Giáo trinh Kỹ thuật thuỷ khí part 10

Chia sẻ: Awtaf Csdhhs | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

175
lượt xem 72
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong đó ϕ là góc ở tâm. Để việc tính toán được đơn giản hơn người ta đã làm sẵn những bảng tính và đồ thị. Cho một mặt cắt kênh kín nào đó, gọi: H: là chiều cao trong của kênh. h: là độ sâu dòng chảy. W,K: là đặc trưng vận tốc và đặc trưng lưu lượng khi: h

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trinh Kỹ thuật thuỷ khí part 10

Kü thuËt thuû khÝ ----------------------------------------------------------------------------------------- 1 ⎛ sin ϕ ⎞ ⎜1 − ⎟ D. R= 4⎜ ϕ⎟ ⎝ ⎠ Trong ®ã ϕ l µ gãc ë t©m. §Ó viÖc tÝnh to¸n ®−îc ®¬n gi¶n h¬n ng− êi ta ®· lµm s½n nh÷ng b¶ng tÝnh vµ ®å thÞ. Cho mét mÆt c¾t kªnh kÝn nµo ®ã, gäi: H: lµ chiÒu cao trong cña kªnh. h: lµ ®é s©u dßng ch¶y. W,K: lµ ®Æc tr −ng vËn tèc vµ ®Æc tr−ng l −u l−îng khi: h < H. W 0, K 0 lµ ®Æc tr−ng vËn tèc vµ ®Æc tr−ng l −u l−îng khi: h = H. NÕu tÝnh C theo c«ng thøc Pav¬l«pxki vµ xem y kh«ng ®æi khi h K W thay ®æi th× râ rµng c¸c tØ sè vµ sÏ chØ phô thuéc ®é s©u t− ¬ng ®èi K0 W0 h a= mµ kh«ng phô thuéc hÖ sè nh¸m vµ kÝch th−íc tuyÖt ®èi cña mÆt H K c¾t. Th −êng ®Æt: = f1 ( a) = A K0 W = f2 ( b) = B W0 Cã thÓ tÝnh tr −íc ®Ó lËp b¶ng hay vÏ thµnh biÓu ®å c¸c quan hÖ trªn cho tõng lo¹i mÆt c¸t . H×nh 10-21 cho ® −êng biÓu diÔn A, B cña mÆt c¾t h×nh trßn. Víi c¸c biÓu ®å ®ã, ta chØ cÇn tÝnh W0, K0 l µ cã ngay trÞ sè W, K øng víi c¸c ®é s©u h kh¸c nhau, vµ v× vËy mµ gi¶i ®−îc c¸c bµi to¸n vÒ dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh kÝn mét c¸ch ®¬n gi¶n. §Ó tÝnh to¸n nhanh chãng h¬n, ng−êi ta cßn tÝnh s½n W0, K 0 cña c¸c lo¹i mÆt c¾t víi hÖ sè nh¸m th− êng dïng . 1 0.5.3 VÝ dô: --------------------------------------------------------------------------------------------- Ch−¬ng10:Dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh - 138 -
Kü thuËt thuû khÝ ----------------------------------------------------------------------------------------- X¸c ®Þnh ® −êng kÝnh cña èng trßn b»ng bª t«ng cèt thÐp sao cho h ≤ 0 ,8. BiÕt Q = 3m 2/s; i = 0,004; a= n = 0,013. H G i¶i: V íi a = 0,8, ta Phô lôc 7-3 H.21 PL, ta ® −îc A = 1. K Q 3 = = = 47,4 m 3 /s. VËy: K0 = A A i 1. 0,004 MÆt kh¸c ta cã: πd 2 1 ⎛ d ⎞ ⎛ d ⎞ πd 3 / 3 1/ 6 1/ 2 K 0 = ω0C0 R0 = = = 47,4 m 3/s . .⎜ ⎟ ⎜⎟ 4 n ⎝4⎠ ⎝4⎠ 4n3 16 Gi¶i ph −¬ng tr×nh nµy ta ®− îc d = 1,3m. V× èng th− êng ®óc s½n víi c¸c ® −êng kÝnh nhÊt ®Þnh nªn cÇn t×m trong phô lôc ®ã gi¸ trÞ K0 lín h¬n gÇn nhÊt gi¸ trÞ võa tÝnh ë trªn. Ta cã K 0 = 7 1,0m3 /s, øng víi èng cã ®− êng kÝnh d = 1,5m vµ W = 40,1m/s. NÕu lÊy d lín lªn nh − vËy th× ®é s©u t−¬ng ®èi a sÏ thay ®æi, do ®ã: K Q 3 A= = = ≈ 0,666 K 0 K 0 i 71. 0,004 Tra trong Phô lôc 7-3 H.21PL t×m ® −îc a = 0,60 vµ B = 1,07, vËy ®é s©u cña dßng ch¶y lµ: h = AH = 0,6. 1,5 = 0,9m vµ vËn tèc trung b×nh lµ: v = W i = B W0 i = 1 ,07. 40,1. 0,004 = 2 ,58m/s. 1 0.6 VËn tèc cho phÐp trong kªnh T rong khi thiÕt kª cÇn chó ý tíi tÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò cã ¶nh h −ëng ®Õn viÖc sö dông kªnh, ®Ó trong ®iÒu kiÖn b×nh th −êng (vµ nÕu cã thÓ trong c¶ ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn vµ më réng s¶n xuÊt) gi÷ ®−îc l−u l− îng vµ møc n−íc trong kªnh lu«n dïng chÕ ®é thiÕt kÕ. --------------------------------------------------------------------------------------------- Ch−¬ng10:Dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh - 139 -
Kü thuËt thuû khÝ ----------------------------------------------------------------------------------------- Muèn vËy ngoµi viÖc lùa chän h×nh d¹ng mÆt c¾t ®Ó kªnh kh«ng bÞ sôt lë, cßn ph¶i chó ý khèng chÕ vËn tèc ch¶y trong kªnh ë mét ph¹m vi nµo ®ã. V× r»ng khi v qu¸ lín cã thÓ g©y xãi lë lßng kªnh, hoÆc ng−îc l¹i nÕu vËn tèc qu¸ nhá sÏ g©y hiÖn t−îng båi l¾ng trong kªnh. §Ó kh«ng g©y ra xãi còng nh− k h«ng l¾ng vËn tèc v cña dßng ch¶y kx trong kªnh ph¶i nhá h¬n vËn tèc lín nhÊt kh«ng xãi vmax lµ lín h¬n vËn kl tèc nhá nhÊt kh«ng l¾ng vmin ; kx kl vmin < v < vmax VËn tèc lín nhÊt kh«ng xãi lµ vËn tèc mµ kh«ng dßng ch¶y ®¹t tíi trÞ sè ®ã th× mÆt c¾t ngang cña kªnh vÉn kh«ng bÞ xãi lë. VËn tèc lín nhÊt kh«ng xãi phô thuéc vµo lo¹i vËt liÖu lµm kªnh, ®é s©u n−íc vµ sè l−îng c¸c h¹t dßng ch¶y mang theo. Víi sè l−îng c¸c h¹t l¬ löng trong dßng ch¶y ®· cho nÕu kh«ng kl muèn sinh ra båi l¾ng th× vËn tèc ch¶y kh«ng ®− îc nhá h¬n vmin v× trong kl sè c¸c vËn tèc ch¶y mµ kh«ng sinh båi l¾ng trong kªnh th× vmin l µ vËn tèc nhá nhÊt. kl vmin t h − êng ® − îc tÝnh b»ng c¸c c«ng thøc thùc nghiÖm, nh − ng gÇn kl ®óng cã thÓ lÊy vmin < 0,6m/s. kl §èi víi kªnh cã n−íc s¹ch còng kh«ng nªn lÊy vmin nhá qu¸ 0,3m/s ®Ó tr¸nh mäc rªu. --------------------------------------------------------------------------------------------- Ch−¬ng10:Dßng ch¶y ®Òu kh«ng ¸p trong kªnh - 140 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Ch−¬ng XI M¸y thuû lùc vμ tr¹m ♣ 11-1. Kh¸i NiÖm chung vÒ m¸y thuû lùc M¸y thuû lùc lµ thiÕt bÞ dïng ®Ó trao ®æi n¨ng l−îng víi chÊt láng ®i qua nã theo c¸c nguyªn lý thuû lùc häc nãi riªng vµ c¬ häc chÊt láng nãi chung. VÝ dô:b¬m,dïng c¬ n¨ng cña ô«ng c¬ ®Ó vËn chuyÓn chÊt láng; tuabin nhËn n¨ng l−îng cña dßng n−íc ®Ó biÕn thµnh c¬ n¨ng kÐo c¸c m¸y lµm viÖc…Ngµy nay m¸y thuû lùc ®−îc dïng phæ biÕn trong nhiÒu lÜnh vùc s¶n xuÊt còng nh− sinh ho¹t.Cã thÓ nãi hÇu nh− kh«ng mét ngµnh kü thuËt nµo kh«ng s− dông m¸y thuû lùc. VµI nÐt vÒ lÞch sö m¸y thuû lùc. M¸y thuû lùc th« s¬ ®· cã tõ thêi cæ x−a.Guång n−íc lµ lo¹i m¸y thuû lùc ®Çu tiªn,lîi dông n¨ng l−îng dßng n−íc trªn c¸c s«gn suèi ®Ó kÐo c¸c cèi xay l−¬ng thùc hoÆc ®−a n−íc vµo kªnh t−íi ruéng, ®−îc dïng ë Trung Quèc,Ên ®é…kho¶ng 3000 n¨m tr−íc ®©y. Tr−íc thÕ kû 17, nãi chung c¸c m¸y c¸c m¸y thuû lùc rÊt th« s¬ vµ Ýt lo¹i(chñ yÕu lµ c¸c lo¹i guång n−íc vµ dông cô ®¬n gi¶n ®Ó vËn chuyÓn n−íc tõ thÊp lªn cao…).M·i ®Õn thÕ kû 18 vµ sau nµy míi cã nhiÒu nhµ b¸c häc nghiªn cøu mét c¸ch khoa häc vÒ h×nh d¹ng vµ kÕt cÊu c¶u m¸y thuû lùc vµ tõ ®ã vÒ sau míi xuÊt hiÖn nhiÒu loaÞ phong phó. N¨m 1640 nhµ vËt lý häc ng−êi §øc Otto-Herich ®· s¸ng chÕ ra b¬m pittong ®Çu tiªn ®Ó b¬m khÝ vµ n−íc ®Ó dïng trong c«ng nghiÖp. Nhµ b¸c häc nga L«m«n«sop (1711-1765) lµ ng−êi ®Çu tiªn dïng lý luËn c¬ häc chÊt láng ®Ó c¶i t¹o kÕt cÊu guång n−íc tõ ngµn x−a, n©ng cao hiÖu suÊt, c«ng suÊt cña guång ®Ó dïng trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp thêi bÊy giê. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 141 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Trong nh÷ng n¨m 1751-1754, Ole (1707-1783) ®· viÕt vÒ lý thuyÕt c¬ b¶n cña tuabin n−íc nãi riªng vµ c¸c m¸y thuû lùc c¸nh dÉn nãi chung lµm c¬ së ®Ó h¬n 50 n¨m sau, Phu«cn©yr«n (ph¸p) chÕ t¹o thµnh c«ng tuabin n−íc ®Çu tiªn 1831 vµ Xablucot (Nga) s¸ng chÕ ra b¬m ly t©m ®Çu tiªn. Cïng víi sù ra ®«× cña m¸y h¬i n−íc cuèi thÕ kû 18 sù ph¸t minh ra tuabin n−íc vµ b¬m lyt©m ë ®Çu thÕ kû 19 lµ nh÷ng b−íc nh¶y lín trong lÞch sñ c¸c m¸y n¨ng l−îng. VÒ sau nhiÒu nhµ khoa häc lín Giucâpki (1847-1921), Trapl−ghin (1869-1942), P¬r«tskua…®· s¸ng t¹o ra lý thuyÕt vÒ dßng chÈy bao quanh hÖ thèng c¸nh dÉn, hoµn chØnh lý thuyÕt vÒ m¸y thuû lùc c¸nh dÉn. §Æc biÖt trong 50 n¨m gÇn ®©y lý thuyÕt vÒ thuû khÝ ®éng lùc ph¸t triÓn rÊt m¹nh cã nhiÒu thµnh tùu to lín vµ viÖc ¸p dông nh÷ng thµnh qu¶ ph¸t minh nµy trong lÜnh vùc m¸y thuû lùc v« cïng phong phó. Ngµy nay m¸y thuû lùc cã nhiÒu lo¹i víi nhiÒu kiÓu kh¸c nhau ®−îc dïng trong mäi lÜnh vùc c«ng nghiÖp. §Ó ®¸p øng yªu cÇu n¨ng l−îng ngµy cµng lín cña c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i ng−êi ta ®· chÕ t¹o ®−îc c¸c tuabin n−íc cì lín cã c«ng suÊt tíi 500.000 KW hoÆc lín h¬n.ViÖc øng dông truyÒn ®éng thuû lùc ngµy cµng nhiÒu trong ngµnh chÕ t¹o m¸y gãp phÇn n¨ng cao c¸c chØ tiªu kü thuËt, kinh tÕ cña m¸y mãc vµ nhÊt lµ ®¸p øng mét phÇn yªu cÇu tù ®éng ho¸ ngµy cµng cao trong kü thuËt. ¥ n−íc ta, tõ l©u ®êi nh©n d©n lao ®éng ®· biÕt dïng “con n−íc”cèi gi· g¹o, dïng søc n−íc ®Ó phôc vô s¶n xuÊt trong n«ng nghiÖp, nh−ng d−íi ¸ch thèng trÞ cña phong kiÕn ®Õ quèc, khoa häc kü thËt n−íc ta bÞ k×m h·m rÊt nhiÒu. Tõ c¸ch m¹ng th¸ng 8 ®Õn nay khoa häc kü thuËt n−íc ta ph¸t triÓn m¹nh mÏ.ViÖc chÕ t¹o vµ viÖc sö dông m¸y mãc ngµy cµng nhiÒu trong c¸c lÜnh vùc phôc vô s¶n xuÊt, chiÕn ®Êu vµ sinh ho¹t, trong ®ã cã nhiÒu lo¹i m¸y thuû lùc.HiÖn nay trong n−íc ta ®· cã nhiÒu nhµ m¸y s¶n xuÊt c¸c lo¹i ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 142 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- m¸y thuû lùc th«ng dông nh− c¸c lo¹i b¬m, tuabin n−íc. §Ó b−íc ®Çu phôc vô c«ng cuéc thuû lîi ho¸, c¬ khÝ ho¸, ®iÖn khÝ ho¸ cña ®Êt n−íc. ♣ 11-2. Ph©n lo¹i m¸y thuû lùc Ta biÕt r»ng trong bÊt kú mét dßng chÊt láng chuyÓn ®éng nµo còng tiÒm n¨ng mét n¨ng l−îng nhÊ ®Þnh; t¸c dông cña m¸y thuû lùc lµ trao ®æi (nhËn hoÆc cho) n¨ng l−îng víi dßng chÊt láng chuyÓn ®éng qua ®ã ®Ó kÐo c¸c m¸y lµm viÖc hoÆc vËn chuyÓn chÊt láng. Theo tÝnh chÊt trao ®æi n¨ng l−îng víi chÊt láng m¸y thuû lùc ®−îc chia lµm hai lo¹i: Lo¹i m¸y thû lùc tiÕp thu c¬ n¨ng cña dßng ch¶y chÊt láng ®Ó kÐo c¸c m¸y lµm viÖc kh¸c cã t¸c dông nh− mét ®éng c¬ gäi lµ ®éng c¬ thuû lùc (nh− tuabin n−¬c,.c¸c lo¹i ®éng c¬ thuû lùc trong m¸y c«ng cô…) Ng−îc l¹i, lo¹i m¸y thuû lùc dïng c¬ n¨ng cho ch¸t láng ®Ó t¹o lªn ¸p suÊt hoÆc vËn chuûÓn chÊt láng ®−îc gäi lµ b¬m (nh− c¸c lo¹i b¬m, qu¹t)… Trong kü thuËt cã nh÷ng m¸y thuû lùc khi th× lµm viÖc nh− mét ®éng c¬, khi th× lµm viÖc nh− mét b¬m gäi lµ m¸y thuû lùc thuËn nghÞch. Theo nguyªn lý t¸c dông cña m¸y thuû lùc víi dßng chÊt láng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, ng−êi ta chia m¸y thuû lùc thµnh nhiÒu lo¹i kh¸c nhau, nh−ng chñ yÕu cã hai lo¹i: -M¸y thuû lkùc c¸nh dÉn -M¸y thuû lùc thÓ tÝch. Trong m¸y thuû lùc c¸nh dÉn, viÖc trao ®æi n¨ng l−îng gi÷a m¸y víi chÊt láng ®−îc thùc hiÖn b»ng n¨ng l−îng thuû ®éng cña dßng chÊt láng chuyÓn ®éng qua m¸y. Dßng ch¶y qua m¸y thuû lùc c¸nh dÉn lµ dßng liªn tôc.Trªn b¸nh c«ng t¸c cã g¾n nhiÒu b¶n c¸nh ®Ó dÉn dßng ch¶y gäi lµ c¸nh dÉn. Biªn ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 143 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- d¹ng vµ gãc ®é bè trÝ cña c¸nh dÉn ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn c¸c thµnh phÇn vËn tèc cña dßng ch¶y nªn cã ý nghÜa rÊt quan träng trong viÖc trao ®æi n¨ng l−îng cña m¸y víi dßng ch¶y. Cã thÓ nãi m¸y thuû lùc c¸nh dÉn dïng c¸c c¸nh dÉn ®Ó trao ®æi n¨ng l−îng víi chÊt láng. Nãi chung n¨ng l−îng cña dßng chÊt láng trao ®æi víi m¸y thuû lùc V2 P c¸nh dÉn gåm cã hai thµnh phÇn: ®éng n¨ng ( ) vµ ¸p n¨ng ( ) . Hai thµnh γ 2g phÇn n¨ng l−îng nµy do n¨ng l−îng thuû ®éng cña dßng ch¶y qua m¸y t¹o nªn, cã liªn quan mËt thiÕt víi nhau.Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y, sù biÕn ®æi ®éng n¨ng bao giê còng kÐo theo sù biÕn ®æi ¸p n¨ng. M¸y thuû lùc c¸nh dÉn cã tÝnh n¨ng kü thuËt cao, chØ tiªu kinh tÕ tèt vµ ph¹m vi sö dông réng r·i nªn ®−îc dïng rÊt phæ biÕn. M¸y thuû lùc thÓ tÝch thùc hiÖn trao ®æi n¨ng l−îng víi chÊt láng theo nguyªn lý nÐn chÊt láng trong mét thÓ tÝch kÝn d−íi ¸p suÊt tÜnh. Nh− vËy n¨ng l−îng trao ®ái cña m¸y thuû lùc thÓ tÝch víi chÊt láng p cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ ¸p n¨ng ( ) cßn thµnh phÇn ®éng n¨ng(cña c¸c γ phÇn tö chÊt láng chuyÓn ®éng qua m¸y ) kh«ng ®¸ng kÓ nªn cã khi cßn gäi m¸y thuû lùc thÓ tÝch lµ m¸y thuû lùc thuû tÜnh. Lo¹i m¸y thuû lùc thÓ tÝch cã nhiÒu −u ®iÓm trong ph¹m vi sö dông cÇn cã ¸p suÊt cao vµ l−u l−îng nhá ®−îc dïng nhiÒu trong ngµnh chÕ t¹o m¸y. Ngoµi ra cßn cã c¸c lo¹i m¸y thuû lùckh¸c kh«ng thuéc hai lo¹i m¸y trªn lµm viÖc theo nh÷ng nguyªn lý kh¸c nhau nh− b¬m phun tia, b¬m n−íc va…PhÇn lín c¸c lo¹i m¸y thuû lùc nµy cã n¨ng suÊt vµ tÝnh n¨ng kü thuËt thÊp so víi m¸y thuû lùc c¸nh dÉn vµ thÓ tÝch, do ®ã ph¹m vi sö dông cña chóng trong c«ng nghiÖp bÞ h¹n chÕ. Trong kü thuËt hiÖn ®¹i, c¸c ngµnh chÕ t¹o m¸y vµ tù ®éng ho¸ sö dông nhiÒu truyÒn ®éng thuûlùc. TruyÒn ®éng thuû lùc lµ tæ hîp c¸c c¬ cÊu ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 144 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- thuû lùc (gåm c¶ m¸y thuû lùc) ®Ó truyÒn c¬ n¨ng tõ bé phËn dÉn ®éng ®Õn c¸c bé phËn c«ng t¸c, trong ®ã cã thÓ biÕn ®æi vËn tèc, lùc,momen vµ biÕn ®æi d¹ng hay quy luËt chuyÓn ®éng. Theo nguyªn lý lµm viÖc, truyÒn ®éng thuû lùc ®−îc chia lµm hai lo¹i: -truyÒn ®éng thuû ®éng, -truyÒn ®éng thuû tÜnh . Trong truyÒn ®éng thuû ®éng viÖc truyÒn c¬ n¨ng gi÷a c¸c bé phËn m¸y chñ yÕu ®−îc thùc hiÖn b»ng ®éng n¨ng cña dßng chÊt láng.TruyÒn ®éng thuû ®éng cã hai lo¹i:khíp nèi thuû lùc vµ biÕn tèc thuû lùc, th−êng ®−îc dïng nhiÒu trong ngµnh c¬ khÝ ®éng lùc vµ vËn chuyÓn. Cßn trong truyÒn ®éng thuû tÜnh viÖc truyÒn c¬ n¨ng gi÷a c¸c bé phËn m¸y chñ yÕu ®−îc thùc hiÖn b»ng ¸p n¨ng cña dßng chÊt láng, th−êng dïng cho c¸c m¸y thuû lùc thÓ tÝch nªn cßn gäi truyÒn ®éng thuû tÜnh lµ truyÒn ®éng thuû lùc thÓ tÝch.TruyÒn ®éng thuû tÜnh cã rÊt nhiÒu d¹ng kh¸c nhau ®−îc dïng phæ biÕn trong c¸c ngµnh chÕ t¹o m¸y vµ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng. §Ó h×nh dung tæng qu¸t sù ph©n lo¹i c¸c m¸y thuû lùc h·y xem s¬ ®å ph©n lo¹i c¸c m¸y thuû lùc kÌm theo trong ®ã cã ghi c¸c m¸y thuû lùc vµ truyÒn ®éng thuû lùc. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 145 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- B¶ng 11-1 Theo N¨ng l−îng chÝnh p/g V2/2g Cho NL -B¬m, qu¹t, m¸y thæi ly -B¬m, m¸y nÐn khÝ t©m pÝtton -B¬m xo¸y tù do -B¬m thuû lùc roto -B¬m mµng Theo nghÜa -B¬m, qu¹t h−íng trôc -B¬m trôc vÝt NhËn -Tuabin ly t©m, TB h−íng -xylanh thuû lùc tÞnh Trao trôc tiÕn NL ®æi -Tua bin khÝ -§éng c¬ thuû lùc quay Cho vµ -TruyÒn ®éng thuû ®éng -TruyÒn ®éng thuû nhËn tÜnh Lo¹i kh¸c -B¬m n−íc va, b¬m tia, thuû lu©n… ♣ 11-3. c¸C TH¤NG Sè C¥ B¶N M¸Y THUû LùC ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 146 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1. Cét ¸p Cét ¸p thùc tÕ cña m¸y thuû lùc lµ ®é chªnh n¨ng l−îng ®Çu vµ cuèi cña m¸y: ®èi víi b¬m: Hb = er- ev , (11-1) ®èi víi tua bin: Ht = ev - er . (11-1’) Hlt = H/ηH Cét ¸p lý thuyÕt: (11-2) ηH – hiÖu suÊt thuû lùc cña m¸y, ®Æc tr−ng cho tæn thÊt do xo¸y vµ ma sat trong m¸y. 2. L−u l−îng L−u l−îng thùc qua èng ®Èy Q < Qn v× mét phÇn nhá ΔQ ch¶y trë vÒ lèi vµo b¸nh c«ng t¸c hoÆc rß rØ ra ngoµi. §Ó ®¸nh gi¸ tæn thÊt l−u l−îng, Q ηQ = ng−êi ta ®−a vµo hÖ sè l−u l−îng (11-3) Qlt ηQ < 1 vµ phô thuéc vµo chÊt l−îng cña bé phËn lãt kÝn (ηQ=0,95÷0,98). 3. C«ng suÊt: Lµ n¨ng l−îng chÊt láng trao ®æi víi m¸y trong mét ®¬n vÞ thêi gian. C«ng suÊt thuû lùc lµ c«ng suÊt cã Ých cña b¬m hay lµ c«ng suÊt vµo cña tua bin: γQH N tl = (kW ) , (11-4) 1000 γ(N/m3), Q(m3/s), H(mH2O). víi: C«ng suÊt trªn trôc b¬m hay lµ c«ng suÊt vµo cña b¬m hay lµ c«ng Nt= Mω, suÊt ra cña tua bin: (11-5) 3. HiÖu suÊt: η ®¸nh gi¸ tæn thÊt n¨ng l−îng trong qu¸ tr×nh m¸y trao ®æi n¨ng l−îng víi chÊt láng: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 147 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Nt N tl ηb = η tb = (11-6) N tl N t Cã ba lo¹i tæn thÊt nªn cã ba lo¹i hiÖu suÊt: cét ¸p, c¬ khÝ vµ l−u η = ηHηCηQ. l−îng: (11-7) Trong ®ã ηC-lµ hiÖu suÊt c¬ khÝ ®¨c tr−ng cho c¸c tæn thÊt ma s¸t c¬ khÝ trong ®Üa b¸nh c«ng t¸c, trong c¸c vßng lµm kÝn. C«ng suÊt ®éng c¬ ®Ó kÐo b¬m: N®c > N. Bèn th«ng sè cña b¬m võa nªu cã liªn quan mËt thiÕt víi nhau, vµ trong kü thuËt mèi liªn quan ®ã ®−îc biÓu diÔn b»ng ®å thÞ, gäi lµ ®−êng ®Æc tÝnh mµ ta sÏ xem ë c¸c tµi liÖu tham kh¶o. 5. §é cao hót cho phÐp. ViÕt ph−¬ng tr×nh Becnuli cho 1 - 1 vµ v - v (h×nh 10 -3): pv αv v2 p1 = hs + + + h wd v γ γ 2g p1 p v α v v 2 = [h s ] = − − − h wd v a) h scp (11-8) γ γ 2g p1 p v − = h ck - cét ¸p hót cña b¬m γ γ p1 h s = h s max = γ suy ra, nÕu p1 = pa th× hsmax= 10m cét n−íc. b) Khi biÕt hck th× tÝnh [hs] theo ®iÒu kiÖn kh«ng x¶y ra x©m thùc: (do bèc h¬i cña chÊt láng g©y nªn) §iÒu kiÖn tr¸nh x©m thùc p v α v v 2 p bh + ≥ + Δh v γ γ 2g ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 148 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- pbh - ¸p suÊt b·o hoµ (lµ ¸p suÊt mµ t¹i ®ã chÊt láng sÏ s«i ë mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh); Δh - cét ¸p chèng x©m thùc. MÆt kh¸c, theo (10-3) p v α v v2 ps + = − h s − h wd v γ γ 2g ps p → [h s ] ≤ − ( bh + Δh + h wh ) γ γ n Q 43 Δh ≥ 10( Theo Rót nhÐp: ) C C = 800 ÷ 1000 Q(m3/s) n(vßng/ph) ♣ 11- 4. Tr¹m m¸y thuû lùc S¬ ®å bè trÝ tr¹m m¸y thuû lùc, vÝ dô tram b¬m nh− H.11-2 - C¸ch tÝnh cét ¸p thùc tÕ. B¬m bao giê còng lµm viÖc trong hÖ thèng ®−êng èng. pr − pv v2 − v2 H = e r − e v = (z r − z v ) + +r v (bá qua tæn thÊt trong b¬m) γ 2g zr − zv = y pr = pa + pd p v = p a − p ck p d + p ck v 2 − v 2 H=y+ +r v suy ra γ 2g p d + p ck cho èng hót b»ng èng ®Èy → v r = v v ; y bá qua → H = γ Khi kh«ng cã c¸c sè liÖu ®o d−îc cña b¬m ®ang lµm viÖc (pd,pck,...) mµ chØ cã c¸c sè liÖu yªu cÇu cña hÖ thèng trong ®ã b¬m sÏ lµm viÖc (p1, p2, h...), th× cã thÓ tÝnh H nh− sau: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 149 -
Kỹ thuật thuỷ khí ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- ViÕt ph−¬ng tr×nh BÐc-nu-li cho 1-1 vµ v -v: e1 = ev + hwh → ev=e1 - ewh cho r - r vµ 2 - 2: er = e2 + hw® → H = e r − e v = e 2 − e1 + h wd + h wh p 2 − p1 α 2 v 2 − α1 v1 2 H=h+ + + h wh + h wd 2 γ 2g Nh− vËy cét ¸p yªu cÇu cña b¬m ®Ó kh¾c phôc: ®é d©ng cao h (®é chªnh 2 mÆt tho¸ng), ®é chªnh ¸p suÊt trªn 2 mÆt tho¸ng; ®é chªnh ®éng n¨ng gi÷a 2 mÆt tho¸ng vµ tæn thÊt n¨ng l−îng trong èng hót vµ èng ®Èy. Cã thÓ viÕt: H = Ht + H® KÕt cÊu c¸nh dÉn cã ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh ®Õn H. (xem tËp 2[6]) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Máy thuỷ khí - 150 -