Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 12: TUABIN KHÍ VAØ ÑOÄNG CÔ PHAÛN LÖÏC
CHƯƠNG 12
TTUUAABBIINN KKHHÍÍ VVÀÀ ĐĐỘỘNNGG CCƠƠ PPHHẢẢNN LLỰỰCC
1. TUABIN KHÍ
1.1 Khái quát
Động cơ tuabine khí là một trong các loại động cơ nhiệt hiện đại.
Động cơ tuabin khí dùng nhiều trong lĩnh vực hàng không và các nhà máy điện công suất lớn.
CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ
-1-
Công sinh ra trong tuabin khí là do động năng của dòng khí chuyển động với vận tốc cao chuyển biến thành cơ năng.
Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 12: TUABIN KHÍ VAØ ÑOÄNG CÔ PHAÛN LÖÏC
Caáu taïo ñoäng cô tuabin khí goàm 3 boä phaän chính:
- Maùy neùn khí: duøng ñeå taïo doøng khoâng khí coù aùp suaát cao, ñoàng thôøi cung
caáp oxy cho quaù trình chaùy nhieân lieäu trong buoàng ñoát.
- Buoàng ñoát: duøng ñeå ñoát chaùy nhieân lieäu taïo neân saûn phaåm chaùy (chaát
moâi giôùi) coù aùp suaát vaø nhieät ñoä cao.
- Tuabin khí: doøng saûn phaåm chaùy phun leân caùc caùnh ñoäng cuûa tuabin laøm
tuabin quay taïo ra cô naêng. Moät phaàn cô naêng ñöôïc duøng ñeå cung caáp
coâng cho maùy neùn.
Nguyeân lyù hoaït ñoäng: khoâng khí ñöôïc maùy neùn höôùng truïc neùn töø aùp suaát p1 ñeán p2 theo quaù trình ñoaïn nhieät, sau ñoù ñöôïc thoåi vaøo buoàng ñoát, nhieân lieäu ñöôïc voøi phun phun vaøo, quaù trình caùu trong buoàng ñoát cung caáp nhieät löôïng
cho chu trình, saûn phaåm chaùy ñöôïc ñöa vaøo oáng taêng toác cuûa tuabin (caùnh tónh
gaén treân thaân tuabin), qua oáng taêng toác nhieät ñoä vaø aùp suaát doøng khí giaûm
xuoáng, toác ñoä vaø ñoäng naêng cuûa doøng khí taêng leân, sau ñoù doøng khí ñöôïc thoåi
vaøo heä thoáng caùnh gaén treân ñóa quay cuûa tuabin (caùnh ñoäng), ôû ñaây ñoäng naêng
cuûa doøng khí bieán ñoåi thaønh cô naêng laøm quay truïc tuabin.
Öu ñieåm cuûa tuabin khí so vôùi ñoäng cô ñoát trong:
CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ
-2-
- Ma saùt nhoû neân hieäu suaát cao.
Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 12: TUABIN KHÍ VAØ ÑOÄNG CÔ PHAÛN LÖÏC
- Ñoä rung ñoäng nhoû, quay oån ñònh. Vaän toác töø 3000voøng/phuùt trôû leân.
- Kích thöôùc maùy nhoû phaùt coâng suaát lôùn.
Nhöôïc ñieåm: Yeâu caàu vaät lieäu cheá taïo chòu ñöôïc nhieät ñoä cao trong thôøi gian
daøi, coâng ngheä cheá taïo cao. Hieäu suaát chöa thaät cao so vôùi ñoäng cô ñoát trong.
1.2 Chu trình tuabin khí caáp nhieät ñaúng aùp (nhö hình treân)
Xem chaát moâi giôùi laø khí lyù töôûng.
Quaù trình thaûi khí ra moâi tröôøng (4-1) xem laø ñaúng aùp vì lieân tuïc (khaùc vôùi
ÑCÑT)
Coâng caáp vaøo maùy neùn:
wc = cp(T2 – T1), kJ/kg
Nhieät löôïng caáp vaøo chu trình:
q1 = cp(T3 – T2), kJ/kg
Coâng sinh ra cuûa tuabin:
wT = cp(T3 – T4), kJ/kg
Coâng sinh ra cuûa chu trình:
w = wT - wC
CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ
-3-
Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình:
Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 12: TUABIN KHÍ VAØ ÑOÄNG CÔ PHAÛN LÖÏC
Heä soá töï duøng bwr (back work ratio):
bwr = , %
2. ÑOÄNG CÔ PHAÛN LÖÏC
Ñoäng cô phaûn löïc laø loaïi ñoäng cô bieán hoaù naêng cuûa nhieân lieäu thaønh ñoäng
naêng vaø ñaåy ñoäng cô veà phía tröôùc theo nguyeân taéc phaûn löïc.
Nguyeân lyù laøm vieäc:
- Khoâng khí ñöôïc neùn sô boä qua oáng taêng aùp; (quaù trình 1-a)
CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ
-4-
- Sau ñoù khoâng khí ñöôïc neùn tieáp tuïc nhôø maùy neùn; (quaù trình a-2)
Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 12: TUABIN KHÍ VAØ ÑOÄNG CÔ PHAÛN LÖÏC
- Quaù trình chaùy xaûy ra trong buoàng ñoát; (quaù trình 2-3)
- Quaù trình giaõn nôû trong tuabin khí; (quaù trình 3-b)
- Quaù trình giaõn nôû qua oáng taêng toác ñeå phun ra ngoaøi; (quaù trình b-4).
Moät soá giaû thieát ñeå tính toaùn:
- Coâng sinh ra cuûa tuabin khí baèng coâng caáp vaøo maùy neùn:
wc = cp(T2 – Ta)
wT = cp(T3 – Tb)
wc = wT
- Löu löôïng khoái löôïng cuûa moâi chaát löu ñoäng trong ÑCPL taïi moåi vò trí
laø nhö nhau.
- Vaän toác khoâng khí vaøo ÑCPL baèng vaän toác maùy bay.
-
Duøng coâng thöùc trong phaàn 1.2 chöông Löu ñoäng vaø tieát löu ta coù caùc quan heä
sau:
) Löïc ñaåy F = G(
= G( ( ) Coâng suaát ñaåy Wp = F
Hieäu suaát ñaåy
3. BAØI TAÄP
Moät maùy bay phaûn löïc bay vôùi vaän toác 260m/s trong khoâng trung coù aùp suaát 0,35bar vaø nhieät ñoä -40oC. Tyû soá neùn cuûa maùy neùn laø 10, nhieät ñoä khí vaøo tuabin laø 1100oC, löu löôïng khoâng khí qua maùy neùn laø 45kg/s. Laáy cp=1kJ/kg.K
CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ
-5-
Xaùc ñònh:
Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 12: TUABIN KHÍ VAØ ÑOÄNG CÔ PHAÛN LÖÏC
- Nhieät ñoä vaø aùp suaát khí sau tuabin
- Vaän toác khí ra khoûi oáng taêng toác
CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ
-6-
- Hieäu suaát ñaåy cuûa chu trình.
