- Trang Chủ
- Vật lý
- Giáo trình phân tích các tổn thất của dòng khí khi chuyển động qua cánh động cơ phụ thuộc vào đặc tính hình học và chế độ dòng chảy p1
Xem mẫu
- - 85 -
Giáo trình phân tích các tổn thất của dòng khí
khi chuyển động qua cánh động cơ phụ thuộc
vào đặc tính hìnhHÆÅNG 4chế độ dòng chảy
C học và
CAÏC TÄØN THÁÚT CUÍA DOÌNG
KHI CHUYÃØN ÂÄÜNG QUA CAÏNH
Âãø xaïc âënh âæåüc caïc täøn tháút cuía doìng (håi, khê) khi chuyãøn âäüng qua caïnh
ngæåìi ta thæåìng duìng phæång phaïp thæûc nghiãûm, thäng thæåìng duìng äúng khê âäüng.
Nhæîng täøn tháút naìy thæåìng phuû thuäüc vaìo âàûc tênh hçnh hoüc vaì chãú âäü doìng chaíy.
4-1. Âàûc tênh kêch thæåïc hçnh hoüc cuía daîy caïnh vaì chãú âäü doìng chaíy
Trong táöng tuäúc bin gäöm coï daîy äúng phun (caïnh hæåïng) vaì daîy caïnh âäüng.
Daîy äúng phun laì täø håüp caïc caïnh quûat báút âäüng cuía táöng tuäúc bin âæåüc làõp trãn stato
(pháön tènh) cuía tuäúc bin.
Daîy caïnh âäüng laì täø håüp caïc caïnh quaût âäüng cuía táöng tuäúc bin, âæåüc làõp lãn räto tuäúc
bin.
Táút caí caïnh quaût cuía daîy äúng phun âãöu coï daûng präfin giäúng nhau vaì âæåüc bäú trê
caïch âãöu nhau. Tæång tæû nhæ váûy, caïnh âäüng cuîng âæåüc bäú trê caïch âãöu nhau vaì coï
cuìng mäüt daûng präfin nhæ nhau.
4.1.1 Âàûc tênh kêch thæåïc hçnh hoüc.
Âàûc tênh hçnh hoüc cuía caïc daîy
caïnh cuía táöng doüc truûc âæåüc biãøu
z
thë trãn hçnh 4-1:
b - Cung cuía präfin (cung caïnh):
khoaíng caïch giæîa nhæîng âiãøm xa
u
z
nháút cuía präfin.
t - Bæåïc cuía daîy caïnh - khoaíng
β1x caïch giæîa caïc präfin kãö nhau.
a
B - Chiãöu räüng cuía daîy caïnh:
a' khoaíng caïch theo âæåìng thàóng
βy goïc våïi màût tiãúp giaïp daîy caïnh.
b
B
t
l - Chiãöu cao hay chiãöu daìi caïnh
a
quaût.
β2 x
∆
d - Âæåìng kênh trung bçnh cuía daîy
caïnh - âæåìng kênh cuía voìng troìn
Hçnh 4.1. Âàûc tênh hçnh hoüc cuía caïc daîy caïnh âi qua caïc âiãøm chia âäi chiãöu cao
caïnh quaût.
- - 86 -
∆ - Bãö daìy cuía meïp ra caïnh quaût - âæåìng kênh cuía voìng näüi tiãúp giæîa caïc âæåìng viãön
cuía präfin åí gáön meïp ra.
a - Cäø ( chiãöu räüng cuía raînh) - kêch thæåïc beï nháút cuía raînh åí âáöu ra khoíi daîy caïnh.
Noï âæåüc âo bàòng âæåìng kênh cuía voìng troìn näüi tiãúp trong raînh.
e - Âäü phun håi - tyí säú cuía âoaûn cung coï äúng phun L trãn toaìn bäü chiãöu daìi cuía voìng
troìn theo âæåìng kênh trung bçnh cuía daîy caïnh.
L
e=
πd
α1E - goïc ra hæîu hiãûu ( âäúi våïi äúng phun caïnh hæåïng )
a1
α1E = arc sin
t1
Thäng säú hçnh hoüc naìy thæåìng âæåüc duìng âãø xaïc âënh hæåïng cuía doìng sau daîy caïnh.
Thæåìng thç caïc thäng säú hçnh hoüc cuía daîy caïnh ngæåìi ta kyï hiãûu nhæ sau :
- Âäúi våïi daîy äúng phun (caïnh hæåïng ): b1 , t1 , B1 , l1 , d1 , ∆1 , a1 , α1E ..
- Âäúi våïi daîy caïnh âäüng b2 , t2 , B2 , l2 , d2 , ∆2 , á2 , α2E = arcsin a2/t2
αy ,βy laì goïc âàût cuía präfin trong daîy caïnh - goïc giæîa giáy cung b vaì tám cuía daîy
caïnh.
Ngoaìi ra caïc âàûc tênh trãn coìn hay sæí duûng khaïi niãûm vãö goïc cos (goïc hçnh hoüc) cuía
meïp vaìo präfin (α0k,β1k) (Hçnh 4.2 b), nghéa laì goïc nàòm giæîa âæåìng tiãúp tuyãún våïi
âæåìng tám cuía präfin åí âáöu vaìo daîy caïnh vaì phæång cuía täúc âäü voìng. Âæåìng tám
cuía präfin laì âæåìng bao gäöm nhæîng âiãøm nàòm caïch âæåìng viãön präfin âãöu nhau (δ =
β - βk goüi laì goïc va). Âäúi våïi äúng phun vaì caïnh âäüng phaín læûc thäng thæåìng α0k,β1k
gáön bàòng 90o, âäúi våïi caïnh xung læûc beï hån 90o ráút nhiãöu.
Cuìng våïi caïc âàûc tênh hçnh hoüc tuyãût âäúi ngæåìi ta coìn duìng caïc thäng säú hçnh
hoüc tæång âäúi cuía caïc daîy caïnh:
Bæåïc tæång âäúi t = t/b; chiãöu cao tæång âäúi l = l/b; bãö daìy tæång âäúi cuía meïp
ra ∆ = ∆/O; âäü reí quaût :
1 l
ϑ= =
θ d
Sæû liãn hãû giæîa âäü reî quaût cuía daîy caïnh vaì tyí säú cuía âæåìng kênh trãn chiãöu daìi
caïnh quaût ( θ = d/l) coï thãø biãøu thë bàòng âàóng thæïc :
θ +l
ϑ= (4-1)
θ −l
Dæûa vaìo caïc thäng säú hçnh hoüc cho ta gheïp nhoïm caïc daîy caïnh âäöng daûng coï
kêch thæåïc hçnh hoüc tuyãût âäúi khaïc nhau.
Trong ngaình chãú taûo tuäúc bin coï thãø chia caïc daîy caïnh ra tæìng loaûi theo caïc
dáúu hiãûu khaïc nhau :
- - 87 -
1) Daîy äúng phun vaì daîy caïnh âäüng phaín læûc ( hçnh 4-2a)
2) Daîy caïnh âäüng vaì caïnh hæåïng xung læûc ( hçnh 4-2c)
Co
αok
αo
W1 δ
y βk
β
b r
αy
a) B
a1
α1
∆
α1k b)
x W1
t1
C1
β1k β1
a1 y
b
am
B
βy c)
a2
β2
β2k
W2
t2 x
Hçnh: 4.2 Präfin caïc daîy caïnh cuía táöng tuäúc bin
a) Daîy caïnh phaín læûc nhoí dáön
b) Så âäö xaïc âënh goïc αok (β1k)
c) Präfin caïc daîy caïnh xung læûc
Trong giåïi haûn mäùi loaûi ( 1 vaì 2 ) coï thãø chia daîy caïnh ra mäüt säú nhoïm theo säú
max M åí âáöu vaìo hoàûc âáöu ra
- Nhoïm A - dæåïi ám ( M < M* ; M ≈ 0,3 + 0,9 )
- Nhoïm Γ - gáön ám (M* < M < 1,2)
- Nhoïm B - væåüt ám (1,1 < M < 1,3)
- Nhoïm P - to dáön äúng phun Lavan (M > 1,3 ÷1,5)
- Nhoïm Π (læng gaîy) - phaûm vi thay âäøi täúc âäü låïn
Trong kyî thuáût ngæåìi ta duìng kyï hiãûu caïc daûng caïnh nhæ sau :
- - 88 -
Chæî caïi dáöu C - äúng phun hay laì P - caïnh âäüng ; chæî säú - giaï trë trung bçnh cuía goïc
vaìo (αo hay laì β1) ; chæî säú tiãúp theo - giaï trë trung bçnh cuía goïc ra hæîu hiãûu (α1E hay
laì β1E); chæî caïi cuäúi cuìng - loaûi präfin
Vê duû: C - 90 - 12A nghéa laì daîy äúng phun duìng cho täúc âäü dæåïi ám våïi goïc ra vaìo
αo ≈ 90o vaì goïc ra hæîu hiãûu α1E ≈ 12o.
Khi thiãút kãú daîy caïnh hay phán têch doìng håi trong âoï cáön sæí duûng caïc
phæång phaïp tênh toaïn lyï thuyãút cuîng nhæ nghiãn cæïu thæûc nghiãûm. Ta tháúy ràòng, âàûc
tênh caïc daîy caïnh khäng chè phuû thuäüc nhiãöu vaìo kêch thæåïc hçnh hoüc maì noï phuû
thuäüc vaìo chãú âäü doìng chaíy næîa . Nhoïm thäng säú chãú taûo bao gäöm αo , β1 - goïc vaìo
daîy caïnh cuía doìng, C , W - täúc âäü åí âáöu vaìo hoàûc âáöu ra khoíi daîy äúng phun hay laì
daîy caïnh âäüng âoï giaîn nåí P1/Po ; P2/P1 säú max Ma = C/a säú, Reynolds Re = Cb/ γ ; γ
âäü nhåït âäüng hoüc, xa = u /Ca ; x1 = u/C1 - täúc âäü voìng tæång âäúi ; u - täúc âäü voìng ; Ca
- täúc âäü quy æåïc ; tæång âæång våïi nhiãût giaïng lyï thuyãút trong táöng v .v ...
Chuï yï ràòng, nhæîng thuí thuáût hiãûn coï âãø giaíi bàòng lyï thuyãút, caïc baìi toaïn trãn laì
ráút âäö säü, täún nhiãöu cäng sæïc vaì cuîng khäng tênh âæåüc hãút mäüt säú yãúu täú khaïc. Cho
nãn thæåìng ngæåìi ta træûc tiãúp dæûa vaìo caïc kãút quaí thê nghiãûm, trong âoï coï tênh âãún
aính hæåíng cuía âäü nhåït vaì âäü chëu neïn cuía cháút loíng. Bàòng thê nghiãûm coï thãø xaïc
âënh âæåüc caïc âàûc tênh nàng læåüng vaì khê âäüng læûc hoüc.
4.1.2 Âàûc tênh khê âäüng hoüc cuía daîy caïnh
Caïc âàûc tênh khê âäüng læûc hoüc ráút cáön cho viãûc tênh toaïn nhiãût caïc táöng tuäúc
bin, maì chuí yãúu laì hãû säú täøn tháút âäüng nàng, hãû säú täúc âäü, hãû säú læu læåüng vaì goïc ra
khoíi daîy caïnh cuía doìng.
- Hãû säú täøn tháút âäüng nàng trong daîy caïnh laì tyí säú caïc täøn tháút nàng læåüng trong
doìng trãn nàng læåüng lyï thuyãút cuía doìng trãn daîy caïnh :
+ Âäúi våïi daîy äúng phun :
∆h C
ζC = (4-2)
h o1
+ Âäúi våïi daîy caïnh âäüng
∆h 1
ζL = (4-3)
h o2
Hãû säú täøn tháút nàng læåüng cuía daîy caïnh phuû thuäüc vaìo caïc âàûc tênh hçnh hoüc vaì caïc
thäng säú chãú âäü doìng ( säú M, säú Re , caïc goïc cuía doìng v .v...) ta seî nghiãn cæïu sau :
- Hãû säú täúc âäü âæåüc xaïc âënh theo caïc cäng thæïc :
C1 W
ϕ= ; ψ= 2
C 1t W2 t
Trong âoï : C1 , W2 , C1t , W2t - täúc âäü sau daîy caïnh trong quaï trçnh thæûc lyï thuyãút.
- - 89 -
Nãúu täøn tháút nàng læåüng trong daîy caïnh laì bàòng hiãûu cuía caïc âäüng nàng åí âáöu ra khoíi
daîy caïnh trong doìng chaíy lyï thuyãút vaì doìng thæûc, coìn nàng læåüng lyï thuyãút laì âäüng
nàng cuía doìng åí âáöu ra khoíi caïnh trong quaï trçnh âàóng enträpi thç :
C 2t / 2 − C 1 / 2
2
ζc = = 1 − ϕ2
2
(4-2,a)
2
C /2 1t
W2 t / 2 − W12 / 2
2
ζL = = 1 − ψ2 (4-2,b)
2
W /2 1t
Nhæ váûy laì khi biãút âæåüc caïc âàûc tênh cuía daîy caïnh ζC vaì ζL thç coï thãø tçm âæåüc caïc
âàûc tênh khê âäüng khaïc ϕ vaì ψ mäüt caïch dãù daìng.
- Hãû säú læu læåüng cuía daîy caïnh laì tyí säú cuía læu læåüng thæûc âi qua daîy caïnh trãn læu
læåüng troüng khäúi lyï thuyãút cuía mäi cháút âi qua daîy caïnh áúy.
µ = G / Gt (4-3)
Læu læåüng thæûc cuía mäi cháút khaïc våïi læu læåüng lyï thuyãút laì do træåìng täúc âäü taûi tiãút
diãûn ra cuía daîy caïnh khäng âäöng âãöu. Âoï laì do coï låïp biãn åí phêa läöi, phêa loîm cuía
caïnh quaût vaì trãn bãö màût muït cuía raînh caïnh, cuîng nhæ do træåìng aïp suáút khäng âãöu
taûi tiãút diãûn ra cuía raînh [ aïp suáút åí vaïch læng (läöi) beï hån aïp suáút åí vaïch buûng (loîm)].
Khi xaïc âënh læu læåüng lyï thuyãút âaî giaí âënh ràòng, aïp suáút taûi tiãút diãûn ra giæî khäng
âäøi vaì bàòng aïp suáút sau daîy caïnh. Âäúi våïi håi áøm, læu læåüng thæûc khaïc våïi læu læåüng
lyï thuyãút cuîng laì do aính hæåíng cuía quaï trçnh quaï laûnh, do coï gioüt næåïc trong doìng.
Khi xaïc âënh hãû säú læu læåüng cuía daîy caïnh coï thãø duìng lyï thuyãút låïp biãn âãø xaïc âënh
læu læåüng thæûc. Nhæng thæåìng thç hãû säú læu læåüng âæåüc xaïc âënh bàòng thæûc nghiãûm
theo læu læåüng âo âæåüc.
Hãû säú læu læåüng cuía daîy äúng phun vaì caïnh âäüng phuû thuäüc vaìo caïc âàûc tênh hçnh hoüc
vaì thäng säú chãú âäü.
- Goïc ra cuía doìng khoíi caïnh âäüng (α1, β2) goüi laì giaï trë trung bçnh cuía caïc goïc âënh
hæåïng cuía veïc tå täúc âäü thæûc sau daîy caïnh, Nhåì phæång trçnh âäüng læåüng ta tiãún
haình láúy trung bçnh theo bæåïc t vaì theo chiãöu l.
Vê duû: goïc ra khoíi daîy äúng phun tçm âæåüc theo cäng thæïc :
2
C 1t
∫∫ sin α 1 dtdl
v 1t
(1) (t)
sin α 1 = (4-4)
2
C 1t
∫∫ dtdl
v 1t
(1) (t)
Trong thæûc tãú goïc ra khoíi daîy caïnh thæåìng âæåüc xaïc âënh bàòng thæûc nghiãûm. Nãúu
khäng coï nhæîng säú liãûu thê nghiãûm, âäúi våïi daîy caïnh cuía tuäúc bin hiãûn âaûi coï täúc âäü
dæåïi ám, goïc ra thæûc âæåüc cháúp nháûn bàòng giaï trë cuía goïc ra hæîu hiãûu.
+ Âäúi våïi daîy äúng phun :
nguon tai.lieu . vn
