Giáo trình Nhiệt động học - Trịnh Văn Quang

Tóm tắt Giáo trình Nhiệt động học - Trịnh Văn Quang: ... lượng nhiệt q2 từ nguồn lạnh có nhiệt độ thấp là T2 , thải lượng nhiệt q1 cho nguồn nóng có nhiệt độ cao hơn là T1. Hệ số lạnh theo (4.3): 21 22 qq q l q   Cách tính tương tự trên, dẫn ra hệ số làm lạnh của máy lạnh Các nô : 21 2 TT T C   (4.6) 4.5. ENTRÔPY 4.5.1....m hỗn hợp hai dòng không khí nên thông số tại 1 phải thoả mãn phương trình hỗn hợp hai dòng khí như sau: - Lưu lượng tại 1 là tổng lưu lượng tại T và N : G1 = G = GT + GN - Entanpy tại 1 bằng tổng entanpy tại T và N: I1 = IT + IN (6.23) mà: IT = I T.GT IN= I N.GN Vậy: I 1.G1 =... Do q1 = l + q2 , nên 1 2     l lq Với các máy lạnh hơi nén, hệ số lạnh   23 thì bơm nhiệt có hệ số  có thể đạt  34 , nghĩa là dùng bơm nhiệt để sưởi rất có lợi. Bởi thế có thể dùng máy điều hoà khồng khí hai chiều để làm mát mùa hè, sưởi ấm mùa đông. 8.11. ĐIỀU HOÀ KHÔNG K...

pdf145 trang | Chia sẻ: havih72 | Lượt xem: 243 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Giáo trình Nhiệt động học - Trịnh Văn Quang, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
 thực tế 
Trong thực tế, do có các tổn thất: tổn thất áp suất trong quá trình nén và giãn nở bởi vậy làm 
các quá trình nén và giãn nở trở thành không thuận nghịch làm entrôpy tăng nên điểm cuối các 
quá trình này dịch sang phải : đó là các điểm 2’, 4’, 7’ và 9’. Khi đó công nén trong các máy 
nén tăng lên, công sinh ra do giản nở khí cháy trong các tua bin giảm đi, dãn tới hiệu suất 
nhiệt của chu trình giảm. 
10.8. CHU TRÌNH GHÉP TUA BIN KHÍ - HƠI. 
Do khí cháy sau giãn nở ở tuab bin ra còn nhiệt độ khá cao, năng lượng lớn nên có thể sử dụng 
để gia nhiệt cho nước tạo thành hơi nước quá nhiệt, đó là nguyên tắc hoạt động của chu trình 
ghép tua bin khí - hơi. 
Chu trình ghép tua bin khí - hơi gồm hai chu trình: 
 - Chu trình tua bin khí 123451 
 133 
 - Chu trình động lực hơi nước 67896. 
Các quá trình của Chu trình tua bin khí gồm: 
12: Nén không khí đoạn nhiệt trong máy nén khí 
23: Cháy nhiên liệu, cấp nhiệt đẳng áp q1 trong buồng đốt 
34: Giãn nở đoạn nhiệt sinh công trong tua bin khí. 
45: Khí cháy thải nhiệt q’ đẳng áp của cho hơi nước trong bộ hồi nhiệt. 
51: Thải nhiệt của khí cháy ra môi trường 
Các quá trình của Chu trình động lực hơi nước gồm: 
96: Bơm nước đoạn nhiệt vào bộ hồi nhiệt 
67: Nước nhận nhiệt từ khí cháy trong bộ hồi nhiệt trở thành hơi quá nhiệt 
78: Hơi quá nhiệt giãn nở đoạn nhiệt sinh công trong tua bin hơi 
89: Ngưng hơi bão hoà khô thành nước trong bình ngưng. 
Hình 10.14. Sơ đồ hệ thống 
 134 
Hình 10.15. Nguyên lý làm việc 
Trong thực tế do có tổn thất không thuận nghịch nên cuối quá trình nén và giãn nở của chất 
công tác, entropy tăng lên nên các điểm cuối các quá trình này dịch sang bên phải: điểm 2’, 4’ 
và 8’. Bởi vậy làm tăng tiêu hao công nén và giảm công sinh ra, hiệu suất thực tế nhỏ hơn lý 
thuyết. 
Chu trình ghép tua bin khí - hơi được thực hiện trong các nhà máy điện để sản xuất điện năng. 
Chu trình ghép có hiệu suất nhiệt cao hơn mỗi chu trình đơn lẻ vì tận dụng được nhiệt thừa của 
chu trình tua bin hơi và tiết kiệm được nhiệt cấp vào của chu trình động lực hơi nước. 
10.9. CẤU TẠO THỰC TẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA ĐỘNG CƠ TUABIN KHÍ 
1. Máy nén khí 
Máy nén khí của động cơ tuabin khí là loại máy nén roto. Do tỷ số áp suất của máy nén khí 
quyết định hiệu suất nhiệt của động cơ nên các động cơ tuabin khí hiện đại đòi hỏi tỷ số nén 
phải khoảng 10-20. 
 Các loại máy nén gồm: máy nén ly tâm, máy nén dọc trục và máy nén ly tâm dọc trục. 
Các loại máy nén đều hoạt động theo nguyên tắc chung là khi hàng cánh động trên đĩa công 
tác quay, cấp tốc độ và động năng cho dòng khí. Sau đó dòng khí được đẩy qua các rãnh của 
dãy cánh tĩnh có thiết diện tăng dần tạo thành ống khuếch tán, giảm tốc - tăng áp rồi lại đẩy tới 
hàng cánh động tiếp theo 
 135 
Hình 10.12. Máy nén ly tâm dọc trục 
Tại các máy nén ly tâm, dãy cánh động được gắn trên đĩa công tác kéo dài từ giữa đến mép 
đĩa. Khi đĩa quay, dưới tác dụng của lực ly tâm dòng khí chuyển động ra phía mép đĩa có bán 
kính lớn làm tốc độ tăng và động năng lớn. Loại máy nén này có hiệu suất cao và nhiều ưu 
điểm khác. Nhưng khi cần động cơ có công suất lớn thì bán kính đĩa gắn cánh động cũng phải 
có kích thước lớn nên không thích hợp cho máy bay, chỉ để lắp đặt cho các động cơ cố định 
loại lớn hoặc lắp hạn chế cho một số loại trực thăng. 
Các tầng rotor của máy nén khí dọc trục (các tầng cánh quạt quay), ở đây phần Stator bị dỡ ra 
nên không nhìn thấy các cánh dẫn hướng trung gian giữa các tầng là các cánh cố định gắn vào 
stator 
- Loại máy nén khí thông dụng nhất trong các động cơ tuốc bin khí hàng không là loại máy 
nén dọc trục (tiếng Anh: axial-flow compressor) về mặt khối lượng, hiệu suất loại dọc trục đều 
kém hơn máy nén khí ly tâm nhưng có hình dạng thon dài hình xì gà rất thích hợp cho động cơ 
máy bay. Trong loại máy nén này không khí bị các đĩa cánh quạt gia tăng vận tốc tuyệt đối và 
lùa không khí chảy dọc trục trong các rãnh khí giữa các cánh quạt. Các rãnh khí này có hình 
dạng thiết diện khuếch tán (diffuser) và làm giảm vận tốc tương đối của không khí đồng thời 
làm tăng áp suất. Vì hiệu suất nén của loại cánh quạt dọc trục không cao nên máy nén phải có 
nhiều tầng cánh quạt: không khí bị nén tại một tầng được dẫn hướng và nén tiếp trong tầng kế 
tiếp. Động cơ tua bin khí hiện đại thường có từ 10-20 tầng nén khí, giữa các tầng cánh quạt 
nén là các tầng cánh dẫn hướng trung gian được gắn cố định vào stator. 
- Máy nén ly tâm dọc trục: kết hợp tính chất của hai loại máy nén cơ bản trên. 
2. Buồng đốt 
 136 
Hình 10.13. Cấu tạo buồng đốt 
 Các ống lửa của buồng đốt 
Buồng đốt của động cơ tuốc bin khí là loại ống lửa hở thường là khoảng 7-10 ống được bố trí 
thành vòng tròn xung quanh trục động cơ phía sau khối nén và phía trước tuốc bin. Mỗi ống 
lửa có một vòi phun nhiên liệu đặt ở mặt phía trước. 
ống lửa thường là các đốt thép hình côn (giống như các đốt con nhộng) được đặt so le gối đầu 
và được hàn với nhau, tại các đường hàn đó có rất nhiều các lỗ nhỏ (đường kính lỗ 0,5-1mm): 
không khí của dòng thứ cấp chảy từ bên ngoài chảy qua các lỗ này sẽ tạo thành các lớp khí 
làm mát sát mặt ống lửa bên trong để bảo vệ ống lửa. Ngoài ra trên các đốt của ống lửa còn có 
các lỗ to để dòng không khí thứ cấp từ bên ngoài đi vào để làm chất giãn nở sinh công và để 
làm nguội dòng lửa nóng trước khi đi vào tuốc bin. 
Không khí từ máy nén gặp các ống lửa sẽ bị chia thành hai dòng khí dòng khí sơ cấp – để đốt 
cháy nhiên liệu dòng khí này khoảng 30% khối lượng khí và dòng khí thứ cấp khoảng 70% để 
làm mát bảo vệ ống lửa và làm chất giãn nở sinh công và để hòa vào dòng lửa phụt để làm 
giảm nhiệt độ dòng lửa phụt khi đi vào tuốc bin. 
Dòng khí sơ cấp đi thẳng vào ống lửa qua các khe xoáy tại mặt trước ống lửa sẽ tạo thành 
dòng xoáy trộn với sương nhiên liệu được phun ra từ vòi phun nhiên liệu và được đốt mồi 
bằng bugi (nến điện) lúc khởi động sau đó quá trình cháy là liên tục không cần nến điện nữa. 
Dòng khí thứ cấp chảy bao bọc bên ngoài ống lửa, một phần dòng khí này đi vào các lỗ nhỏ 
trên mối hàn tiếp giáp các đốt ống để đi vào bên trong ống lửa tạo thành lớp khí làm mát trên 
mặt trong của ống lửa để bảo vệ ống lửa. Phần còn lại đi vào các lỗ lớn trên các đốt ống để hòa 
vào dòng lửa phụt phần khí này để làm chất giãn nở sinh công và để giảm bớt nhiệt độ của 
dòng lửa phụt trước khi đi vào tuốc bin. Tại trung tâm dòng lửa phụt nhiệt độ khoảng 1500-
16000C nhưng khi đi vào tuốc bin nhiệt độ chỉ còn khoảng từ 800-10000C 
Mặt sau của ống lửa để hở hướng thẳng vuông góc vào đĩa cánh tuốc bin. Cơ cấu buồng đốt hở 
cho phép quá trình cháy, gia nhiệt trong buồng đốt là quá trình đẳng áp: không khí tăng nhiệt 
độ lên rất cao, sinh thể tích rất lớn, sinh vận tốc phụt rất cao nhưng áp suất tại điểm vào và ra 
khỏi buồng đốt là như nhau (điểm 2 và điểm 3 trên đồ thị P-v của chu trình Brayton) quá trình 
cháy đẳng áp cho phép luồng khí nóng trong buồng đốt chỉ phụt mạnh về phía tuốc bin mà 
không bị thổi ngược về phía khối nén khí. 
3. Các tầng cánh tua bin 
 137 
Tua bin là khối sinh công có ích hoạt động theo nguyên tắc biến nội năng và động năng của 
dòng khí nóng áp suất và vận tốc cao thành cơ năng có ích dưới dạng mô men quay cánh tuốc 
bin: tại cánh tuốc bin dòng khí nóng giãn nở sinh công. Các cánh tua bin khác với cánh máy 
nén ở hình dạng thiết diện rãnh khí tại tua bin là thiết diện nhỏ dần : vận tốc tương đối trong 
rãnh khí tăng lên làm giảm áp suất, nhiệt độ không khí. 
Để làm mát cho cánh tua bin cánh tua bin sẽ được làm rỗng và bên trong được dẫn khí làm 
mát. Cánh tua bin là bộ phận chịu ứng suất cao nhất và là bộ phận nhiều rủi ro nhất: vừa chịu 
nhiệt độ rất cao vừa quay với vận tốc rất lớn nên công nghệ chế tạo tua bin là tổng hợp của các 
thành tựu của nhiều ngành khoa học như luyện kim, vật liệu, chế tạo máy... 
Hình 10.14. Cấu tạo các tầng cánh tua bin 
Tua bin được nối với máy nén khí để quay máy nén khí và còn được nối với các phụ tải khác. 
Trong các động cơ máy bay thường chỉ có các tua bin nối với máy nén khí mà không có tuabin 
tự do (không nối với máy nén), còn tại các động cơ với những công năng khác thường bố trí 
tua bin tự do để nâng cao hiệu suất động cơ nâng cao tính năng vận hành của động cơ. 
4. Hệ thống thấp áp - cao áp 
Về mặt hiệu suất sẽ là tốt nhất nếu mỗi tầng máy nén – tuabin quay theo các vận tốc quay khác 
nhau (tầng nén phía ngoài quay chậm hơn, tầng phía trong quay nhanh hơn) nhưng như vậy sẽ 
rất phức tạp về chế tạo do đó để đảm bảo hợp lý về chế tạo và hiệu suất người ta chia máy nén 
thành hai khối: máy nén thấp áp (các tầng phía trước) và máy nén cao áp (các tầng phía sau). 
Tua bin cũng được chia thành hai khối: tua bin cao áp (các tầng phía trước) và tua bin thấp áp 
(các tầng phía sau) tua bin thấp áp lai máy nén thấp áp, tua bin cao áp lai máy nén cao áp. Như 
vậy hai khối máy nén – tua bin này quay theo các vận tốc góc khác nhau, chúng là hai hệ trục 
đồng trục: trục cao áp bên ngoài và trục thấp áp bên trong. 
 138 
10.10. ĐỘNG CƠ TUA BIN TRONG HÀNG KHÔNG 
Động cơ tua bin khí là động cơ có số lượng nhiều nhất và là động cơ chính của ngành hàng 
không cho máy bay, ngoài ra nó còn được lắp cho các mục đích khác như cho các trạm phát 
điện giờ cao điểm hoặc cho tàu biển cao tốc, tàu hoả, thậm chí một số loại xe tăng. 
Động cơ tua bin khí cho ngành hàng không vì tính năng khối lượng – kích thước có tầm quan 
trọng rất lớn nên đa số là loại động cơ có máy nén dọc trục và có hai khối cao áp, thấp áp. Đối 
với động cơ phản lực thì động cơ có thêm các bộ phận cực kỳ quan trọng là ống phun và 
buồng đốt tăng lực. 
1. Động cơ tua bin cánh quạt 
Hình 10.15. Sơ đồ động cơ tuốc bin cánh quạt: 
 1: Cánh quạt đẩy chính 
2: Hộp số giảm tốc 
 3: động cơ tuốc bin khí 
 Đây là loại động cơ tua bin khí để kéo cánh quạt tạo lực đẩy cho máy bay ( Turbo Propeller). 
Động cơ loại này có hiệu suất cao nhất nên tính kinh tế cao nhất trong các loại động cơ tuốc 
bin của hàng không, nhưng vì đặc điểm lực đẩy cánh quạt nên loại động cơ này cho vận tốc 
thấp nhất do đó loại này chuyên để lắp cho các máy bay vận tải khỏe, cần tính kinh tế cao 
nhưng không cần vận tốc lớn, điển hình như loại máy bay vận tải Lockheed C-130 Hercules 
của Mỹ. 
Cánh quạt được nối vào trục máy nén khí áp thấp qua hộp số giảm tốc. Đặc điểm của loại 
động cơ này là tuốc bin của động cơ vừa kéo máy nén vừa kéo tải chính là cánh quạt nên phải 
thiết kế tua bin sao cho sử dụng được hết năng lượng của dòng khí nóng sau buồng đốt. Với 
loại động cơ này, dòng khí sau khi ra khỏi tuốc bin có vận tốc còn rất thấp, nhiệt độ, áp suất 
gần cân bằng với môi trường. 
Vì cánh quạt nối thẳng với máy nén khí nên khi thay đổi tốc độ sẽ ảnh hưởng nhiều đến chế độ 
làm việc của máy nén và toàn bộ động cơ nên tính linh hoạt của loại động cơ này không tốt 
(hiệu suất giảm khi giảm công suất, tốc độ). 
Loại này cũng để trang bị cho trực thăng mô men quay được truyền qua hộp số và chuyển 
hướng để quay cánh quạt nâng nằm ngang (Turbo Shaft). 
2. Động cơ tua bin phản lực 
 139 
 Động cơ tua bin phản lực (turbo-Jet) là động cơ tuốc bin khí dùng động năng của dòng khí 
nóng phụt thẳng về phía sau tạo phản lực đẩy máy bay về phía trước. Đây là loại động cơ để 
trang bị cho máy bay phản lực nhất là các máy bay chiến đấu siêu âm. Loại động cơ này cho 
vận tốc cao nhất trong các loại động cơ tuốc bin của hàng không nhưng tính kinh tế thấp nhất. 
Tua bin của loại động cơ này chỉ khai thác một phần năng lượng dòng khí nóng sau buồng đốt 
chỉ đủ để lai máy nén khí còn phần năng lượng còn lại dùng để phụt thẳng vào môi trường tạo 
phản lực (chính vì vậy hiệu suất của loại động cơ này thấp) 
Hình 10.16. Sơ đồ động cơ tuabin phản lực: 
1: Cửa thu khí. 2: Máy nén. 3: buồng đốt 
4: Tuốc bin. 5: ống phun 
Các loại động cơ phản lực phải có thêm một thiết bị là ống phun lắp phía sau tua bin để tăng 
tốc độ dòng khí. Nếu là động cơ cho máy bay dưới tốc độ âm thanh thì ống phun có dạng nhỏ 
dần (converge) còn đối với máy bay siêu âm thì áp dụng ống phun dạng siêu âm - Lavan (nhỏ 
dần – lớn dần. 
3. Động cơ tua bin phản lực có buồng đốt tăng lực 
Là một loại của động cơ tuốc bin phản lực dùng cho các máy bay chiến đấu cao tốc nhất là các 
máy bay tiêm kích cần phát triển tốc độ chiến đấu nhất thời thật cao. Về cấu tạo động cơ này 
rất giống các động cơ tua bin phản lực thông thường nhưng có thêm buồng đốt thứ cấp phía 
sau tua bin và phía trước ống phun. Buồng đốt này còn gọi là buồng đốt tăng lực tại buồng đốt 
này có các vòi phun nhiên liệu khi cần tăng tốc phun thêm nhiên liệu vào buồng tăng lực để 
đốt thêm tạo thêm lực đẩy phản lực. Khi tăng lực hiệu suất rất thấp và tốn rất nhiều nhiên liệu 
nên máy bay chỉ tăng lực trong thời gian ngắn như khi công kích, bỏ chạy hoặc cơ động tránh 
tên lửa. 
4. Động cơ tua bin hai đường viền khí 
 140 
Hình 10.17. Sơ đồ động cơ tua bin phản lực hai đường viền khí: 
1: Cánh quạt ngoài, 2: động cơ tuốc bin khí, 3: dòng khí đi bên trong động cơ, 
4: dòng khí đi bên ngoài động cơ 
Có tài liệu tiếng Anh gọi loại này là turbofan. Đây là loại động cơ mà các cánh quạt tầng ngoài 
cùng của máy nén áp thấp có cấu tạo và kích thước đặc biệt lùa không khí làm hai dòng: một 
dòng đi qua động cơ (dòng số 3 trên hình vẽ) và một dòng đi vòng qua động cơ tạo lực đẩy 
trực tiếp (dòng số 4) và hai dòng này hòa vào nhau tại phễu phụt vì vậy động cơ được gọi là 
động cơ hai viền khí (Two-contour turbojet). Đây là phương án trung gian giữa động cơ tua 
bin cánh quạt và động cơ tua bin phản lực. Đối với loại động cơ này có một chỉ số rất quan 
trọng đó là hệ số hai đường viền khí (Bypass ratio) m là tỷ lệ lưu lương thể tích của dòng khí 
chảy bên ngoài so với dòng khí chảy bên trong động cơ, (đối với động tuốc bin phản lực thuần 
túy m = 0) chỉ số càng lớn thì động cơ có hiệu suất càng tốt và càng giống động cơ tua bin 
cánh quạt và vận tốc càng thấp, hệ số này lớn hơn 2 thì không thể tăng đến vận tốc siêu âm. 
Các động cơ siêu âm có hệ số m thấp hơn hoặc bằng 2. 
5. Động cơ phản lực cánh quạt 
Hình 10.18. Động cơ tuốc bin phản lực cánh quạt: 
1: cánh quạt ngoài, 2: capote (vỏ) ngoài, 3: động cơ tuốc bin khí; 
 4: luồng khí phản lực qua bên trong động cơ, 
 5: luồng khí tạo lực đẩy từ cánh quạt không qua lõi động cơ 
 141 
 Có tài liệu tiếng Anh gọi loại động cơ này là động cơ turbofan nhưng có tài liệu lại gọi 
turbofan là động cơ hai viền khí nói chung. 
Động cơ tua bin phản lực cánh quạt là một phiên bản nhánh của động cơ hai đường viền khí 
trong đó cánh quạt ngoài nằm hẳn ra ngoài được bao bằng vỏ capote ngoài, vỏ này ngắn nên 
hai dòng khí bên ngoài và bên trong động cơ không hòa vào nhau. Nhìn bên ngoài rất dễ nhận 
ra loại động cơ này vì vỏ capote ngoài này ngắn tạo thành 2 lớp vỏ giật cấp. 
Đây là động cơ có hệ số m cao thường từ 6-10 và nghiêng về tính chất động cơ cánh quạt. 
Loại động cơ này thường ở các máy bay hành khách và vận tải dân dụng cần tốc độ và tính 
kinh tế hợp lý. Các máy bay hành khách dân dụng nổi tiếng Boeing và Airbus trang bị các 
động cơ này. 
10.11. ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC TRỰC LƯU (RAMJET) 
Năm 1908 ý tưởng đầu tiên về động cơ phản lực trực lưu của kỹ sư Pháp René Lorin đã được 
cấp bằng sáng chế. Năm 1933 động cơ ramjet GIRD-08 được Yuri Pobedonostsev chế tạo và 
thử nghiệm. Sau đó các công trình cải tiến của René Leduc ở Pháp và William Avery ở Mỹ đã 
được công bố. Năm 1949, mẫu động cơ phản lực đầu tiên 010 của Leduc đã được lắp vào máy 
bay thực hiện các chuyến bay. 
Động cơ phản lực trực lưu còn gọi là động cơ ống phun, hay ống phun lửa bay là một dạng 
động cơ phản lực không có bộ phận chuyển động. 
1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc 
Động cơ ramjet có cấu trúc gần như một đường ống. Hoạt động của ramjet tuan theo nguyên 
tắc sau: Khi một vật chuyển động trong không khí sẽ tạo ra vùng áp suất cao ở phía trước và 
vùng áp suất thấp ở phía sau. Nếu lợi dụng được vùng áp suất cao ở phía trước để nén và 
hướng dòng không khí đi vào một đường ống, rồi cấp nhiệt cho nó bằng cách đốt cháy nhiên 
liệu thì sau đó khí giãn nở đi qua ống phun có thể tăng tốc độ tới tốc độ siêu âm. Sự tăng tốc 
này sẽ tạo ra phản lực, đẩy cho ramjet về di chuyển về phía trước, hình 4.10. 
Sơ đồ các bộ phận của động cơ máy bay phản lực trực lưu thể hiện trên hình 4.11. 
Hình 10.19. Nguyên tắc nén dòng khí khi động cơ 
chuyển động về phía trước 
 142 
 Hình 10.20. Sơ đồ động cơ 
Không khí tại cửa vào có tốc độ siêu âm M >1, tới đường vào của ống hội tụ, theo quy luật 
thay đổi tốc độ dòng khí trên ống có thiết diện thay đổi, dòng khí sẽ tăng áp, giảm tốc độ tới 
dưới âm M<1 vào buồng cháy. 
Hình 10.21. Quy luật thay đổi tốc độ của dòng khí 
Hình 10.22. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của động cơ phản lực 
Các quá trình làm việc của động cơ phản lực gồm: 
 dF 0 (ống khuếch tán) 
 Khi M < 1 tăng tốc , giảm áp giảm tốc , tăng áp 
 Khi M > 1 giảm tốc , tăng áp tăng tốc , giảm áp 
 143 
1-2: Nén đoạn nhiệt trong ống tăng áp, số Mach giảm : M2 <1 
2-3: Cháy đẳng áp 
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt đẳng entrôpy qua ống phun, M=1 
4-1: Thải đẳng áp, khí cháy phun trên phần ống khuếch tán M >>1 
2. Hiệu suất nhiệt 
Các quá trình xảy ra tương tự như chu trình tua bin khí cấp nhiệt đẳng áp ở phần trước, nên 
hiệu suất nhiệt của chu trình : 
  = 
nensau
quyenkhi
T
T


1 = 
2
11
T
T
 . (10.8) 
T1 là nhiệt độ không khí trước đường vào động cơ. T2 nhiệt độ không khí sau khi nén. 
Số Mach, M = 
a
c
; c là tốc độ dòng khí, a là tốc độ truyền âm 
Bằng cách áp dụng quan hệ giữa các thông số với số Mach trong dòng khí chuyển động, có 
thể xác định tỷ số nhiệt độ trên : 
2
1
2
1
2
1
1
1
M
kT
T


 (10.9) 
Từ đó có hiệu suất nhiệt: 
2
1
2
1
2
1
1
2
1
M
k
M
k



 (10.10) 
Như vậy hiệu suất nhiệt động cơ phản lực phụ thuộc vào M1 = 
a
c1 , tức tốc độ của máy bay. 
Để nén được không khí tới áp suất cần thiết cấp vào buồng cháy, động cơ phản lực cần phải có 
tốc độ bay khá cao. Động cơ hoạt động có hiệu quả nhất ở tốc độ khoảng 3 Mach, máy bay có 
thể bay với tốc độ 5 Mach. 
10.12. ĐỘNG CƠ TÊN LỬA 
1. Tên lửa nhiên liệu lỏng 
 144 
Hình 10.23. Sơ đồ tên lửa nhiên liệu lỏng 
Nhiên liệu và chất ôxy hóa chứa trong hai bình riêng, được bơm cấp vào buồng cháy. Tại 
buồng cháy, quá trình cháy tạo ra khí cháy có nhiệt độ áp suất cao giãn nở qua ống thu hẹp tới 
ống phun. Ống phun là ống khuếch tán thực hiện quá trình tăng tốc giảm áp, làm tốc độ dòng 
khí tại đường ra có tốc độ trên âm thanh. 
2. Tên lửa nhiên liệu rắn 
Hình 10.24. Sơ đồ tên lửa nhiên liệu rắn 
Nhiên liệu và chất ôxy hóa dạng rắn được hỗn hợp nén vào trong thân tên lửa. 
Ban đầu ngọn lửa được mồi cháy trong lõi tên lửa, chất cháy được cháy trong buồng cháy tạo 
ra khí cháy có nhiệt độ áp suất cao giãn nở qua ống thu hẹp tới ống phun. Ống phun là ống 
khuếch tán thực hiện quá trình tăng tốc giảm áp, làm tốc độ dòng khí tại đường ra có tốc độ 
trên âm thanh. 
 145 
Tài liệu tham khảo 
1. Hoàng Đình Tín, Lê Chí Hiệp. Nhiệt động lực học kỹ thuật. NXB KHKT-1997 
2. Nguyễn Văn Nhận. Nhiệt động học kỹ thuật. 
thuat-1206194.html 
3. Z. S. Spakovszky & Ian Waitz. Thermodynamics and Propulsion 2006-2007 
Mathematics Department, Macquarie University, Sydney. 
4. Yunus A. Cengel, Michael A. Boles. Thermodynamics: An Engineering Approach. 
McGraw-Hill, 2011 
5. R.k. Rajput . Engineering Thermodynamics. For Engineering Students of All Indian 
Universities. Published by: Laxmi Publications (p) ltd 
6. Tarik Al-Shemmeri. Engineering Thermodynamics. Download free eBooks at 
bookboon.com 
7. Michael J. Moran, Howard N. Shapiro. Fundamentals of Engineering Thermodyna-
mics. The Ohio State University and Iowa State University of Science and Technology. 
John Wiley & Sons, Inc. 
8. Yunus A. Cengel, University of Neveda, Reno. Michael A. Boles, North Carolina State 
University. Mc Graw Hill. 

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_nhiet_dong_hoc_trinh_van_quang.pdf