- Trang Chủ
- Vật lý
- Giáo trình điều chỉnh cấp lỏng theo độ quá nhiệt hơi hút ra khỏi thiết bị bay hơi p3
Xem mẫu
- - 39 -
CHÆÅNG 3
SÆÛ BIÃÚN ÂÄØI NÀNG LÆÅÜNG TRONG TÁÖNG TUÄÚC BIN
3.1- Nhæîng giaí thiãút vaì caïc phæång trçnh cå baín.
Quaï trçnh biãún âäøi nàng læåüng trong tuäúc bin ráút phæïc taûp, phuû thuäüc vaìo ráút
nhiãöu yãúu täú nhæ kêch thæåïc cuía táöng tuäúc bin, chãú âäü doìng chaíy v.v... Âãø coï thãø tênh
toaïn chuïng ta cáön co mäüt säú giaí thiãút vaì sæí duûng mäüt säú phæång trçnh cå baín cuía
doìng chaíy. Åí âáy ta seî xeït doìng håi laì äøn âënh mäüt chiãöu, tæïc laì ta cho ràòng caïc
thäng säú cuía doìng åí báút kyì âiãøm naìo cuîng âæåüc giæî khäng âäøi theo thåìi gian vaì sæû
thay âäøi chè xaíy ra khi chuyãøn tæì tiãút diãûn naìy sang tiãút diãûn khaïc.
Thæûc tãú, trong táöng tuäúc bin doìng luän bë cháún âäüng theo chu kyì. Caïnh âäüng
âæåüc gàõn lãn vaình âéa vaì cuìng quay troìn, láön læåüt khi thç âi qua pháön trung tám cuía
raînh äúng phun, khi thç càõt ngang vãût åí sau meïp ra cuía caïc caïnh quaût åí træåïc âoï. Vç
thãú täúc âäü doìng håi bao quanh caïnh quaût thay âäøi theo chu kyì, âãø âån giaín hoïa ta giaí
thiãút gáön âuïng ràòng, doìng håi trong caïnh âäüng laì äøn âënh, vaì seî hiãûu chènh sæû sai lãûch
do doìng khäng âãöu bàòng hãû säú caïc täøn tháút phaït sinh trong daîy caïnh âäüng. Âiãöu kiãûn
äøn âënh cuîng khäng âæåüc tuán thuí trong nhæîng træåìng håüp laìm viãûc âàûc biãût cuía tuäúc
bin, vê duû, khi thay âäøi nhanh læu læåüng håi qua tuäúc bin vaì khi caïc thäng säú håi ban
âáöu vaì cuäúi bë dao âäüng.
Âäúi våïi nhiãöu baìi toaïn thæûc tãú cáön phaíi giaíi khi tênh toaïn tuäúc bin, coï thãø sæí
duûng caïc phæång trçnh mäüt chiãöu, cho ràòng sæû thay âäøi caïc thäng säú vaì täúc âäü cuía
doìng trong raînh chè xaíy ra theo mäüt chiãöu cuía tám raînh. Trong nhiãöu træåìng håüp
cuîng cáön xeït âãún doìng hai hoàûc ba chiãöu næîa.ÅÍ nhæîng chäù maì sæû phán têch bàòng lyï
thuyãút chæa âuí âaím baío âäü tin cáûy, khi xaïc âënh caïc âàûc tênh thæûc cuía doìng chaíy, thç
phaíi nhåì âãún thæûc nghiãûm. Sæû kãút håüp giæîa thuí thuáût toaïn hoüc âaî âæåüc âån giaín hoïa
våïi caïc hãû säú thæûc nghiãûm seî cho ta kãút quaí khaï chênh xaïc.
Âãø tênh toaïn doìng chaíy cuía cháút loíng chëu neïn vaì mä taí quaï trçnh biãún âäøi
nàng læåüng trong táöng tuäúc bin, ta seî sæí duûng nhæîng phæång trçnh cå baín sau âáy :
1) Phæång trçnh traûng thaïi
2) Phæång trçnh liãn tuûc
3) Phæång trçnh âäüng læåüng
4) Phæång trçnh baío toaìn nàng læåüng.
1- Phæång trçnh traûng thaïi:
Phæång trçnh traûng thaïi âån giaín nháút âäúi våïi khê lyï tæåíng laì phæång trçnh Clapeyron:
pv = RT (3-1)
- - 40 -
Trong âoï :
p - aïp suáút tuyãût âäúi , N/m2 hay Pa
1
- thãø têch riãng, m3/kg
v=
ρ
ρ - máût âäü, kg/ m3
T - nhiãût âäü tuyãût âäúi, oK
R - hàìng säú cháút khê, J/âäü
Nãúu p = 1,013.105 pa ; vµ = 22,4 Nm3/mole ; T = 273oK
pv µ 1,013.10 5.22,4
= = 8,314 kJ/âäü
R=
Tn 273
Moüi cháút khê thoía maîn phæång trçnh naìy âæåüc goüi laì khê lyï tæåíng.
Âäúi våïi håi quaï nhiãût phæång trçnh naìy khäng chênh xaïc, båíi vç hãû säú R phuû
thuäüc vaìo aïp suáút vaì nhiãût âäü vaì quan hãû phuû thuäüc chênh xaïc laì :
k
i= pv + const (3-2)
k −1
Tæïc laì, entanpi cuía håi giæî khäng âäøi khi têch pv laì mäüt hàòng säú. Nãúu håi coï
tênh cháút thoía maîn âæåüc phæång trçnh (3-2) thç goüi laì “håi lyï tæåíng”.
Nãúu cho ràòng quaï trçnh giaîn nåí håi diãùn ra khäng coï täøn tháút, nhæng nhiãût
cung cáúp vaìo khäng thay âäøi, thç sæû thay âäøi traûng thaïi håi lyï tæåíng seî tuán theo
phæång trçnh cuía quaï trçnh âa biãún ;
pvn = const (3-3)
Vaì hiãûu cuía entanpi seî laì :
⎡ ⎤
n −1
⎛ p1 ⎞ n ⎥
p o vo ⎢1 − ⎜ ⎟
n
io - i 1 = (3-4)
⎢ ⎜ po ⎟ ⎥
n −1
⎢⎝⎠⎥
⎣ ⎦
Trong âoï n - säú muî cuía quaï trçnh âa biãún.
Trong træåìng håüp riãng, khi khäng coï trao âäøi nhiãût våïi mäi træåìng bãn ngoaìi,
doìng chaíy laì âoaûn nhiãût vaì khäng coï täøn tháút thç säú muî n seî bàòng säú muî âoaûn nhiãût vaì
cuîng bàòng tyí säú caïc nhiãût dung :
Cp
n=k= (3-4a)
CV
Coìn hiãûu entanpi åí quaï trçnh giaîn nåí âàóng entropi laì :
⎡ ⎤
k −1
⎛p ⎞
p o v o ⎢1 − ⎜ 1 ⎥
k k
⎟
io - i 1 = (3-4b)
⎢ ⎜ po ⎟ ⎥
k −1
⎢⎝ ⎠ ⎥
⎣ ⎦
- - 41 -
Säú muî âoaûn nhiãût k âäúi våïi håi næåïc quaï nhiãût thay âäøi trong phaûm vi k = 1,25
÷ 1,33, thæåìng ta láúy k = 1,3, âäúi våïi håi baío hoìa khä k = 1,135.
Tuy nhiãn viãûc tênh toaïn theo caïc cäng thæïc âaî nãu khäng âaím baío âäü chênh
xaïc cao, nháút laì khi quaï trçnh giaîn nåí laûi chuyãøn tæì vuìng håi quaï nhiãût sang vuìng håi
áøm. Luïc naìy bàõt buäüc phaíi duìng baíng håi næåïc hay laì giaín âäö i-s
2- Phæång trçnh liãn tuûc
Giaí sæí ràòng, trong raînh ( H 3.1) coï doìng håi chuyãøn âäüng äøn âënh, mäüt chiãöu.
Ngoaìi ra ta cho ràòng, tám cuía raînh gáön nhæ theo âæåìng thàóng vaì tiãút diãûn ngang hoàûc
laì khäng thay âäøi hoàûc laì thay âäøi
0 âãöu âàûn.
1F
F 1
0
Sæû phán phäúi täúc âäü trong
A
C
tiãút diãûn ngang cuía raînh cuîng âæåüc
0
thãø hiãûn trãn H 3.1.
dFo dF1
ÅÍ pháön giæîa cuía tiãút diãûn
1
0
(trong phaûm vi âoaûn b) täúc âäü
0
1C
Låïp biãn 1
tæång âäúi khäng âäøi vaì bàòng C1,
C0
coìn åí låïp biãn täúc âäü cuía doìng
b
thay âäøi tæì khäng (ngay trãn vaïch)
C1m âãún C1. Sæû thay âäøi täúc âäü trong
1
0
phaûm vi låïp biãn do læûc ma saït (âäü
Hçnh. 3.1 Så âäö cuía doìng trong raînh
nhåït) cuía cháút loíng xaïc âënh. Màût
vaì sæû phán bäú täúc âäü trong caïc
khaïc, bãö daìy cuía låïp biãn cuîng
tiãút diãûn ngang cuía raînh
khaïc nhau vaì phuû thuäüc vaìo âäü
nhåït, täúc âäü doìng chaíy, kêch thæåïc
hçnh hoüc cuía raînh, maì doìng coï thãø
tàng täúc hoàûc giaím täúc trãn âoaûn raînh áúy.
Ta seî xeït doìng chaíy trong âoaûn raînh trãn Hçnh.3.1. Taûi âiãøm A, trãn tiãút diãûn
0-0, ta taïch mäüt pháön tæí diãûn têch dFo vaì kyï hiãûu Co veïctå täúc âäü thàóng goïc våïi pháön
tæí diãûn têch áúy ; vo - thãø têch riãng taûi âiãøm A.
Ta coï læu læåüng khäúi læåüng cuía håi trong mäüt giáy âi qua diãûn têch dFo trãn
diãûn têch 0-0 bàòng :
Co
dG o = dFo
vo
Láúy têch phán trãn toaìn tiãút diãûn 0-0, ta âæåüc læu læåüng toaìn pháön cuía trong
mäüt säú giáy chaíy qua tiãút diãûn Fo
- - 42 -
Co
∫
Go = dFo
vo ( Fo )
Tæång tæû âäúi våïi læu læåüng håi khi ra khoíi raînh qua tiãút diãûn 1-1 ta coï :
C1
G1 = ∫ dF1
v1
( F1 )
Khi chuyãøn âäüng äøn âënh, læu læåüng håi âi qua âoaûn raînh âang xeït trong mäüt
giáy laì khäng âäøi, tæïc laì Go = G1
Co C1
∫ ∫
dFo = dF1
hay laì : (3-5)
vo v1
( F0 ) ( F1 )
Têch phán læu læåüng theo tiãút diãûn ngang cuía raînh coï thãø trçnh baìy dæåïi daûng:
C1m C1
v1m ∫
=
F1 dF
( F 1)
v1 1
Trong âoï C1m vaì v1m - caïc âaûi læåüng trung bçnh (theo læu læåüng) cuía täúc âäü vaì
thãø têch riãng cuía håi.
Trong nhiãöu træåìng håüp thæûc tãú ngæåìi ta tênh toaïn theo giaï trë trung bçnh cuía
C1m vaì v1m.
Trong træåìng håüp täøng quaït ta viãút phæång trçnh liãn tuûc dæåïi daûng :
C0 C
= F1 1
F0
v0 v1
hay laì
C
G=F = const (3-6)
v
Viãút dæåïi daûng lägarit :
lnG = lnF + lnC - lnv
Viãút dæåïi daûng vi phán
dF dC dv
+ − =0 (3-7)
F C v
dF dv dC
= −
hay laì (3-7’)
F v C
Phæång trçnh (3-7’) cuîng chè ra ràòng, gia säú diãûn têch tiãút diãûn ngang cuía raînh
âæåüc xaïc âënh båíi täøng cuía gia säú täúc âäü doìng chaíy vaì gia säú thãø têch riãng. Gia säú
naìy cuîng coï thãø ám hoàûc dæång, nghéa laì äúng phun coï thãø nhoí dáön hoàûc låïn dáön. Tæì
cå såí naìy ngæåìi ta chãú taûo ra caïc äúng phun coï täúc âäü låïn hån ám thanh, hay coìn goüi laì
äúng phun Laval
- - 43 -
3- Phæång trçnh âäüng læåüng
Ta xeït mäüt âoaûn raînh thàóng
1 δp dx coï tiãút diãûn ngang thay âäøi tæì tæì
pο + 2 δx
(Hçnh.3.2). Ta taïch raînh äúng doìng
våïi tiãút diãûn åí âáöu vaìo laì fo vaì åí
fο f1
dS 1
âáöu ra f1 cáön nhåï ràòng, äúng doìng laì
C
bãö màût âæåüc taïch riãng båíi caïc
pο dx pο + âæåìng doìng, tæïc laì, nhæîng âæåìng
maì doüc theo chuïng vectå täúc âäü
luän giæî hæåïng tiãúp tuyãún våïi
1
0
pο + 1 δp dx nhæîng âæåìng áúy.
2 δx
Xeït khäúi læåüng håi âiãön âáöy
âoaûn äúng doìng âoï dm vaì viãút
Hçnh 3.2. Pháön tæí âoaûn raînh våïi tiãút diãûn
phæång trçnh cuía caïc læûc taïc duûng
thay âäøi âãöu âàûn
lãn khäúi læåüng áúy.
Kyï hiãûu : po - aïp suáút taûi tiãút diãûn fo ;
dx - khoaíng caïch giæîa fo vaì f1 ;
Taûi tiãút diãûn f1 aïp suáút seî bàòng
δp
dx
po +
δx
Nhæîng læûc do aïp suáút taïc duûng lãn bãö màût ngoaìi cuía äúng doìng seî tæû cán bàòng
nhau.
Trong doìng thæûc ta cáön phaíi tênh âãún tråí læûc truyãön cho mäi cháút bãn ngoaìi
trãn bãö màût cuía äúng doìng vaì hæåïng ngæåüc chiãöu chuyãøn âäüng.
Nãúu goüi dS1 - pháön læûc ma saït (tråí læûc).
Thç theo phæång trçnh Dalàmbe coï thãø viãút :
∂p
⎛ ⎞ dC
f o po − f1⎜ po + dx⎟ − dS1 = dm (3-8)
⎝ ⎠
∂x dτ
Trong âoï
dC/dr - gia täúc cuía khäúi læåüng håi dm.
Vç tiãút diãûn cuía äúng doìng êt thay âäøi, dx caìng beï thç fo → f1 → f vaì âàóng thæïc
(3-8) seî laì :
δp dC
dx − ds1 = dm (3-9)
-f
δx dτ
Âem chia caí hai vãú cho dm vaì âãø yï ràòng dm = ρ .f.dx, ta coï
1 δp dC
− −S = (3-10)
ρ δx dτ
nguon tai.lieu . vn
