የእንፋሎት ተርባይን ውጤታማነት፡ ማወቅ ያለብዎት 15 ጠቃሚ እውነታዎች

Sየቡድን ተርባይኖች የኪነቲክ ኢነርጂ / የግፊት ኃይልን ወደ ሜካኒካል ኃይል መለወጥ; እነዚህም ተርባይኑን ከጄነሬተር ጋር በማጣመር ለኤሌትሪክ ምርት ያገለግላሉ።

ተግባራዊ የሆነው የእንፋሎት ተርባይን ቅልጥፍና እንደ ተርባይኑ መጠን፣ አይነት እና የግጭት ኪሳራ ይለያያል። ምንም እንኳን ለ 50MW ተርባይን ከፍተኛው ዋጋ 1200% ቢደርስም, ትናንሽ ተርባይኖች አነስተኛ ቅልጥፍና አላቸው. የእንፋሎት ተርባይን ውጤታማነት በአንድ ደረጃ ሳይሆን በተለያዩ ደረጃዎች እንፋሎት በማስፋፋት ከፍተኛ ነው።

Impulse እና ምላሽ ተርባይኖች ሁለት ዓይነት የእንፋሎት ተርባይኖች ናቸው; የእነዚህ ተርባይኖች ውጤታማነት ይለያያል. የመጪው ክፍል የውጤታማነት እኩልነትን ያብራራል.

የእንፋሎት ተርባይን ውጤታማነት ቀመር

ብዙ መለኪያዎች እንፋሎትን ይቆጣጠራሉ ልጂቱን ቅልጥፍና. የእንፋሎት ተርባይኑ ኖዝል/ስቶተር እና ሮተር የተገጠመለት ነው። ስለዚህ የእያንዳንዱ አካል ውጤታማነት ይነካል የተርባይን ውጤታማነት.

የተርባይን ውጤታማነት ለማስላት መሰረታዊ ቀመር ነው

ቅልጥፍና = በእንፋሎት ተርባይን/በግቤት ኪነቲክ ሃይል ላይ የተሰራ ስራ

በመጀመሪያ ፣ የተወሰኑትን ቅልጥፍናዎች እንገልፃለን።

ቢላድ ቅልጥፍና

የጭስ ማውጫው ውጤታማነት እንደሚከተለው ይገለጻል- በግቤት ኪነቲክ ኢነርጂ የተከፋፈለው በቢላዎች ላይ የተከናወነው ስራ ጥምርታ.

የኖዝል ቅልጥፍና

እያንዳንዱ የግፊት ተርባይን ደረጃ አፍንጫ እና ቢላዎች የታጠቁ ናቸው። ስለዚህ, አጠቃላይ ቅልጥፍና በአፍንጫው ውጤታማነት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል.

የመንኮራኩሩ ውጤታማነት እንደሚከተለው ይገለጻል; ከእንፋሎት የሚወጣው የኪነቲክ ሃይል ሬሾ ወደ የእንፋሎት መግቢያ እና መውጫው ልዩነት።

የመድረክ ቅልጥፍና

የኖዝል እና የቢላ ደረጃ ጥምር አጠቃላይ ቅልጥፍና ደረጃ ቅልጥፍና በመባል ይታወቃል።

የመድረክ ቅልጥፍና የሚገኘው የቢላውን ቅልጥፍና ከኖዝል ውጤታማነት ጋር በማባዛት ነው.

ኢሴንትሮፒክ ውጤታማነት

የኢንትሮፒክ ውጤታማነት ቴርሞዳይናሚክስ ውጤታማነት ነው። ይህ ደግሞ የተርባይኑ 2 ኛ የህግ ብቃት በመባልም ይታወቃል።

የ isentropic ቅልጥፍና በተርባይኑ ውስጥ የሚመረተው ትክክለኛ ስራ እና በጣም ጥሩው የኢንትሮፒክ ሂደት ከተከሰተ ከተፈጠረው ከፍተኛው ስራ ጋር ያለው ጥምርታ ነው።

የግፊት ተርባይን ውጤታማነት

የ impulse ተርባይን የእንፋሎት እንቅስቃሴን (kinetic energy) ይጠቀማል እና ወደ ሜካኒካል ኃይል ይለውጠዋል። በ impulse ተርባይን ውስጥ ወደ rotor blades ከመግባቱ በፊት የእንፋሎት ግፊት ሃይል በኖዝል እገዛ ወደ ኪነቲክ ሃይል ይቀየራል።

የአንድ ደረጃ የመጨረሻ ቅልጥፍና ማለትም የአንድ አፍንጫ እና የፍላጎት የእንፋሎት ተርባይን ስብስብ እንደሚከተለው ተሰጥቷል፡

የመድረክ ቅልጥፍና = የኖዝል ብቃት x ምላጭ ውጤታማነት፣ n=n_n xn_b

የጭስ ማውጫው ውጤታማነት ባለበት ፣

የት፣ ዩ የፍላሹ ፍጥነት፣ ቪ₁ ከኖዝል እና ΔV የመግቢያ የእንፋሎት ፍጥነት ነው።_w  በመግቢያ እና መውጫ ፍጥነት መካከል ያለው ልዩነት ነው።

እና የኖዝል ውጤታማነት ፣

የት፣ ሸ₁ እና ሸ₂ እንደቅደም ተከተላቸው የእንፋሎት መግቢያ እና መውጫ enthalpy ነው።

የመድረክ ቅልጥፍናን ዝርዝር ትንታኔ እናድርግ,

የግፊት ተርባይን የፍጥነት ትሪያንግል ከዚህ በታች ቀርቧል።

በሥዕሉ ላይ, እንፋሎት ከላይ ወደ ውስጥ ይገባል እና ከታች በኩል ይወጣል.

V_r የእንፋሎት አንጻራዊ ፍጥነት ነው

V ፍጹም የእንፋሎት ፍጥነት ነው።

V_w የእንፋሎት ፍጥነት እና V_f የእንፋሎት ፍጥነት ፍሰት አካል ነው.

ዩ የፍላሹ ፍጥነት ነው።

Α መመሪያው ቫን አንግል ሲሆን β ደግሞ የቢላ አንግል ነው።

ቅጥያ 1 እና 2 እንደ ቅደም ተከተላቸው መግቢያ እና መውጫን ይወክላል።

የማዞሪያው አካል ምላጩን ለማዞር ይረዳል እና የፍሰት ክፍሉ በተርባይኑ ላይ ያለውን የእንፋሎት ፍሰት ይረዳል። ስለዚህ በዊል መለዋወጫ ልዩነት ምክንያት ወደ ምላጭ መዞር አቅጣጫ አንድ ሞመንተም ይፈጠራል. የፍጥነት ጊዜ ህግን መተግበር ይሰጣል

Torque = m (r₁V_w1 - r2 (-V_w2)

R₁=r₂=r ለተነሳው ተርባይን.

ስለዚህ,

ቲ = mrΔV_w

አሁን,

ኃይል = T x ω

የመግቢያ ኃይል = የእንፋሎት የኪነቲክ ሃይል = 1/2mV²₁

ስለዚህ የመጨረሻው ምላጭ ውጤታማነት ነው

የቢላውን ቅልጥፍና እና የኖዝል ቅልጥፍናን በመተካት ውስጥ

የመድረክ ውጤታማነት እኩልታ ፣

አሁን ΔV የሚለውን እንወቅ_w,

Δ ቪ_ω = ቪ_ω1 - (- ቪ_ω2)

Δ ቪ_ω = ቪ_ω1 + ቪ_ω2

ከፍጥነት ትሪያንግል፣

V_ω1 = ቪ_r1cosβ₁ + ዩ

V_ω2 = ቪ_r2cosβ₂ - ወይም

እነዚህን ነገሮች በመተካት,

Δ ቪ_ω = ቪ_r1cosβ₁ (1+ሴክ)

የት፣ k = Vr₁/Vr₂ እና c = cosβ₂/ኮስβ₁

ΔV በመተግበር ላይ_w ስለ ምላጭ ቅልጥፍና እኩልታ፣ η_b = 2UVr1cosβ₁(1+ኪ)/V₁²

ከፍጥነት ትሪያንግል፣ η_b = 2UVr1cosβ₁(1+ኪ)/V₁²

η_b = 2U/V₁(ኮስ₁ - ዩ/ቪ₁) (1+ኪ)

k አንጻራዊ ፍጥነቶች ጥምርታ ነው፣ ​​ፍጹም ለስላሳ ቢላዋዎች፣ k = 1 እና ካልሆነ፣ k ከ 1 ያነሰ ነው።

የውጤታማነት እኩልታን ከ U/V ጋር መለየት₁ እና ከዜሮ ጋር ማመሳሰል ከፍተኛውን የተርባይን ውጤታማነት መስፈርት ይሰጣል። ዩ/ቪ₁ የቢላ ፍጥነት ሬሾ በመባል ይታወቃል።

የ Reaction ተርባይን ውጤታማነት

በብዛት ጥቅም ላይ የዋለውን በመተንተን የምላሽ ተርባይንን ቅልጥፍና እንመርምር የፓርሰን ምላሽ ተርባይን።የፓርሰን ተርባይን ምላሽ መጠን 50% ነው። የ rotor እና stator የተመጣጠነ እና የፍጥነት ትሪያንግል ተመሳሳይ ናቸው.

የፓርሰን ተርባይን የመጨረሻ ምላጭ ውጤታማነት ቀመር ከዚህ በታች ቀርቧል።

የምላሽ ተርባይኑ ኃይሉን ለማመንጨት የምላሽ ሃይልን ይጠቀማል። በ stator ላይ ያለው የእንፋሎት ፍሰት ፣ ስቴተር ራሱ እንደ convergent nozzle ይሠራል። ወደ rotor የሚሄደው ፍሰት ስቶተር በመባል በሚታወቁ ቋሚ ቫኖች ቁጥጥር ይደረግበታል። በእንፋሎት ተርባይን ውስጥ እንፋሎት በ rotor ላይ በሚፈስበት ጊዜ ግፊቱ ቋሚ ሆኖ ይቆያል ፣ ነገር ግን በምላሽ ተርባይኑ ውስጥ ግፊቱ ይቀንሳል እና እንፋሎት በ rotor ላይ ይፈስሳል።

የውጤታማነት ቀመርን እናውጣ።

ምስል የሚያሳየው የፓርሰን ምላሽ ተርባይን የፍጥነት ትሪያንግል ነው።

በምላሽ ተርባይን ውስጥ፣ ዋናው አላማ በእንፋሎት የሚሰጠውን አጠቃላይ ሃይል ማወቅ ነው።

በምላሽ ተርባይን ጊዜ፣ ጉልበቱ የሚቀርበው በግፊት ሃይል በተጨማሪ፣ ለኪነቲክ ሃይል ተጨማሪ ነው። ስለዚህ የግብአት ኢነርጂ እኩልነት የኪነቲክ ሃይል እና የግፊት ሃይልን ያካትታል። የግፊት ሃይል ቃል በጠቅላላው አንጻራዊ ፍጥነት ካለው ለውጥ ጋር ሊወከል ይችላል።

በመጨረሻም, አጠቃላይ የግብአት ኃይል

በምላሽ ተርባይን ውስጥ፣ ዋናው አላማ በእንፋሎት የሚሰጠውን አጠቃላይ ሃይል ማወቅ ነው።

በምላሽ ተርባይን ጊዜ፣ ጉልበቱ የሚቀርበው በግፊት ሃይል በተጨማሪ፣ ለኪነቲክ ሃይል ተጨማሪ ነው። ስለዚህ የግብአት ኢነርጂ እኩልነት የኪነቲክ ሃይል እና የግፊት ሃይልን ያካትታል። የግፊት ሃይል ቃል በጠቅላላው አንጻራዊ ፍጥነት ካለው ለውጥ ጋር ሊወከል ይችላል።

በመጨረሻም፣ አጠቃላይ የግብአት ሃይል፣ የግቤት ኢነርጂ = V₁²/2+ Vr2² - Vr2^{1 / 2}

ለፓርሰን ተርባይን፣ ቪ₁ = ቪ_r2, V₂ = ቪ_r1, α₁=β₂ እና α₂=β₁

እነዚህን ሁኔታዎች በመተግበር, የግብአት ኃይል = V₁²/2+ Vr2² - Vr2^{1 / 2}

ከግቤት ፍጥነት ትሪያንግል፣ ኮሳይን ህግን በመተግበር፣ የግብአት ኢነርጂ = V₁² - Vr2^{1 / 2}/2
Vr₁² = ቪ₁² + ዩ² -2V₁ኡኮስ

ስለዚህ ፣ የግቤት ኢነርጂ እኩልታ ይሆናል ፣

የተከናወነው ሥራ ከ impulse ተርባይን, workdone = UΔV ጋር ተመሳሳይ ነው_w
UΔV_w-=ዩ(V_w1+V_w2
UΔV_w= ዩ(ቪ₁cosα₁+V_r1cosβ₁ )

የት ፣ ቪ_r1cosβ₁ = ቪ₁cosα₁-U

ስለዚህ, UΔV_w= ዩ(ቪ₁cosα₁+V₁ cosα₁-ዩ)

በመጨረሻም UΔV_w= ዩ(2V₁cosα₁-ዩ)

ስለዚህ የእኩልታ ውጤታማነት ፣

የእንፋሎት ተርባይን ከፍተኛ ብቃት ያለው ሁኔታ

ተርባይኑን በከፍተኛው ቅልጥፍና መስራት ሁልጊዜ የተሻለ ነው.

ከላይ የተብራራውን የውጤታማነት እኩልታ በመተንተን መለወጥ የምንችለው ተለዋዋጭ ነው። ዩ/ቪ₁ , ስለዚህ ከ ጋር እኩልታውን በመለየት ዩ/ቪ₁ እና ከዜሮ ጋር ማመሳሰል ለከፍተኛው ቅልጥፍና ሁኔታን ያመጣል.

ለከፍተኛው የግፊት ተርባይን ቅልጥፍና ሁኔታ

ለከፍተኛው የግፊት ተርባይን ውጤታማነት ቀመር ፣

አሁን፣ ለከፍተኛው ቅልጥፍና ቀመርን እናውጣ።

የግፊት ተርባይን የብላድ ቅልጥፍና እኩልታ፣

በአክብሮት መለየት , ለማቃለል ρ = U/V እንውሰድ₁

ስለዚህ,

ወደ ዜሮ ማመጣጠን ይሰጣል ፣

ዩ/ቪ₁ = ኮሳ₁/2

ይህ ለከፍተኛው ውጤታማነት ሁኔታ ነው.

ይህንን ሁኔታ ወደ የውጤታማነት እኩልነት መተግበር ከፍተኛውን የቢላ ቅልጥፍናን ያስገኛል.

ቢላዋዎች እኩል ከሆኑ፣ β₁=β₂, ስለዚህም c = 1, እና ለስላሳ ቅጠሎች k=1.

በመጨረሻም፣ ከፍተኛው የ impulse ተርባይን በእኩል መጠን ለስላሳ ቢላዎች ያለው፣ η ነው።_b = cos²α₁

የምላሽ ተርባይን ከፍተኛ ብቃት ያለው ሁኔታ

የፓርሰን ምላሽ ተርባይን ከፍተኛ ብቃት ያለው እኩልነት፣ η_bከፍተኛ = 2cos²α₁/1+ኮስ²α₁

አሁን፣ እኩልታውን እናውጣ።

የፓርሰን ምላሽ ተርባይን የውጤታማነት እኩልታ፣

 ρ = እንውሰድዩ/ቪ₁ 

ከዚያ,

ይህንን ከ ρ ጋር በመለየት

ከላይ ያለውን እኩልታ ከዜሮ ውጤቶች ጋር በማመሳሰል ρ = cosα₁

ይህንን በብቃት እኩልነት ላይ መተግበር ከፍተኛውን ቅልጥፍናን ያመጣል፣ η_b,max=2cos²α₁/1+ኮስ²α₁

የእንፋሎት ተርባይን ውጤታማነት ጥምዝ

በ ρ እና መካከል ያለው ጥምዝ  የውጤታማነት ኩርባ ነው።

የውጤታማነት ከርቭ ለእኩል አንግል ለስላሳ ተርባይን ለ α=20^o ከዚህ በታች ይታያል

Tእሱ የፓርሰን ምላሽ ተርባይን ውጤታማነት ከርቭ α = 20^o ከዚህ በታች ይታያል    

   

Fየእንፋሎት ተርባይን ውጤታማነት ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድሩ ተዋናዮች

አሁን፣ የውጤታማነት ስሌትን በመመልከት የእንፋሎት ተርባይኑን የሚነኩ ምክንያቶችን በቀላሉ ማውጣት እንችላለን።

በእንፋሎት ተርባይን ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድሩ ምክንያቶች ፣

• ስለት አንግል (α₁)
• የመግቢያ የእንፋሎት ፍጥነት (V₁)
• የተርባይን ምላጭ ለስላሳነት (k)
• በ rotor ላይ Blade አንግል.
• የፍላሹ ፍጥነት (U)

የእንፋሎት ተርባይን የሙቀት ቅልጥፍና

የእንፋሎት ኃይል ማመንጫዎች በ Rankine ዑደት ላይ የተመሰረቱ ናቸው. ስለዚህ የፋብሪካው ውጤታማነት በ Rankine ዑደት ላይ ተመስርቶ ይሰላል

የእንፋሎት ተርባይን ኃይል ማመንጫው የሙቀት ቅልጥፍና እንደሚከተለው ይገለጻል η = (የተርባይን ሥራ - የፓምፕ ሥራ) / ሙቀት መጨመር

ስዕሉ ጥሩውን የ Rankine ዑደት ያሳያል, ከሥዕሉ ላይ የሙቀት ቅልጥፍና እንደሚከተለው ሊሰላ ይችላል-
η = (ሸ₃-h₄) - (ሸ₂-h₁)/(ሸ₃-h₂)

የእንፋሎት ተርባይን ውጤታማነት እንዴት ማስላት ይቻላል?

ውጤታማነቱ የተገኘው ሥራ ከተሰጠው ሥራ ጋር ጥምርታ ነው።

የእንፋሎት ተርባይን ቅልጥፍና በተርባይኑ የሚመረተውን የስራ መጠን እና የሚሰጠውን የኃይል መጠን በመለካት ሊሰላ ይችላል። የሚቀርበው ኃይል በእንፋሎት ግቤት ላይ የተመሰረተ ነው, እና የውጤት ኃይል በተርባይኑ ላይ የተመሰረተ ነው.

የተርባይን ቅልጥፍናን ለማስላት ቀመር በቀደሙት ክፍሎች ተብራርቷል.

 በእንፋሎት ኃይል ማመንጫ ጣቢያ ውስጥ የሚመረተውን የኤሌክትሪክ ኃይል ከተቃጠለ ነዳጅ ጋር ተመጣጣኝ መጠን በማስላት ውጤታማነቱን እናሰላለን። የእንፋሎት ፋብሪካው ውጤታማነት በእያንዳንዱ አካል ላይ የተመሰረተ ነው, እሱም የእንፋሎት ተርባይን, ቦይለር, ፓምፕ, የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫ ወዘተ.

የእንፋሎት ተርባይንን ውጤታማነት እንዴት ማሻሻል ይቻላል?

የእንፋሎት ተርባይንን ውጤታማነት ለማሻሻል የሚረዱ ዘዴዎች-

• የተርባይን ቢላዎችን ንድፍ አሻሽል.
• የግጭት ኪሳራዎችን ይቀንሱ።
• የእንፋሎት ፍጥነትን ይጨምሩ ፣ የእንፋሎት ሙቀትን እና ግፊትን በማመቻቸት የተገኘው።
• በተርባይን ውስጥ የእንፋሎት ፍሰትን ይቀንሱ

በሜካኒካል ምህንድስና ላይ ተጨማሪ ልጥፎችን ለማግኘት እባክዎ የእኛን ይከተሉ መካኒካል ገጽ