- 163 - CHặNG 7
TUC BIN HI NặẽC NHIệU TệNG

7-1. Quaù trỗnh laỡm vióỷc cuớa tuọỳc bin nhióửu tỏửng
óứ truyóửn õọỹng maùy phaùt õióỷn coù cọng suỏỳt lồùn ngổồỡi ta duỡng tuọỳc bin coù
hióỷu quaớ kinh tóỳ cao. Loaỷi tuọỳc bin nhổ vỏỷy õổồỹc chóỳ taỷo nhióửu tỏửng vồùi kióứu xung
lổỷc vaỡ phaớn lổỷc.
Trong nhổợng tuọỳc bin hồi nổồùc hióỷn õaỷi nhióỷt giaùng lyù thuyóỳt cuớa tuọỳc bin
laỡ 1000 ữ1600 kJ/kg. Do õọỹ bóửn cuớa kim loaỷi hióỷn nay nón khọng thóứ cho pheùp
ngổồỡi ta chóỳ taỷo tuọỳc bin mọỹt tỏửng, coù hióỷu quaớ cao, vồùi nhióỷt giaùng lồùn nhổ vỏỷy
õổồỹc. Thỏỷt vỏỷy, tọỳc õọỹ ồớ õỏửu ra khoới ọỳng phun trong õióửu kióỷn ỏỳy laỡ 1500 ữ 2000
m/s. Do õoù õóứ tuọỳc bin mọỹ
t tỏửng laỡm vióỷc vồùi hióỷu quaớ kinh tóỳ cao, thỗ tọỳc õọỹ voỡng
cuớa caùnh quaỷt trón õổồỡng kờnh trung bỗnh vồùi tyớ sọỳ tọỳc õọỹ u/ca = 0,65 phaới laỡ 1000
ữ1100m/s. óứ baớo õaớm õọỹ bóửn cho rọto vaỡ caùnh quaỷt vồùi tọỳc õọỹ voỡng nhổ thóỳ thổỷc
tóỳ laỡ khọng thóứ õổồỹc.
Ngoaỡi ra sọỳ M trong
doỡng hồi trong trổồỡng hồỹp
naỡy laỡ 3
ữ
3,5. Vỗ thóỳ tọứn thỏỳt
soùng trong doỡng laỡ rỏỳt lồùn.
Bồới vỏỷy, tỏỳt caớ caùc tuọỳc bin

- 164 - õổồỹc goỹi laỡ tỏửng tuọỳc bin xung lổỷc. Baùnh tộnh cuớa hai tỏửng kóử nhau taỷo thaỡnh
buọửng, bón trong coù baùnh õọỹng.
Trong nhióửu tuọỳc bin ngổồỡi ta aùp duỷng phỏn phọỳi hồi bũng ọỳng phun. Tỏửng
thổù nhỏỳt laỡm vióỷc vồùi õọỹ phun hồi thay õọứi khi lổu lổồỹng hồi thay õọứi. Tỏửng naỡy
õổồỹc goỹi laỡ tỏửng õióửu chốnh vaỡ vồùi nhióỷt giaùng tờnh toaùn beù thỗ õổồỹc chóỳ taỷo dổồùi
daỷng tỏửng õồn xung lổỷc, coỡn vồùi nhióỷt giaùng lồùn thỗ õổồỹc chóỳ taỷo dổồùi daỷng tỏửng
tọỳc õọỹ keùp.
Trong tuọỳc bin nhióửu tỏửng nhióỷt giaùng lyù thuyóỳt toaỡn phỏửn tổỡ traỷng thaùi hồi
ban õỏửu tồùi aùp suỏỳt ồớ ọỳng thoaùt õổồỹc phỏn phọỳi cho caùc tỏửng nọỳ
i tióỳp nhau. Vỗ thóỳ,
nhióỷt giaùng cuớa tổỡng tỏửng chố laỡ mọỹt phỏửn cuớa toaỡn nhióỷt giaùng chung maỡ thọi.
Hồi dỏựn vaỡo tuọỳc bin chaớy qua van stop vaỡ caùc van õióửu chốnh. Doỡng chaớy
ỏỳy coù tọứn thỏỳt, nón aùp suỏỳt cuớa hồi P
o
trổồùc daợy ọỳng phun cuớa tỏửng õióửu chốnh coù
thỏỳp hồn aùp suỏỳt trổồùc van stop (~ 4
ữ
6%). Trong daợy ọỳng phun cuớa tỏửng thổù nhỏỳt
hồi giaợn nồớ tổỡ aùp suỏỳt P
o
õóỳn aùp suỏỳt P
1
, vỗ thóỳ tọỳc õọỹ khi doỡng chaớy ra khoới daợy
ọỳng phun seợ tng õóỳn C

Quạ trçnh gin nåí håi
trãn gin âäư i-s ca túc bin
xung lỉûc nhiãưu táưng âỉåüc
biãøu thë trãn hçnh 7.2.
Quạ trçnh gäưm cọ
nhỉỵng quạ trçnh näúi tiãúp ca
cạc táưng riãng l, trong âọ
trảng cúi ca táưng trỉåïc l
trảng thại âáưu ca táưng sau.
Nhỉỵng táưng hả ạp âỉåüc thỉûc
hiãûn våïi âäü phn lỉûc låïn åí
âỉåìng kênh trung bçnh.
Trong khi håi gin nåí
v gim ạp sút, thãø têch
riãng ca håi tàng lãn. Âãø
cho håi âi qua âỉåüc phi tàng
dáưn tiãút diãûn ra ca dy äúng
phun v cạnh âäüng, ch úu
bàòng cạch tàng âỉåìng kênh
ca táưng v chiãưu cao cạnh
quả
t. Våïi säú táưng låïn phi bäú
trê cạc táưng áúy trong hai hồûc nhiãưu thán mạy.
Trãn Hçnh 7.3 trçnh by så âäư cáúu tảo pháưn chy ca túc bin phn lỉûc
nhiãưu táưng.
Nãúu trong túc bin phn lỉûc cọ phán phäúi håi bàòng äúng phun, thç táưng thỉï
nháút (táưng âiãưu chènh) âỉåüc chãú tảo kiãøu xung lỉûc. Båíi vç táưng âiãưu chènh lm viãûc

p
p
o
p
1
p
'
p
"

Hçnh. 7.2 Quạ trçnh bnh trỉåïng håi trong

Túc bin xung lỉûc nhiãưu táưng trãn âäư thë i-s - 166 -
Hỗnh 7.4 bióứu thở quaù trỗnh giaợn nồớ hồi trong tuọỳc bin phaớn lổỷc trón giaớn õọử
i-s. Vỗ sổỷ giaợn nồớ hồi xaớy ra trong caớ daợy ọỳng phun vaỡ daợy caùnh õọỹng, nón sổỷ thay
õọứi traỷng thaùi cuớa hồi khi giaợn nồớ õổồỹc thóứ hióỷn bũng õổồỡng cong trồn.
Do giaù trở cuớa (u/C
a
)
opt
cuớa tỏửng phaớn lổỷc lồùn, nón vồùi cuợng mọỹt tọỳc õọỹ voỡng


Hỗnh. 7.3 Sồ õọử phỏửn chaớy cuớa tuọỳc bin phaớn lổỷc nhióửu tỏửng 1- Caùnh õọỹng 2- Caùnh hổồùng 3- Voỡng cheỡn
4- n
g cỏn bũng 5- Hồi cheỡn- 167 - õọỹ cuớa hồi trong daợy caùnh ọỳng phun. Tng chióửu cao cuớa daợy ọỳng phun vaỡ caùnh
õọỹng seợ laỡm giaớm tọứn thỏỳt õỏửu cuọỳi trong daợy caùnh cuớa tỏửng vaỡ giaớm bồùt hồi roỡ
qua caùc khe hồớ trón õai vaỡ ồớ goùc caùnh õọỹng.
Trong tuọỳc bin vồùi cọng suỏỳt khọng lồùn coù phun hồi tổỡng phỏửn, khi tng sọỳ
tỏửng vaỡ giaớm õổồỡng kờnh xuọỳng, coù khaớ nng tng thóm õọỹ phun hồi, tổùc laỡ giaớm
bồùt tọứn thỏỳt do phun hồi tổỡng phỏửn.
Thổỷc hióỷn õổồỹc phun hồi
toaỡn phỏửn vaỡ baớo õaớm õuớ chióửu
cao cho caùc tỏửng khọng õióửu
chốnh cuớa tuọỳc bin nhióửu tỏửng laỡ
mọỹt yóỳu tọỳ rỏỳt quan troỹng õóứ
nỏng cao hióỷu suỏỳt cuớa tuọỳc bin.
- Trong tuọỳc bin nhióử
u tỏửng nng
lổồỹng do tọỳc õọỹ ra cuớa tỏửng trổồùc

s
p
o
t
o
i
o
h
i
NT
p
1
x

=

1
,
0
i
k
h
i
o
p
k

Hỗnh. 7.4 Quaù trỗnh baỡnh trổồùng hồi trong

Tuọỳc bin phaớn lổỷc nhióửu tỏửng trón õọử thở i-s

lổồỹng cuớa nhổợng tỏửng trổồùc õóứ sinh cọng coù ờch trong caùc tỏửng tióỳp theo. Tọứn thỏỳt
nng lổồỹng trong tỏửng seợ chuyóứn thaỡnh nhióỷt vaỡ laỡm tng entanpi cuớa hồi sau tỏửng.
Trong vuỡng hồi quaù nhióỷt seợ laỡm tng nhióỷt õọỹ cuớa hồi sau tỏửng, trong trong
vuỡng hồi ỏứm - tng õọỹ khọ x cuớa hồi.
Trón hỗnh 7.5 bióứu thở quaù trỗnh giaợn nồớ cuớa hồi trong tuọỳc bin ngổng hồi
nhióửu tỏửng trón õọử thở T-s.
Nhióỷt giaùng lyù thuyóỳt cuớa toaỡn tuọỳc bin h
o
, tổồng õổồng vồùi dióỷn tờch
1234a1, coù thóứ xem nhổ laỡ tọứng nhióỷt giaùng õúng entrọpi cuớa caùc tỏửng rióng leớ :
H
o
= h'
01
+ h'
02
+ h'
03
+ ... - 169 - Täøn tháút nàng
lỉåüng trong táưng thỉï
nháút ca túc bin, âỉåüc

03
= h'
03
+ q
3

Trong âọ :
q
3
- Bàòng diãûn têch cọ nẹt vảch âỉïng (Hçnh 7.5) l nhiãût giạng tàng thãm do
tàng entanpi ca håi trỉåïc táưng thỉï ba, vç cọ täøn tháút trong táưng thỉï nháút v táưng
thỉï hai.
Bàòng cạch láûp lûn nhỉ váûy, ta âi âãún kãút lûn ràòng täøng nhiãût giạng l
thuút âäúi våïi táút c cạc táưng túc bin âỉåüc biãøn thë bàòng diãûn têch :
12344'55'66'77'1 = H
o
+ Q Cn täøng täøn tháút ca táút c cạc táưng túc bin âỉåüc biãøn thë bàòng diãûn têch :
a'4'55'66'77'bb'a' = Q + T
2
∆
S
( nãúu quạ trçnh kãút thục åí vng håi áøm )
Nhiãût giạng sỉí dủng ca ton túc bin bàòng hiãûu säú nhiãût giạng l thuút v
cạc täøn tháút nhiãût truưn cho nỉåïc tưn hon :
(H
o
+ Q) - (T

2
3
q
4
q
o
∆
s
a'
5"
b
b'
A
B
1
f
∆
s
∆
s
Z
f
2
f
3
T
T
2
Hçnh. 7.5 Quạ trçnh bnh trỉåïng håi trong



Oi

Nhióỷt giaùng sổớ duỷng cuớa toaỡn tuọỳc bin bũng tọứng nhióỷt giaùng cuớa caùc tỏửng
rióng leớ :
H
i
= h
i
= h
o

Oi
c
= (h'
o
+ q)
Oi
c
(7-1)
Nóỳu giaớ thióỳt cho rũng hióỷu suỏỳt cuớa tỏỳt caớ caùc tỏửng õóửu giọỳng nhau, thỗ
Oi
c

coù thóứ õổa ra ngoaỡi dỏỳu cọỹng thóỳ thỗ :
H
i
=
Oi
c



Oi
=
Oi
c









+
o
H
Q
1
=
Oi
c
(1 + q
T
) (7-3)
Tyớ sọỳ

T
= q

Z
S
)1Z(
Z
)TT(
Z
S
2o2o
+


+



Mọựi sọỳ haỷng cuớa daợy sọỳ ỏỳy tổồng ổùng vồùi dióỷn tờch f
1
,f
2
,...
Tọứng sọỳ caùc sọỳ haỷng cuớa cỏỳp sọỳ cọỹng bũng :
Q =
Z
1Z
)TT(
2
S
2o



S = H
o
( 1-
Oi
)
Tổỡ õỏỳy :
S =
)1(
T
H
oi
2
o


Thay thóỳ giaù trở naỡy vaỡo (7- 4), ta coù :
Q =
Z
1Z
)1(1
T
T
T
H
oi
2
o
2
o










===


(7-6)

Nhổợng cọng thổùc naỡy õổồỹc chổùng minh vồùi giaớ thióỳt rũng, quaù trỗnh giaợn nồớ
dióựn ra trong vuỡng hồi ỏứm vaỡ õổồỡng giaợn nồớ trón giaớn õọử T-s coù thóứ bióứu thở bũng
õổồỡng thúng nọỳi õióứm õỏửu vaỡ õióứm cuọỳi cuớa traỷng thaùi hồi. - 172 - Caùc cọng thổùc gỏửn õuùng (7-4) vaỡ (7-5) cuợng coù thóứ duỡng cho trổồỡng hồỹp,
khi toaỡn bọỹ hồi giaợn nồớ trong vuỡng quaù nhióỷt, nhổng nhióỷt õọỹ T
2
phaới lỏỳy theo
traỷng thaùi ồớ cuọỳi quaù trỗnh giaợn nồớ õúng entrọpi, chổù khọng phaới theo traỷng thaùi
cuớa hồi thoaùt (ồớ vuỡng baớo hoỡa hai nhióỷt õọỹ naỡy õóửu giọỳng nhau). Nóỳu ban õỏửu quaù

)AS(
2
TT
A
2
TT
2S2o


+


=
S
2
TT
A
2
TT
2SSo


+


Trong õoù : A =
So
2o
1
TT- 173 - Duỡng bióứu thổùc naỡy ta coù thóứ tờnh gỏửn õuùng hóỷ sọỳ hoaỡn nhióỷt :

o
TT
H
Q
q ==

Trong quaù trỗnh thổỷc doỡng giaợn nồớ khọng phaới laỡ õổồỡng thúng maỡ laỡ õổồỡng
cong (xem hỗnh 7.2 vaỡ 7.4). Cho nón hóỷ sọỳ hoaỡn nhióỷt trong thổỷc tóỳ thổồỡng beù hồn
giaù trở tờnh toaùn vaỡ bũng :
= q (0,8 ữ 0,9)
T
óứ õaùnh giaù gỏửn õuùng hóỷ sọỳ hoaỡn nhióỷt coù thóứ duỡng cọng thổùc cuớa G.Fluợgel :


= k (1-

Oi
) H

cuớa tỏửng khaùc nhau.
ọỳi vồùi sọỳ tỏửng vaỡ
hióỷu suỏỳt thổồỡng gỷp hóỷ
sọỳ hoaỡn nhióỷt dao õọỹng
trong giồùi haỷn tổỡ 0,04 õóỳn
0,10.
Nhổợng cọng thổùc
õaợ chổùng minh (7-4) vaỡ
(7-6) dổỷa trón giaớ thióỳt
cho rũng, nhióỷt giaùng cuớa
caùc tỏửng rióng leớ õóửu
bũng nhau. Trong thổỷc tóỳ,
nóỳu nhổợng õióửu kióỷn ỏỳy
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Z
%


c

õỷc õióứm cuớa sổỷ chuyóứn quaù trỗnh tổỡ vuỡng hồi quaù nhióỷt sang vuỡng hồi baợo hoỡa.
Nóỳu khaớo saùt sổỷ
giaợn nồớ cuớa chỏỳt khờ, hoỷc
laỡ chỏỳp nhỏnỷ õọỳi vồùi hồi
quaù nhióỷt, coù thóứ sổớ duỷng
phổồng trỗnh cuớa khờ lyù
tổồớng. Hóỷ sọỳ hoaỡn nhióỷt coù
thóứ xaù
c õởnh bũng phổồng
phaùp tờch phỏn.
Trón Hỗnh 7-8 trỗnh
baỡy õọử thở vóử sổỷ phuỷ thuọỹc
hóỷ sọỳ hoaỡn nhióỷt vaỡo tyớ sọỳ
aùp suỏỳt vaỡ hióỷu suỏỳt cuớa
tỏửng.
Sọỳ muợ entrọpi k =
1,3. Trón truỷc hoaỡnh õỷt tyớ
sọỳ aùp suỏỳt, õỷc trổng cho õọỹ
giaợn nồớ hồi trong tuọỳc bin.
Trón truỷc tung - hóỷ sọỳ hoaỡn
nhióỷt. Nhổ õaợ thỏỳy, hóỷ sọỳ
hoaỡn nhióỷt q
t

tng khi
tng õọỹ giaợn nồớ cuớa hồi.
Vồùi sọỳỳ tỏửng hổợu haỷn Z, hóỷ sọỳ hoaỡn nhióỷt tờnh theo cọng thổùc :


==

c
=0,75
oi

c
=0,8
c
oi

=0,9
c
oi

c
oi

=0,95
=0,85
510 2015
p /p
z
c

Hỗnh. 7.7 aớnh hổồớng cuớa sọỳ tỏửng vaỡ hióỷu suỏỳt
trung bỗnh cuớa tỏửng tồùi hóỷ sọỳ hoaỡn nhióỷt