Tuabin phản lực

Tuabin hơi phản lực

Tuabin hơi phản lực là loại tuabin trong đó hơi nước giãn nở không chỉ trong các vòi phun mà còn bên trong các cánh quạt đang chuyển động. Các cánh quạt đang chuyển động của tuabin phản lực không chỉ chịu lực sinh ra do tác động của dòng hơi nước mà còn chịu lực sinh ra do sự giãn nở và gia tốc của hơi nước bên trong chính các cánh quạt.

Trong tuabin hơi phản lực, hơi nước giãn nở và tăng tốc không chỉ trong các vòi phun mà còn khi chảy qua các khe giữa các cánh quạt chuyển động. Điều này có nghĩa là trong các dãy cánh quạt chuyển động, hướng dòng hơi nước thay đổi và vận tốc tương đối của nó cũng tăng lên. Do đó, các cánh quạt chuyển động chịu tác động của cả lực xung từ luồng hơi nước tốc độ cao thoát ra từ các vòi phun và lực phản lực từ hơi nước thoát ra từ các dãy cánh quạt chuyển động. Nói cách khác, tuabin hơi phản lực sử dụng cả nguyên lý xung lực và phản lực để thực hiện công việc.

Tuabin hơi phản lực là một loại máy móc chạy bằng hơi nước. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự giãn nở của hơi nước xảy ra ở cả các cánh cố định (vòi phun) và các cánh chuyển động, khai thác cả lực xung và lực phản lực của hơi nước để thúc đẩy sự quay của rôto.

Nguyên lý hoạt động và đặc điểm cấu tạo: Trong tuabin hơi phản lực, hơi nước trước tiên giãn nở và tăng tốc trong các dãy cánh quạt cố định, dẫn đến giảm áp suất và tăng vận tốc. Sau đó, nó đi vào các dãy cánh quạt chuyển động, nơi hơi nước tiếp tục giãn nở. Sự giãn nở này không chỉ làm thay đổi hướng dòng chảy, tạo ra lực xung, mà còn, do gia tốc gây ra bởi sự giãn nở, tạo ra lực phản lực. Hai lực này cùng nhau hoạt động để dẫn động rôto và thực hiện công việc. Thiết kế này dẫn đến sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của các cánh quạt chuyển động. Do đó, rôto thường sử dụng cấu trúc dạng trống để tránh lực đẩy hướng trục quá mức, và nó thường được trang bị một piston cân bằng để chống lại lực đẩy này. Về cấu trúc, tuabin hơi phản lực có thể được chia thành loại dòng chảy hướng trục (trong đó hơi nước chảy theo hướng trục và các cánh quạt được gắn trên một trống) và loại dòng chảy hướng tâm (trong đó hơi nước chảy theo hướng tâm, với hai rôto quay ngược chiều nhau).

So sánh với tuabin hơi xung lực: Sự khác biệt chính giữa tuabin phản lực và tuabin xung lực nằm ở quá trình giãn nở. Trong tuabin xung lực, sự giãn nở của hơi nước chủ yếu xảy ra ở các cánh quạt cố định, hầu như không có sự giãn nở ở các cánh quạt chuyển động. Ngược lại, trong tuabin phản lực, sự giãn nở gần như bằng nhau ở cả cánh quạt cố định và chuyển động. Do đó, tuabin phản lực mang lại hiệu suất tầng cao hơn. Tuy nhiên, chúng tạo ra lực đẩy hướng trục lớn hơn, thường không thể hoạt động với lượng hơi nước được cấp vào một phần, và thường sử dụng tầng xung lực cho tầng đầu tiên.

Ưu điểm của tuabin hơi phản lực chủ yếu thể hiện ở các khía cạnh sau:

1. Hiệu suất tầng cao hơn: Hơi nước giãn nở trong cả cánh quạt cố định và chuyển động, tận dụng cả lực xung và lực phản lực để thực hiện công việc. Điều này cho phép thiết kế tam giác vận tốc hợp lý hơn và dẫn đến tổn thất lưu lượng thấp hơn. Do đó, hiệu suất một tầng thường cao hơn khoảng 2%-3% so với tuabin hơi xung lực.

2. Cấu trúc cánh quạt tương tự giúp giảm chi phí sản xuất: Hình dạng mặt cắt ngang của các cánh quạt chuyển động và cố định về cơ bản là giống hệt nhau. Tính đối xứng này đơn giản hóa thiết kế cánh quạt và quy trình sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất hàng loạt và giảm chi phí phụ tùng thay thế.

3. Hiệu suất tốt hơn ở tải trọng một phần: Do quá trình giãn nở hơi nước được phân bố đồng đều giữa các tầng, tuabin hơi phản lực có thể duy trì hiệu suất tương đối cao ngay cả trong điều kiện không tải đầy đủ, thể hiện khả năng thích ứng mạnh mẽ hơn với hoạt động tải trọng thay đổi.

4. Thích hợp cho điều kiện áp suất trung bình và thấp: Đặc điểm thiết kế của chúng đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện hơi nước áp suất trung bình và thấp. Hơn nữa, cấu trúc nhiều tầng tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các công nghệ như tái gia nhiệt để nâng cao hơn nữa hiệu quả tổng thể.

5. Lực đẩy dọc trục có thể được kiểm soát bằng piston cân bằng: Mặc dù lực đẩy dọc trục khá lớn, nhưng nó có thể được triệt tiêu hiệu quả thông qua các thiết kế như cấu trúc trống và piston cân bằng, đảm bảo sự ổn định trong vận hành.