2 HIỆU SUẤT TUỐC BIN

- 19 -



Trong âọ : ho = io - ikt - Nhiãût giạng l thuút ca túc bin âỉåüc xạc âënh dãù

dng trãn âäư thë i-s (Hçnh 2.3)

pο



i



d



a

hi = io - ik



ho = io - ikt



tο



iο



T



Tο



c



b



pκ

tκ



a



iκ



e



a'



iκt



Tκ



Hçnh.2.3. Qụa trçnh gin nåí håi

trong túc bin trãn âäư thë i-s



∆s



Sο - S'

κ



s

1



e'



2



2'



s



Hçnh.2.4. Chu trçnh nhiãût thỉûc tãú

trãn âäư thë T-s



Khi quạ trçnh gin nåí håi kãút thục åí vng håi áøm thç nhiãût giạng l thuút

cng cọ thãø tênh theo cäng thỉïc :

ho = io - i’k - Tk (so - s’k)

Cạc k hiãûu xem hçnh (H.2.4).

V



ηt = 1 -



'

Tk ( so − sk )

io − i k'



(2-4)



Nãúu quạ trçnh gin nåí kãút thục åí vng håi quạ nhiãût thç cọ thãø tênh ho theo

phỉång trçnh ca khê l tỉåíng :

k −1

⎤

⎡

⎛ pk ⎞ k ⎥

k

⎢1 − ⎜ ⎟

ho =

p v

k − 1 o o ⎢ ⎝ po ⎠ ⎥

⎥

⎢

⎦

⎣



(2-5)



Âäúi våïi håi quạ nhiãût k = 1,3

povo - Têch ca cạc thäng säú håi ban âáưu, âỉåüc xạc âënh theo bng håi nỉåïc

pk - Ạp sút cúi ca quạ trçnh gin nåí âoản nhiãût.



- 20 -



Hiãûu sút trong tỉång âäúi

Trong thỉûc tãú quạ trçnh gin nåí håi trong túc bin l quạ trçnh khäng thûn

nghëch, båíi vç sỉû chuøn âäüng ca håi trong pháưn chy ln km theo täøn tháút cäng

âạng kãø. Cho nãn âỉåìng quạ trçnh gin nåí trãn âäư thë i-s lãûch khi âỉåìng thàóng

enträpi (Hçnh 2.3) v trãn âäư thë T-s (Hçnh 2.4) vãư hỉåïng tàng enträpi.

Do tàng enträpi ca håi thoạt khi ạp sút khäng thay âäøi nãn entanpi ca nọ

tàng lãn, hiãûu säú ca entanpi âáưu v cúi âàûc trỉng cho cäng thỉûc tãú do 1 kg håi trong

túc bin sinh ra s gim xúng v bàòng :

li = hi = io - ik

Cäng thỉûc tãú do 1 kg håi trong túc bin sinh ra âỉåüc gi l nhiãût giạng sỉí

dủng ca túc bin (hi )

Trãn âäư thë T-s quạ trçnh gin nåí thỉûc âỉåüc biãøu thë bàòng âỉåìng de’ (Hçnh2.4).

Nhiãût cáúp cho l håi bàòng diãûn têch 1abcd21, nhiãût cáúp cho nỉåïc lm mạt (nỉåïc tưn

hon) bçnh ngỉng , q2 = 1a’e’2’1, tàng so våïi nhiãût ca chu trçnh l tỉåíng, cn cäng do

håi trong túc bin sinh ra s gim v bàòng hi = q1 - ⏐q2 ⏐hay l bàòng hiãûu säú ca cạc

diãûn têch :

(2-6)

a’abcdea’ - 2e e’2’2 ≡ ho - Tk ∆s

Diãûn têch sau cng l nhiãût lỉåüng cáúp cho nỉåïc tưn hon, âàûc trỉng cho cạc

täøn tháút khi håi gin nåí trong túc bin. Trong trỉåìng håüp ny, khi âiãøm cúi ca quạ

trçnh gin nåí nàòm åí vng håi áøm, thç nhiãût lỉåüng áúy s bàòng Tk ∆s, trong âọ, ∆s - Gia

säú enträpi do täøn tháút khi håi gin nåí trong túc bin gáy nãn .

T säú ca nhiãût giạng sỉí dủng hi trãn nhiãût giạng l thuút ho gi l hiãûu sút

trong tỉång âäúi ca túc bin.

ηoi =



hi

l

= i

ho lo



(2-7)



Âäúi våïi trỉåìng håüp gin nåí trong vng håi áøm

ηoi = 1 -



Tk ∆s

ho



Âäưng thåìi cng cọ thãø biãøu thë

∆s =



ho

(1 - ηoi )

Tk



Hiãûu sút trong tỉång âäúi cng cọ thãø tçm âỉåüc bàòng cạch so sạnh cäng sút

do håi sinh ra trong túc bin våïi cäng sút l tỉåíng ca mạy.

ηoi =



li G Pi

=

l o G Po



- 21 -



Hiãûu sút trong tuût âäúi

T säú ca nhiãût giạng sỉí dủng trãn nhiãût lỉåüng cung cáúp cho 1 kg mäi cháút

trong l håi q1 gi l hiãûu sút trong tuût âäúi ca túc bin.

ηi =



li

hi

hi ho

=

= ηoiηt

' =

qi

io − i k

ho (io − i k' )



(2-8)



Cng cọ thãø diãùn âảt theo t säú cäng sút trong ca túc bin trãn nhiãût lỉåüng

trong mäüt giáy Q cáúp cho mäi cháút trong l håi :

ηi =



P

li G

P

= i = i

qi G

qi G

Q



(2-8')



Hiãûu sút cå khê:

Khäng phi táút c cäng sút do håi sinh ra âãưu âỉåüc cung cáúp cho häü tiãu thủ,

vç mäüt pháưn cäng sút phi chi phê âãø thàõng cạc täøn tháút cå khê ∆Pm.

Cäng sút hiãûu dủng Pe trãn khåïp trủc näúi túc bin våïi mạy âỉåüc truưn âäüng

bẹ hån cäng sút trong túc bin Pi mäüt âải lỉåüng bàòng giạ trë ca cạc täøn tháút cå khê

∆Pm.

Pe = Pi - ∆Pm

T säú ca cäng sút hiãûu dủng trãn cäng sút trong gi l hiãûu sút cå khê :

ηm =



Pe

Pi



(2-9)



Hiãûu sút hiãûu dủng tỉång âäúi:

Cäng sút l thuút ca túc bin l tỉåíng âỉåüc xạc âënh theo phỉång trçnh :

(2-10)

Po = G.ho

Trong âọ :

ho - Nhiãût giạng l thuút

T säú ca cäng sút hiãûu dủng trãn cäng sút l thuút gi l hiãûu sút hiãûu

dủng tỉång âäúi.

η oe =



Pe Pi Pe

=

= η oiη m

Po Po Pi



(2-11)



Hiãûu sút hiãûu dủng tuût âäúi :

T säú cäng sút hiãûu dủng ca túc bin trãn lỉåüng nhiãût cung cáúp trong l håi

gi l hiãûu sút hiãûu dủng tuût âäúi thiãút bë túc bin :



- 22 -



ηe =



Pe Pi Pe

=

= η iη m = η tη oiη m = η tη oe

Q QPi



(2-12)



Hiãûu sút mạy phạt âiãûn:

Nãúu trong túc bin dng âãø truưn âäüng mạy phạt âiãûn thç cäng sút PE phạt

ra tỉì âáưu dáy mạy phạt s bẹ hån cäng sút hiãûu dủng mäüt âải lỉåüng bàòng giạ trë täøn

tháút ∆PG ca mạy phạt :

PE = Pe - ∆PG

T säú ca cäng sút âiãûn åí âáưu dáy mạy phạt trãn cäng sút hiãûu dủng gi l

hiãûu sút mạy phạt âiãûn.

ηG =



PE

Pe



(2-13)



Hiãûu sút âiãûn tỉång âäúi

T säú ca cäng sút âiãûn ca mạy phạt trãn cäng sút l thuút ca túc bin l

tỉåíng gi l hiãûûu sút âiãûn tỉång âäúi.

η oG =



Pe

P

= η e e = η oeη G = η oiη mη G

Po

Po



(2-14)



Hiãûu sút âiãûn tuût âäúi

T säú ca cäng sút âiãûn (tênh bàòng âån vë nhiãût) trãn nhiãût lỉåüng cung cáúp

vo l håi gi l hiãûu sút âiãûn tuût âäúi

ηE =



P

PE

= η G e = η eη G = η tη oiη mη G

q1G

q1G



(2-15)



Tỉì (2-15) tháúy ràòng : cọ hai con âỉåìng tàng hiãûu qu kinh tãú ca thiãút bë.

Con âỉåìng thỉï nháút l tàng hiãûu sút nhiãût ca chu trçnh bàòng cạch náng cao hiãûu säú

nhiãût âäü trung bçnh khi cung cáúp nhiãût vo l håi (ngưn nng) v nhiãût âäü khi thi

nhiãût trong bçnh ngỉng (ngưn lảnh).

Con âỉåìng thỉï hai l hon thiãûn cáúu tảo ca túc bin v mạy phạt, ch úu l

gim båït täøn tháút trong pháưn chy ca túc bin, cng nhỉ gim täøn tháút cå khê v täøn

tháút trong mạy phạt.

Ngỉåìi váûn hnh cọ nhiãûm vủ bo âm hiãûu sút täúi âa ca thiãút bë trong thåìi

gian lm viãûc láu di. Mún váûy phi duy trç cạc thäng säú âënh mỉïc ca quạ trçnh

nhiãût, träng coi cáøn tháûn v âënh k sỉía chỉỵa túc bin.

Nhỉỵng hiãûu sút v cäng sút â phán loải trãn kia âỉåüc ghi trong bng 1-1



- 23 -



Bng 1-1 Cäng sút v hiãûu sút ca túc bin

Hiãûu sút



Hiãûu sút

tỉång âäúi

1



Ca túc bin l

tỉåíng

Trong



ηoi =



Hiãûu sút

tuût âäúi

ηt =



hi

io − i k'



ηi = ηtηoi



hi

ho



Hiãûu dủng



ηoe = ηoiηm



ηe = ηtηoe



Âiãûn



ηoE = ηoi ηmηG



ηE = ηtηoe



Cäng sút

Po = G.ho

Pi = G.hi

=Poηoi

Pe = G.hiηm

=PoηoE

PE = G.hiηmηG

=PoηoE



Khi âạnh giạ hiãûu qu ca ton nh mạy âiãûn cáưn phi tênh thãm täøn tháút nhiãût

trong l håi, tiãu hao nàng lỉåüng kẹo båm cáúp nỉåïc, täøn tháút ạp sút v täøn tháút nhiãût

trong cạc äúng dáùn håi,v.v...

Trong thỉûc tãú tênh toạn cäng sút âỉåüc do bàòng W(J/s) hay l bàòng kW v k

hiãûu bàòng chỉỵ P. Sỉû liãn kãút giỉỵa lỉu lỉåüng khäúi lỉåüng ca håi G, kg/s, cäng ca 1kg

håi v cäng sút (do bàòng kW) nhỉ sau :

(2-16)

Pi = G.li = G.hi [J/s] = 10-3 hiG [kW]

Nãúu nhiãût giạng hi tênh bàòng kJ/kg thç lỉu lỉåüng håi trong mäüt giáy âãø sinh ra

cäng sút trong :

G=



P

hi



=



Pi



[kg/s]



hoiη oi



(2-17)



V lỉu lỉåüng trong mäüt giåì :

D = 3600.G

[kg/h]

Âäúi våïi túc bin ngỉng håi thỉåìng hay dng phäø biãún âải lỉåüng sút tiãu håi

l lỉåüng håi âãø sn sinh ra1 KWh trãn âáưu dáy mạy phạt, l :

de =



3600. G

3600. G

=

ho .ηoE

ho .ηoi .ηm .ηG



[kg/kWh]



(2-18)



Hiãûu qu kinh tãú ca túc bin ngỉng håi âỉåüc âạnh giạ theo sút tiãu hao nhiãût

l lỉåüng nhiãût âãø sn sinh ra 1kWh v tênh theo cäng thỉïc :

qE = dE (io - i’k) =



3600.



ηE



- 24 -



Trong âọ :

io - Entanpi ca håi måïi. kJ/kg

i’k - Entanpi ca nỉåïc ngỉng håi thoạt kJ/kg

Hay

qE =



1



(2-19)



ηE



l âải lỉåüng nghëch âo ca hiãûu sút âiãûn tuût âäúi.

2-3. Cạc biãûn phạp náng cao hiãûu sút nhiãût ca chu trçnh túc

Sỉû phủ thüc ca hiãûu sút nhiãût vo cạc thäng säú håi tải cạc âiãøm khạc nhau

ca chu trçnh âỉåüc trçnh by trãn âäư thë T-s (Hçnh.2.4). Âãø tháúy r hån täút nháút ta

thay chu trçnh Renkin bàòng chu trçnh Cạcnä tỉång âỉång.

Trong chu trçnh Renkin, nhiãût âem vo khi âun nỉåïc cáúp âãún nhiãût âäü bo ha

(âỉåìng ab Hçnh 2.4), khi bäúc håi (âỉåìng bc) v khi quạ nhiãût håi (âỉåìng cd) âỉåüc

tiãún hnh våïi nhiãưu nhiãût âäü khạc nhau. Cn sỉû thi nhiãût trong bçnh ngỉng åí vng

håi áøm trong chu trçnh ny cng nhỉ trong chu trçnh Cạcnä diãùn ra våïi nhiãût âäü Tk

khäng âäøi (âỉåìng ea’). Váûy thç, âãø thay chu trçnh Renkin bàòng chu trçnh Cạcnä tỉång

âỉång chè cáưn thay nhiãût âäü thay âäøi T trãn âoản cáúp nhiãût bàòng nhiãût âäü tỉång

âỉång khäng âäøi Ttd. ÅÍ âáy diãûn têch ca chu trçnh tỉång âỉång s bàòng diãûn têch

âỉåüc giåïi hản båíi âỉåìng viãưn ca chu trçnh Renkin. Tỉïc l hiãûu sút ca chu trçnh

Renkin ηt s bàòng hiãûu sút ca chu trçnh Cạcnä tỉång âỉång :

ηt = ηC =



(T



td



− Tk )



Ttd



(2-20)



Tỉì âáúy :

Ttd =



Tk



(1 − η )



(2-21)



t



2.3.1. Náng cao ạp sút ban âáưu po

Våïi nhiãût âäü håi thoạt Tk v nhiãût âäü håi måïi To khäng âäøi, nãúu tàng ạp sút

håi ban âáưu Po thç nhiãût âäü håi bo ho ha s tàng, do âọ nhiãût âäü tỉång âỉång cáúp

nhiãût s tàng tỉì Ttd âãún Ttd1 (Hçnh 2.5). Theo cäng thỉïc (2-20) hiãûu sút tuût âäúi ca

chu trçnh s tàng lãn.

Nhỉng cng tàng ạp sút ban âáưu, nhiãût âäü tỉång âỉång ca chu trçnh Ttd lục

âáưu tàng sau âọ do tàng pháưn nhiãût dng âãø âun nỉåïc tåïi nhiãût âäü bo ho nãn nhëp

âäü tàng áúy cháûm dáưn, nãúu tiãúp tủc tàng ạp lãn nỉỵa thç s lm gim Ttd v hiãûu qu

kinh tãú ca chu trçnh.



- 25 -



Nhiãût giạng sỉí dủng ca túc bin ho

s cng tàng våïi Po cho âãún lục âỉåìng

tiãúp tuún ab våïi âỉåìng âàóng nhiãût

(trãn âäư thë i-s ,to = const song song våïi

b

c

Ttâ1

âoản âàóng ạp Pk = const (Hçnh 2.6).

b

c'

Ttâ2

Nãúu tiãúp tủc tàng Po nhiãût giạng s bàõt

âáưu gim. tỉì âäư thë i-s (Hçnh 2.6) r

a

rng lì entanpi io ca håi måïi våïi to =

e'

e

const s gim khi cọ tàng Po. Âiãưu âọ

cng l gii âỉåüc tải sao lải âảt âỉåüc

hiãûu sút ηt cỉûc âải khi cọ ạp sút håi

1

2 3

s

Po cao hån so våïi lục cọ nhiãût giạng cỉûc

Hçnh.2.5. So sạnh cạc chu trçnh l tỉåíng âải.

våïi ạp sút ban âáưu khạc nhau trãn

Tuy váûy khi náng ạp sút ban

âäư thë T-S

âáưu Po våïi nhiãût âäü to â cho v ạp sút

cúi Pk khäng âäøi thç s lm tàng âäü áøm

cúi ca håi xem (Hçnh 2.5) v (Hçnh

i

to

2.6). Nhỉ váûy s lm gim hiãûu sút

trong tỉång âäúi ηoi ca túc bin. Màût

a

khạc âäü áøm tàng lm cho cạnh quảt bë

räù, mi mn, âäü áøm cúi khäng âỉåüc

x=

1

vỉåüt quạ 14%. Cho nãn khi tàng ạp sút

ban âáưu cng cáưn tàng nhiãût âäü ban âáưu

hay l ạp dủng quạ nhiãût trung gian. Vê

pk

dủ : âäúi våïi túc bin ngỉng håi khäng

cọ quạ nhiãût trung gian, våïi ạp sút håi

s

måïi Po = 3,5÷4 MPa, nhiãût âäü ban âáưu

khäng âỉåüc dỉåïi 400÷435oC, cn våïi

Hçnh.2.6 Sỉû thay âäøi nhiãût giạng

ạp sút Po = 9MPa - khäng âỉåüc dỉåïi

l thuút ho

500oC.

Vç váûy âãø nàng cao hiãûu sút ca

chu trçnh cáưn phi âäưng thåìi náng cao nhiãût âäü håi måïi.

T



d d'



ho



ho



h o (max)



ho



po



To' = To



2.3.2. Náng cao nhiãût âäü håi ban âáưu To

nh hỉåíng ca nhiãût âäü håi ban âáưu tåïi hiãûu sút nhiãût âỉåüc tháúy r âäư thë Ts. Tàng nhiãût âäü håi ban âáưu tỉì To tåïi To1 s lm tàng nhiãût âäü cáúp nhiãût trung bçnh tỉì