bài giảng môn máy tàu thủy hàng hải

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Máy tàu thuỷ

1


Chương mở đầu:
Giới thiệu chung về máy tàu thuỷ
Mục đích môn học.
Trang bị cho các kỹ sư Hàng hải, kỹ sư điện tàu thuỷ nắm được hệ thống năng
lượng trên tàu. Máy tàu thuỷ là trái tim, là hệ thống tim - mạch của con tàu. Vì lẽ
đó người điều khiển tàu phải nắm được những kiến thức thiết yếu nhất về máy tàu
thì mới có thể khai thác, chỉ huy được một cách an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao.

2


I. Khái niệm và phân loại máy tàu thuỷ
Máy tàu thuỷ bao gồm:
- Hệ động lực chính tàu thuỷ: Dùng để sinh công cơ học, sinh ra lực đẩy tàu để
tàu đạt được vận tốc nhất định.
- Hệ động lực phụ: Các tổ hợp Diesel lai máy phát điện, động cơ lai máy nén
khí, lai bơm ...
- Các hệ thống phục vụ.
1. Hệ động lực chính tàu thuỷ:
* Hệ động lực chính Diesel.
Máy chính là động cơ Diesel lai chân vịt. Máy chính có thể là động cơ thấp tốc,
cao tốc hoặc trung tốc, có thể đảo chiều hoặc không đảo chiều.
Hệ động lực chính Diesel lai chân vịt được truyền động có thể trực tiếp, qua ly
hợp hoặc qua hộp số đảo chiều. Chân vịt có thể là loại chân vịt biến bước hoặc định
bước.

Hệ động lực chính Diesel có thể dùng một động cơ lai 1 chân vịt, có thể hoặc
không qua ly hợp (truyền động trực tiếp) hoặc hai động cơ lai một chân vịt hoặc
nhiều động cơ lai thứ tự nhiều chân vịt.
* Hệ động lực chính Hơi nước:
- Máy hơi nước kiểu piston.???
- Tua bin hơi.
* Hệ động lực chính Diesel - tua bin khí: Là tổ hợp giữa diesel, tua bin khí với
chân vịt. Hệ động lực này tận dụng được ưu điểm riêng lẻ của từng loại riêng biệt.
2. Hệ động lực phụ:
Trên tàu thường dùng các hệ động lực phụ để phục vụ cho các hoạt động của máy
chính và con tàu. Hệ động lực phụ cơ bản xét đến đó là tổ hợp Diesel lai máy phát.
Ngoài năng lượng cơ học để lai máy phát từ động cơ Diesel còn có thể dùng tua bin
3


hơi, tua bin khí (qua hộp giảm tốc). Hệ động lực phụ có thể kể đến nữa là các tổ
hợp máy lai - máy nén khí, máy lai - máy lọc, máy lai - bơm ...

II. Sự phát triển của công nghiệp máy tàu thuỷ
Các động cơ trong hệ động lực chính tàu thuỷ thường được sử dụng, lắp đặt là
động cơ đốt trong (ĐCĐT) và tua bin hơi (TBH). Ngoài ra còn dùng các tua bin khí
(TBK) và tua bin chạy bằng năng lượng nguyên tử. Tuy nhiên số lượng loại tàu này
rất ít.
Những năm gần đây một số nước có ngành đóng tàu tiên tiến đã chế tạo thành
công lọai tàu chạy trên đệm không khí. Trên các tàu loại này thì yêu cầu các kỹ sư
Hàng Hải lại càng phải có trình độ chuyên môn cao để khai thác hệ động lực tàu
thủy.
Trên tàu buôn dùng rộng rãi các động cơ Diesel thấp tốc với khả năng tăng áp cao
đồng thời với việc tăng lượng khí nén và nhiên liệu vào xi lanh.
Để giảm khối lượng và kích thước hệ động lực, làm đơn giản hơn quá trình khai

thác và bảo dưỡng sửa chữa trên thế giới đã áp dụng một số loại động cơ Diesel
trung tốc, thấp tốc hành trình dài...
Hệ động lực tàu chuyên dụng đã dùng nhiều các tua bin khí và tua bin chạy bằng
năng lượng nguyên tử.
Hiện nay hệ động lực nhiều máy (HĐLNM) được dùng vào mục đích duy trì công
suất lớn cho các tàu chuyển động với tốc độ lớn. HĐLNM dùng chủ yếu vào mục
đích quân sự và các tàu chuyên dụng khác. Trên các tàu đó thường dùng các động
cơ chính cùng loại (Diesel, TBH hay TBK hoặc tổ hợp Diesel – TBK).
1. Hệ động lực nhiều máy (HĐLNM) dùng Diesel.
Trên các HĐL này dùng một bộ truyền động hộp số. Bộ truyền động hộp số đóng
vai trò bộ góp mômen, góp công suất của các động cơ thành phần. Bộ góp cho phép
4


một hoặc nhiều động cơ có thể hoạt động riêng biệt hoặc đồng thời cùng lai một
chân vịt.
2. Tổ hợp Diesel - Tua bin khí .
Việc xuất hiện tổ hợp các máy kết hợp giữa các loại động cơ khác nhau do nhu
cầu ngày càng tăng về sử dụng năng lượng. Việc dùng tổ hợp sẽ có ưu điểm của hai
loại máy.
3. Tự động hóa máy tàu thủy.
Các con tàu được trang bị các hệ thống thiết bị tự động để tăng khả năng hoạt
động tự động cho chính các máy móc, thiết bị, nâng cao tính an toàn, tin cậy và
hiệu quả khai thác cho con tàu và máy móc trên tàu.
* Mức A1 - Tàu được tự động hoá, không cần trực ca ở buồng máy và trung tâm
điều khiển (control center).
* Mức A2 - Tàu được tự động hoá, việc điều khiển máy móc, thiết bị ở buồng máy
được thực hiện từ xa tại buồng điều khiển (control room).
Hiện nay hầu hết các tàu vận tải biển của các công ty vận tải biển trong nước, mức
độ tự động hoá đều ở dưới mức A2. Thực tế là các tàu nhỏ cũ thì hầu như không có

tự động. Các tàu lớn hơn song có tuổi khá cao tuy có mức độ tự động A2 song
chúng làm việc không tin cậy. Từ đó người khai thác thường xuyên phải trực ca
dưới buồng máy và vận hành khai thác tại máy.
Các tàu đóng mới ngày nay có mức độ tự động hoá cao. Trên các tàu này các thiết
bị tự động đã thay thế được những công việc trực ca bình thường. Tình trạng hoạt
động của máy được tự động điều khiển, điều chỉnh, dự báo hư hỏng để người khai
thác biết kịp thời xử lý, đưa ra những biện pháp khai thác cần thiết, an toàn và kinh
tế cho hệ động lực.

5


CHƯƠNG 2: NỒI HƠI
2-1. Định nghĩa và phân loại nồi hơi tàu thuỷ.
I. Định nghĩa nồi hơi - Hệ thống nồi hơi.
1. Định nghĩa nồi hơi.
Nồi hơi tàu thuỷ là thiết bị sử dụng năng lượng của chất đốt (hoá năng của dầu
đốt, than, củi) biến nước thành hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao, nhằm cung cấp
hơi nước cho thiết bị động lực hơi nước chính, cho các máy phụ, thiết bị phụ và
nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên trên tàu.

Hình 2-1:.Sơ đồ nguyên lý của hệ động lực hơi nước

6


- Trên sơ đồ nguyên lý một hệ thống động lực hơi nước bao gồm các thiết bị cơ
bản sau đây.
Nồi hơi là thiết bị sinh hơi, hơi khi ra khỏi nồi hơi là hơi bão hòa ẩm đi vào bộ
phận quá nhiệt để sấy khô thành hơi quá nhiệt. Sau khi quá nhiệt hơi đi vào tuabin

để giãn nở sinh công. Quá trình giãn nở đoạn nhiệt làm cho áp suất giảm xuống,
khi đi ra khỏi tua bin hơi đi vào bầu ngưng được làm lạnh và ngưng thành nước.
Nước được bơm đưa trở lại nồi hơi. Còn bầu ngưng được làm mát bằng nước biển.
Để cấp nước vào nồi hơi bơm cần tạo ra một áp lực để thắng lực đẩy do áp lực của
nước trong nồi hơi và lực cản của đường ống cấp nước.
2. Hệ thống nồi hơi
* Hệ thống nồi hơi bao gồm:
- Nồi hơi (1 hoặc nhiều cái): Là bộ phận tạo ra hơi nước.
- Thiết bị cung cấp nhiên liệu: Gồm két chứa nhiên liệu, bầu hâm, van, ống dẫn,
các súng phun nhiên liệu.
- Thiết bị cấp nước cung cấp nước đã lọc sạch và hâm nóng vào bầu nồi hơi: Gồm
các két chứa, két lọc nước, bơm cấp nước có áp suất đẩy lớn hơn áp suất trong bầu
nồi.
- Thiết bị cấp gió: Gồm quạt gió và quạt hút khói nhằm cung cấp đầy đủ và liên
tục không khí phục vụ cho quá trình cháy của nhiên liệu và khắc phục sức cản để
hút khói lò ra ngoài.
- Thiết bị đo lường, kiểm tra: Gồm ống thuỷ, áp kế, nhiệt kế, van xả cặn, van xả
khí.
- Thiết bị tự động điều khiển và tự động điều chỉnh quá trình làm việc của nồi hơi:
Gồm điều chỉnh mức nước nồi hơi, lượng nhiên liệu và lượng gió vào tuỳ theo tải

7


trọng của nồi hơi, điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, áp suất hơi và các quá trình
làm việc khác.
- Các thiết bị tự động bảo vệ: Như van an toàn, đinh chằng …
* Bản thân nồi hơi lại có thể có các bộ phận chính.
- Buồng đốt: Là không gian dùng để đốt cháy nhiên liệu tạo ra khí cháy (khí lò)
có nhiệt độ 900 ÷ 1350 oC và phân bố đều nhiệt lượng đảm bảo cho khí lò quét

đều nồi hơi.
- Hộp lửa: Là không gian dùng để đốt cháy nhiên liệu chưa kịp cháy trong buồng
đốt và phân phối khí lò.
- Bầu hơi, bầu nước, bầu góp.
- Các cụm ống nước sôi, cụm vách ống hoặc các ống lửa: Là bề mặt trao đổi nhiệt
chính của nồi hơi.
- Hộp khói và ống khói.
- Bộ sấy hơi: Làm nhiệm vụ quá nhiệt cho hơi bão hòa (có thể đặt vào giữa 2 cụm
ống nước sôi, hoặc các cụm nước sôi thứ 2, hoặc trong buồng đốt).
- Bộ giảm sấy: Làm nhiện vụ hạ bớt nhiệt của hơi quá nhiệt cho nước trong bầu
nồi để hơi trở thành hơi giảm nhiệt đi phục vụ cho sinh hoạt và các máy phụ khác.
- Bộ hâm nước tiết kiệm: Tận dụng phần nhiệt lượng còn cao của khói lò trước
khi ra khỏi nồi hơi để hâm nước lên nhiệt độ nhất định trước khi cấp vào nồi hơi
(Tăng nhiệt độ nước cấp lên 80c thì hiệu suất nồi hơi tăng 1% ).
- Bộ sưởi không khí tiết kiệm: Tận dụng nhiệt lượng của khí lò để sưởi nóng
không khí cấp vào buồng đốt, tạo điều kiện cho quá trình cháy được tốt hơn, tăng
khả năng cháy hoàn toàn, tăng hiệu suất của nồi hơi. Ngoài ra còn có khung dàn,
bệ, vỏ nồi hơi, đảm bảo cho nồi hơi làm việc bền chắc.

8


II. Phân loại nồi hơi tàu thủy
1. Phân loại theo công dụng người ta chia ra
a) Nồi hơi chính: Là nồi hơi cung cấp hơi nước cho thiết bị đẩy tàu trong các máy
hơi nước chính, hoặc tua bin hơi chính lai chân vịt và dùng cho các máy phụ, thiết
bị phụ và các nhu cầu sinh hoạt.
b) Nồi hơi phụ: Hơi của nó sinh ra dùng cho các máy phụ, thiết bị phụ và nhu cầu
sinh hoạt.
c) Nồi hơi tận dụng (nồi hơi kinh tế, nồi hơi khí xả): Là nồi hơi tận dụng nhiệt còn

cao của khí xả của dộng cơ Diesel chính để sản xuất hơi. Hơi của nó dùng cho việc
hâm nóng dầu đốt, dầu nhờn và phục vụ sinh hoạt.
d) Nồi hơi liên hợp “phụ - khí xả”: Là tổ hợp giữa nồi hơi phụ và nồi hơi khí xả _
Chiến.
2. Phân loại theo cách quét khí lò và sự chuyển động của nước theo bề mặt đốt
nóng
a) Nồi hơi ống nước: Là nồi hơi mà hỗn hợp nước và hơi đi trong ống, còn ngọn
lửa và khói lò quét ngoài ống.
b) Nồi hơi ống lửa: Là nồi hơi mà ngọn lửa và khí lò quét trong ống còn hỗn hợp
nước và hơi bao ngoài ống.
c) Nồi hơi liên hợp: Là nồi hơi ống lửa mà trong đó bố trí thêm một số ống nước
3. Phân loại theo tuần hoàn nước nồi
a) Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên: Sự tuần hoàn của nước và hơi trong nồi hơi tạo nên
do sự chênh lệch về mật độ và do sự chênh lệch nhiệt độ gây nên (sự chênh lệch về
tỉ trọng giữa nước và hỗn hợp nước – hơi).
b) Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức: Sự tuần hoàn của hỗn hợp nước và hơi trong nồi
hơi nhờ tác dụng của ngoại lực bên ngoài (bơm tuần hoàn).
9


4. Phân loại theo áp suất nồi hơi
a) Nồi hơi thấp áp: Áp suất công tác PN ≤ 2,2MPa (bar, KG/cm2)
b) Nồi hơi trung áp: PN = 2,2 ÷ 4,0MPa
c) Nồi hơi cao áp: PN = 4,0 ÷ 6,4 Mpa
d) Nồi hơi áp suất rất cao: PN > 6,4MPa
5. Phân loại theo cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng.
a) Nồi hơi nằm.
b) Nồi hơi đứng.
Ngoài ra tuỳ theo kết cấu và đặc tính khác có thể phân loại nồi hơi theo dấu hiệu
khác.

2-2. Các thông số chính của nồi hơi tầu thủy
1. Áp suất
Bao gồm áp suất nồi hơi, áp suất của hơi sấy, áp suất hơi giảm sấy, áp suất nước
cấp.
Đơn vị (kG/cm2, MPa, atm)
- Áp suất nồi hơi (pN) là áp suất của nước và hơi bão hoà chứa trong bầu nồi – Áp
suất trong bầu nước - hơi.
(Dựa vào PN tra bảng tìm được nhiệt độ bão hoà Ts)
Phs ,Ths

10


Hình 2-2: Sơ đồ thông số áp suất và nhiệt độ của NH
- Áp suất hơi sấy: ( Phs) là áp suất hơi khi ra khỏi bộ sấy hơi. Phs < PN từ 1 ÷ 4
atm.
- Áp suất hơi giảm sấy: (Pgs) là áp suất hơi sau bộ giảm sấy, có Pgs< Phs
- Áp suất nước cấp: (Pnc) là áp suất sau bầu hâm, trước bầu nồi.
Áp suất nước cấp cao hơn áp suất nước nồi hơi từ 3- 6 atm để thắng được sức cản
để đẩy được nước vào nồi hơi.
2. Nhiệt độ
- Nhiệt độ hơi bão hoà – nhiệt độ sôi (Ts) là nhiệt độ của hơi bão hoà trong bầu
nồi.
- Nhiệt độ hơi sấy: (Ths) là nhiệt độ của hơi sau bộ sấy hơi.
- Nhiệt độ hơi giảm sấy: (Tgs) là nhiệt độ của hơi sau bộ giảm sấy.
- Nhiệt độ nước cấp: (Tnc) là nhiệt độ nước cấp nồi sau bầu hâm trước bầu nồi.
- Nhiệt độ khói: (Tkl) là nhiệt độ của khói lò ra khỏi nồi hơi.
- Nhiệt độ không khí cấp: (Tkk) là nhiệt độ của không khí cấp vào buồng đốt.
3. Sản lượng hơi
Ký hiệu: DN

Đơn vị: (Kg/h, T/h)
- Là lượng hơi lớn nhất sinh ra trong 01 giờ của NH dưới điều kiện NH cung cấp
hơi ổn định, lâu dài.
Sản lượng hơi chung
DN = Dhs + Dgs + Dx
Với Dhs sản lượng hơi sấy, Dgs sản lượng hơi giảm sấy, Dx sản lượng hơi bão hoà.

11


Chú ý: Dx là lượng hơi bão hoà cung cấp cho máy phụ và hệ thống chứ không
phải là lượng hơi bão hoà sinh ra tại bầu nồi.
Khi cần thiết, nồi hơi có thể quá tải đến sản lượng lớn nhất D max = (125 ÷ 140%)
DN (quá tải 25 – 40%).
4. Nhiệt lượng có ích
Ký hiệu: Qi
Đơn vị (Kcal/h ; KJ/h)
Là nhiệt lượng đã dùng vào việc đun sôi, bốc hơi, sấy hơi nước trong 01 giờ của
NH, tức là nhiệt lượng đã dùng để biến nước cấp thành hơi nước mà NH cung cấp
trong 01 giờ. (Qi < Qcung cấp: Do tổn thất nhiệt để đốt nóng vỏ, các ống, vách nồi
hơi…).
5. Hiệu suất nồi hơi.
Ký hiệu: ηN
Là tỷ số giữa nhiệt lượng có ích cho NH trên tổng nhiệt lượng do chất đốt toả ra
(nhiệt lượng cung cấp cho nồi hơi).
Qi
ηN =

B - Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 01 giờ (Kg/ h)
Qi - Nhiệt lượng có ích (Kcal/h)

B.QpH

QpH - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Kcal/ kg)

6. Suất tiêu hao nhiên liệu.
Ký hiệu: ge ; đơn vị: (kg/mlci. h)
Là lượng chất đốt cần dùng để hệ động lực phát ra một mã lực có ích trong 01
giờ.
VD: Nồi hơi đốt dầu PN =100 ÷ 120 atm và Ts =5500c → ge =200 ÷ 210 g/mlci.h
12


7. Diện tích hấp nhiệt.
Ký hiệu: S đơn vị (m2)
Là bề mặt kim loại hấp nhiệt của chất trao nhiệt (như khí lò, hơi sấy) truyền cho
chất nhận nhiệt (nước, hơi nước, không khí).
Diện tích hấp nhiệt tính về phía tiếp xúc với khí lò. Riêng với bộ sưởi không
khí và bộ giảm sấy tính theo đường kính trung bình của ống. Bộ sưởi không khí
và bộ giảm sấy không có nước lưu thông bên trong để làm mát cho ống nên thành
ống phải dày để đảm bảo ống không bị đốt cháy, do đó đường kính trong và ngoài
của ống có sự khác biệt lớn do vậy khi tính diện tích bề mặt hấp nhiệt ta phải tính
theo đường kính trung bình của ống_Chiến.
Có các dạng mặt hấp nhiệt sau:
- Mặt hấp nhiệt bước xạ: Sb là mặt hấp nhiệt cạnh buồng đốt, trực tiếp tiếp xúc
với ngọn lửa.
- Mặt hấp nhiệt đối lưu: Sđ là mặt hấp nhiệt ở xa buồng đốt và được khí lò quét
qua.
- Mặt hấp nhiệt bốc hơi: Sbh là bề mặt hấp nhiệt của khí lò làm cho nước sôi và
bốc hơi.

- Mặt hấp nhiệt tiết kiệm: Stk chỉ là bề mặt hấp nhiệt của bộ hâm nước tiết kiệm và
bộ sưởi không khí.
8. Dung tích buồng đốt.
Ký hiệu: Vbđ đơn vị (m3)
Là dung tích của không gian đốt cháy nhiên liệu .

13


2-3. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống lửa
I. Nồi hơi ống lửa ngược chiều (Tuần hoàn tự nhiên)
1. Sơ đồ kết cấu:
1. Thân nồi.

5. Không gian nước. 9. Hộp lửa.

2. Cụm ống lửa.

6. Nắp hộp lửa.

10. Buồng đốt.

3. Đinh chằng dài. 7. ống thuỷ.

11,13. Cửa kiểm tra.

4. Không gian hơi. 8. Đinh chằng ngắn.

12. Mặt sàng trước.

Hình 2-3. Sơ đồ nồi hơi ống lửa ngược chiều.
* Bầu nồi: Có dạng hình trụ tròn được ghép từ 1, 2 hoặc 3 tấm thép bằng mối hàn
hoặc đinh tán. Vật liệu là thép (20k, 25k hoặc T5K), ở trên bầu nồi có khoét các
cửa hình elíp để thuận tiện cho vệ sinh, bảo dưỡng và sửa chữa.
* Buồng đốt: Có cấu tạo hình lượn sóng để tăng bề mặt tiếp xúc, tăng độ cứng
vững và bảo đảm có thể co dãn khi nhiệt độ thay đổi (có thể có 1, 2 hoặc nhiều
buồng đốt).

14


* Hộp lửa: Có dạng hình hộp, phần đỉnh bị thu hẹp lại, số hộp lửa tương ứng với
số buồng đốt. Phần trên đỉnh hộp lửa bố trí thanh gia cường bằng mã đỉnh hộp lửa.
Một mặt của hộp lửa được khoét các lỗ để lắp các ống lửa. Ba mặt còn lại của hộp
lửa liên kết với nắp sau của bầu nồi và các mặt khác bằng các đinh chằng ngắn.
* Ống lửa: Có 2 loại.
- Ống lửa thường: Dẫn khí lò từ hộp lửa đến hộp khói và dùng để làm mặt hấp
nhiệt. (chiếm 80 - 90% diện tích hấp nhiệt của nồi hơi).
-Ống lửa chằng: Ngoài nhiệm vụ trên còn có tác dụng chằng giữ nắp trước nồi hơi
với thành hộp lửa. Số ống lửa chằng bằng 20 - 30% tổng số ống lửa.
* Đinh chằng:
- Đinh chằng dài: Dùng để chằng giữ phần không gian có ống lửa với nắp sau của
nồi và thân nồi.
* Hộp khói: Khí lò đi ra khỏi ống lửa được dẫn vào hộp khói trước khi đi quét qua
bộ sưởi không khí, bộ hâm nước tiết kiệm và đi ra ống khói.
Phía trước hộp khói có cửa hộp khói, qua nó ta có thể tiến hành lau chùi muội
hoặc bịt bỏ những ống lửa bị nứt vỡ.
* Bầu khô hơi: Làm tăng chiều cao của không gian hơi trong thân nồi, do đó buộc
các hạt nước lớn trong hơi nước rơi trở về không gian nước, kết quả làm tăng độ
khô của hơi, miệng của bầu khô hơi được khoét ở thân nồi và được hàn vào thân

nồi.
2. Nguyên lý hoạt động:
- Nhiên liệu và không khí được đưa vào buồng đốt (10) thực hiện quá trình cháy
tạo ra khí lò. Khí lò đi vào hộp lửa (9) cháy nốt phần nhiên liệu chưa kịp cháy
trong buồng đốt và phân phối khí cháy cho các ống lửa. Khí cháy tiếp tục đi qua bộ

15


sấy hơi (quá nhiệt) rồi đi qua hộp khói, qua bộ hâm nước tiết kiệm, bộ sưởi không
khí rồi ra ngoài.
- Nước trong bầu nồi nhận nhiệt xung quanh buồng đốt, xung quanh hộp lửa và
chủ yếu là ở các ống lửa, hoá hơi. Hỗn hợp nước và hơi có tỷ trọng bé hơn so với
nước. Chính sự chênh lệch tỷ trọng đó tạo nên vòng tuần hoàn của nước ở trong
nồi hơi ống lửa.
- Hơi trích từ nồi thực hiện qua bầu khô hơi và qua bộ sấy hơi thành hơi quá nhiệt
rồi tới các thiết bị tiêu thụ hơi.
- Chú ý mực nước luôn phải ngập hết các ống để tránh cháy ống.
3. Ưu nhược điểm
* Ưu điểm:
- Nhờ ống lớn và thẳng nên có thể dùng nước có chất lượng không cao chưa lọc
hoặc có lẫn dầu.
- Thân nồi chứa nhiều nước làm cho nồi hơi có năng lựợng tiềm tàng lớn nên áp
suất nồi hơi khá ổn định ngay cả khi đột ngột tăng giảm lượng hơi nước lấy từ nồi
hơi (tăng giảm tải đột ngột).
- Độ khô của nồi hơi tương đối cao do chiều cao của không gian hơi khá lớn.
Không cần thiết bị khô hơi.
- Kết cấu bền, sử dụng đơn giản.
* Nhược điểm:
- To nặng, thân và nắp nồi rất to, rất dày, nhưng không phải là bề mặt hấp nhiệt,

cường độ bốc hơi yếu, do đó chỉ dùng cho loại nồi hơi có thông số thấp.
- Thời gian nhóm lò lấy hơi rất lâu (6÷ 10 giờ) do chứa nhiều nước.
- Khi nổ sẽ xé vỡ thân nồi rất nguy hiểm .

16


Nồi hơi ống lửa thường chỉ được dùng làm nồi hơi phụ nhất là các tàu dầu (ở loại
tàu này, trong nước cấp thường có lẫn dầu). Ngoài ra còn được dùng cho tàu máy
hơi nước nhỏ, nhất là các tàu lai dắt mà có tải trọng luôn biến đổi (vì nồi hơi cho
phép quá tải lớn: 25 – 40%).

17


2-4. Nồi hơi ống nước
Nước tuần hoàn bên trong ống, khí lò quét qua bên ngoài ống. Có nồi hơi ống
nước tuần hoàn tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức. Nồi hơi ống nước tuần hoàn tự
nhiên gồm có các loại: Kiểu khí lò đi chữ Z, kiểu chữ D nghiêng, chữ D đứng 3
bầu đối xứng, 3 bầu không đối xứng…

Hình 2-4: Nồi hơi ống nước chữ D đứng
I. Ưu nhược điểm:
1. Ưu điểm:
Gọn nhẹ hơn nhiều so với nồi hơi ống lửa, vì lượng nước ít, ống nhỏ nên bố trí
được bề mặt hấp nhiệt lớn, cường độ hấp nhiệt cao.
- Thời gian nhóm lò, lấy hơi nhanh chóng (1,5 - 2 giờ) do lượng nước trong nồi ít
và tuần hoàn tốt.
- Có thể chế tạo từ loại nhỏ đến loại lớn, thông số hơi thấp đến thông số hơi rất
cao.

- Khi nổ vỡ không nguy hiểm lắm vì lượng nước ít và ống nước thường nứt vỡ
trước bầu nồi.
2. Nhược điểm:

18


- Do ống nhỏ, cong, cường độ trao đổi nhiệt và thông số hơi cao nên cần nước cấp
nồi chất lượng tốt. Việc coi sóc bảo dưỡng cần tốt hơn.
- Do ít nước nên năng lượng tiềm tàng bé, khi nhu cầu về hơi nước đột ngột tăng
giảm sẽ khó đảm bảo giữ áp suất hơi ổn định.
- Chiều cao không gian hơi trong bầu bé, nếu không có thiết bị khô hơi thì độ ẩm
của hơi nước khá cao.
II. Nồi hơi ống nước chữ D đứng.

Hình 2.26. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ D đứng
1 – bầu nước – hơi,

2 – bầu nước,

4 – các ống nước xuống, 5 – các ông nước,
7 – các ống nước-hơi lên, 8 – các ống nước-hơi lên,

3 – ống góp nước
6 – các ống nước-hơi lên,
9 – bộ hâm nước tiết

kiệm,
10 - bộ sưởi không khí, 11- tấm dẫn khí,

12 – bộ sấy hơi.
19


a. Sơ đồ nguyên lý:
Nguyên lý làm việc của nồi hơi chữ D đứng thể hiện trên hình 2.26.
Khí lò đi ngoài ống trao nhiệt cho nước ở trong ống để sinh ra hơi.
Nồi hơi có 3 mạch tuần hoàn:
- Mạch tuần hoàn I:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4 vào bầu 2, sau đó vào các ống lên 6, nhận
nhiệt hoá hơi. Hỗn hợp nước hơi trong ống 6 có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước
ở các ống xuống 4, bị nước đẩy lên bầu 1.
-

Mạch tuần hoàn II:

Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4 vào bầu 2, sau đó vào các ống lên 8, nhận
nhiệt hoá hơi. Hỗn hợp nước hơi trong ống 8 có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước
ở các ống xuống 4, bị nước đẩy lên bầu 1.
- Mach tuần hoàn III:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4, vào bầu nước 2, đi vào các ống 5 ở đáy nồi
hơi, vào hộp góp 3, đi lên các ống 7 bố trí ở quanh vách buồng đốt nồi hơi, hấp
nhiệt bức xạ của khí lò sinh ra hơi, hỗn hợp nước-hơi ở các ống 7 bị nước có tỷ
trọng cao hơn ở các ống xuống 4 đẩy về bầu 1.
Lớp ống lên 7 được lắp kín quanh buồng đốt ngoài nhiệm vụ nhận nhiệt bức xạ
của buồng đốt để sinh hơi, còn có nhiệm vụ bảo vệ vách buồng đốt không bi cháy
hỏng.
b. Ưu, nhược điểm:
Nồi hơi có đầy đủ các ưu, nhược điểm của nồi hơi ống nước đứng. Ngoài ra nồi
hơi chữ D đứng còn có các ưu, nhược điểm sau:

Ưu điểm:
- Chiều ngang của nồi hơi bé.
20


- Tiện bố trí các bề mặt tiết kiệm trong đường khói lò thẳng đứng, nên nồi hơi
gọn nhẹ, có thể bố trí 2 nồi hơi trên 1 tàu.
- Cấu tạo đơn giản, bố trí được các bề mặt hâm nước tiết kiệm và bề mặt sưởi
không khí lớn, nên hiệu suất của nồi hơi cao.
- Bộ hâm nước tiết kiệm và bộ sưởi không khí được đặt trong đường khói lò
thẳng đứng nên giảm được chiều cao của nồi hơi.
- Do có tấm dẫn khí nên khói lò quét khắp được qua các bề mặt hấp nhiệt và
vận tốc của khói lò tăng lên, làm tăng hệ số truyền nhiệt trong nồi hơi.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi chất lượng nước cao, sử lý kỹ càng.
- Cần phải có bộ tự động cấp nước.
- Cần người sử dụng giỏi.
III. Nồi hơi ống nước chữ D nghiêng

Hình 2-6: Sơ đồ NHON chữ D nghiêng.

21


1. Đặc điểm kết cấu: Kiểu nồi hơi này có 2 bầu (1 bầu nước – hơi và 1 bầu nước)
ngoài ra còn có bầu góp vào vách ống, chỉ có một đường khí lò, ống của các cụm
nước sôi dốc nghiêng 35 ÷ 700. Có vách ống ba phía hoặc bốn phía.
Bộ sấy hơi kiểu nằm (để có thể đặt giữa 2 cụm nước sôi ) có bộ hầm nước tiết
kiệm và bộ sưởi không khí tiết kiệm. Có khi bầu dưới có đặt tấm dẫn để chia dòng
nước cho cụm nước sôi và cụm vách ống.

- Nồi hơi chỉ có 2 bầu, lại có vách ống nên giảm được diện tích các cụm ống nước
sôi, nên gọn nhẹ, chiều ngang hẹp, rất tiện lợi bố trí hai nồi hơi trên tàu, giá thành
chế tạo thấp. Bộ sấy hơi nằm ngang có thể rút ra phía vách trước nồi hơi để bảo
dưỡng.
- Ống có góc vuông lớn không cần tấm dẫn khí vẫn có thể đảm bảo khí lò quét
khắp mặt hấp nhiệt.
- Các ống to có góc nghiêng lớn nên mạch tuần hoàn tương đối bảo đảm.
- Thành buồng đốt ít bị cháy hỏng vì có vách ống.
- Do vậy kiểu nồi hơi này sử dụng rộng rãi trên tàu thuỷ.
2. Nguyên lý hoạt động
- Khí cháy sinh ra trong buồng đốt quét qua các mặt hấp nhiệt của cụm ống nước
lên, qua bộ sấy hơi, qua cụm ống nước xuống, qua các bộ tiết kiệm rồi đi ra ngoài.
- Kiểu nồi hơi này có các mạch tuần hoàn của nước như sau:
Nước trong cụm nước sôi thứ I (cụm ống lên) gần buồng đốt hơn nên hấp thụ
được nhiều nhiệt hơn, cường độ hoá hơi lớn, một phần bốc thành hơi hình thành
hỗn hợp nước hơi có tỷ trọng nhẹ; nước ở trong cụm nước số II (cụm ống xuống
9) hấp thụ được ít nhiệt nên nước trong các ống ấy không bị bốc hơi. Nước ấy có tỷ
trọng lớn hơn từ đó hình thành mạch tuần hoàn như sau: Nước từ bầu 1 theo các
ống 9 xuống vào bầu nước 7, một phần theo các ống lên 3 trở về bầu 1 (1→
9→7→3→1 ). Một phần đi vào các ống nước đặt ở đáy 6 rồi đi vào bầu góp của
22


vách ống 5, từ bầu góp theo các ống 2 lên ở vách ống và trở về bầu trên 1.
(1→9→7→ 6→5→2→1).
2-5. Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần:

Hình 2-7: NHON tuần hoàn cưỡng bức.
1. Sơ đồ kết cấu

Hình 2-8: Sơ đồ NHON tuần hoàn cưỡng bức
Đối với nồi hơi tuần hoàn tự nhiên, không cho phép chế tạo nồi hơi có thông số
cao, sự tuần hoàn lại không đảm bảo vững chắc do đó dễ bị cháy hỏng vì khi ấy độ
23


chênh lệch về tỷ trọng giữa nước và hơi nước bão hoà không lớn, cột áp động lực
bé không cho phép bố trí ống với đường kính nhỏ, không dùng được ống uốn khúc
nhiều lần, lưu tốc tuần hoàn bé do đó nồi hơi to nặng.
Vì vậy đối với nồi hơi cao áp (áp suất cao hơn áp suất tới hạn) bắt buộc phải dùng
nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức vì khi ấy độ chênh lệch về tỷ trọng bằng không.
Những nồi hơi thông số thấp, cần thật gọn nhẹ nên dùng nồi hơi tuần hoàn cưỡng
bức kiểu tuần hoàn nhiều lần (hoặc kiểu lưu động thẳng).
2. Nguyên lý làm việc và tuần hoàn cưỡng bức:
Sự tuần hoàn của nước và hơi không phải là dựa vào đối lưu tự nhiên mà là nhờ
cột áp của bơm tuần hoàn cưỡng bức (10). Nước từ bầu phân ly (2) được bơm tuần
hoàn cưỡng bức (10) đưa tới ống góp vào (8) chia cho ống nước sôi ruột gà (6)
(gồm đoạn ống hấp nhiệt bức xạ và đoạn ống hấp nhiệt đối lưu). Sau đó nước và
hơi được đưa tới cụm ống góp nước ra (12) rồi trở về bầu phân ly (2). Tại đây
nước và hơi được tách ra, hơi được lấy từ không gian phía trên đi tiêu dùng. Hơi
bão hoà từ bầu (2) qua van hơi chính đi công tác.
Khí cháy được tạo ra ở buồng đốt, quét qua các bề mặt trao đổi nhiệt của các cụm
ống ruột gà truyền nhiệt cho nước ở trong ống. Nước đi trong ống nước sôi bốc
thành hơi, hình thành hỗn hợp nước hơi đi vào bầu phân ly (2). Còn nước cấp vào
nồi hơi được bơm cấp nước (1) hút nước từ két (11) đưa vào bầu phân ly (2).
Bội số tuần hoàn K = Gn / Dn = 6 – 8
Gn:

Khối lượng nước cấp

D N:

Sản lượng nồi hơi

Nghĩa là lưu lượng nước bằng 6 - 8 lần lượng sinh hơi
Ưu khuyết điểm và công dụng:
* Ưu điểm:

24


- Nhờ bơm với cột áp 20 - 30 m H20 khắc phục sức cản tuần hoàn do đó có thể tuỳ
ý bố trí ống của các mặt hấp nhiệt, có thể dùng ống ruột gà nên bề mặt trao đổi
nhiệt tuỳ ý, nồi hơi rất gọn nhẹ và dễ bố trí trên tàu.
- Nhóm lò rất nhanh , lấy hơi nhanh (15 - 20 phút).
- Làm việc ổn định khi tải thay đổi (tính cơ động tốt).
* Khuyết điểm:
- Bơm tuần hoàn phải chịu nhiệt độ cao (180 - 3200c) nên tuổi thọ không cao.
- Do ống ruột gà nên khó vệ sinh sửa chữa, do vậy cần nước phải chất lượng cao.
Do đó nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần chỉ dùng làm nồi hơi phụ, nồi hơi
khí xả với lượng sinh hơi D = 0,2 - 12 tấn /giờ.

2-6. Nồi hơi liên hợp phụ khí xả:

Hình 2-9: Nồi hơi liên hợp phụ khí xả
1. Sơ đồ kết cấu:
* Nồi hơi liên hợp ống lửa - ống nước: Là nồi hơi phụ ống lửa, nồi hơi khí xả ống
nước.
1. Bơm dầu đốt.
2. Quạt gió.

3. Cụm ống lửa.

8. Ống góp nước vào.
9. Két nước cấp.
10. Bơm nước cấp.
25