intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Báo cáo: Nghiên cứu tua bin nghiêng phục vụ phát triển thủy điện nhỏ ở việt nam

Chia sẻ: Nguyen Bao Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST
Báo xấu
119
lượt xem 18
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mặc dù nguồn và lưới điện quốc gia phát triển mạnh, nh−ng theo đánh giá của ngμnh năng lượng, tới năm 2010 vẫn còn khỏang 400 xã chưa được sử dụng điện từ lưới quốc gia vì chi phí quá cao cho phát triển lưới điện. Hơn nữa, với điều kiện tự nhiên có nhiều thuận lợi cho phát triển thủy điện vừa vμ nhỏ thì việc phát triển thủy điện nhỏ vμ các nguồn năng l−ợng tái tạo khác để cấp điện lμ một giải pháp kinh tế bền vững, góp phần bảo vệ môi tr−ờng. Trên thế giới, thủy điện vừa và nhỏ ngay...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Nghiên cứu tua bin nghiêng phục vụ phát triển thủy điện nhỏ ở việt nam

  1. bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n viÖn khoa häc thñy lîi b¸o c¸o tæng kÕt chuyªn ®Ò nghiªn cøu tua bin nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam thuéc ®Ò tµi kc 07.04: “nghiªn cøu, lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó khai th¸c vµ sö dông c¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o trong chÕ biÕn n«ng, l©m, thñy s¶n, sinh ho¹t n«ng th«n vµ b¶o vÖ m«i tr−êng” Chñ nhiÖm ®Ò tµi: TS Hoµng V¨n th¾ng 5817-1 16/5/2006 hµ néi – 5/2006
  2. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Lêi nãi ®Çu Ch−¬ng I. Më ®Çu 2 1.1. §Æt vÊn ®Ò. 2 1.2. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. 2 Ch−¬ng II. Tæng quan vÒ tua bin tia nghiªng 3 2.1. TBTN cña h·ng GILKES. 4 2.2. TBTN do Trung Quèc s¶n xuÊt. 6 2.3. Mét sè th«ng tin kh¸c. 8 2.4. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông TBTN ë ViÖt Nam. 8 Ch−¬ng III. C¬ së lý thuyÕt vµ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu tBTN 9 3.1. C¬ së lý thuyÕt TBTN. 9 3.1.1. T¸c ®éng t−¬ng hç gi÷a dßng tia vµ tÊm b¶n. 9 3.1.2. Lý thuyÕt ®¬n gi¶n cña TBTN. 14 3.2. ThiÕt kÕ TBTN. 17 3.2.1. Biªn d¹ng phÇn dÉn dßng cña TBTN. 18 3.2.2. ThiÕt kÕ bé phËn h−íng dßng (vßi phun). 22 3.2.3. Bé phËn l¸i, c¾t dßng. 27 3.2.4. Dßng tia tù do trong kh«ng khÝ. 28 3.2.5. Nghiªn cøu, thiÕt kÕ b¸nh xe c«ng t¸c. 29 3.2.6. Vá tua bin. 33 3.2.7. Bè trÝ c¸c bé phËn c¬ b¶n cña TBTN. 33 3.3. Chän kÕt cÊu tæ m¸y, sè vßi phun. 34 3.4. Ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ TBTN. 36 3.4.1. Chän c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n. 36 3.4.2. X©y dùng ch−¬ng tr×nh tÝnh c¸c th«ng sè chÝnh cña TBTN. 38 Ch−¬ng IV. Nghiªn cøu thùc nghiÖm tBTN 43 4.1. H−íng nghiªn cøu TBTN. 43 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  3. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 4.1.1. Vßi phun. 43 4.1.2. B¸nh xe c«ng t¸c. 43 4.1.3. T−¬ng quan gi÷a vßi phun vµ b¸nh c«ng t¸c. 43 4.2. ThiÕt kÕ TBTN m« h×nh. 44 4.2.1. Lùa chän kÕt cÊu. 44 4.2.2. Lùa chän kÝch th−íc, th«ng sè c¬ së TBTN m« h×nh. 44 4.2.3. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña TBTN m« h×nh. 44 4.2.4. ThiÕt kÕ b¸nh xe c«ng t¸c. 45 4.2.5. Lùa chän vßi phun. 46 4.3. M« h×nh ho¸ tua bin. 47 4.4. Thùc nghiÖm tua bin m« h×nh. 49 4.4.1. HÖ thèng thÝ nghiÖm. 49 4.4.2. ThÝ nghiÖm tua bin m« h×nh 53 4.5. X©y dùng ®Æc tÝnh tæng hîp chÝnh cña tua bin m« h×nh. 60 4.6. C¸c kÕt luËn rót ra tõ thùc nghiÖm. 63 KÕt luËn 65 Tµi liÖu tham kh¶o 67 Phô lôc 68 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  4. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Lêi nãi ®Çu MÆc dï nguån vµ l−íi ®iÖn quèc gia ph¸t triÓn m¹nh, nh−ng theo ®¸nh gi¸ cña ngµnh n¨ng l−îng, tíi n¨m 2010 vÉn cßn kháang 400 x· ch−a ®−îc sö dông ®iÖn tõ l−íi quèc gia v× chi phÝ qu¸ cao cho ph¸t triÓn l−íi ®iÖn. H¬n n÷a, víi ®iÒu kiÖn tù nhiªn cã nhiÒu thuËn lîi cho ph¸t triÓn thñy ®iÖn võa vµ nhá th× viÖc ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá vµ c¸c nguån n¨ng l−îng t¸i t¹o kh¸c ®Ó cÊp ®iÖn lµ mét gi¶i ph¸p kinh tÕ bÒn v÷ng, gãp phÇn b¶o vÖ m«i tr−êng. Trªn thÕ giíi, thñy ®iÖn võa vµ nhá ngµy cµng ®−îc quan t©m sö dông kh«ng chØ ë c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn mµ cßn ë ngay c¸c n−íc ph¸t triÓn nh− Anh, Ph¸p, §øc … Nghiªn cøu, chÕ t¹o tua bin thñy ®iÖn võa ®ßi hái cã ®éi nò c¸n bé cã n¨ng lùc nghiªn cøu triÓn khai cña nhiÒu nghµnh khoa häc kh¸c nhau (C¬ khÝ, Thñy lùc, §iÖn, §iÒu khiÓn tù ®éng …) võa mang tÝnh ®¬n chiÕc, tèn nhiÒu nh©n c«ng. Do vËy, kh¶ n¨ng c¹nh tranh cña ViÖt Nam lµ rÊt cao trong lÜnh vùc nµy. Do vËy, ®Èy m¹nh nghiªn cøu ph¸t triÓn thñy ®iÖn võa vµ nhá võa cung cÊp cho thÞ tr−êng trong n−íc l¹i võa cã kh¶ n¨ng xuÊt khÈu. Tua bin tia nghiªng lµ lo¹i tua bin cã ®Æc tÝnh n¨ng l−îng tèt: hiÖu suÊt kh¸ cao vµ ®−êng hiÖu suÊt ph¼ng, vïng lµm viÖc t−¬ng ®èi réng. Tuy nhiªn c«ng nghÖ chÕ t¹o chóng cßn kh¸ phøc t¹p (nhÊt lµ b¸nh c«ng t¸c). HiÖn nay, cã rÊt Ýt tµi liÖu nãi vÒ lo¹i tua bin nµy. §Ó nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn lo¹i tua bin nµy ë ViÖt Nam, chóng t«i lùa chän nghiªn cøu mét tua bin tia nghiªng m« h×nh dùa trªn c¬ së mét sè lý thuyÕt tÝnh to¸n cña tua bin xung kÝch, c¸c tua bin thùc vµ dùa trªn thùc nghiÖm ®Ó hoµn thiÖn. Tõ m« h×nh ®· ®−îc nghiªn cøu, dùa trªn nguyªn t¾c vÒ c¸c tiªu chuÈn t−¬ng tù, chóng ta sÏ cã ®−îc gam tua bin nµy. 1 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  5. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Ch−¬ng I. Më ®Çu 1.1. §Æt vÊn ®Ò. Tua bin tia nghiªng (TBTN) thuéc nhãm tua bin cã tû tèc thÊp, n»m gi÷a tua bin g¸o vµ tua bin XK2L. Trong thùc tÕ chÕ t¹o tua bin, nhiÒu tr−êng hîp ph¶I lùa chän TBTN hoÆc tua bin g¸o nhiÒu vßi phun, v× nÕu sö dông c¸c läai tua bin kh¸c lµ kh«ng kinh tÕ hoÆc hiÖu suÊt thÊp. ë ViÖt Nam, mét sè tr¹m thñy ®iÖn ®· nhËp thiÕt bÞ TBTN cña n−íc ngoµi nh− Tr¹m thuû ®iÖn Kú S¬n - Hµ TÜnh víi hai tæ m¸y 250kW, Tr¹m thuû ®iÖn Nµ Ch¸ - Méc Ch©u - S¬n La mét tæ m¸y 130kW cña h·ng GILKES (Anh) vµ ®· nhËp hµng ngµn tæ m¸y thñy ®iÖn siªu nhá (T§SN) cã c«ng suÊt 200 ÷ 300W cña Trung Quèc. Thùc tÕ cho thÊy r»ng c¸c tæ m¸y nµy cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, ®é bÒn cao vµ hiÖu qu¶ n¨ng l−îng tèt. Do vËy ®Ò tµi ®· ®Æt vÊn ®Ò nghiªn cøu TBTN cho thñy ®iÖn nhá trong giíi h¹n b−íc ®Çu lµ c¸c tua bin cã c«ng suÊt d−íi 200kW víi c¸c néi dung: - Nghiªn cøu lý thuyÕt vµ m« h×nh ®Ó x©y dùng biªn d¹ng c¸nh, phÇn dÉn dßng. - X©y dùng gam tua bin - øng dông ®Ó thiÕt kÕ mét sè tæ m¸y: 200W, 500W, 1000W, 5kW vµ 10kW. - Lµm c¬ së cho thiÕt kÕ c¸c tæ m¸y cã c«ng suÊt tíi 200kW. 1.2. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. Khi b¾t ®Çu b−íc vµo nghiªn cøu TBTN, ®Ò tµi gÆp ph¶i c¸c khã kh¨n lín lµ: - C¬ së lý thuyÕt vÒ TBTNT lµ kh«ng hßan chØnh, dùa trªn lý thuyÕt ®¬n gi¶n víi rÊt nhiÒu gi¶ thiÕt lµm ®¬n gi¶n hãa bµi tãan. - Tµi liÖu n−íc ngßai còng rÊt thiÕu. Do vËy ®Ò tµi sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu sau: - Nghiªn cøu lý thuyÕt: Dùa vµo lý thuyÕt ®¬n gi¶n cña TBTN, c¸c nghiªn cøu vÒ tua bin g¸o cã thÓ øng dông cho TBTN. - Nghiªn cøu theo mÉu: Lùa chän c¸c mÉu cã chÊt l−îng tèt, ®o ®¹c vµ ph©n tÝch c¸c sè liÖu mÉu. - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ thö nghiÖm trªn m« h×nh, xö lý sè liÖu. - Thö nghiÖm hiÖn tr−êng. - X©y dùng c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ chung ®Ó nh©n réng tõ m« h×nh ra tua bin thùc. 2 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  6. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Ch−¬ng II. Tæng quan vÒ tua bin tia nghiªng Ngay tõ thÕ kû 15, Leona de Vinci ®· ph¸t minh ra d¹ng b¸nh xe n−íc, ®ã chÝnh lµ d¹ng s¬ khai nhÊt cña TBTN ngµy nay. H×nh 1. D¹ng TBTN cæ nhÊt cßn gi÷ l¹i ®−îc ®Õn nay t¹i b¶o tµng Leonardo da Vinci ë Milano - Italy Tæng kÕt tµi liÖu nghiªn cøu vµ chÕ t¹o TBTN trªn thÕ giíi cho thÊy: TBTN ®−îc sö dông cho ph¹m vi réng nhÊt lµ: H = 300 m Q = 5 m3/s Víi 3 d¹ng kÕt cÊu: - TBTN trôc ngang 1 vßi phun. - TBTN trôc ngang 2 vßi phun. - TBTN trôc ®øng nhiÒu vßi phun. HiÖu suÊt cao nhÊt ®−îc ®¸nh gi¸ vµo kháang 86 ÷ 87%. Mét sè nhµ nghiªn cøu næi tiÕng vÒ TBTN nh−: шиΠyлин и. Φ (I. F. Sipulin); 3 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  7. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 ë Anh, h·ng GILKES lµ h·ng nghiªn cøu hµng ®Çu vÒ TBTN. Tõ n¨m 1993, h·ng TANAKA (NhËt B¶n) trªn c¬ së nghiªn cøu cña GILKES còng ®· x©y dùng gam TBTN cña m×nh. ë Trung Quèc, TBTN còng ®−îc sö dông tõ l©u nh−ng gÇn ®©y, viÖn nghiªn cøu TRIED (Thiªn T©n - Trung Quèc) còng ®· nghiªn cøu tiªu chuÈn hãa TBTN cho tr¹m thñy ®iÖn cã cét ¸p nhá h¬n 180m. Mét sè th«ng tin vÒ TBTN trªn thÕ giíi nh− sau: 2.1. TBTN cña h·ng GILKES. H·ng GILKES s¶n xuÊt tua bin thñy lùc tõ n¨m 1856 vµ ®· b¸n s¶n phÈm ra h¬n 80 n−íc trªn thÕ giíi. Gam TBTN do h·ng giíi thiÖu cã ph¹m vi lµm viÖc: H = 20 ÷ 300 m P = 50 ÷ 10.000kW Víi kÕt cÊu trôc ngang (h×nh 2), b¸nh c«ng t¸c ®−îc l¾p c«ng s«n trªn trôc tua bin. CÊp ®−êng kÝnh b¸nh c«ng t¸c D1= 30, 33, 36, 40, 44, 48, 53, 58, 64, 71, 78, 88, 94, 104, 114cm. Ph¹m vi sö dông nh− ë h×nh 3. H×nh 2. KÕt cÊu TBTN cña h·ng GILKES 4 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  8. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 H×nh 3. BiÓu ®å sö dông s¶n phÈm TBTN cña h·ng GILKES TBTN do h·ng GILKES s¶n xuÊt cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, l¾p ®Æt vµ vËn hµnh. Tæ m¸y TBTN cña GILKES lÇn ®Çu tiªn sö dông ë ViÖt Nam tai tr¹m Thñy ®iÖn Nµ Ch¸ (Méc Ch©u - S¬n La lµ mét tr¹m thñy ®iÖn kiÓu mÉu vÒ thñy ®iÖn nhá ë ViÖt Nam (h×nh 4). H×nh 4. TBTN ®−îc l¾p ®Æt t¹i TT§ Nµ Ch¸ - Méc Ch©u - S¬n La Víi kÕt cÊu 2 mòi phun, TBTN cã ph¹m vi lµm viÖc réng (2 lÇn) so víi läai TBTN do Trung Quèc s¶n xuÊt. 5 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  9. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 2.2. TBTN do Trung Quèc s¶n xuÊt. Trung quèc sö dông réng r·I TBTN cho thñy ®iÖn võa vµ nhá víi kÕt cÊu trôc ngang, 1 vßi phun (h×nh 5). H×nh 5. KÕt cÊu TBTN do Trung Quèc chÕ t¹o TBTN ®−îc tiªu chuÈn hãa thµnh 2 mÉu XJ13 vµ XJ02 víi ph¹m vi lµm viÖc: H = 30 ÷ 150 m P = 5 ÷ 1250 kW. CÊp ®−êng kÝnh b¸nh c«ng t¸c D1= 12, 20, 25, 32, 40, 50cm §−êng kÝnh dßng tia d0= 5, 6, 7, 9, 11 vµ 12,5cm. Bé ®iÒu tèc ®−îc sö dông lµ ®iÒu tèc c¬ khÝ - thñy lùc. 6 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  10. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 H×nh 6. BiÓu ®å sö dông s¶n phÈm TBTN XJ02 do Trung Quèc s¶n xuÊt 7 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  11. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 2.3. Mét sè th«ng tin kh¸c. Ngoµi hai ®¹i diÖn trªn, h·ng NEWMILLS HYDRO (Anh) giíi thiÖu läai TBTN trôc ®øng cã nhiÒu mòi phun (h×nh 7). H×nh 7. S¬ ®å kÕt cÊu TBTN nhiÒu vßi phun cña h·ng NEWMILLS HYDRO 2.4. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông TBTN ë ViÖt Nam. ë n−íc ta míi chØ cã mét sè tr¹m thuû ®iÖn nhá sö dông lo¹i tua bin nµy (®· nãi trong phÇn më ®Çu). C¸c tæ m¸y thñy ®iÖn cùc nhá (sö dông TBTN) ®· ®−îc ®−a vµo sö dông réng r·i, c¸c s¶n phÈm nµy tõ hai nguån: thuû ®iÖn Pico 200÷500W nhËp khÈu tõ Trung Quèc vµ c¸c tæ m¸y 200 ÷ 7500W do Trung t©m Thñy ®iÖn - ViÖn Khoa häc Thñy lîi chÕ t¹o. NhËn thÊy nh÷ng −u ®iÓm cña TBTN phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá vµ cùc nhá trong n−íc, gÇn ®©y Trung T©m Thñy §iÖn - ViÖn Khoa häc Thñy lîi ®· ®Çu t− nghiªn cøu øng dông läai tua bin nµy vµ b−íc ®Çu ®· ®¹t ®−îc nhòng kÕt qu¶ tèt t¹o tiÒn ®Ò cho c¸c nghiªn cøu s©u h¬n. 8 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  12. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Ch−¬ng III. C¬ së lý thuyÕt vµ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu tBTN Trong TBTN, dßng chÊt láng phun vµo c¸nh b¸nh c«ng t¸c d−íi mét gãc nghiªng α (h×nh 8) α H×nh 8. Dßng chÊt láng phun vµo BCT TBTN C¬ së lý thuyÕt cña TBTN ®−îc dùa trªn lý thuyÕt vÒ t¸c ®éng t−¬ng hç gi÷a dßng tia vµ tÊm b¶n. 3.1. C¬ së lý thuyÕt TBTN. 3.1.1. T¸c ®éng t−¬ng hç gi÷a dßng tia vµ tÊm b¶n. 3.1.1.1. TÊm b¶n cong ®èi xøng ®Æt cè ®Þnh. XÐt t¸c ®éng cña dßng tia lªn tÊm b¶n cong ®èi xøng ®Æt cè ®Þnh (h×nh 9). V2 f1 V1 x f V2 β H×nh 9. S¬ ®å dßng tia ch¶y lªn tÊm b¶n cong ®èi xøng ®Æt cè ®Þnh. Víi gi¶ thiÕt chÊt láng lµ lý t−ëng, ¸p dông ph−¬ng tr×nh ®éng l−îng, ta cã lùc P do chÊt láng t¸c ®éng lªn tÊm b¶n lµ: 9 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  13. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 γv12 γQv1 P= (1 − cos β) = f (1 − cos β) (3.1) g g Tõ c«ng thøc nµy ta thÊy r»ng lùc P sÏ lín nhÊt khi β = 1800 vµ trong tr−êng hîp nµy: 2 γv12 P= f (3.2) g NÕu f1 lµ h×nh chiÕu cña b¶n cong lªn ph−¬ng vu«ng gãc víi x, ¸p lùc trung b×nh lªn tÊm b¶n lµ: 2v12 f p hp = = (3.3) f1γ gf1 v12 v× h p ≤ H = suy ra f1 ≥ 4f (3.4) 2g Tõ ®©y ta thÊy r»ng ®Ó ®¹t yªu cÇu t¸c dông cña dßng ch¶y lªn tÊm b¶n, diÖn tÝch h×nh chiÕu cña b¶n lªn ph−¬ng vu«ng gãc dßng tia ph¶i lín h¬n 4 lÇn diÖn tÝch tiÕt diÖn dßng tia. Nguyªn t¾c lý thuyÕt nµy ®−îc sö dông ®Ó lùa chän kÝch th−íc cña BCT tua bin xung kÝch. 3.1.1.2. TÊm b¶n cong ®èi xøng chuyÓn ®éng theo trôc dßng tia. Trªn ®©y ta ®· nãi ®Õn lùc t¸c dông t−¬ng hç gi÷a dßng tia vµ tÊm b¶n. Khi tÊm b¶n ®øng yªn sÏ kh«ng cã trao ®æi n¨ng l−îng. Muèn cho tÊm b¶n nhËn ®−îc n¨ng l−îng tõ dßng tia, nã ph¶i chuyÓn ®éng víi vËn tèc u nµo ®ã (s¬ ®å trªn h×nh 10). Lóc nµy vËn tèc cña dßng tia so víi tÊm b¶n: w=c-u (3.5) Trong ®ã: u - vËn tèc theo c - vËn tèc tuyÖt ®èi. Sau mét ®¬n vÞ thêi gian, khèi l−îng n−íc ch¶y lªn tÊm b¶n lµ: γ m= f .w (3.6) g 10 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  14. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 W f1 C x u f W β H×nh 10. S¬ ®å dßng tia lªn tÊm b¶n cong ®ang chuyÓn ®éng theo trôc cña dßng tia. ¸p dông ph−¬ng tr×nh ®éng l−îng, ta cã: γf (c − u ) 2 (1 − cos β ) P= (3.7) g C«ng suÊt do lùc P sinh ra: γf (c − u ) 2 u (1 − cos β ) N n = P.u = (3.8) g C«ng suÊt cña dßng tia: c2 γc 2 γQ = Nz = f (3.9) 2g 2g HiÖu suÊt thñy lùc: N n 2(c − u ) 2 (1 − cos β )u η th = = (3.10) c3 Nz HiÖu suÊt thñy lùc lín nhÊt η max : 8 η th max = (1 − cos β ) (3.11) 27 HiÖu suÊt cùc ®¹i ηth max cã gi¸ trÞ lín nhÊt khi β = 1800 16 η th max =
  15. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 láng nµy tû lÖ víi vËn tèc t−¬ng ®èi w = c - u. NÕu u cµng nhá, lùc t¸c dông lªn tÊm b¶n cµng lín nh−ng khi u = 0 chÊt láng sÏ kh«ng truyÒn n¨ng l−îng cho tÊm b¶n n÷a. Muèn cho tÊm b¶n nhËn toµn bé n¨ng l−îng cña dßng tia th× vßi phun còng ph¶i chuyÓn ®éng víi vËn tèc u. Khi ®ã sau mét ®¬n vÞ thêi gian dßng ch¶y lªn tÊm b¶n víi mét khèi l−îng lµ: γ m= fc (3.13) g KÕt qu¶ ta cã: γ P= fc (c − u )(1 − cos β) (3.14) g C«ng suÊt do lùc sinh ra: γ N n = Pu = fc(c − u )u (1 − cos β) (3.15) g HiÖu suÊt thñy lùc: 2(c − u )u (1 − cos β ) η th = (3.16) c2 c utu = còng t−¬ng tù nh− trªn ta t×m ®−îc u tèi −u: (3.17) 2 1 η th max = (1 − cos β ) HiÖu suÊt cùc ®¹i lóc nµy lµ: (3.18) 2 Khi β = 1800 th× ηth max = 1 Nh− vËy vÒ mÆt lý thuyÕt, tÊm b¶n cã thÓ nhËn toµn bé n¨ng l−îng dßng tia. KÕt luËn nµy mang ý nghÜa vÒ nguyªn t¾c ®èi víi tua bin xung kÝch. 3.1.1.3. TÊm b¶n cong chuyÓn ®éng d−íi mét gãc α víi trôc dßng tia. B©y giê ta xÐt tr−êng hîp kh¸c khi tÊm b¶n chuyÓn ®éng víi vËn tèc u t¹o nªn mét gãc α nµo ®ã so víi vËn tèc cña dßng tia (h×nh 11). Tõ tam gi¸c vËn tèc t¹i cöa vµo ta x¸c ®Þnh trÞ sè cña vËn tèc t−¬ng ®èi: w = c 2 + u 2 − 2u cos α 12 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  16. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 w1 u β1 α c1 u c 2 u w2 β2 H×nh 11. S¬ ®å dßng tia t¸c ®éng lªn tÊm b¶n cong ®ang chuyÓn ®éng d−íi mét gãc so víi trôc cña dßng tia §Ó tho¶ m·n yªu cÇu vÒ ®iÒu kiÖn ch¶y vµo cña dßng tia, h−íng cña w ph¶i trïng víi tiÕp tuyÕn cña tÊm b¶n. Gãc β1 biÓu thÞ h−íng cña vËn tèc t−¬ng ®èi w1 víi h−íng chuyÓn ®éng cña b¶n ®−îc x¸c ®Þnh tõ tam gi¸c vËn tèc cöa vµo: sin β1 c1 = (3.19) sin α w1 Lùc t¸c ®éng lªn b¶n theo h−íng chuyÓn ®éng: γQ P= (c. cos α - u − cos β 2 c 2 + u 2 − 2.c.u. cos α ) (3.20) g C«ng suÊt do lùc P sinh ra: γQ .u.(c. cos α - u − cos β 2 c 2 + u 2 − 2.c.u. cos α ) N n = P.u = (3.21) g HiÖu suÊt thñy lùc sÏ lµ: 2.u.(c. cos α - u − cos β 2 c 2 + u 2 - 2.c.u. cos α ) η th = (3.22) c2 Lùc t¸c ®éng theo h−íng vu«ng gãc víi chuyÓn ®éng còng x¸c ®Þnh t−¬ng tù: γQ (c. sin α − sin β 2 c 2 + u 2 − 2.c.u. cos α ) P= (3.23) g 13 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  17. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Trªn ®©y lµ c¸c ph−¬ng tr×nh lý thuyÕt cã ý nghÜa trong viÖc ph©n tÝch qu¸ tr×nh lµm viÖc cña TBTN. Tõ lý thuyÕt c¬ b¶n cña dßng tia vµ tÊm b¶n, rót ra mét sè kÕt luËn quan träng: - DiÖn tÝch chiÕu cña tÊm b¶n lªn ph−¬ng vu«ng gãc víi dßng tia ®Ó thu ®−îc f1 = 4 ÷8 . hiÖu qu¶ cao lµ f - VËn tèc chuyÓn ®éng tèi −u cña tÊm b¶n ®Ó thu nhËn n¨ng l−îng lµ: c utu= 2 - Khi β = 1800, ηth = 1. (ë ®iÒu kiÖn lý t−ëng) 3.1.2. Lý thuyÕt ®¬n gi¶n cña TBTN. Trong TBTN, n−íc ch¶y vµo BCT t¹o víi mÆt ph¼ng quay mét gãc ∝. Dßng ch¶y vµo BCT tõ mét mÆt vµ ra khái ë mÆt kh¸c. N−íc kh«ng ch¶y ra phÝa ngoµi BCT do ®ã phÝa ngoµi BCT cho phÐp dïng mét vµnh nÐo, c¸c c¸nh cña b¸nh xe. §©y còng lµ −u ®iÓm vÒ kÕt cÊu BCT so víi tua bin g¸o. C¸nh cã h×nh d¹ng g¸o víi c¹nh cöa vµo kh«ng lín l¾m vµ ®Ó ra khái c¸nh thuËn lîi ®ßi hái c¹nh cöa ra kÐo dµi h¬n nhiÒu so víi c¹nh cöa vµo. Tuy vËy trong lý thuyÕt ®¬n gi¶n vÒ TBTN nã ®−îc gi¶ thiÕt lµ qu¸ tr×nh ch¶y trªn c¸nh x¶y ra trªn c¸c mÆt ph¼ng song song víi trôc BCT vµ trôc dßng tia. S¬ ®å ch¶y lªn BCT thÓ hiÖn trªn h×nh 12. d u w1 c1 cu1 β1 α1 cu2 α2 c2 w2 β2 u H×nh 12. S¬ ®å dßng ch¶y vµo BCT TBTN 14 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  18. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Gi¸ trÞ cña vËn tèc t−¬ng ®èi x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: w = c 2 + u 2 − 2c.u. cos α Gi¶ thiÕt r»ng tiÕp tuyÕn víi mÆt trong cña c¸nh ®i qua c¹nh cöa vµo vµ trïng víi h−íng vËn tèc w1. Tõ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña tua bin: ηgH = ω.(cu1r1 - cu2r2) (3.24) D1 vµ ω.r1 = ω.r2 =u Trong ®ã: r1 = r2 = 2 cu1 = c1cosα1 = w1cosβ1+ u (3.25) cu2 = c2cosα2 = u - w2cos(1800 - β2) (3.26) Trong ®ã: - α1, α2 lµ gãc gi÷a vÐc t¬ vËn tèc tuyÖt ®èi t¹i cöa vµo c1 vµ cöa ra c2 víi vect¬ vËn tèc u; - β1, β2 lµ c¸c gãc gi÷a vect¬ vËn tèc t−¬ng ®èi t¹i cöa vµo w1 vµ cöa ra w2 víi vec t¬ vËn tè theo u. Tõ ®©y hiÖu suÊt sÏ lµ: u{[ w1 cos β1 + u ] − [u − w2 cos(180 0 − β 2 )]} = = η TL gH (3.27) 2ϕ 2 uw1 = [cos β1 + ξ cos(180 0 − β 2 )] 2 c1 W2 ξ= Trong ®ã: W1 ϕ : HÖ sè vËn tèc mòi phun c1 ϕ= (3.28) 2 gH BiÕn ®æi ta cã: sin( β1 − α 1 ) sin α1 ηTL = 2ϕ 2 (cos β1 − ξ cos β 2 ) (3.29) sin 2 β1 15 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  19. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 Nh− vËy hiÖu suÊt thuû lùc cña TBTN phô thuéc vµo c¸c gãc α1, β1, β2. Ta cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ tèi −u cña c¸c gãc nµy. ë c«ng thøc (3.29) ta thÊy ηTL ®¹t max khi cosβ2 = -1 hay β2 = 1800. §Ó t×m gi¸ trÞ tèi −u cña α1 ta cÇn t×m ®¹o hµm riªng cña η theo α1. cos β1 − ξ cos β 2 δη th = 2ϕ 2 [sin β1 (cos 2 α1 − sin 2 α1 ) − 2 cos α1 sin α1 cos β1 ] =0 sin 2 β1 δα1 β1 α1 = KÕt qu¶: (3.30) 2 Thay vµo (3.29) ta cã : sin 2 β1 / 2 = 2ϕ 2 [cos β1 − ξ cos β 2 ] η th max (3.31) sin 2 β1 Sau khi biÕn ®æi ta cã: cos β1 − ξ cos β 2 η th max = ϕ 2 (3.31a) 1 + cos β1 LÊy ®¹o hµm riªng cña (3.31a) theo β1 ta cã: ∂η th max sin β1 (1 + ξ cos β 2 ) =ϕ2 =0 (3.32) ∂β1 (1 + cos β1 ) 2 Nh− vËy hiÖu suÊt cùc ®¹i theo lý thuyÕt ®¬n gi¶n khi: α1 = 0; β1 = 0; β2 = 1800 (3.33) 1+ ξ η th max = ϕ 2 Lóc ®ã: (3.34) 2 NÕu gi¶ thiÕt chÊt láng lµ lý t−ëng th× ϕ = 1; ξ = 1 ta cã: ηth max = 1 Nh− vËy vÒ mÆt lý thuyÕt, hiÖu suÊt thñy lùc cña TBTN cã thÓ b»ng 1. Nh−ng ®Ó ®¹t ®−îc ®iÒu nµy cÇn ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn α1 = β1= 0 vµ β2 =1800 cã nghÜa lµ dßng ch¶y vµo vµ ra ph¶i trïng víi ph−¬ng cña BCT. Trªn thùc tÕ ®iÒu nµy kh«ng thÓ cã ®−îc v× nÕu dßng ch¶y ra víi gãc β2 =1800 th× dßng ch¶y ra cña c¸nh tr−íc ®Ëp vµo l−ng c¸nh sau. Nh×n vµo s¬ ®å lµm viÖc cña TBTN ta còng thÊy kh«ng thÓ t¹o ®−îc gãc dßng vµo α1 = 00. Nh− c¸c ph©n tÝch c¬ së lý thuyÕt tua bin xung kÝch ta thÊy r»ng, khi tèc ®é vßng quay BCT lÖch ®i so víi tèc ®é tèi −u vÒ gi¸ trÞ lín h¬n 16 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
  20. Nghiªn cøu tua bin tia nghiªng phôc vô ph¸t triÓn thñy ®iÖn nhá ë viÖt nam ®Ò tµi kc07 - 04 hoÆc nhá h¬n hiÖu suÊt ®Òu gi¶m ®i v× tæn thÊt liªn quan ®Õn vËn tèc cöa ra t¨ng. Nh−ng ë TBTN, hiÖu suÊt sÏ gi¶m nhanh h¬n v× ngoµi tæn thÊt do vËn tèc ë cöa ra, t¹i cöa vµo còng tæn thÊt nhiÒu do h−íng cña vËn tèc t−¬ng ®èi kh«ng cßn trïng víi tiÕp tuyÕn mÆt trong cña c¸nh n÷a (§iÒu nµy kh«ng x¶y ra ®èi víi tua bin g¸o). Tõ c¸c kÕt luËn trªn ®©y cho thÊy r»ng ngay c¶ lý thuyÕt vµ thùc tÕ hiÖu suÊt cña TBTN lu«n thÊp h¬n tua bin g¸o. Tuy nhiªn víi nh÷ng −u ®iÓm cña nã nh− ®· ph©n tÝch ë ch−¬ng I, TBTN ®−îc vÉn ®−îc sö dông réng r·i cho thñy ®iÖn nhá. β1 Khi tho¶ m·n ®iÒu kiÖn α1 = , tam gi¸c vËn tèc t¹i cöa vµo sÏ lµ tam gi¸c 2 c©n (u = w1) vµ vËn tèc cöa ra lµ nhá nhÊt v× w2 ≈ w1 = u. VËn tèc tèi −u ®−îc x¸c ®Þnh: c1 utu = (3.35) 2 cos α1 1 ψ tu = suy ra (3.36) 2 cos α1 C¸c thÝ nghiÖm t¹i viÖn nghiªn cøu m¸y thñy lùc Liªn X« cò (вигм) cho thÊy r»ng ψtu = 0,46 ÷ 0,47. Sau cïng, theo (3.20); (3.23) vµ (3.22) ta cã: Lùc t¸c dông lªn BCT theo chiÒu quay lµ: γQC (cosα1 − ψ − cos β 2 1 + ψ 2 − 2ψ cos α1 ) Pu = (3.37) g Lùc h−íng trôc lµ: γQc (sin α1 − sin β 2 1 + ψ 2 − 2 cos α1 ) P0 = (3.38) g Vµ hiÖu suÊt víi ϕ = 1; ξ = 1 lµ: η = 2ψ (cosα1 − ψ − cos β 2 1 + ψ 2 − 2ψ cosα1 ) (3.39). 3.2. ThiÕt kÕ TBTN. C¸c bé phËn vµ tham sè c¬ b¶n trong TBTN bao gåm: 17 ViÖn Khoa häc Thñy lîi
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1643 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
14=>2