PHẦN II: TUA BIN HƠI TÀU THỦY
CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TUA BIN HƠI
1.1. Nguyên lý chung của dòng hơi, hoạt động của tầng tua bin
1.1.1 Nguyên lý tác dụng xung kích, đặc tính xung kích
Hình 1.1. Tác dụng xung kích biến đổi động năng thành cơ năng
Cho một dòng hơi có động năng lớn thổi vào một bản phẳng (hình 1.1a), dòng hơi tác dụng lên bản
phẳng với ba thành phần: Đẩy vật dịch chuyển theo phương chiều dịch chuyển của dòng hơi; ma sát sinh
nhiệt tại chỗ của dòng hơi và bản phẳng; bắn hạt hơi bật trở lại theo mọi phương. Trong ba thành phần, tác
dụng đảy bản phẳng là tác dụng xung kích của dòng hơi biến động năng của dòng hơi thành công cơ học.
Nếu bản phẳng được gắn bánh xe thì nó sẽ chuyển động làm công có ích của dòng hơi tăng lên, nếu hai thành
phần tổn thất năng lượng kia giảm thì thành phần xung kích sẽ tăng. Nếu ta thay đổi bề mặt phằng thành mặt
cong và vị trí thổi hợp lý, ta sẽ giảm được hai tổn thất đó và tác dụng của dòng hơi tăng lên (hình 1.1b)
Khảo sát dòng hơi chảy trong cánh bán nguyệt (hình 1.2):
Khi dòng chảy dọc theo bề mặt cánh các hạt hơi ở a, b, c hay bất kỳ điêm nào trên cánh đều xuất hiện lực
ly tâm P tác dụng lên cánh. Trong đó, thành phần Pa vuông góc với phương của dòng chảy, chúng đối xứng
và triệt tiêu lẫn nhau nên không ảnh hưởng tới chuyển động của cánh, thành phần Pu tổng hợp thành lực làm
dịch chuyển cánh. Trên thực tế, các prôphin của cánh tua bin không hình thành bán nguyệt, phương của dòng
hơi trùng với phương chuyển động của cánh.
1. Ống phun 3. Bánh động
2. Cánh động 4. Trục rôto
Hình 1.2. Nguyên lý tác dụng xung kích của hạt hơi có khối lượng chuyển động lên cánh
Động năng của dòng hơi càng lớn thì công cơ học dòng hơi càng lớn. Để tạo ra động năng cho dòng hơi,
người ta bố trí phía trước dãy cánh một bộ phận phun hơi là ống phun. Trong ống phun dòng hơi có thế năng
ban đầu p
o
giãn nở áp suất, tốc độ lưu động tăng. Thế năng của dòng hơi được biến đổi thành động năng khi
93
ra khỏi ống phun được thổi vào rãnh của cánh. Khi dòng hơi lưu động từ cửa vào của ống phun đến mép ra
của rãnh cánh đã thực hiện một dòng hoàn chỉnh. Một cụm bao gồm ống phun và rãnh cánh như vậy gọi là
một tầng xung kích của tua bin. Trong tầng xung kích, hơi chỉ giãn nở trong ống phun, trên rãnh cánh hơi
không giãn nở do rãnh cánh được làm đối xứng.

Hình 1.3. Sơ đồ tầng xung kích
1.1.2 Nguyên lý tác dụng phản kích, đặc tính tầng phản kích
Khác với tầng xung kích, rôto của tần phản kích quay được không chỉ dựa vào tác dụng xung kích của
dòng hơi mà còn nhờ vào tác dụng phản lực của dòng hơi trên cánh. Tác dụng phản lực sinh ra khi hơi giãn
nở trên rãnh cánh do biên dạng của cánh không đối xứng.
Khi chảy qua ống phun.
Áp suất Po giảm xuống P
1 ;
Tốc độ dòng hơi Co tăng lên thành C
1
nhờ sự giãn nở của dòng hơi, biến áp năng thành động năng
Do các cánh có prôphin đặc biệt (gần giống ống phun) cho nên khi dòng chảy vào cánh sẽ xảy ra sự giãn
nở lần thứ hai làm áp suất tiệp tục giảm P
2
, động năng tăng, C
2
nhỏ. Sự giãn nở của dòng hơi trong các rãnh
cánh gây ra gia tốc của dòng trong đó, gia tốc tạo lên phản lực tác dụng lên prôphin cánh.
Với tầng phản kích, lực tổng hợp tác dụng lên cánh sẽ gồm :
- Lực xung kích Px
- Lục dọc trục Pa = P
1
– P
2
(chênh áp lực)
- Lực phản kích Pp
Lực tổng hợp
21
PPPPPPP
pxau

−++=+=
94
1. Ống phun
2. Cánh động
3. Bánh động
4. Trục
5. Đường hơi ra
6. Vỏ tua bin
Hình 1.4. Sơ đồ tầng phản kích
Mức độ phản kích được tính bằng tỷ số của nhiệt giáng lý thuyết do giãn nở trên cánh và nhiệt giáng lý
thuyết do giãn nở trên toàn tầng (%), mức độ phản kích bằng 40 – 60 %, thực tế là 50 %
1.1.3 Tua bin nhiều tầng
Khi dùng tua bin một tầng thì năng lượng thải còn tương đối lớn và không tận dụng được hết. Vì vậy
người ta dùng tua bin nhiều tầng, do các kiểu liên hợp khác nhau giữa các tầng xung kích và phản xung kích
cấu tạo nên.
a. Tua bin xung kích nhiều cấp độ - Tua bin xung kích vành đôi Kertic (hình1.5)
Hơi vào ống phun có áp suất là Po, tốc độ chảy Co. Trong ống phun, hơi giãn nở làm giảm áp suất
xuống P
1
, tốc độ tăng lên C
1
và được thổi vào cánh động thứ nhất. Trong rãnh cánh này, động năng được
95
chuyển thành cơ năng lần thứ nhất và quá trình xảy ra dưới áp suất không đổi do rãnh cánh xung kích
không giãn nở.
Trên rãnh cánh P
1
= P
2
, tốc độ giảm từ C

1
xuống C
2
. Ra khỏi rãnh cánh động thứ nhất dòng hơi được
dẫn vào cánh hướng. Trong cánh hướng, dòng hơi không biến đổi năng lượng mà chỉ thay đổi hướng
chảy để vào cánh động hai sao cho cùng chiều với CH
1
. Vị trí của cánh hướng như cấp tầng ống phun
nhưng chức năng khác hẳn nhau. áp suất qua cánh hướng là không đổi còn vận tốc có giảm chút ít (gần
như không thay đổi). Ra khỏi CH, dòng hơi chảy vào rãnh CĐ
2
thực hiện quá trình biến đổi năng lượng,
động năng của dòng hơi biến đổi thành cơ năng lần 2. Khi chảy qua CĐ
2
, áp suất không đổi P
1
= P
2
= P
4
,
tốc độ giảm xuống từ C
3
đến C
4
. Hơi thải chỉ mang động năng rất nhỏ ứng với tốc độ C
4
nhỏ hơn C
3
. Tổn

thất hơi thải giảm, hiệu suất tua bin tăng lên.
b. Tua bin xung kích nhiều tầng áp suất (hình1.6)
Trong tầng xung kích thứ hai, nếu ta thay ống phun vào vị trí của rãnh cánh hướng thì dòng hơi sẽ
diễn lại quá trình biến đổi năng lượng như ở tầng trước làm thành quá trình sinh công hoàn chỉnh. Trạng
thái hơi áp suất P
2
, tốc độ C
2
la trạng thái hơi ban đầu của tầng thứ hai. Trong tầng thứ hai, ở ống phung
áp suất giảm từ P
2
xuống P
3
, tốc độ tăng từ C
2
lên C
3
. Trong rãnh cánh động áp suất không đổi P
3
= P
4
,
tốc độ giảm từ C
3
xuống C
4
. Sau tầng thứ hai, nếu ta lắp thêm các tầng thứ 3, thứ 4 thì qúa trình sin
công diễn ra hoàn toàn tương tự. Trên trục tua bin bố trí bao nhiêu tầng sẽ có ngần ấy quá trình giãn nở
áp suất hơi giảm, ngần ấy lần sinh công.
c.Tua bin xung kích hỗn hợp, tua bin hỗn hợp xung kích và phản kích

Các tua bin chính tàu thủy ứng dụng rộng rãi kiểu tua bin xung kích hỗn hợp nhiều cấp tốc độ với nhiều
cấp áp lực, tua bin hỗn hợp xung kích và phản kích. trong các tua bin kiểu hỗn hợp này dòng hơi thực hiện
quá trình sinh công liên tục trong các tầng, thứ tự theo chiều chảy dọc của dòng. Quá trình biến đổi năng
lượng trên mỗi tầng tuân theo đặc tính xung kích hay phản kích của tầng đó như đã trình bày ở phần trên.
Các hình vẽ (hình 1.7,1.8) giới thiệu các kiểu tua bin thông dụng trên tàu.
96
Hình 1.7. Các kiểu tua bin xung kích hỗn hợp
Hình 1.8. Tua bin hỗn hợp xung kích - phản kích
1.2. Đặc điểm, phân loại tua bin tàu thủy
1.2.1 Đặc điểm của tua bin tàu thủy với các loại động lực tàu thủy
Động cơ tua bin tàu thủy có một loạt các ưu điểm mà các động lực khác không thể có:
1. Tua bin có quá trình sinh công liên tục là quá trình sinh công có lợi nhất cho các cơ nhiệt. Điều này
các động cơ tàu thủy khác không có nhờ đó mà tua bin có thể sử dụng tốc độ cao cho chất công tác và các bộ
phận máy, làm tăng công suất, hiệu suất, giảm khối lượng và kích thước. Các tua bin hiện đại có tốc độ từ
3500
V
/p đến 15000
V
/p và cao hơn nữa. Cũng do quá trình sinh động liên tục nên tải trọng cơ, nhiệt trong các
bộ phận máy được giữ ở chế độ ổn định không thay đổi. Nhờ vậy độ bền các chi tiết máy tăng lên, động cơ
có tuổi thọ cao việc chế tạo động cơ đơn giản, gọn nhẹ.
2. Tua bin có tính kinh tế cao, các chất công tác có khả năng giãn nở lớn. Thế năng ban đầu được sử
dụng triệt để. Các tua bin hiện đại đã dùng hơi có thông số ban đầu P = 20 ÷ 100 kG/cm
2
nhiệt độ 600 ÷
650
oC
giãn nở đến áp suất thải 0,05 ÷ 0,03kG/cm
2
.

3. Tất cả các bộ phận chuyển động của tuabin được gắn vào một khối (rôtô) và chỉ chuyển động quay
tròn theo một chiều cùng một tốc độ. Không có chi tiết chuyển động lui tới, các chi tiết chuyển động song
phẳng điều này giảm được nhiều tổn thất cơ giới, loại trừ tác động theo chu kỳ này chấn động máy. Máy làm
việc êm, độ bền cao hiệu suất cao, kết cấu đơn giản gọn nhẹ sử dụng an toàn và làm việc tin cậy.
4. Tua bin là động cơ có khả năng sinh công lớn phạm vị sử dụng công suất rộng mà các động cơ khác
không có. Các tua bin tàu thủy có thể làm việc với các công suất từ vài chục đến vài vạn mã lực. Công suất
càng lớn thì hiệu suất càng cao, suất trọng lượng, suất thể tích nhỏ.
5. Trọng lượng nhẹ thể tích nhỏ đặc biệt có lợi đối với tàu cần độ nhanh thể tích và trọng tải có tích lớn.
Công suất tua bin càng lớn thì ưu điểm này càng rõ. So sánh trọng lượng máy trên 1 đơn vị công suất, thể
97
tích tua bin trên một đơn vị công suất, bảng sau đây liệt kê của các loại động cơ nhiệt đối với phạm vi công
suất thường dùng trên tàu biển.
Chỉ số kinh tế và trọng lượng của các động cơ tàu thủy hiện đại với các dạng khác nhau đối với tàu
buôn công suất bình thường.
Dạng thiết bị
Hiệu suất nhiệt
(%) (đ/c + bộ
truyền động)
Tiêu thụ nhiên
liệu kg/ml.h
Trọng lượng
kg/ml (đ/c)
Tua bin hơi nước, thông số ban đầu
cao, công suất đến 12000ml
~ 22,5 ~ 0,29 ~ 60,0
Tua bin khí với hoàn nhiệt công
suất 6000ml
~ 25,5 ~ 0,25 ~ 30,0
Máy hơi nước, thông số hơi ban
đầu cao, công suất 2000ml

~ 19,5 ~ 0,168 ~ 80,0
Động cơ đốt trong thấp tốc công
suất 1000ml tăng áp bằng tuabin khí
xả, truyền động trực tiếp chân vịt
~ 37 ~ 0,168 ~ 110
Động cơ đốt trong cao tốc công
suất 4000ml. Truyền động gián tiếp
~ 28 ~ 0,220 ~ 100
6. Điều khiển, sử dụng dễ dàng, làm việc tin cậy độ sẵn sàng cao. Chi phí sửa chữa phục vụ ít điều kiện
làm việc nhẹ nhàng.
7. Có nhiều khả năng để hiện đại hóa. Có thể sử dụng với năng lượng nguyên tử. Sử dụng tua bin tàu
thủy có nhiều triển vọng lớn.
Nhược điểm:
1. Tua bin chỉ quay một chiều không tự đảo chiều được vì vậy bố trí riêng một tua bin khác cho tàu
chạy lùi. Việc này làm tăng tổn thất công suất của hệ thống do phải kéo cả những bộ phận làm việc trong
hành trình làm tăng trọng lượng và kích thước máy. Trên tàu thủy dùng chân vịt biến bước hay truyền động
thì nhược điểm này được khắc phục.
2. Vòng quay của tua bin lớn hơn rất nhiều so với vòng quay thích hợp của chân vịt. Công suất tua bin
càng lớn mâu thuẫn này càng tăng. Vì vậy trong hệ động lực tua bin phải bố trí truyền động giảm tốc trung
gian và chân vịt. Điều đó làm tăng kích thước trọng lượng và giảm hiệu suất của hệ thống. Các tua bin có
công suất bé việc bố trí truyền động giảm tốc càng giảm tính ưu việt của tua bin. Thực tế trên các tàu nhỏ
người ta không bố trí hệ động lực tua bin hơi.
3. Hiệu suất chung của toàn hệ thống còn thấp với động cơ diesel. Các động cơ diesel hiện đại có công
suất từ 36 ÷ 42 hệ thống tua bin tàu thủy mới chỉ có 22 ÷ 26%.
Hệ thống tua bin khí thủy mới chỉ đạt 22 ÷ 28%. Nhược điểm này đang được quan tâm hàng đầu trong
việc hiện đại hóa tua bin hơi tàu thủy để có thể phổ biến cho các tàu thủy hiện đại và phạm vi công suất và
trọng tải rộng rãi.
1.2.2 Phân loại tua bin hơi tàu thủy
1. Phân theo chức năng.
- Tua bin chính: quay trục chân vịt bao gồm hành trình tiến và tua bin lùi.

- Tua bin phụ: để lai các máy phụ như máy phát điện phục vụ, bơm các loại thiết bị phục vụ nồi hơi và
hệ thống.
2. Phân theo cấu tạo.
98
- Tua bin nhiều thân: thông thường loại hai thân, thân cao áp đặt tua bin cao áp, thân thấp đặt tua bin
thấp áp và tua bin lùi. Loại này đi cùng với bộ truyền động bánh răng hay thủy lực.
- Tua bin một thân: toàn bộ các tầng chỉ cấu tạo một trục phần cao áp là tua bin cao áp, phần thấp áp là
tua bin thấp áp giữa hai phần có buồng điều áp trung gian tua bin này thường dùng với truyền động điện.
3. Phân theo đặc tính quá trình làm việc.
- Tua bin xung kích: Bao gồm các kiểu xung kích hỗn hợp nhiều cấp áp lực, nhiều cấp tốc độ. Tua bin
xung kích được ứng dụng ở vùng cao áp.
- Tua bin phản kích nhiều tầng thường dùng ở vùng trung áp hay thấp áp.
- Tua bin hỗn hợp xung kích, phản kích.
4. Phân loại theo thông số hơi.
- Tua bin cao áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu P > 35 kG/cm
2
; t > 400
oC
- Tua bin trung áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu 6 > P ≤ 35kG/cm
2
; t < 400
oc
- Tua bin thấp áp: làm việc với hơi có thông số ban đầu P < 6
kg
/cm
2
.
5. Theo đối đáp và ngưng tụ:
- Tua bin ngưng tụ: hơi nước được giãn nỡ từ áp suất ban đầu đến trạng thái hơi có áp suất 0,06 ÷
0,04kG/cm

2
được làm ngưng thành nước tuần hoàn trở lại nồi hơi. Tuabin chính của tàu thủy chỉ cấu tạo
ngưng tụ.
- Tua bin đối áp: hơi thải có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển 1,5 ÷ 3 kG/cm
2
không thải vào bầu
ngưng tụ mà đưa vào các thiết bị tận dụng nhiệt, hâm nước và nhu cầu sinh hoạt trên tàu, các tua bin tàu thủy
thường ứng dụng đối áp.
6. Theo sự truyền động trung gian
- Truyền động trực tiếp: dùng để lai máy phát, máy phụ. Trong một vài trường hợp đơn giản công suất
nhỏ có thể trực tiếp cho chân vịt quay nhanh.
- Truyền động cơ giới: thông dụng là truyền động bánh răng hai cấp loại này có hiệu suất cao kết cấu
nặng nề, kích thước lớn. Thường dùng cho tua bin công suất lớn loại hai thân vòng quay lớn.
- Truyền động điện: điều khiển nhạy, đảo chiều nhanh chỉ cần tua bin chính quay một chiều. Thường
dùng dùng tua bin một thân công suất trung bình. Hiệu suất thấp hơn kiểu cơ giới.
- Truyền động thủy lực: điều khiển nhạy, làm việc đảm bảo có thể dùng với mọi công suất mọi tốc độ
khác nhau. Hiệu suất cao nhưng chế tạo đắt sử dụng cần có kỹ thuật cao. Truyền động thủy lực đi với chân
vịt biến bước rất có lợi hiệu quả kinh tế cao. Là kiểu tiên tiến đang được phát triển cho các tua bin hiện đại.
7. Theo kiểu giãn hơi.
- Tua bin hướng trục: phổ biến thông dụng cho tàu thủy, sửa chữa dễ nhưng kích thước trọng lượng
lớn.
- Tua bin hướng tâm: hiệu suất cao, gọn nhẹ nhưng công suất không lớn chế tạo sửa chữa phức tạp
Câu hỏi ôn tập
1. Trình bày nguyên tắc tác dụng xung kích của dòng hơi. Đặc tính tầng xung kích ?
2. Trình bày nguyên tắc tác dụng phản kích của dòng hơi. Đặc tính tầng phản kích ?
3. Trình bày tua bin xung kích nhiều cấp áp lực và nhiều cấp tốc độ ?
4. Trình bày đặc điểm và phân loại tua bin hơi tàu thủy ?
CHƯƠNG 2
QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG CỦA DÒNG HƠI
TRÊN ỐNG PHUN VÀ CÁNH ĐỘNG

99
2.1 Quá trình biến đổi năng lượng của dòng hơi trên ống phun
2.1.1 Quá trình biến dổi năng lượng của dòng hơi trên ống phun
a. Các phương trình cơ bản về dòng chảy
Để nghiên cứu quá trình nhiệt của dòng chảy trong tua bin được đơn giản, ta giả thiết dòng chảy trong
tua bin theo những điều kiện sau:
- Quá trình lưu động của dòng hơi, trong các ống phun, các rãnh cánh động là ổn định, nghĩa là mọi
thông số của hơi tại một điểm bất kỳ không thay đổi theo thời gian, mà chỉ thay đổi khi dòng chảy từ tiết diện
này đến tiết diện khác.
- Giả thiết dòng chảy liên tục và một chiều, nghĩa là sự thay đổi của các thông số hơi chỉ diễn ra theo
một chiều, cùng chiều lưu động của dòng hơi.
Thực tế những thông số trong quá trình chảy diễn ra theo cả hai và ba chiều, để hiệu chỉnh độ sai lệnh do
giả thiết trên, khi nghiên cứu chính xác người ta kết hợp hai phương pháp giải trình và thực nghiệm rồi hiệu
chỉnh cho phù hợp. Cơ sở lý thuyết về dòng chảy bao gồm 5 phương trình cơ bản, các phương đó được thiết
lập cho dòng hơi lưu động trong tua bin như sau:
1- Phương trình trạng thái
P.v = R.T (2.1)
Trong đó:
P- áp suất tuyệt đối, N/m
2
v- thể tích riêng chất khí, m
3
/kg
R- hằng số khi J/Kg độ
T- nhiệt độ tuyệt đối,
o
K
2- Phương trình đoạn nhiệt
P.v
k

= const (2.2)
3- Phương trình liên tục
v
C
FG =
(2.3)
Trong đó:
G : Lưu lượng hơi đi qua tiết diện trong một đơn vị thời gian, kg/s;
F: Diện tích tiết diện, m
2
;
c: Tốc độ lưu động dòng hơi, m/s;
v: Thể tích riêng của hơi, m
3
/kg.
4- Phương trình động lượng
1
2 2
1
1
. 1
2 1
K
K
o
o o
o
C C
P
K

P v
g K P
−
 
 
−
 
= −
 ÷
 
−
 
 
 
(2.4)
Trong đó:
Co, C
1
: Tốc độ dòng hơi bắt đầu và kết thúc của quá trình, m/s;
Po,v
0
: Thông số trạng thái hơi ban đầu kG/m
2
; m
3
/kg;
P
1
: Thông số trạng thái hơi kết thúc quá trình giãn nở, kG/m
2

;
K: Chỉ số đoạn nhiệt hơi.
5- Phương trình bảo toàn năng lượng
2
2
1
1
2 2
o
o
AC
AC
i i
g g
− = −
(2.5a)
100
Trong đó:
A- đương lượng nhiệt công
m.kg/kcal
427
1
=
C
o
,C
1
: Tốc độ dòng hơi bắt đầu và kết thúc qua quá trình, m/s;
i
o

, i
1
: Entanpi dòng hơi bắt đầu và kết thúc của quá trình, kcal/kg.
Theo nhiệt động
v.P.
K
K.A
i
1
−
=
Ta có:

)vPvP(
K
K
g
CC
1100
12
2
0
2
1
−
−
=
−
(2.5b)
b. Quá trình chảy lý thuyết của dòng hơi trong ống phun

Nghiên cứu quá trình lý thuyết của dòng chảy trong ống phun, ta xem quá trình là của đoạn nhiệt và
thuận nghịch bỏ qua các tổn thất ra ngoài và sức cản ma sát. Khi đó, như đã nêu ở trên quá trình trong ống
phun được viết theo (2-5) và (2-5b).
g
CA
ii
g
AC
22
2
00
10
2
1
+−=
(2.6)
Sau quá trình giãn nở, động năng tăng lên dòng hơi ra khỏi ống phun với tốc độ C
1
lớn hơn C
0
. Tốc độ
C
1
trong quá trình giãn nở lý thuyết xác định theo công thức (2-6).
2
010
1
1
2
C)ii(

A
g
C +−=
, m/s

2
02
10
591
591
,
C
)ii(, +−=
, m/s (2.7)
Nếu tốc độ C
0
nhỏ, trị số
2
0
591






,
C
trong căn rất bé, có thể bỏ qua, khi đó ta có:
p

l
h,ii,C 591591
101
=−=
, m/s (2.8)
Trong đó:
hp = i
0
- i
1
(nhiệt giáng đoạn nhiệt trong ống phun, Kcal/kg)
Nếu biểu diễn tốc độ C
1
qua tỷ số áp suất trong quá trình giãn nở ta có:
2
0
K
1K
0
00
1
l
C
P
P
1v.P
1K
K
g2C
+



















−
−
=
−
, m/s (2.9)



















−
−
=
−
K
1K
0
00
1
l
P
P
1v.P
1K
K
g2C
, m/s (2.10)
Nếu biết diện tích F của mặt cắt ngang rãnh ống phun, thì ta có thể có phương trình liên tục viết cho tiết
diện F là:

G.v = F.C (2.11)
Do đó xác định lưu lượng hơi qua F là:
v
C
.FG =
, kg/s (2.12)
Thay trị số của tốc độ C ở phương trình (2-10), trong đó bỏ qua C
0
thay theo quan hệ đã biết trong nhiệt
động học và được:
101
















−
−
=

+
K
K
k
P
P
vP
K
K
g.FG
1
0
00
1
1
2

, kg (2.13)
Ngược lại nếu như lưu lượng G đã biết, ta xác định được diện tích tiết diện của rãnh phun như sau:



















−








−
=
+
K
K
K
P
P
P
P
v
P
.
K

K
g
G
F
1
0
2
00
0
1
2

2.1.2 Sự giãn nở của dòng hơi trong vùng cắt lệch
a. Tỷ số áp suất tới hạn
Từ công thức (2.14) ta thấy khi tỷ số
0
P
P
giảm, lúc đầu F giảm. Đến 1 giá trị
0
P
P
= m nào đó thì F giảm
đến giá trị số nhỏ nhất là F = Fmin. Nếu
0
P
P
tiếp tục giảm thì F tăng dần lên và tăng mãi, nếu ống phun kéo
dài thì F sẽ tăng đến vô cùng.
Như vậy là các hình dáng tiết diện của ống phun thay đổi không thuận chiều trong quá trình giãn nở.

Hệ số MaKhơ (M) và hình dáng tiết diện ống phun.
Từ công thức 2.3 của phương trình liên tục lập cho dòng chảy trong rãnh ống.
Ta có:






=−+ 0
V
dv
c
dc
F
dF
(2.15)
Tỷ số
v
dv
được tìm từ phương trình nhiệt pv
k
= const
Do đó: p.k.dv.v
k-1
+ v
k
. dp = 0
giải ra được:
P.k

dP
v
dv
−=
(2.16)
Tỷ số
c
dc
được tính từ công thức xác định công của dòng chảy
dP.v
g
dc
−=
2
2
suy ra c.dc = - g.v.dP
Do đó:
2
c
dP.v.g
c
dc
−=
(2.17)
Cuối cùng ta được:
dP
P.k.C
Cv.P.k.g
F
dF

2
2
−
=

dP
P.K.c
ca
2
22
−
=
(2.18)
Trong đó:
a =
gkpv
là tốc độ âm thanh tại trạng thái có các thông số P,v, hay tốc độ âm thanh cục bộ.
lưu ý rằng:
v.g
dc.c
dP −=
ta được:
c
dc
)(
c
dc
.
a
ac

F
dF
1
2
2
22
−µ=
−
=
(2.19)
102
(m
2
)
(2.14)
a
c
=µ
- hệ số Makhơ.
Biện luận công thức (2.19) có các trường hợp sau đây:
a) Khi M < 1 tức là c < a: vận tốc biến thiên dF và dc ngược chiều nhau, hay là dF.dc < 0, khi đó lại có:
+ Nếu dòng chảy trong ống dF < 0 thì dc > 0,dP <0 tăng tốc, giảm áp.
+ Nếu dòng chảy trong ống dF > 0 thì dc < 0, dP < ống tăng áp hãm dòng chảy.
b) Khi M > 1 tức là c > a tốc độ siêu âm, thì biến thiên dF và dc cùng chiều, hay là dF.dc > 0, khi đó lại
có:
+ Nếu dòng chảy trong ống nhỏ dần dF < 0 thì dc < 0, dP > 0 - Tăng áp, giảm tốc.
+ Nếu dòng chảy trong ống lớn dần dF > 0 thì dc > 0, dP < 0 - Tăng tốc giảm áp.
Tổng quát, ta có các trường hợp như sau:
Trị số M Sự thay đổi tốc độ và áp suất
M < 1 Tăng tốc, giảm áp Giảm tốc, tăng áp

M > 1 Giảm tốc, tăng áp Tăng tốc, giảm áp
Ống phun trong tua bin là thiết bị tăng động năng, vì vậy chỉ ứng dụng chế độ chảy sao cho trong ống
luôn luôn tăng tốc, giảm áp. Khi M < 1 tốc độ chảy dưới âm tốc, thì ống phun phải có thể tiết diện giảm dần
đuổi theo tốc độ âm thanh lúc này áp suất lại giảm đi, dP < 0. Còn từ chế độ M > 1 tức là chế độ chảy siêu
âm c > a, ống phun phải có tiết diện lớn dần, tốc độ chảy ngày càng lớn hơn tốc độ âm thanh, áp suất càng
giảm đi.Nếu ống phun nào đó làm việc ở chế hỗn hợp, tốc độ chảy tầng từ vùng dưới âm tốc (M < 1) đến
vùng siêu âm và tăng mãi thì ống có tiết diện thay đổi hai lần, nhỏ dần đến một trị số nhỏ nhất nào đó, sau đó
tăng dần lên, ống phun này gọi là La Van.
b Hình dạng tiết diện và các thông số tới hạn của ống phun
Nếu quá trình giãn nở diễn ra trong ống phun một cách liên tục, khi áp suất giảm đến một trị số Pk nào
đó ứng với
m
P
P
0
k
=
, tốc độ dòng chảy sẽ đạt tới tốc độ âm thanh (hình 2.2). Cũng tại vị trí đó ống phun có
diện tích tiết diện nhỏ nhất, sau đó diện tích tiết diện ống phun lớn dần lên. Tiết diện đó là tiết diện tới hạn,
ứng với nó, các thông số của dòng hơi đạt
đến trị số tới hạn. Ký hiệu các thông số tới
hạn bằng chỉ số K, ta được: Tiết diện tới hạn
là Fk

= Fmin, m
2
.
áp suất tới hạn là P
K
kG/cm

2
Tỷ số áp suất tới hạn là:
1k
k
0
k
1k
2
P
P
m
−






+
==
b. Tiết diện tới hạn và các thống số tới
hạn trong các ống phun
Tốc độ tới hạn là:
KKK
v.P.K.gaC
==
, m/s
(2.20)
Quan hệ giữa các thông số c, v, G, F theo
tỷ số P/P

0
được biểu diễn trên hình (2-2).
2.1.3 Các chế độ làm việc của ống phun
a. Các tổn thất lưu động của dòng hơi
trong ống phun
Khi nghiên cứu quá trình chảy lý thuyết
của dòng hơi, ta giả thiết quá trình là đoạn
103
F
0
C
0
P
0
F
1
C
2
P
2
F
min
C
k
=a
Hình 2.2. Quan hệ P, c theo
P/P
0
→ 0
nhiệt, bỏ qua lực cản ma sát và các dạng tổn thất khác nhau, thực tế các dòng chảy của hơi trong ống phun

luôn có ma sát giữa dòng hơi và thành ống và giữa các dòng hơi với nhau, đồng thời trong chế độ của dòng
chảy. Những cản trở có hại đó làm giảm tốc độ và động năng của dòng hơi. Động năng tổn thất được biến
thành nhiệt năng làm tăng entrôpi và nhiệt độ hơi. Một phần nhiệt lượng ma sát còn trong ống biến trở lại
thành động năng cho dòng hơi.
Tổn thất động năng do ma sát xảy ra trong suốt một chiều dài dòng chảy ở vùng tiếp giáp với thành ống,
dòng hơi chảy thành tầng lớp gọi là lớp biên.Thực nghiệm cho biết các tổn thất tập trung ở lớp biên, còn ở
vùng trung tâm dòng, quá trình cháy gần như đẳng entrôpi.
Tổn thất trong các ống phun (và các rãnh cánh) phụ thuộc vào prôphin của rãnh ống, trạng thái bề mặt
của thành ống, chiều cao của rãnh ống trạng thái của hơi
Các tổn thất trong ống phun có thể chia làm hai nhóm.
Tổn thất prôphin bao gồm các tổn thất ma sát trong lớp biên, các tổn thất do lớp biên bị tách ra khỏi
prôphin.
Các tổn thất tại mép thoát hơi.
Trong tổn thất này bao gồm: các tổn thất ma sát
trong lớp biên ở thành mép thoát, các tổn thất do
dòng thứ cấp.
+ Các tổn thất ma sát trong lớp biên ở thành
mép thoát chỉ đáng kể nếu các rãnh có chiều cao
nhỏ. ở các tầng trung gian và tầng sau các tổn
thất này có thể bỏ qua.
+ Các tổn thất do dòng thứ cấp là chủ yếu,
việc xuất hiện các tổn thất này như sau: bắt
nguồn từ dòng chảy ngoặt nên vùng bụng cánh có
dòng xô vào, áp suất vùng A lớn hơn vùng B,
làm xuất hiện dòng thứ cấp có xu hướng xô từ A
đến B gây cản trở dòng chính. Từng dòng xoáy
được tạo nên ở phía trên và phía dưới của rãnh
ống tạo nên dòng xoáy kép trong rãnh ống, hình
2.3.
Trong tất cả các tổn thất đã kể trên những

tổn thất ma sát prôphin và tổn thất do vết xoáy tại mép thoát có thể tính toán bằng lý thuyết, dựa trên lý
thuyết về các lớp biên của dòng chảy. Những tổn thất còn lại chỉ có thể xác định được bằng thực nghiệm.
b. Quá trình chảy thực tế trong ống phun
Do các tổn thất kể trên, quá trình giãn nở thực tế của dòng hơi trong ống phun không đoạn nhiệt: theo
A
0
A
1
mà đã biến theo AA
1
(hình 2.5).
Gọi tốc độ ban đầu của dòng hơi c = 0, ta viết biểu thức động năng thu được trong quá trình đoạn nhiệt
và thực tế như sau:
∫
−=
1
0
1
2
1
2
P
P
l
l
dP.v
g
C
, kG m/kg (2.21)
∫

−
−
=
1
0
1
2
1
2
P
P
r
l
dP
.
v
g
C
, kG m/kg (2.22)
Trong đó:
C
1l
, C
1
- tốc độ chảy của dòng hơi sau ống phun trong quá trình đoạn nhiệt và thực tế, m/s;
lr - công ma sát do một kg hơi sinh ra kG. m/kg;
v
1l
,v
1

- thể tích riêng của hơi sau ống phun trong quá trình đoạn nhiệt và thực tế m
3
/kg.
Trừ từng về hai phương trình (2.21) và (2.22) ta thu được:
104
B
A
Hình 2.3 Sự thay đổi dòng trong rãnh
Vùng
xoáy
( )
∫
+−=
−
1
0
P
P
111
2
1
2
11
LdPVV
g2
CC
, kG.m/kg
Từ đó ta xác định được công ma sát biểu thị bằng đơn vị nhiệt lượng kcal/kg là:
dPvvACC
g

A
Al
P
P
llr
)()(
2
0
1
11
2
1
2
1
∫
−+−=
(2.24)
= qP

+
( )
∫
−
P
P
l11
0
dPvv.A
(2.25)
Trong đó:

)(
2
2
1
2
1
CC
g
A
q
lp
−=

,

Kcal/kg
q
p
- là phần động năng bị tổn thất trong ống phun, biểu thị bằng đơn vị nhiệt lượng. Rõ ràng lượng động
năng tổn thất nhỏ hơn công ma sát, phần còn lại của công ma sát là:
( )
∫
−
0
1
P
P
l11
dPvv
được biến thành động năng do dòng hơi. Phần nhiệt lượng này gọi là nhiệt hoàn lại. Tốc

độ C
1
thu được sau ống phu nhỏ hơn tốc độ C
1l
quan hệ giữa C
1
và C
1l
như sau.
C
1
=
ϕ
.C
1l
(2.26)
Do đó ta có:
( )
g2
C.A
.1
g2
C.A
q
2
e1
c
2
2
e1

p
ξϕ
=−=
(2.27)
Trong đó:
ξ
c
= (1 -
ϕ
2
) hệ số tổn thất năng lượng trong ống phun
Theo công thức (2.6) ta đã có:
0l10
2
l1
hiiC
g2
A
=−=
(bỏ qua Co)
Do đó:
qP = (1-
ϕ
2
). ha =
ξ
C
.ha (2.28)
Tổn thất q
P

còn có thể tính theo tốc độ thực tế C
1
là :
g
AC
g
AC
q
p
2
1
2
2
1
2
2
2
1
ξ
ϕ
ϕ
=









−
=
(2.29)
Trong đó:
2
2
'
1
ϕ
ϕ
ξ
−
c
c. Biểu diễn quá trình trong ống phun trên đồ thị
Quá trình lưu động của hơi trong ống phun biểu diễn ra với sự thay đổi liên tục trạng thái của hơi. Sự
thay đổi đó có thể xác định trên đồ thị i- s của hơi nước, trên đồ thị i-s quá trình giãn nở lý thuyết (đoạn
nhiệt) – biểu diễn bằng đường thẳng đứng entrôpi không đổi, còn quá trình đa biến biểu thị bằng đường xiên,
giảm áp suất và có entrôpi tăng lên.
Trên hình 2.5 từ điểm đầu của trạng thái hơi (Po,To) điểm A
0
kẻ đường thẳng đứng xuống đường đẳng
áp P
1
,là áp suất cuối cùng quá trình giãn nở trong ống phun, chúng ta xác định được điểm A
1l
biểu thị trạng
thái của hơi sau ống phun trong quá trình đoạn nhiệt.Đoạn A
0
A
1l

biểu thị quá trình giãn nở lý thuyết của dòng
hơi trong ống phun do đó ta có i
0
– i
1c
= ha.
Quá trình thực tế cũng bắt đầu từ điểm Ao đến điểm A
1
trên đường đẳng áp P
1
.Điểm A
1
trên đường thẳng
áp P
1
.Điểm A
1
nằm cao hơn A
1l
vì theo định luật nhiệt động thứ 2, quá trình thực tế có ∆S > 0 do đó S
1
> S
1l
= S
0
mà các đường áp đẳng dốc lên về phía tăng entrôpi,nên i
1
>i
1l
ta có thể xác định điểm A

1
chính xác theo
105
'
tổn thất qp đã nghiên cứu ở phần trên.Trong quá trình thực tế phần công ma sát bị tổn thất dưới dạng nhiệt
lượng là qp lượng nhiệt làm tổn thất này làm tăng nhiệt độ và entrôpi của hơi. Do đó i
1
- i
1l
= qp.
Từ điểm A
1l
lấy về phía trên một đoạn bằng qp ta được trị số entanpi i
1
của trạng thái hơi, thực tế sau ống
phun, giao điểm của đường i
1
không đổi với đường thẳng áp ,đẳng áp P
1
xác định điểm A
1
(hình 2.5).
Sự thay đổi trạng thái của hơi trong quá
trình thực tế. Được biểu thị trên đồ thị I-S
bằng đường đa biến A
0
– 0 – A
1
.Trong tính
toán thường dùng, ta chỉ cần căn cứ vào

trạng thái đầu và cuối của quá trình nên có
thể biểu thị gần đúng quá trình bằng đường
thẳng nối từ điểm A
0
đến điểm A
1
, thay cho
đường đa biến.
Hiệu số entanpi i
0
– i
1
tương ứng với độ
hạ entanpi thực tế trong ống phun khi đã kể
đến tổn thất lưu động, tương ứng với phần
động năng biến thành cơ năng làm quay
bánh động của tầng. Do đó ta đặt:
h
u
= i
o
- i
1
, kcal/kg (2.30)
h
u
= h
a
- q
p

, kcal/kg (2.31)
Trong đó: h
u
được gọi là nhiệt giáng để
quay
2.2 Qúa trình biến đổi năng lượng của
dòng hơi trên cánh động
2.2.1 Tam giác tốc độ trên cánh, độ phản
kích
Hơi ra khỏi ống phun có động năng lớn
ứng với tốc độ tuyệt đối C
1
,với tốc độ này,dòng hơi đi qua khe hở giữa dãy ống phun và dẫy cánh động, vào
các rãnh cánh.Tại đây nó tác dụng xung kích hoặc cả xung kích và phản kích lên cánh, thực hiện sự biến đổi
động năng ra cơ năng. Sự biến đổi này dẫn đến sự thay đổi các tốc độ trong rãnh cánh, vì vậy trước khi xác
định tác dụng của dòng hơi lên cánh, ta hãy quan sát sự thay đổi tốc độ đó. Quá trình biến đổi năng lượng trên
cánh diễn ra trong mọi tầng của tua bin, nên dưới đây ta chỉ cần nghiên cứu trong một tầng trung gian nào đó.
a. Các tốc độ của dòng hơi trong rãnh cánh.
Hơi vào dãy cánh động với tốc độ tuyệt đối C
1
, theo hướng lệch khỏi phương quay một góc α
1
.Vì cánh
quay cùng với bánh động, nên ở cánh có tốc độ vòng là U,trong đó;
60
nDr
U =
, m/s (2.35)
n-tốc độ quay của bánh động và rôto, vòng /phút;
D- đường kính trung bình của tầng cánh, m.

Khi đó tốc độ chảy của dòng hơi trong rãnh cánh là tốc độ tương đối: Ta ký hiệu tốc độ này là W (m/s).
Ở cửa vào của rãnh cánh, dòng hơi có tốc độ C
1
, gây nên chuyển động cho cánh theo tốc độ U, dòng hơi
chạy qua rãnh cánh theo tốc độ W
1
,do đó phương trình Vectơ của tốc độ tại cửa vào là:
UCWUWC
1111




−=+= vµ
(2.36)
Tốc độ W
1
lệch với phương quay một góc β
1
Chú ý rằng, do tốc độ U xác định theo đường kính trung bình, nên các trị số thu được theo quan hệ
(2.35) cũng là các trị số trung bình chạy qua các rãnh cánh, từ cửa vào đến cửa ra,dòng hơi thay đổi hướng
chảy theo prophin cánh, ra khỏi cánh với tốc độ tương đối
2
W

.Dòng hơi chảy qua rãnh cánh trong thời gian
rất ngắn, nên ta có thể coi dạng chuyển động của dòng trong đó là chuyển động song phẳng. Khi đó ta lập
được quan hệ của các vectơ tốc độ tại cửa ra là:
106
P

0
T
0
A
0
A
1
A
1
l
i
s
0
=s
1l
s
1
s
i
1
i
1l
q
p
Hình 2.5 Biểu diễn quá trình giãn nở trên đồ thị i-s
vµ

UCW
UWC
22

22





−=
−=
(2.37)
Tốc độ
2
W
lệch khỏi phương quay, lấy theo chiều hướng tốc độ vòng với góc β
2
(hình 2.7)
Để xác định trị số và hướng tác dụng của các tốc độ trong 2.35 và 2.36 ta lập biểu đồ của các Vectơ tốc
độ theo quan hệ đã biết ở trên. Các biểu đồ đó gọi là “Tam giác tốc độ”.Tại cửa vào của rãnh cánh, tại cửa ra
theo 2.37 ta lập tam giác tốc độ ra - cách lập như sau:
Lấy một điểm bất kỳ làm gốc gọi là cực 0, qua đó kẻ hai trục vuông góc, theo phương tác dụng (trục U)
và theo chiều (trục a). Từ 0 theo tỷ xích tự chọn đặt véctơ C
1
với góc α
1
đã biết (xem hình 2.7). Từ ngọn của
C
1
đặt đối đầu vectơ U theo từng tỷ lệ xích đã chọn. Nối gốc 0 với chân vectơ W
1
.Nhân W
1

trên biểu đồ với
tỷ lệ xích đã chọn ta được tốc độ tương đối W
1
Hình 2.7. Các tốc độ dòng trong rãnh cánh động
W
2
U
C
2
C
1
W
1
U
α
1
β
1
α
2
β
2
107
Hình 2.8 Tam giác tốc độ
Góc lệch giữa vectơ W
1
với phương tác dụng (trục U) là β
1
.
Để lập tam giác tốc độ ra, ta cần xác định tốc độ tương đối W

2
.Trong các tầng xung kích ρ = 0, trị số của
W
2
bằng hoặc nhỏ hơn W
1
, lấy giá trị W
2
= W
1
khi bỏ qua các tổn thất trong rãnh,trong quá trình nghiên cứu
lý thuyết. Thực tế quá trình chảy của dòng trong rãnh có ma sát, xoáy lốc nên W
2
< W
1
khi đó ta lấy:
W
2
= ψ
c
.W
1
(2.38)
ψ
c
- hệ số tổn thất tốc độ trong rãnh cánh.Trị số ψ
c
< 1(xem 2.37). Từ cực 0, theo phương lệch khỏi
phương tác dụng (nhưng theo chiều ngược lại) góc β
2

,ta đặt vectơ W
2
với tỷ lệ xích đã chọn. Từ mút của W
2
đặt theo phương tác dụng của vectơ
U

. Nối từ cực 0 đến mút của
U

, được vectơ tốc độ tuyệt đối C
2
theo
quan hệ(2.37), nhân độ dài của C
2
trên biểu đồ xích vẽ, ta được trị số thực của tốc độ tuyệt đối của dòng ra
khỏi rãnh cánh. Góc lệch của C
2
với phương tác dụng (theo chiều ngược lại) là góc α
2
(hình 2.8).Trong tam
giác tốc độ ra, góc lệch β
2
của W
2
là góc tiếp tuyến với prophin của rãnh cánh ở cửa ra góc này do kết cấu
cánh tạo nên, trị số của nó thường dùng trong các phạm vi:
Trong các tua bin phản kích:
Cho các tầng cao áp: β
2

= β
1
- (3 ÷15
o
)
Cho các tầng thấp áp: β
2
= β
1
- (7 ÷25
o
)
Trị số trung bình của β
2
nằm trong phạm vi 30 ÷ 40
o
(cho các tua bin công suất nhỏ); 40 ÷45
o
(cho các
tua bin công suất lớn); giá trị lớn nhất của β
2
không vượt quá 45
0
tức là β
2max
> 45
o
.
Trong các tầng xung kích thuần túy (ρ = 0) rãnh cánh làm đối xứng có thể lấy gần đúng β
2

= β
1
.
Từ tam giác tốc độ vào và ra, nếu chiếu các tốc độ lên hai trục, ta có được các trị số của hình chiếu tốc
độ lên hai trục như sau:
Chiếu lên trục U:
C
1U
= C
1
. cosα
1
; W
1U
= W
1
. cosβ
1
(2.39)
C
1U
= C
2
.cosα
2
; W
2U
= W
2
.cosβ

2
Chiếu lên trục a:
C
1a
= C
1
.sinα
1
= W
1a
= W
1U
=W
1
.sinβ
1
C
2a
= C
2
.sinα
2
= W
2a
= W
2U
=W
2
.sinβ
2

b. Độ phản kích trên cánh, tam giác tốc độ trên cánh phản kích
Trên các cánh xung kích không thuần túy và cánh phản kích, dòng hơi chảy qua đó có giãn nở làm giảm
áp suất hơi, gây lên chênh lệch giữa P
1
,P
2
và P
1
- P
2
= ∆P. Nếu ta xem quá trình giãn nở trên rãnh cánh là
không có tổn thất năng lượng, thì quá trình đó cũng được đặc trưng bằng nhiệt giáng lý thuyết ký hiệu là hc
do bằng hiệu số entanpi của hơi khi vào vào ra khỏi rãnh cánh.
C
1
u w
1
α
1
C
2
u w
2
β
1
β
2
α
2
a

0
U
108
h
c
= i
1
- i
2l
(Kcal/kg) (2.40)
Trong đó:
i
1
- entanpi của hơi vào cánh, Kcal/kg
i
2l
-

entanpi của hơi sau cánh, trong quá trình lý thuyết , Kcal/kg (không thể kể đến các tổn thất năng
lượng trên cánh).
Khi đó nhiệt giảng lý thuyết của toàn tầng sẽ là:
h
c
= h
ρ
+ h (Kcal/kg) (2.41)
ở đây:
h
p
– nhiệt giảng lý thuyết trong ống phun (Kcal/kg)

Trị số của nhiệt giáng lý thuyết trên cánh hc càng lớn thì tác dụng phản lực của dòng hơi lên cánh càng
tăng.Vì vậy để đánh giá mức độ phản lực trên cánh động, ta dùng tỷ số giữa nhiệt giáng lý thuyết trên cánh
và nhiệt giáng lý thuyết của toàn tầng. Tỷ số này gọi là phản kích, ký hiệu ρ:
a
c
h
h
=
ρ
(2.42)
Suy ra: h
c
= ρ . h
a
; h
ρ
= (1- ρ) h
a
(2.43)
Trong tầng xung kích thuần túy ρ = 0
Trong tầng xung kích không thuần túy ρ = 0,05 ÷ 0,4
Trong tầng phản kích ρ bằng hoặc lớn hơn 0,4 ÷ 0,6
Nguyên tắc xây dựng tam giác tốc độ cho tầng phản kích tương tự như cho phần xung kích, chỉ khác
nhau ở chỉ số và hướng tốc độ W
2
.Trong tầng phản kích do có giãn nở hơi xảy ta đồng thời biến đổi toàn bộ
động năng thành cơ bản, nên động năng của dòng ra khỏi cánh còn do nhiệt giáng hc tạo ra, do đó:
c
l
h

g
WA
g
WA
+=
2
.
2
.
2
2
2
, Kcal/kg (2.44)
Trong đó:
W
2l
- tốc độ tương đối của dòng ra khỏi cánh trong quá trình lý thuyết (bỏ qua các tổn thất). Công thức
(2.44) sẽ được chứng minh ở hình vẽ. Từ (2.44) ta xác định được tốc độ W
2l

cl
h
g
WA
W +=
2
.
.5,91
2
1

2
, m/s

c
h
WA
+=
2
2
1
5,91
.
.5,91
(2.45)
Nếu biết hệ số tốc độ cánh ψ
c
ta xác định được tốc độ thực tế W
2
cclc
h
W
WW +==
2
2
1
22
5,91
5,91.
ψψ
(m/s) (2.46)

Các công thức (2.45) và (2.46) dùng chung cho các tầng có độ phản kích bất kỳ.Biết được tốc độ W
2
, ta
sẽ xây dựng tam giác tốc độ cho tầng, tương tự như cách xây dựng tam giác tốc độ cho tầng xung kích thuần
túy đã trình bày ở trên.
Trong các tua bin phản kích các cánh động được chế tạo có độ phản kích ρ = 0,5 và bộ phận ống phun
cũng được lắp thay bằng một dãy cánh cùng kiểu,việc đó đã đơn giản công việc chế tạo đó đã đơn giản công
việc chế tạo đi rất nhiều. Do đặc điểm về cấu tạo như vậy, nên ở các tầng này có:
ϕ = ψ
c
; α
1
= β
2
; α
2
= β
1
;C
1
= W
2
;W
1
= C
2
(2.47)
Khi đó tam giác tốc độ vào và ra của tầng phản kích sẽ bằng nhau, nếu ta xây dựng về cùng một phía,
chúng sẽ trùng lên nhau (hình 2.4).
2.2.2. Lực của dòng hơi tác dụng lên cánh động, công suất vòng trên cánh

1. Lực của dòng hơi tác dụng lên cánh động
Khi chảy qua rãnh cánh, dòng hơi tác dụng lên cánh một lực bằng phản lực của cánh tác dụng vào dòng
hơi. Do đó ta có thể xác định lực tác dụng của dòng hơi lên cánh từ việc nghiên cứu tác dụng của cánh vào
dòng chảy qua nó.
109
Dòng hơi chảy qua rãnh cánh bị đổi hướng và tăng gia tốc do chịu những tác dụng của cánh lên nó.Tác
dụng này gồm có: Lực phản lực của thành rãnh cánh lên dòng chảy khi dòng tiếp xúc với thành rãnh, hiệu số
áp lực phía trước và phía sau cánh đẩy vào lượng hơi chứa đầy trong rãnh.Ta ký hiệu lực phản lực là p’ hiệu
số áp lực ∆P = P
1
- P
2
.Những tác dụng này biểu thị dưới hai thành phần:
a. Thành phần hướng lực vòng:
Ký hiệu là P’
u
và ∆Pu, là thành phần gây nên tốc độ vòng, gọi là lực vòng (hay lực quay).Do hiệu áp ∆P
= P
1
– P
2
có hướng trục nên thành phần ∆Pu của nó bằng không, do đó lực vòng chỉ do thành phần P’
u
của
phản lực gây nên. Để xác định lực P’
u
ta dùng định luật động lượng.Giả thiết có một vi phân khối lượng hơi
δ
m
chảy qua rãnh cánh trong thời gian δ

t
, đã biến thiên tốc độ từ cửa vào là C
1
đến cửa ra C
2
.Phương trình
thiết lập được là:
)(.
12
'
uumtu
CCP −=
δδ
(2.48)
Do đó:
)(
12
'
uu
t
m
u
CCP −=
δ
δ
C
1uC2u
- là thành phần chiếu trên phương tác dụng của C
1
,C

2
. Biểu thị lực vòng qua lưu lượng hơi chảy
toàn dãy cánh trong một đơn vị thời gian ta được:
)(
12
'
uuu
CC
g
G
P −=
(2.49)
Theo nguyên tắc phản lực, lực của dòng hơi tác dụng lên cánh bằng trị số và ngược dấu với lực của cánh tác
dụng lên hơi. Ký hiệu lực vòng của dòng hơi là Pu, ta có:
)(
21
'
uuuu
CC
g
G
PP −=−=
(2.50)
Lực của 1kg hơi tác dụng lên cánh là:
)(
1
21 uuu
CC
g
P −=

(2.51)
Dấu (+) dùng khi C
1
,C
2
ngược chiều, hay α
2
< 90
0
Dấu (-) dùng khi C
1
,C
2
cùng chiều, hay α
2
> 90
0
b. Thành phần hướng trục:
Là thành phần gây nên lực theo chiều trục. áp dụng định luật động lượng trong rãnh cánh, đang xét ở
hình 2.5, theo phương chiều trục,sự thay đổi động lượng của khối lượng hơi δ
m
do tác dụng đồng thời của
thành phần lực phản
'
a
P
.Và hiệu số áp lực (P
1
- P
2

), do đó phương trình động lượng có dạng:
)()(
11211
'
au
t
m
a
CCPPfP −−+
δ
δ
(2.52)
'
a
P
- thành phần hướng trục của phần phản lực P;
f
1
- diện tích thiết diện cửa vào của rãnh cánh;
C
1aC2a
- thành phần chiếu trên phương chiều trục của tốc độ C
1
,C
2
.
Biểu thị của hướng trục lưu lượng hơi chảy qua toàn dãy cánh trong một đơn vị thời gian ta có được:
)()(
21112
'

PPFCC
g
G
P
aaa
−−−=
(2.53)
F
1
- tổng diện tích tiết diện của tất cả các rãnh cánh trên dãy.
F
1
=
π
.D .Lr (Lr

-chiều dài rãnh cánh động)
110
r
P
1
P
2
c
m
c
m
c
2u
c

2
c
u
c
u
c
1u
c
1
c
1
u
1
w
1
w
2
c
2
u
2
r
2
r
1
Hình 2.5. Lực của dòng tác động lên Prophin cánh
Theo nguyên tắc phản lực, ta xác định được thành phần hướng trục của lực tác dụng của dòng hơi là:
)()(
21121
PPFCC

g
G
PP
aaaa
−+−=−=
và
)()(
1
21121
PPfCC
g
P
aaa
−+−=
Công thức tính Pu

và Pa (2.50 và 2.53) do viện hàn lâm Nga Leona Dole tìm ra năm 1845 nên được gọi
là công thức Ole.
Biến đổi (2.50) và (2.53) thay thế các hình chiếu của tốc độ tuyệt đối bằng hình chiếu các tốc độ tương
đối theo quan hệ đã biết ta được:
uWC
uu
+=
11
uWC
uu
−=
22
Khi
2

α

< 90
0
uu
WuC
22
−=
Khi
2
α
> 90
0
nên
)uW()Wu(CC
uuuu
±±±+=±
1121
uu
WW
21
+=
và
uuuu
WWCC
2121
−=−
Do đó ta có:
)WW(
g

G
P
uuu 21
+=
)WW(
g
P
uuu 21
1
+=
(2.55)
)PP(F)WW(
g
G
P
uuu 21121
−+−=
(2.56)
Nếu tầng xung kích thuần tuý, thì P
1
= P
2
và C
1
= C
2
, W
1
= W
2

nên lực hướng trục P = 0. Trong thực tế có
tổn thất nên trị số Pa ≠ 0 nhưng rất nhỏ. Độ phản lực trên cánh càng thấp, hiệu suất làm việc của các cánh càng cao
thì trị số Pa càng bé. Đó là ưu điểm nổi bật của những tầng xung kích, có đặc điểm đã nêu ở trên nên W
1a
= W
2a
, do
đó: Pa

= Fa

(P
1
- P
2
); do P
1
≠ P
2
nên luôn có Pa

≠ 0. Mặt khác trong tầng phản kích có W
2
> W
1
nên β
2
< β
1
khi xây

dựng tam giác tốc độ ta cũng có thể xác định theo quan hệ sau:

2
1
12
W
W
.sinsin
β=β
(2.57)
Các thành phần của lực dòng hơi tác dụng lên cánh được biểu diễn trên hình 2.5
Từ các thành phần Pu và Pa

ta xác định được trị số lực dòng hơi tác dụng lên cánh P như sau:
22
au
PPP
+=
(2.58)
Công nhận được trên cánh động, chỉ do tác dụng của Pu

của dòng hơi các cánh sinh ra, nên theo (2.54) ta
thấy rõ trị số của thành phần Pa càng giảm càng tốt, để trị số Pu tăng lên.
c. Công suất vòng trên cánh:
Công suất do dòng hơi phát ra trên cánh động, do tác dụng thành phần của P''
ucủa
lực dòng hơi sinh ra.
Công suất này được gọi là công suất vòng, ký hiệu Nu, ta có:
)CC(
g

u.G
u.PL
uuu 21
±==
, kG.m/s
111
)CC(
g
u
u.pl
uuu 21
±==
Lu: Công do toàn lưu lượng hơi sinh ra trên dãy cánh (kG.m/s)
lu: Công do một kg hơi sinh ra trên dãy cánh.
Do đó:
)CC(
g.
u.GL
N
uu
u
u 21
7575
±==
, Mã lực (2.59)
)CC(
g.
u
N
uuu 211

75
±=
, Mã lực/kg
2.2.3. Quá trình chảy của dòng hơi trên cánh động
1. Tổn thất năng lượng trên cánh
Các tổn thất năng lượng trong rãnh cánh, có thể hợp vào hai dạng chính là: các tổn thất do prophin cánh
và các tổn thất ở đầu mút cánh.
a,Các tổn thất do prophin.
Hình ảnh và bản chất vật lý của các tổn thất do prophin cánh, cơ bản giống như tổn thất cùng dạng đã
nghiên cứu trong ống phun. Song ở các cánh, sự phân bố áp suất trên prophin cánh có ảnh hưởng trực tiếp
đến trị số của tổn thất prrophin.Nhưng nghiên cứu bằng thực nghiệm đã xác định chính xác sự phân bố áp
suất trên phần lưng, phần bụng cánh, trị số của áp suất phân bố
p
thay đổi từ mép vào đến mép ra, nhưng ở
phần lưng cánh về phía mép thoát có trị số
p
âm, còn ở phần bụng cánh luôn có trị số
p
dương. Sự khác
nhau của trị số
p
đó làm ra hiệu áp ∆P ở hai phía prophin cánh, tạo ra lực vòng phụ lên cánh. Lực này luôn
hướng từ mặt lõm sang phía mặt lồi. Trong sự tạo ra hiệu số áp suất ở hai phía mặt prophin cánh, áp suất
p
âm trên mặt lồi đóng vai trò chủ yếu.Đặc điểm này chỉ rõ, cần phải chế tạo mặt prophin lưng cánh thật chính
xác. Khi trị số hiệu áp ∆
p
ở hai mặt cánh ổn định, phù hợp với dạng prophin cánh thì cánh sẽ làm việc với
hiệu suất cao, các trị số ψ, ϕ có giá trị lớn. Trong trường hợp ngược lại,với áp suất phân bố ở phía trên lưng
cánh tăng lên và có giá trị dương, lớp biên của dòng chảy sẽ bị phồng lên và gián đoạn, làm cho dòng chảy

không bám theo hướng của prophin.Hiện tượng này nếu xảy ra trên các cánh của tầng xung kích sẽ nguy
hiểm hơn vì các rãnh cánh này có tiết diện ngang gần như không đổi.
Tốc độ dòng hơi khi vào rãnh cánh động lớn hơn rất nhiều tốc độ của nó khi vào các ống phun hay dãy
cánh hướng. Để giảm nhỏ các tổn thất, khi dòng chảy có tốc độ dưới âm tốc, các gờ của mép vào của cánh
cần làm dày lên và lượn góc bán kính lớn, khi dòng chảy có tốc độ siêu âm, các gờ và bề dày cánh tạo mép
vào cần làm nhọn để tránh hiện tượng nhảy vọt nén của dòng. Mép thoát các cánh cần làm mỏng. Độ mỏng
của các mép cánh thường được làm đến giới hạn cho phép theo độ bền cần thiết.
b, Các tổn thất ngoài mút cánh.
Hiện tượng và bản chất cũng tương tự như tổn thất ở ống phun. Do các rãnh. Cánh có độ cong lớn làm
cho dòng chảy qua đó bị đổi hướng mạnh và tốc độ dòng lại lớn tổn thất ở mép tại cả hai đầu cánh lớn, ngoài
các tổn thất tại mép cánh đi kèm với sự lưu động của dòng trong ống phun và cánh luôn có thất tại mép cánh
đi kèm với sự lưu động của dòng trong ống phun và cánh luôn có hiện tượng tác động lẫn nhau giữa dòng hơi
với lượng hơi”chết” đang chứa trong các khe hở (hình 2.6a).Do chênh lệch chiều cao giữa cánh và ống phun
dòng hơi ra khỏi ống phun không nạp đầy được toàn chiều dài rãnh cánh, tạo nên những khoảng trống gọi là
không gian chết. Hơi nằm trong các khe hở sẽ tràn vào các không gian đó (hình 2.6a) gây lên sự xâm nhập có
hại với dòng hơi mang động năng. Để giảm tổn thất năng lượng do sự xâm nhập đó, ta cần ngăn cản sự xâm
nhập của hơi chết vào rãnh cánh bằng cách làm kín các khe hở hướng trục và làm chiều dài rãnh cánh thay
đổi (hình 2.6b)
112
S’
a
L
c
L
a
a
L
c
S’
a

S
a
S
L’
a
L’’
a
p
P’’
Hình 2.6. Tổn thất do hơi chứa trong khe hở của cánh
2. Các tổn thất trong tầng ngoài các tổn thất lưu động đã kể qua hệ số.
a. Tổn thất năng lượng dòng ra
Ta đã thấy trên các tam giác tốc độ, dòng hơi sau khi đã làm công trên cánh đi ra khỏi tầng với tốc độ
tuyệt đối C
2
≠ 0. Động năng tương ứng với tốc độ này là phần năng lượng không được làm công trong tầng
đang xét và là tổn thất đối với tầng, làm tăng thêm tổn thất của tầng. Tổn thất này được gọi là tổn thất năng
lượng ra, cũng thường biểu thị ra dạng nhiệt năng, ký hiệu là qa và xác định là:
g
CA
q
a
.2
.
2
2
=
, Kcal/kg (2.60)
b. Tổn thất va đập do góc tấn
δ


≠
0.
Trong điều kiện thiết kế, dòng hơi chảy vào cánh theo đường song song với trục prophin cánh, như vậy
tại cửa vào dòng va vào mép cánh theo góc lệch β
1
, tại cửa ra là góc β
2
.Khi làm việc không theo chế độ đã
cho, gọi là góc va đập (gọi tắt là góc đạp hoặc góc tấn), ký hiệu δ, khi trị số góc tấn δ ≠ 0 (dương hoặc âm)sẽ
phát sinh tổn thất do va đập với prophin cánh. Gọi góc lệch của đường trục prophin cánh tại cánh mép vào
ξ
là β
10
nếu góc lệch của dòng hơi vào cánh là β
1
thì dòng hơi với β
1
< β
10
(δ > 0) sẽ va đạp vào phần bụng
cánh (hình 2.7a. khi dòng vào với β
1
> β
10
(δ < 0) thì dòng vào với va đập vào bề mặt lưng cánh (hình 2.7b).
Trong cả hai trường hợp cả hai dòng hơi đều gây ra tổn thất động năng, giảm trị số tốc độ tương đối W
1
xuống W’
1

.Tổn thất va đập được biểu thị bằng hệ số va đập, ký hiệu ξ
δ

là tỷ số giữa động năng trước khi va
đập ứng với trường hợp δ ≠ 0 với trường hợp δ = 0
2
1
2
1
'
W
W
=
δ
ξ
(2.61)
Khi có ξ
δ
≠ 0 thì tốc độ đối của dòng ra khỏi cánh động W
2
sẽ xác định là:
c
h
g
WA
W
c
+=
Ψ
2

'.
5,91
2
1
2

c
c
h
G
WA
+=
Ψ
2
.
5,91
2
1
δ
ξ
(2.62)
c. Tổn thất do cấp hơi cục bộ (
ε
<1)
ở các tầng xung kích có chế độ cấp hơi cục bộ (ε <1) mà tổng số cung rãnh ống phun chỉ chiếm một
phần vòng tròn.Vì mỗi rãnh cánh động trong vòng quay nhận tác dụng của dòng hơi từ ống phun ra không
liên tục.Khi rãnh qua phần không làm việc của vành bánh tĩnh, hơi đã nạp vào rãnh cánh mất liên lạc với
dòng hơi và mất động năng.Khi rãnh này vào đúng một cửa phun tiếp sau, cần một lượng hơi để đẩy phần hơi
đang nằm sâu trong rãnh. Quá trình này làm mất một phần động năng làm công của dòng hơi, gây nên tổn
113

thất động năng.Tổn thất này còn gọi là tổn thất xô đẩy và thường được xác định qua hệ số xô đẩy, ký hiệu là
ξ
B
. Hệ số xô đẩy được tính theo công thức kinh nghiệm sau đây:
u
c
ccB
C
u
F
LB
ηξ

1
11,0
1
=
(2.63)
trong đó:
Bc - chiều rộng của cánh động , cm;
Lc - chiều dài (cao) của cánh động, cm;
Fc - diện tích thiết diện cửa ra của ống phun, cm
2
.
1
C
u
- tỷ số tốc độ
η
u

- hiệu suất vòng (quay) của tầng.
Nếu cánh động mang nhiều vòng cánh (cấp tốc độ vành đôi,vành ba) được cấp hơi cục bộ, thì thay Lc
bằng ∑Lc

là tổng chiều dài các vành cánh vào công thức trên.
Hệ số xô đẩy cũng được tính theo dạng thứ hai sau đây:
cp
c
B
D
t
m

.
πε
ξ
=
(2.64)
ở đây:
t
c
- bước của rãnh cánh động;
D
cd
- đường kính trung bình của vành cánh động;
ε
- độ cấp hơi;
m- hệ số kinh nghiệm, thường lấy m = 0,5.
Dựa vào hệ số xô đẩy ta xác định được trị số tuyệt đối của tổn thất xô đẩy,do cấp hơi cục bộ trong tầng,
ký hiệu q

B
là:
q
B
=
ξ
B
. ha , Kcal/kg (2.65)
d. Tổn thất do việc lắp ráp, chế tạo các phần hơi đi qua.
Những sai sót khi chế tạo và lắp ráp, làm ảnh hưởng tới trạng thái công tác bình thường của hơi khi chảy
qua các rãnh cánh, gây nên những tổn thất năng lượng. Những tổn thất này chưa được kể đến trong các tính
toán ở trên. Để bổ sung nó, khi thiết kế cánh cần xét đến bằng một phần dự trữ.
e. Tổn thất do độ dài của cánh
Trong các tính toán cho dẫy cánh động thông thường, ta xác định tốc độ vòng và chọn bước cánh theo
hướng đường kính trung bình của bánh động. Do chiều lắp hướng tâm nên bước của cánh ở phía đỉnh tăng
lên và phía chân giảm đi với bước cánh đo trên đường kính trung bình. Do đó tốc độ cũng biến đổi, tăng dần
theo phần xa trục tua bin.
Như vậy nếu góc tấn ở đường kính trung bình bằng khong, thì tại phần chân cánh nó sẽ có giá trị cực đại
dương, còn ở đỉnh cánh sẽ có giá trị cực đại âm, dòng vào cánh sẽ va đập gây ra tổn thất phụ.
Khi độ dài của cánh không lớn lắm, tổn thất này có thể bỏ qua. Khi độ dài cánh lớn, tổn thất này không
bỏ qua được.Trong các tầng cánh có tỷ lệ:
5
L
D
c
<
thì xem là tầng cánh dài
Để giảm tổn thất do độ dài cánh lớn, trong tầng này, người ta làm cánh có prophin biến đổi theo chiều
dài ứng với sự biến đổi của góc vào của dòng hơi, việc đó sẽ làm tănng hiệu suất tầng và tránh cho cánh gặp
ứng suất cao quá trị số cho phép.

f. Tổn thất do quy đạo của dòng hơi.
Dòng hơi khi ra khỏi ống phun có xu hướng chuyển động thẳng theo hướng tiếp tuyến với vòng trên
vành ống phun. Vì vậy trong quá trình chuyển động dòng hơi sẽ tách ra đầu trục tuabin.Song do bị giới hạn
bởi mặt trong thành mép nên sự chuyển động đó bị nén tại đỉnh cánh, gây ra tổn thất phụ để khắc phục tổn
114
thất này, ta lập đường kính trung bình của vành bánh động lớn hơn của vành ống phun một chút và trên ống
phun đặt hơi nghiêng đi so với trục tua bin.
Để xác định tất cả các tổn thất năng lượng trong rãnh cánh động, ta áp dụng phương trình bảo toàn năng
lượng dạng tổng quát (hình2.6) vào sự chảy của dòng trong cánh.Trong trường hợp này dòng chảy qua rãnh
không trao đổi nhiệt (hấp thụ) mà lại sản ra công trên cánh.Do đó phương trình lập cho 1 kg hơi chảy qua
rãnh cánh là:
c
2
2
2
2
1
1
Al
g2
C.A
i
g2
C.A
i
++=+
(2.66)
l
c
- Công do 1kg sinh ra trên vành cánh động

Theo (2.55) ta đã có:
)()(
2121 uuuuc
WW
g
u
CC
g
u
l
+=±=
Theo hệ thức lượng của tam giác thường, từ tam giác tốc độ vào ta có:
11
22
1
2
1
cos 2
α
CuUCW
−=
Suy ra:
2
.
22
1
2
1
1
uWC

Cu
u
+−
=
(2.67)
Từ tam giác tốc độ ta có:
22
22
2
2
2
cos.2
β
WuWC
u
−+=
)cos.cos.(
2222
uCW
+=
ββ
Suy ra:
uuu
CuWCuWC
2
22
222
22
2
2

2
.2cos.2 −−=−−=
β
và
2
.
22
2
2
2
2
uWC
Cu
u
−+−
=
(2.68)
Thay (2.67),(2.68) vào 2.27 ta được:
)(
2
1
2
2
2
2
2
1
2
1
CWWC

g
l
c
++−=
(2.69)
Do đó (2.62) có dạng:
)(
22
.
2
.
2
2
2
2
2
1
2
1
2
2
2
2
1
1
WCWC
g
A
g
CA

i
g
CA
i
+−−++=+
Rút gọn lại:
21
2
1
2
2
)(
2
iiWW
g
A
−=−
(2.70)
Công thức (2.70) cho thấy: Biểu thức động năng của dòng hơi trong chuyển động tương đối trong rãnh
cánh luông ngược dấu biến thiên entanpi của nó. Nếu trong quá trình mà entanpi của hơi giảm đi, động năng
của chuyển động tương đối của nó sẽ tăng lên. Nếu hiệu số (i
1
- i
2
) do sự giãn nở hơi từ áp suất vào P
1
giảm
đến áp suất ra P
2
sinh ra, tức là: i

1
– i
2
= hc.
Thì công thức (2.70) trở về dạng (2.45).
c
hWW
g
A
=−
)(
2
2
1
2
2
Khi có các tổn thất năng lượng trong rãnh cánh, tốc độ tương đối của dòng hơi sau rãnh trong quá trình
thực tế giảm đi, tức là:
W
2
< W
1
trong các tầng xung kích
W
2
< W
21
trong các tầng phản kích
Việc đó sẽ giảm động năng của dòng và làm tăng entanpi của hơi, tức là:
i

2
> i
1
trong các tầng xung kích
i
2
> i
21
trong các tầng phản kích
115
Ta gọi là tổn thất năng lượng trong cánh, tính cho mỗi kg hơi là q
c
(Kcal/kg) thì ta có:
Cho cánh xung kích:
)WW(
g2
A
iiq
2
2
2
112c
−=−=
)1(
g2
W.A
q
c
2
1

c
Ψ
−=
(2.71)
Cho cánh phản kích:
)(
2
2
2
2
21
1
22
WW
g
A
iiq
c
−=−=
)1(
2
.
2
21
cc
g
WA
q
Ψ
−=

(2.72)
Trong đó:
i
2
- entanpi của hơi sau rãnh cánh trong quá trình thực tế, có tổn thất;
i
21
- entanpi của hơi sau rãnh cánh trong quá trình lý thuyết
3. Biểu diễn quá trình năng lượng trên đồ thị:
a.Tầng xung kích thuần túy (p = 0) hình 2.11
Trong tầng xung kích thuần túy không có giãn nở hơi trong cánh nên P
1
= P
2
, quá trình trên cánh diễn ra
trên đường đẳng áp P
1
.
Từ điểm A
1
biểu thị trạng thái thực tế của hơi sau ống phun (xem hình 2.11) cũng là điểm trạng thái hơi
sau cánh động nếu bỏ qua các tổn thất trong cánh, ta xác định được điểm trạng thái của hơi sau khi kể đến
các tổn thất như sau:
Tại điển A
1
, tương ứng có i
1
, ta đặt theo chiều tăng entanpi đoạn qc
.
Khi đó ta có:

i
2
= i
1
+ qc (Kcal/kg)
i
2
- là entanpi của hơi ở trạng thái sau cánh thực tế, trong cùng điều kiện áp suất P
1
.Vậy điểm biểu thị
trạng thái là điểm tọa độ (i
2
, P
1
) ký hiệu là A
2
(i
2
,P
2
). Do đó quá trình trên cánh xung kích biểu diễn trên đồ
thị là đoạn A
1
- A
2
.
Qua điểm A
2
ta xác định được các thông số trạng thái cần tìm (t
2

,v
2
).
b. Tầng có độ phản kích trên cánh.
Trong tầng này do có giãn nở trong cánh nên P
1
≠ P
2
, hc

≠ 0. Do đó ta biểu thị được quá trình trong tầng
sau như: (hình 2.12)
Từ điểm A
1
biểu thị trạng thái của hơi trong ống phun, ta hạ đoạn thẳng trên đường đẳng entropi (S
1
không đổi). Gặp đường đẳng áp P
2
tại điểm A
21
(S
1
,P) đoạn A
1
- A
21
= ∆h nhiệt giáng lý thuyết trong cánh.
Do đó: hc = i
1
- i

21
, Kcal/kg.
Do có tổn thất trên cánh, quá trình giãn nở trên cánh là đa biến, có entropi tại điểm trạng thái thực tế sau
cánh S
2
> S
21
theo (2.43) ta có:
i
2
= i
21
+ qc
116
Hình 2.11. Tầng xung kích thuần túy Hình 2.12. Tầng có độ phản kích trên cánh
Do đó quá trình thực tế là A
1
- A
2
trên đường có dS ≠ 0 và điểm A
2
có entanpi lớn hơn A
21
do sự giảm
động năng do các tổn thất trong cánh qc, điểm A
2
có tạo độ (i
2
,P
2

).
Các đường đẳng áp P
1
,P
2
trong đoạn biến thiên ∆S nhỏ gần như song song với nhau nên ta có thể xem
gần đúng:
hc = i
1
- i
21
= i
1l
- i
2
Do đó ta có:
ha = h
0
= h
ϕ

+ hc= (io- i
1l
) + (i
1l
- i
2
)
ha = i
0

- i
2
(2.73)
Khi tính toán năng lượng toàn phần, ta có thể áp dụng theo công thức 2.69. Hình 2.14 và quá trình biểu
diễn đã nêu trên là biểu thị chung cho một tầng phản kích ρ bất kỳ, khi trong tầng có ρ = 0,5 (tầng phản kích)
trên đồ thị ta có hc= 0,5; ha = h
ρ
, đường đẳng áp P
1
chia đôi khoảng cách từ đường đẳng áp Po

trước tầng đến
đường đẳng áp P
2
sau tầng, lấy trên đường entropi hạ từ điểm Ao (Po, to).
Sau cánh nếu tốc độ dòng C
2
≠ 0, dòng đem theo động năng
g
CA
2
.
2
2
không được sử dụng hết ra khỏi
tầng. Phần
g2
C.A
2
2

năng lượng này cũng là tổn thất đối với tầng đang xét, ký hiệu là qa .Tổn thất này biểu thị
bằng sự tăng entanpi sau tầng. Do đó trạng thái của hơi sau tầng tương ứng với điểm A
3
đã kể trên tổn thất ra
qa, tại đó có i
3
= i
2
+ qq.Năng lượng thực tế còn lại trong tầng ký hiệu là hu (Kcal/kg).
Cho tầng xung kích:
h
u
= i
o
= i
3
= h
o
- (q
c
+ q
p
+ q
a
). (2.74)
Cho tầng phản kích:
h
u
= h
p

+ h
c
- (q
p
+ q
c
+ q
a
) (2.75)
Nếu tốc độ ban đầu Co đáng kể, trong các công thức 2.74 và 2.75 cần cộng thêm năng lượng của dòng
hãm cấp cho tầng là
g
CA
2
.
2
0
.
Câu hỏi ôn tập
5. Trình bày các tổn thất năng lượng trong ống phun?
6. Biểu diễn quá trình biến đổi năng lượng trên ống phun ?
7. Trình bày các tổn thất năng lượng trong cánh động ?
8. Biểu diễn quá trình biến đổi năng lượng trên cánh động?
9. Trình bày các tốc độ của dòng hơi trên rãnh cánh .Tam giác tốc độ của tầng xung kích ?
t
o
i
s
A
o

p
o
q
a
i
1e
A
1e
A
1
h
a
h
u
A
3
A
2
q
p
q
c
p
1
s
i
p
o
t
o

q
c
q
a
q
p
h
a
h
p
A
1e
A
o
A’
2
A
2e
A
1
A
3
p
1
p
2
117