn nhiệt độ trung bình Ttd1 của quy trình sau, còn nhiệt độ hơi thoát ra của hai quy trình thi bằng nhau, nên hiệu suất của quy trình sau cao hơn quy trình đầu. Nếu quy trình bành trướng kết thúc ở vùng hơi ẩm thì khi nâng nhiệt độ khởi đầu lên nhiệt độ của hơi trong những tầng tuốc bin cuối sẽ giảm. Do đó khi nâng cao nhiệt độ khởi đầu không những tăng hiệu suất nhiệt mà hiệu suất trong tương đối cũng tăng lên. Nếu liên tục nâng nhiệt độ khởi đầu lên nữa, quy trình bành trướng có lẽ rằng kết thúc ở vùng hơi quá nhiệt. Trong trường hợp này nhiệt độ của nhiệt thải trung bình tăng lên chút ít. Nhưng vì những đường đẳng áp ở vùng hơi quá nhiệt phân kỳ theo hình quạt về phía trên và phía phải, nên nhiệt độ cấp nhiệt trung bình tăng nhanh 9 a e e T T b c T d dT T S1 2 21 1 1 01 0 3 31 Tuabin Hoi-tuabin khi hơn nhiẹt độ của nhiệt thải, vì vậy hiệu suất nhiệt của quy trình cũng tăng lên. Như vậy là, khi tăng nhiệt độ bắt đầu của hơi sẽ làm tăng hiệu suất tuyệt đối của quy trình. Hình 5 : so sánh những quy trình nhiệt lý tưởng với những áp suất cuối khác nhau trên giãn đồ T-S • Nâng cao hiệu suất trải qua áp suất cuối : Độ ngưng nếu giảm áp suất hơi thoát pk khi những thông số kỹ thuật hơi khởi đầu po và to không đổi sẽ làm giảm nhiệt tụ của hơi, tức là làm giảm nhiệt độ hơi thoát Tk. Nhiệt độ cấp nhiệt trung bình Ttd sẽ giảm không đáng kể. Cho nên khi giảm áp suất cuối khi nào cũng làm tăng hiệu nhiệt độ trung bình của nhiệt cấp và nhiệt thải ra, tăng nhiệt giáng kim chỉ nan và tăng hiệu suất nhiệt của quy trình. Điều đó hoàn toàn có thể khẳng định chắc chắn khi ta điều tra và nghiên cứu hai quy trình nhiệt chỉ có áp suất cuối khác nhau trên giãn đồ T-S ( hình 5 ). Diện tích abcdea ( ứng với quy trình thứ nhất ) lớn hơn diện tích quy hoạnh a’bcde ’ a ’ của quy trình thứ hai với áp suất cuối cao hơn một đại lượng bằng diện tích quy hoạnh gạch chéo aa’e ’ ea. vậy là nhiệt giáng kim chỉ nan của quy trình thứ nhất cao hơn quy trình thứ hai. – Nâng cao hệ suất nhiệt của quy trình bằng cách tăng hiệu suất nhiệt độ giữa nguồn nóng ( nhiệt cấp cho lò hơi ) và nguồn lạnh ( nhiệt trao cho nước tuần hoàn ) Ví dụ : o Tăng áp suất, nhiệt độ hơi khởi đầu. o Giảm áp suất cuối ( tăng chân không trong bình ngưng ). o Áp dụng gia nhiệt nước cấp. o Áp dụng quá nhiệt trung gian. – Nâng cao hiệu suất tương đối của thiết bị bằng cách triển khai xong cấu trúc của tuabin và máy phát, đa phần là giảm bớt những tổn thất trong phân chuyền hơi của tuabin và giảm bớt tổn thất cơ cũng như tổn thất trong máy phát. 2. Tuabin khí Khái niệm : 10 b c T d S1 21 1 S S S T T K1 ‘ ‘ 1B 2B t K 0 Tk Tk1a a e Tuabin Hoi-tuabin khi Là loại động cơ nhiệt, dạng rotor trong đó chất co và giãn sinh công là không khí. Động cơ gồm ba bộ phận chính là khối máy nén khí ( tiếng Anh : compressor ) dạng rotor ( hoạt động quay ) ; buồng đốt đẳng áp loại hở ; và khối tuốc bin khí rotor. Khối máy nén và khối tuốc bin có trục được nối với nhau để tuốc bin làm quay máy nén. Gas turbin khí nén đưa vào buồng đốt, trộn với khí nguyên vật liệu và đốt, không khí nén nhận được nhiệt từ khí đốt và co và giãn -> không khí co và giãn sẽ làm quay những turbines. 11 Tuabin Hoi-tuabin khi Máy phát điện turbine khí hoàn toàn có thể có hiệu suất tới 480 MW. Nguyên lý hoạt động giải trí ( dựa vào Chu trình Brayton ) P. – Áp suất ; v – thể tích ; q – nhiệt lượng ; T – Nhiệt độ K ° ; s – Entropy 1-2 : Nén đẳng Entropy tại máy nén ; 2-3 : Gia nhiệt đẳng áp tại buồng đốt ; 3-4 : Giãn nở sinh công đẳng entropy tại tuốc bin ; 4-1 : khép kín quy trình đẳng áp bên ngoài thiên nhiên và môi trường Máy nén khí quay làm không khí từ cửa hút của máy nén được nén lại để tăng áp suất, trong quy trình đó không chỉ áp suất tăng mà nhiệt độ cũng tăng ( ngoài ý muốn ). Đây là quy trình tăng nội năng không khí trong máy nén. Sau đó không khí chảy qua buồng đốt tại đây nguyên vật liệu ( dầu ) được đưa vào để trộn và đốt một phần không khí, quy trình cháy là quy trình gia nhiệt đẳng áp trong đó không khí bị gia nhiệt tăng nhiệt độ và thể tích mà không tăng áp suất. Thể tích không khí được tăng lên rất nhiều và có nhiệt độ cao được thổi về phía tuốc bin với tốc độ rất cao. Tuốc bin là khối sinh công tại đây không khí triển khai co và giãn sinh công : Nội năng biến thành cơ năng : áp suất, nhiệt độ và tốc độ không khí giảm xuống biến thành nguồn năng lượng cơ học dưới dạng mô men tạo hoạt động quay cho trục tuốc bin. Tuốc bin quay sẽ truyền mô men quay máy nén cho động cơ liên tục thao tác. Phần nguồn năng lượng còn lại của dòng khí nóng hoạt động với tốc độ cao liên tục sinh công có ích tuỳ thuộc theo phong cách thiết kế của từng dạng động cơ : phụt thẳng ra tạo phản lực nếu là động cơ phản lực của máy bay ; hoặc quay tuốc bin tự do ( không nối với máy nén khí ) để sinh công suất hữu dụng so với những loại động cơ tuốc bin khí khác. Các đặc thù của động cơ tuốc bin khí : o Động cơ rotor : trong động cơ này những khối công suất chính là máy nén và tuốc bin chỉ có hoạt động quay một chiều, khác với động cơ piston có khối công suất chính là piston của xi lanh hoạt động tịnh tiến. o Động cơ loại hở ( tuyến khí hở ) : không khí từ lối vào của máy nén qua buồng đốt và ra khỏi tuốc bin đều chảy qua khoảng chừng khoảng trống hở không có 12 Tuabin Hoi-tuabin khi vùng khoảng trống bị đóng kín ( ví dụ như ở động cơ piston : không khí sinh công trong xi lanh là vùng khoảng trống kín ngăn cách với bên ngoài bằng những van xu páp ). Vì đặc thù hở như vậy bảo vệ cho quy trình cháy trong buồng đốt là quy trình cháy đẳng áp ( áp suất giữ nguyên ) nếu cháy trong khoảng trống kín quy trình cháy sẽ làm tăng áp suất không khí làm áp suất trong buồng đốt cao hơn áp suất tại máy nén, không khí bị gia nhiệt hoàn toàn có thể thổi ngược lại máy nén. o Động cơ quy trình liên tục : quy trình nhiệt động lực học của động cơ tuốc bin khí là quy trình Brayton. Về cơ bản, nó giống với quy trình của động cơ piston cũng có những quy trình hút – nén – gia nhiệt ( đốt ) – co và giãn. Nhưng ở động cơ piston toàn bộ những quá trình đó diễn ra tại cùng một bộ phận ( tại xi lanh động cơ ) nhưng ở những thời gian khác nhau, luân phiên theo quy trình hút, nén, nổ, xả, quy trình như vậy là quy trình gián đoạn. Còn tại động cơ tuốc bin khí những quy trình này diễn ra liên tục nhưng tại những bộ phận khác nhau : tại máy nén quy trình nén liên tục, tại buồng đốt liên tục quy trình gia nhiệt, và tại tuốc bin liên tục quy trình co và giãn sinh công, chính yếu tố này quyết định tính hiệu suất cao của loại động cơ này. • Khối nén khí Khối nén khí là một trong những khối cô
Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Giáo dục