Chương 6: Bộ chèn của tuốc bin hơi nước

- 153 -




CHỈÅNG 6
BÄÜ CHN CA TÚC BIN HÅI NỈÅÏC


6.1- Sỉû chuøn âäüng dng håi trong bäü chn.
Ngoi dng håi chênh G chy qua äúng phun v dy cạnh âäüng trong túc bin
cn cọ dng håi r, khäng trỉûc tiãúp tham gia sinh cäng, lm gim hiãûu sút ca nọ.
Nãúu ta kho sạt túc bin ngỉng håi nhiãưu táưng thç tháúy ràòng, trong pháưn cao
ạp håi cọ thãø r qua khe håí giỉỵa trủc v thán mạy ; trong cạc táưng túc bin håi cọ
thãø r qua khe håí giỉỵa bạnh ténh v trủc, giỉỵa âai cạnh âäüng v stato (bạnh ténh
hồûc thán mạy), giỉỵa bạnh ténh v âéa åí gäúc cạnh âäüng, cng nhỉ qua cạc läù cán
bàòng ; trong pháưn hả ạp ca túc bin ngỉng håi cáưn cho thãm mäüt lỉåüng håi vo
chn cúi âãø ngàn ngỉìa khäng cho khäng khê lt vo bçnh ngỉng.
Ngoa
ìi ra cn thãø cọ håi r do
khiãúm khuút vãư cáúu trục trong cạc chäù
näúi ghẹp giỉỵa cạc bäü pháûn , vê dủ trong
màût bêch ca nỉía bạnh ténh, vnh bạnh
ténh v bäü chn trong thán mạy.
Âãø gim båït håi r qua khe håí
giỉỵa stato v räto túc bin ngỉåìi ta sỉí
dủng räüng ri bäü chn ràng lỉåüc. Så âäư
bäü chn ràng lỉåüc âỉåüc thãø hiãûn trãn
hçnh 6.1. Bäü chn gäưm nhiãưu ràng chn
näúi tiãúp nhau, tảo thnh nhỉỵng khe håí

ráút hẻp sạt våïi räto túc bin v nhỉỵng ngàn gin nåí. Khi âi qua khe håí hẻp dng
håi tàng täúc v âàût âỉåüc täúc âäü C.
Trong ngàn gin nåí âäüng nàng ca dng håi C
2
/2 bë máút âi v biãún thnh
nhiãût . Khi âi qua khe håí tiãúp theo, håi lải gia täúc, räưi lải máút âäüng nàng v biãún
thnh nhiãût trong ngàn gin nåí tiãúp theo .v.v...Nhỉ váûy, l quạ trçnh chuøn âäüng
ca håi qua bäü chn l quạ trçnh ln phiãn liãn tiãúp gia täúc v triãût tiãu âäüng nàng
ca dng håi.
Våïi giạng ạp â cho säú ràng chn ca bäü chn cng nhiãưu thç tråí lỉûc cng
låïn v lỉåüng håi r qua bäü chn cng êt.
Quạ trçnh gin nåí ca håi trong bäü chn ràng lỉåüc trãn âäư thë i-s cọ thãø biãøu
thë trãn Hçnh 6.2.


δ
∆
Trủc túc bin
Thán mạy
p
o
pp
p
1
"
'

Hçnh. 6.1 Så âäư ca bäü chn ràng lỉåüc

- 154 -




Trảng thại håi ban âáưu trỉåïc bäü
chn l âiãøm A. Trong khe håí ca ràng
chn thỉï nháút håi âỉåüc gia täúc do gin
nåí âãún ạp sút trung gian p’. Trong
ngàn gin nåí våïi ạp sút khäng âäøi
âäüng nàng bë triãût tiãu v biãún thnh
nhiãût v lm tàng entanpi ca håi âãún
mỉïc ban âáưu i
o
. Tiãúp theo lải xút hiãûn
sỉû gin nåí håi tåïi ạp sút p” v phủc
häưi lải entanpi åí âiãøm B. Khi dng håi
âi qua nhỉỵng ràng chn tiãúp theo thç
quạ trçnh trãn lải làûp âi làûp lải nhiãưu láưn cho âãún khi âảt âỉåüc ạp sút p
1
sau ràng
chn cúi cng. Âënh lût thay âäøi ạp sút ca håi dc theo chiãưu di ca bäü chn
âỉåüc biãøu thë bàòng âỉåìng báûc thang trãn Hçnh 6.1.
Ta s kho sạt bäü chn cọ diãûn têch ca khe håí hẻp nháút bàòng nhau F
y
=
πd
y
δ
y

trong âọ δ
y
- khe håí hỉåïng kênh trong bäü chn ; d - âỉåìng kênh ca bäü chn.
Khi dng chy qua bäü chn håi gin nåí, thãø têch riãng ca håi tàng, täúc âäü
ca dng håi âi qua cạc khe chn tàng tỉì ràng chn ny sang ràng chn khạc tỉång
ỉïng l tàng nhiãût giạng h
x
, lm cho håi tàng täúc trong tỉìng khe chn.
Nãúu trong tỉìng ngàn gin
nåí âäüng ngàn ca håi sau khi ra
khi khe håí hẻp bë máút hon
ton, thç âiãøm tỉång ỉïng våïi
trảng thại håi trong ngàn gin nåí
ca tỉìng ràng chn s nàòm trãn
âỉåìng entanpi ban âáưu i
o
, cn
âiãøm ỉïng våïi trảng thại håi
trong khe chn trng våïi âỉåìng
ab (âỉåìng dỉûng cho t säú G
y
/F
y

= const). Âỉåìng cong áúy gi l
âỉåìng Fannä.
Dng håi âi qua bäü chn
ràng lỉåüc âỉåüc coi nhỉ l dng
âi qua liãn tiãúp nhiãưu läù cọ cảnh
sàõc.

Khạc våïi äúng phun nh dáưn, trong âọ dng håi ra khi mẹp äúng phun cọ tiãút
diãûn bàòng tiãút diãûn ra ca äúng phun v hãû säú lỉu lỉåüng ca äúng phun gáưn bàòng mäüt,
i
s
b
p
1
A
'
p
p
o
p
"
B
i
o
hx

Hçnh. 6.2 Så âäư ca bäü chn ràng lỉåüc

0,2
0,4
0,6
0,8
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
q
εεε
**
*

äúng phun
Läù cọ
cảnh sàõc
Hçnh. 6.3 Lỉu lỉåüng håi tỉång âäúi ca
äúng phun nh dáưn v läù cọ cảnh sàõc


- 155 -




khi doỡng chaớy ra khoới lọự coù caỷnh ồớ vuỡng dổồùi ỏm tióỳt dióỷn cuớa doỡng co thừt laỷi vaỡ
hóỷ sọỳ lổu lổồỹng (tổùc laỡ tyớ sọỳ lổu lổồỹng õi qua khe hồớ coù caỷnh sừc trón lổu lổồỹng õi
qua ọỳng phun vồùi cuỡng dióỷn tờch ra vaỡ tyớ sọỳ aùp suỏỳt nhổ nhau) bũng à
y
= 0,63ữ0,68.
Khi giaớm aùp suỏỳt ồớ õỏửu ra khoới lọự, hóỷ sọỳ lổu lổồỹng thay õọứi vaỡ vồùi aùp suỏỳt beù ồớ õỏửu
ra giaù trở cuớa à
y
= 0,85 ; vỗ thóỳ khi doỡng chaớy ra khoới lọự coù caỷnh sừc lổu lổồỹng hồi
tióỳp tuỷc tng, ngay caớ khi tyớ sọỳ aùp suỏỳt <
*
. Theo sọỳ lióỷu thờ nghióỷm, giaù trở lồùn
nhỏỳt cuớa lổu lổồỹng hồi quaù nhióỷt seợ õaỷt õổồỹc khi giaớm aùp suỏỳt õóỳn
**
= 0,13, vaỡ
nóỳu tióỳp tuỷc giaớm thỗ lổu lổồỹng seợ giổợ khọng õọứi (Hỗnh 6.3).
õỏy q = G/G
*

ọỳng phun
- lổu lổồỹng hồi tổồng õọỳi; = P
1
/P
0
tyớ sọỳ aùp suỏỳt.

6.2- Xaùc õởnh lổu lổồỹng hồi roỡ qua bọỹ cheỡn
Sổỷ thay õọứi lổu lổồỹng tuỡy thuọỹc vaỡo tyớ sọỳ aùp suỏỳt, cuợng nhổ trổồỡng hồỹp õọỳi
vồùi ọỳng phun nhoớ dỏửn. Nóỳu lỏỳy q = G/G
*o
, trong õoù G
*o
- lổu lổồỹng tồùi haỷn vồùi aùp
suỏỳt ban õỏửu P
o
, thỗ roợ raỡng laỡ, vồùi aùp suỏỳt beù hồn P
oi
vaỡ T
o
= T
oi
= const , lổu lổồỹng
hồi tồùi haỷn G
*
i

seợ bũng :
G
*

i

= G
oi

o
oi
P
P
= G
oi

o

Thóỳ thỗ :

2
oi
2
oo
2
oi
i
o
1
.
PP
PP
1
G

G
q










=










==





(6-1)

õỏy
i
= P
i
/P
o

Tổồng tổỷ, õọỳi vồùi lọự coù caỷnh sừc, lổu lổồỹng hồi tồùi haỷn G
**
vồùi aùp suỏỳt ban õỏửu P
o

coù daỷng :
2
**
**
2
**
1










==

o
o
G
G
q
(6-2)
Trong õoù vồùi hồi quaù nhióỷt
**
= 0,13.
Lổu lổồỹng hồi cổỷc õaỷi õi qua lọự coù caỷnh sừc trong trổồỡng hồỹp naỡy õổồỹc xaùc
õởnh theo cọng thổùc hồi khaùc vồùi cọng thổùc cuớa lổu lổồỹng tồùi haỷn õọỳi vồùi ọỳng phun
nhoớ dỏửn bồới hóỷ sọỳ à
y
= 0,85
G
**
= à
y
.0,667F
y

o
o
v
P

- 156 -




Nóỳu trổồùc lọự coù caỷnh sừc entanpi cuớa hồi khọng õọứi, nhổng thay õọứi aùp suỏỳt
ban õỏửu (tổùc laỡ tióỳt lổu hồi ồớ trổồùc lọự), thỗ tổồng tổỷ nhổ õọỳi vồùi ọỳng phun nhoớ dỏửn,
coù thóứ xỏy dổỷng õọử thở nhổ Hỗnh 6.4.
ọử thở Hỗnh 6.4 cho ta tỗm
õổồỹc sọỳ rng cheỡn cỏửn thióỳt khi õaợ
bióỳt lổu lổồỹng hồi tổồng õọỳi õi
qua bọỹ cheỡn rng lổồỹc.
Thỏỷt vỏỷy, traỷng thaùi hồi
trổồùc tổỡng rng cheỡn ổùng vồùi
entanpi khọng õọứi, cho nón õọử thở
coù thóứ õổồỹc aùp duỷng cho rng
cheỡn trung gian bỏỳt kyỡ.
Giaớ sổớ bọỹ cheỡn gọửm bọỳn
rng cheỡn. Yóu cỏửu xaùc õởnh, vồùi
tyớ sọỳ aùp suỏỳt naỡo thỗ lổồỹng hồi
tổồng õọỳi õi qua cheỡn q = 0,5?
Doỡng chaớy qua khe hồớ cuớa
rng che
ỡn thổù nhỏỳt coù thọng sọỳ
trổồùc cheỡn bũng P
o
,v
o
. Lổu lổồỹng
hồi tổồng õọỳi õaùp ổùng caùc thọng sọỳ ỏỳy tổồng ổùng vồùi õổồỡng A

1
,B
1
. Theo õổồỡng
cong ỏỳy taỷi B
1
ta coù giaù trở q = 0,5. Vồùi lổu lổồỹng ỏỳy aùp suỏỳt tổồng õọỳi sau rng
cheỡn thổù nhỏỳt = 0,88. Aẽp suỏỳt tổồng õọỳi naỡy seợ laỡ aùp suỏỳt ban õỏửu cuớa rng cheỡn
thổù hai. Qua õióứm A
2
vaỷch cung troỡn ổùng vồùi aùp suỏỳt ban õỏửu = 0,88 vaỡ õổồỡng
thúng õi qua õióứm B
2 -
giao õióứm cuớa cung troỡn A
2
B
2
vồùi õổồỡng lổu lổồỹng tổồng õọỳi
q = 0,5, ta tỗm õổồỹc õióứm A
3
, tổồng ổùng vồùi aùp suỏỳt tổồng õọỳi sau rng cheỡn thổù hai
= 0,75. Lỷp laỷi caùch xỏy dổỷng nhổ vỏỷy õọỳi vồùi rng cheỡn thổù ba vaỡ thổù tổ, ta tỗm
õổồỹc taỷi õióứm A
5
aùp suỏỳt sau rng cheỡn thổù tổ = 0,33. Vồùi aùp suỏỳt naỡy lổu lổồỹng
hồi tổồng õọỳi õi qua cheỡn bũng q = 0,5.
Cuợng coù thóứ tờnh giaùng aùp trong caùc rng cheỡn rng lổồỹc bũng phổồng phaùp
giaới tờch.
Ta vióỳt laỷi cọng thổùc (6-2) dổồùi daỷng :
( -

**

o
)
2
= (1 -
**
)
2
(
o
2
- q
2
) (6-4)
Cọng thổùc (6-4) coù thóứ bióỳn õọứi vaỡ õem vóử daỷng :
(1 -
**
) (
o
2
-
2
) -
**
(
o
- )
2
= (1 -

**
)
2
q
2

Nóỳu coù Z rng cheỡn vaỡ lỏỳy tọứng ồớ vóỳ traùi vaỡ vóỳ phaới, ta coù:
(1 -
**
)

Z
1
(
o
2
-
2
) -
**

Z
1
(
o
- )
2
= (1 -
**
)

2
q
2
Z (6-5)
0,2
0,4
0,6
0,8
0,2 0,4 0,6 0,8
q
0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
1,0
0,1 0,3 0,5 0,7 0,9
B
4
B
3
B
2
B
1
A
54
A
3
A

2
A
1
A
=
p
1
p
o
Hỗnh. 6.4 Lổu lổồỹng hồi tổồng õọỳi cuớa
ọỳng phun coù lọự caỷnh sừc


- 157 -




Âãø ràòng, ạp sút cúi ε âäúi våïi ràng chn thỉï n bàòng ạp sút âáưu ε
o
âäúi våïi
ràng chn thỉï n + 1, v âäúi våïi ràng chn thỉï nháút ε
o
= 1, biãøu thỉïc ca täøng thỉï
nháút åí vãú trại ca (6-5) cọ thãø viãút :

∑
Z
1
(ε

o
2
- ε
2
) = 1 - ε
z
2

Phỉång trçnh rụt gn cọ dảng :
(1 - ε
**
) (1 - ε
z
2
) - ε
**
∑
Z
1
(ε
o
- ε)
2
= (1 - ε
**
)
2
q
2
Z

Nãúu säú ràng chn låïn v giạng ạp trong tỉìng ràng chn ∆ε = ε
o
- ε bẹ, thç cọ
thãø b qua täøng bçnh phỉång ca cạc âải lỉåüng bẹ áúy v ta tçm âỉåüc:
q =
)1(Z
1
2
Z
∗∗
ε−
ε−
(6-6)
Cáưn chụ ràòng, lỉu lỉåüng håi âi qua bäü chn t lãû nghëch våïi càn báûc hai
ca säú chn Z.
Trong trỉåìng håüp khi t säú ạp sút ε trong ràng chn bẹ (tỉïc l ∆ε låïn), âọ l
lục cọ säú ràng chn khäng låïn v t säú ạp sút trong ton bäü chn bẹ, nãúu b qua
∆
2
ε thç s cọ sai säú låïn, v cọ thãø tênh gáưn âụng:

∑
Z
1
(ε
o
- ε)
2
≈
Z

Z
2
)1(
ε
−

V biãøu thỉïc âäúi våïi lỉu lỉåüng håi tỉång âäúi l:
q =
22
**
2
**
**
2
)1(
)1(
)1(
1
Z
Z
ZZ
ε
εε
ε
ε
−
−
−
−
−

(6-7)
Thỉûc tãú â chỉïng minh ràòng, cäng thỉïc (6-7) cho ta kãút qu khạ chênh xạc
âäúi våïi säú ràng chn báút k.
Phỉång trçnh (6-7) cho ta tçm lỉu lỉåüng håi tỉång âäúi qua bäü chn ràng lỉåüc,
trong âọ khi gim ε lỉu lỉåüng q s tàng lãn. Giạ trë cỉûc âải q
max
tỉång ỉïng våïi lỉu
lỉåüng tåïi hản âi qua khe håí ca ràng chn cúi cng v ỉïng våïi ε = (ε
**
)
Z
.
Nãúu tiãúp tủc gim ε lỉu lỉåüng khäng thay âäøi v giỉỵ bàòng q
max
Mún xạc
âënh (ε
**
)
Z
, cáưn láúy âảo hm ca q theo ε, cho bàòng khäng v gii âàóng thỉïc nháûn
âỉåüc theo ε.
Ta cọ : (ε
**
)
Z
=
****
**
)1(
εε

ε
+−Z
(6-8)
Nãúu âäü dn nåí thỉûc ε < (ε
**
)
Z
, thç mún xạc âënh lỉu lỉåüng håi âi qua bäü
chn cáưn thay ε bàòng (ε
**
)
Z
, v nhỉ váûy s xạc âënh âỉåüc lỉu lỉåüng täúi âa q
max
âi
qua bäü chn.