Động cơ Turbin Phản Lực

  • Thread starter Liễu Ngân Đình
  • Ngày mở chủ đề
Như đã hứa với chú DCL, cháu xin quay trở lại vấn đề này nhé.
Trước tiên cháu xin giới thiệu một vài hình ảnh về động cơ Jet Turbine mà người ta đã cải tiến được từ bộ Turbocharger của xe hơi



và họ đã làm thành công ý tưởng này.



Xem hình ảnh minh hoạ của động cơ Jet Turbine này thì có thể kết luận rằng cách lập luận chiều hướng dòng khí trong động cơ nhờ vào sự chênh lệch áp suất của cháu là sai vì nó không có ý nghĩa so với hình minh hoạ trên.

Vậy chiều của dòng khí trong quá trình hoạt động của động cơ như chú gải thích có vẻ là hợp lý. Dưới đây là phần phân tích về kết cấu và cách hoạt động của các cánh quạt.

Các cánh quạt sử dụng đều có mục đích là biến động năng của dòng lưu chất thành cơ năng (chuyển động quay tròn) và ngược lại. Vậy kết cấu của các cách quạt này là giống hay khác nhau?

Các hình ảnh mô tả hình dạng cách quạt biến năng lượng gió thành cơ năng.





Các hình ảnh mô tả hình dạng cách quạt biến cơ năng thành động năng của dòng lưu chất.





Rõ ràng với hai chức năng làm việc khác nhau thì kết cấu và hình dáng của hai loại cánh quạt là khác nhau.

Với loại thứ 1: biến năng lượng gió thành cơ năng. Rõ ràng điều kiện tiên quyết để nó có thể hoạt động đúng chức năng là phải có dòng khí lưu động đi xuyên qua nó. Vì thế kết cấu của nó phải tạo điều kiện cho dòng khí càng dễ đi qua càng tốt. Góc nghiêng của các cánh quạt sẽ lấy một phần động năng của dòng khí đi qua để chuyển đổi thành cơ năng.
Điều này giải thích vì sao các cánh quạt của “ cối xay gió” lại có tiết diện nhỏ và ít cánh đến vậy. Con người đã thông minh để hiểu rằng không thể tham trong trương hợp này bằng cách bố trí nhiều các cánh quạt để thu được nhiều năng lượng hơn vì không gian làm việc của nó hoàn toàn mở nên việc bố trí nhiều cánh quạt sẽ khiến cho gió di chuyển ra xung quanh mà không đi xuyên qua nó.

Với loại thứ 2: biến cơ năng thành động năng của lưu chất. Để hoàn thành tốt nhất nhiệm vụ của cánh quạt trong trường hợp này tiết diện cánh và kết cấu của quạt phải tiếp xúc càng nhiều với dòng lưu chất càng tốt. Các khe hở giữa các cánh quạt chỉ cần đủ để hút lưu chất từ phía sau.

Quay lại với kết cấu của động cơ Jet Turbine, các cánh quạt ở bộ phận nén (Compressor) giữ vai trò biến chuyển động cơ thành động năng dòng khí và các cánh quạt ở Turbine đóng vai trò biến động năng dòng khí thành cơ năng. Với phần phân tích kết cấu cánh quạt trong hai trường hợp trên có thể giải thích vì sao dòng khí chỉ thoát ra phía sau mà không thoát ra ở phía trước.

Thêm vào đó, ngay từ lúc khởi động, các cánh quạt được quay từ động cơ điện, lúc này cánh quạt ở Copressor vẫn giữ đúng chức năng của nó là hút khí từ bên ngoài, nén lại rồi thổi vào động cơ. Còn các cánh quạt ở Turbine lại có tác dụng thổi khí trong buồng đốt của động cơ đẩy ra ngoài. Vậy ngay từ thời điểm chưa hoạt động (chưa xảy ra quá trình cháy) thì dòng khí dã là dòng chuyển động có hướng từ trước ra sau. Điều này cũng giúp hình thành nên chiều hướng của dòng khí.

Trong bài viết ở trên, chú DCL có câu hỏi là
Dù sao cũng cám ơn cậu Hoangcokhi, dù cách giải thích như vậy vẫn không thuyết phục. Nếu dòng khí đi về phía sau ít bị cản trở thì nó cũng ít có tác dụng làm quay turbine phía sau. Thế mà turbine sau lại chính là động lực để quay turbine trước, còn turbine trước có nhiệm vụ hút và nén khí đến tỷ số rất cao như cậu đã nêu.
Điều này có thể giải thích là mặc dù ít có tác dụng cản trở, nhưng dòng khí thoát ra từ buồng đốt có động năng rất lớn nên nó vẫn đủ năng lượng cho quá trình nén khí ở Copressor.

Vẫn chưa biết là cách lý luận như trên đã chính xác chưa, nhưng cháu vẫn cảm ơn chú DCL đã nêu ra các thắc mắc của mình và tham gia tranh luận. Điều này giúp cháu hiểu rõ hơn về kết cấu của loại động cơ này
 
Last edited:
Lượt thích: umy

DCL

<b>Hội đồng Cố vấn</b>
Những thông tin của Hoàng rất lý thú.

Vấn đề ở đây không phải là ai đúng ai sai, mà là thế nào là đúng và thế nào là sai. Tớ rất thích những tranh luận trên tinh thần cầu thị như vậy. Hy vọng chúng ta sẽ có nhiều nội dung thảo luận hấp dẫn trong diễn đàn!
 
G

gladiator

Author
các bác ơi cho em hỏi vậy quy trình công nghệ để chế tạo ra mỗi chiếc lá tuabin đó là thế nào?với việc chịu nhiều áp lực như thế thì phải dùng vật liệu nào ạ?
 
G

gladiator

Author
em có thấy tài liệu viết về vệc sư dụng hợp kim của titan là:Ti-6Al-4V,mà em ko biết nhôm và vavadi với lượng như thế nó sẽ có tác dụng gì,vì chủ yếu ở đây là do titan quyết định:tính cứng cao,chịu được nhiệt độ...
Yêu cầu với mỗi lá tuabin là càng nhẹ và mỏng càng tốt,nhưng vẫn phải đảm bảo tính năng hoạt động của nó,em muốn hỏi các bác ai biết về nghiên cứu biên dạng của nó thì bảo em với,ở đây em chỉ mạn phép vẽ tương đối về lá tuabin thôi.http://img6.imageshack.us/content.php?page=done&l=img6/3336/58883928.png&via=mupload
 
Ồ, cái topic này hay quá mà đến bữa nay mới thấy, mình cũng có một ít ý kiến, không chắc là đúng nhưng cứ nêu lên để mọi người cùng mổ xẻ:
- Ở đây tôi nghĩ cánh quạt sau chỉ là phần phụ, dùng để tận dụng năng lượng của dòng khí mà tạo ra chuyển động quay, nếu ta duy trì được chuyển động quay (ví dụ bằng một động cơ điện hay động cơ nổ gì đó) thì thực sự cánh quạt sau không cần thiết nữa ( mọi người đồng ý không ạ?)
- Bây giờ ta sẽ tưởng tượng một động cơ turbine chỉ có phần tạo áp và phần đốt, không có cánh quạt sau. Nếu phần khí phía sau phần nén ( chổ có mũi tên) có áp lực khá cao, trong khi đường ra lại thông thống thì gần như chắc chắn rằng dòng khí sẽ chỉ phụt ra phía sau( lại đúng phải không ạ?)

- Bây giờ chuyện còn lại chỉ là làm sao cho khí ở phía sau phần nén lại có áp lực cao thôi, việc này do chính phần lõi của trục rotor đảm nhiệm. Ở đây ta thấy lõi của rotor có đường kính tăng dần từ ngoài vào trong, điều này làm cho dòng khí khi di chuyển từ ngoài vào có thể tích giảm dần, nên tăng dần áp suất, kết cấu của các cánh rotor tương tự cánh máy bơm tăng áp nhiều tầng, có tác dụng bắt dòng khí di chuyển từ trước ra sau, không cho chạy ngược lại, tạo dòng chảy thuận chiều đến phần đốt.
- Do dòng khí khi thoát ra có tốc độ rất cao( tùy thuộc vào kết cấu của phần xả), nên người ta mới tận dụng động năng này để tạo chuyển động quay của rotor thông qua phần cánh quạt sau, phần này( như mọi người đều thấy trên hình vẽ) chỉ gồm ít tầng cánh( có kết cấu phù hợp với cánh quạt lấy năng lượng từ sức gió, như hoangcokhi đã có bài đề cập), chủ yếu là nhận động năng từ luồng khí thải để tạo thành chuyển động quay. Ở đây kết cấu của thân rotor cũng có sự thay đổi tiết diện, nhưng chủ yếu là để tăng hiệu suất của động cơ gió thôi. Nhân đây cũng nói thêm đối với động cơ turbine gắn trên máy bay phản lực thì nguồn động lực chính là động năng của dòng khí, nên người ta có thiết kế lỗ xả thích hợp để tăng tốc độ của luồng khí xả, còn các động cơ turbine gắn trên máy bay trực thăng thì lại cần nguồn động lực là momen xoắn truyền cho cánh quạt, nên người ta cũng có các thay đổi thích hợp hơn( hình của hoangcokhi tìm được hình như là của loại phản lực thì phải).
Link tham khảo:
" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>[/MEDIA]

" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>[/MEDIA]
 
Last edited by a moderator:
Y

yamashensei

Author
Qua fim tớ nghĩ cánh quạt đằng sau cũng quan trọng lắm.Nó cũng là tác nhân không gây khí phụt ra đằng trước đó.Khí fun ra mọi phía cả đàng trước nhưng do đồng trục ,cái cánh sau quay làm dòng khí phía trước nén tiếp hãm khí fun ra,phản lực xảy ra tại đây.Nếu nói khí không tác dụng vào máy nén thì phản lực vào đâu .Có thể tới đây mọi người sẽ hết bàn cãi nhé.
 
M

mayep

Author
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

sao đề tài này lâu quá không ai tham gia nữa nhỉ? tôi đang tiến hành chế tạo thử nghiệm 1 cái, muốn tham khảo thêm nhiều ý kiến, những ai quan tâm vui lòng đóng góp nhé
 
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Câu hỏi của chú hay quá, chắc kỹ thuật cũng rất hay, nhờ chú giải đáp. Không biết nếu họ gắn đầu mũi khoan vào một lõi dây thép mềm có thể uốn cong, lồng trong một vỏ mềm khác (có thể có khớp điều chỉnh)- Giống như dây chuyền từ bánh trước vào công tơ mét của xe máy- và cho lõi quay thì có được không ạ? . Nếu đường lỗ khoan là một đường cong đều (cung tròn) không bẻ ngoắt ngéo thì có thể làm lõi thép trong mềm còn vỏ bên ngoài là 1 ống cong cứng có dạng đường cong giống như dạng đường muốn khoan và cứ đưa mũi khoan vào khoan dần dần. Cháu chỉ đoán mò thế, không biết có phải không nhờ chú giải đáp hộ.






Không bao giờ có công nghệ khoan theo đường cong cả.Chỉ khoan lỗ thẳng mà thôi.Muốn tạo lỗ cong như thế,chẳng hạn như lỗ dung dịch trơn nguội ở mũi khoan thì đầu tiên người ta khoan thẳng,sau đó vặn xoắn (biến dạng dẻo)để tạo mũi khoan(khi đó các lỗ cũng bị xoắn theo).Các bạn để ý mà xem,các nước khác có nền công nghệ tiên tiến nhưng máy công cụ họ dùng thì cũng như ở ta mà thôi.(Nói đúng ra thì máy công cụ của ta giống của họ)
 

Tieubu

Chuyên gia cao cấp
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Với loại thứ 1: biến năng lượng gió thành cơ năng. Rõ ràng điều kiện tiên quyết để nó có thể hoạt động đúng chức năng là phải có dòng khí lưu động đi xuyên qua nó. Vì thế kết cấu của nó phải tạo điều kiện cho dòng khí càng dễ đi qua càng tốt. Góc nghiêng của các cánh quạt sẽ lấy một phần động năng của dòng khí đi qua để chuyển đổi thành cơ năng.
Điều này giải thích vì sao các cánh quạt của “ cối xay gió” lại có tiết diện nhỏ và ít cánh đến vậy. Con người đã thông minh để hiểu rằng không thể tham trong trương hợp này bằng cách bố trí nhiều các cánh quạt để thu được nhiều năng lượng hơn vì không gian làm việc của nó hoàn toàn mở nên việc bố trí nhiều cánh quạt sẽ khiến cho gió di chuyển ra xung quanh mà không đi xuyên qua nó.

Cánh quạt của cối xay gió không chỉ có tiết diện nhỏ, có loại có tiết diện lớn điển hình là cối xay gió của Hà Lan hoặc loại cánh vải.

Đặc điểm của cối xay gió có tiết diện cánh nhỏ mà Hoangcokhi đề cập đến là có thể quay với tốc độ cao nhưng cho mômen thấp (cánh có biên dạng khí động học) , còn đối với loại cối xay gió có tiết diện cánh lớn như của Hà Lan thì ngược lại, quay với tốc độ thấp và cho mômen lớn. Do vậy tùy vào ứng dụng cụ thể mà người ta có thể chọn bánh xe gió là loại tiết diện nhỏ hay tiết diện lớn (mình gọi là bánh xe gió vì không chỉ ứng dụng vào làm cối xay như ngày xưa mà ngày nay còn ứng dụng làm bơm nước, máy phát điện .v.v).

Trở lại vấn đề động cơ Tuabin phản lực, mọi người đều có ý kiến cho rằng do chênh lệch áp suất làm cho dòng khí phải chạy theo phía sau chứ không phải phía trước nhưng chưa giải thích được hợp lý.
Ở đây tieubu01 muốn giải thích theo hướng "Áp suất trong động cơ Tuabin giảm dần từ sau máy nén cho đến cửa xả của tuabin thì áp suất bằng áp suất môi trường".

Trong phản biện của chú DCL cũng đã nói:
Việc dòng khí đi qua turbine trước và được tăng áp hoàn toàn tuân theo định luật Bernuli chứ không có gì bí ẩn cả. Các cánh turbine được chế tạo theo biên dạng hình khí động uốn cong, khiến cho tốc độ dòng khi đi phía bụng cánh thấp hơn tốc độ dòng khí đi trên lưng cánh. Do vậy, đối với mỗi cánh thì áp suất khí phía bụng cao hơn phía lưng. Nếu lắp nhiều tầng turbine thì theo nguyên lý này, áp suất khí tăng dần lên sau mỗi tầng.
do đó, chú DCL cũng đã công nhận áp suất P12 tại cánh tuabin phía sau sẽ lớn hơn nhiều lần áp suất môi trường P0 tại cửa xả của tuabin.
Theo định luật bảo toàn năng lượng của Becnuli thì:

Từ định luật Becnuli thì khi vận tốc dòng khí tăng dần thì áp suất giảm dần. Tương tự cho các mặt cắt khác nhau trong ống tuabin thì biểu đồ áp suất trong tuabin sẽ có dạng:

Nếu chú DCL chỉ cần công nhận vận tốc dòng khí tăng dần trong ống tuabin thì có nghĩa là áp suất trong ống Tuabin sẽ giảm dần, nó không bằng nhau tại mọi điểm trong ống tuabin như chú DCL đã phản biện. Và người ta đã thiết kế ống tuabin có tiết diện giảm dần để tăng dần vận tốc dòng khí trong ống tuabin theo nguyên lý:
 
Last edited:
G

GentlemanLe

Author
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Mình thấy mọi người chỉ lý luận một cách định tính nên ai cũng có lý riêng của mình. Mình xin được phân tích hoạt động của động cơ trên quan điểm là nó đang hoạt động đúng. Dưới đây là thông số thực của một động cơ nào đó. Đường phía trên là đường biến thiên nhiệt độ dọc theo động cơ từ hút đến xả. Đường phía dưới là đường biến thiên tỷ số áp suất so với áp suất khí vào động cơ.

Trong thực tế, loại động cơ này không tự hoạt động được mà nó cần một bộ khởi động riêng (thường là động cơ phụ). Sau khi nó hoạt động ổn định rồi thì ngắt động cơ phụ và nó có thể tự hoạt động.
Ta xét các quá trình diễn ra trong động cơ.
1. Quá trình nén
Không khí được nén qua các tầng nén khác nhau. Từ đồ thị ta thấy, nhiệt độ và áp suất của khí tăng dần và đạt lớn nhất tại tầng cuối cùng của quá trình nén. Tầng nén có áp suất càng cao thì tiết diện lưu thông của dòng khí càng bé.
2. Quá trình cháy
Trước tiên ta xem xét điều gì xảy ra khi khí vào buồng đốt. Do tiết diện lưu thông của buồng đốt là mở rộng ra so với tầng nén cuối cùng do đó có sự giảm áp suất đáng kể ở buồng đốt so với áp suất ngay trước buồng đốt (điều này còn có 1 yếu tố nữa là làm cho dòng khí không chảy qua buồng đốt quá nhanh, giúp quá trình đốt được ổn định hơn).
Khi không khí trộn lẫn với nhiên liệu và quá trình cháy xảy ra, áp suất buồng đốt tăng lên (so với trường hợp không có quá trình cháy) nhưng vẫn nhỏ hơn áp suất ngay trước buồng đốt. Lý do là sự chênh lệch áp suất trong buồng đốt và phần turbine là lớn nên khí sẽ thoát ra ngoài.
Từ đồ thị ta thấy, áp suất dọc theo buồng cháy là giảm nhưng không đáng kể (đây chính là lý do chúng ta thường xem đây là quá trình đẳng áp). Như vậy áp suất trong buồng đốt không kịp tăng lên đến áp suất của tầng nén cuối cùng vì khí đã thoát ra ngoài mất rồi.
3. Quá trình xả
Khí từ buồng cháy thoát ra sẽ làm quay turbine. Turbine cao áp sẽ quay máy nén cao áp, turbine thấp áp sẽ quay máy nén thấp áp. Ở đây do có thêm năng lượng của quá trình cháy nên các turbine hoàn toàn thực hiện được nhiệm vụ của chúng.
Như vậy hoạt động của động cơ là hoàn toàn hợp lý.
Một điều cần lưu ý là không phải tự nhiên mà có ngay được cái động cơ như trên. Để nó có thể hoạt động được như thế thì người ta đã phải trải qua quá trình: tính toán => thử nghiệm => sửa đổi => thử nghiệm ...
Ngày nay, trong ngành hàng không, người ta thường sử dụng động cơ turbine 2 luồng. Luồng ngoài là dòng khí chỉ chạy qua quạt (quay cùng trục với máy nén thấp áp) còn luồng bên trong chạy qua máy nén, buồng đốt, turbine. Giá trị lực đẩy mà luồng ngoài tạo ra gấp 4 lần của luồng trong. Do đó vai trò quan trọng của luồng trong là tạo năng lượng để quay các máy nén.
Tỷ số giữa luồng ngoài và luồng trong càng lớn thì tiếng ồn động cơ càng giảm, nhiên liệu càng ít tiêu tốn; nhược điểm của nó là làm tăng nhanh kích thước động cơ. Do đó giá trị như đã cho ở trên là giá trị thông dụng cho loại động cơ 2 luồng.
 
Last edited by a moderator:
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

hihi, các bác tranh luận hay quá.
Vấn đề này em đã viết bên ttvnol.com 2 năm trước. Em đã bỏ công ra dịch vài trang sách post lên đó đấy.
Có cái tranh luận của bác DCL và anh Hoàng cơ khí em thấy rất lý thú và bổ ích.
Vấn đề ở đây là các bác cứ nghĩ rằng do áp suất tăng nên khí mới bị phụt ra sau, nhưng không phải như vậy. Khi khí ở trong buồng đốt bị cháy thì áp suất không tăng mà chỉ có động năng tăng thôi.
Chính động năng này làm cho vận tốc khí tăng và làm quay cánh quạt turbin ở phía sau bác ạ.
Vấn đề nữa là cánh quạt turbin ở phía sau có thể gắn thẳng trên trục với máy nén khí ở phía trước hoặc qua một số bộ truyền bánh răng làm tăng tốc cho máy nén khí ở phía trước.
Vấn đề chỉ đơn giản như vậy thôi ạ.
 
G

GentlemanLe

Author
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

hihi, các bác tranh luận hay quá.
Vấn đề này em đã viết bên ttvnol.com 2 năm trước. Em đã bỏ công ra dịch vài trang sách post lên đó đấy.
Có cái tranh luận của bác DCL và anh Hoàng cơ khí em thấy rất lý thú và bổ ích.
Vấn đề ở đây là các bác cứ nghĩ rằng do áp suất tăng nên khí mới bị phụt ra sau, nhưng không phải như vậy. Khi khí ở trong buồng đốt bị cháy thì áp suất không tăng mà chỉ có động năng tăng thôi.
Chính động năng này làm cho vận tốc khí tăng và làm quay cánh quạt turbin ở phía sau bác ạ.
Vấn đề nữa là cánh quạt turbin ở phía sau có thể gắn thẳng trên trục với máy nén khí ở phía trước hoặc qua một số bộ truyền bánh răng làm tăng tốc cho máy nén khí ở phía trước.
Vấn đề chỉ đơn giản như vậy thôi ạ.
Theo mình thì quá trình cháy gây ra sự tăng thể tích khí. Việc tăng thể tích làm tăng áp suất trong buồng đốt và đẩy khí ra ngoài. Trong quá trình bị đẩy ra ngoài động năng của dòng khí được truyền qua turbine đến máy nén.
 
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Đây là link bên ttvnol.com mời các bác tham khảo
http://ttvnol.com/forum/quansu/628331/trang-1.ttvn?v=s1dh0lzrs87s6pv5glc8

Động cơ gas turbin về cơ bản là một động cơ nhiệt dùng không khí để làm môi trường tạo ra lực đẩy. Để làm được điều đó, động năng của dòng khí sau khi đi qua động cơ được tăng lên. Để tăng động năng, trước hết luồng khí được nén với áp suất cao, sau do'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' nhiệt năng của dòng khí được tăng lên, và cuối cùng là chuyển thành động năng dưới dạng sự phụt ra rất nhanh của khí thải.

Chu trình làm việc của động cơ turbin cũng giống như chu trình làm việc của động cơ piston bốn thì. Tuy nhiên đối với động cơ turbin thì sự đốt cháy xảy ra ở áp suất không đổi, còn động cơ piston thì sự đốt cháy xảy ra ở thế tích không đổi. Các chu trình của động cơ turbin và động cơ piston bốn đều có bốn quá trình: hút, nén, đốt cháy nhiên liệu và xả. Đối với động cơ piston thì các quá trình này lần lượt xảy ra còn đối với động cơ turbin thì các quá trình này liên tục nối tiếp nhau
Trong động cơ piston chỉ có một quá trình sinh công còn các quá trình khác là để hút, nén và xả khí. Ngược lại, ở động cơ turbin không có khái niệm "thì" ( hay "kỳ") vì vậy nó cho phép nhiều chất đốt hơn được đốt cháy trong một thời gian ngắn hơn. Vì vậy nó cho lực đẩy lớn hơn so với động cơ piston có cùng kích thước.
Với động cơ turbin vì các qúa trình được diễn ra liên tục và vì buồng đốt không phải là một không gian kín nên áp suất không khí không tăng lên trong quá trình đốt giống như động cơ piston mà là thể tích tăng. Vì vậy quá trình này còn được hiểu là quá trình đốt nóng đẳng áp. Trong điều kiện như vậy, không có sự khống chế về sự giao động hay cực trị của áp suất. Trong trường hợp động cơ piston với áp suất cực đại lên tới trên 1000 pao - trên - inch - vuông thì ta cần một cấu trúc xy lanh nặng nề và dùng nhiên liệu với chỉ số ốc-tan cao, trái lại động cơ turbin chỉ cần dùng nhiên liệu với chỉ số ốc-tan thấp và buồng đốt được thiết kế nhẹ nhàng.
Chu trình làm việc của động cơ turbin được thể hiện trên đồ thị áp suất- thể tích (PV)

Điểm A thể hiện không khí ở áp suất khí quyển, đoạn AV thể hiện áp suất được tăng lên bằng việc nén khí. Đoạn BC thể hiện sự cung cấp nhiệt cho dòng khí bằng cách phun và đốt cháy nhiên liệu ( làm cho khí giãn nở một cách nhanh chóng). Áp suất bị mất trong buồng đốt (sẽ trình bày kỹ ở phần sau) được thể hiện bằng sự đi xuống của đoạn BC. Đoạn CD thể hiện khí thải từ buồng đốt giãn nở và phụt ra qua
để trởi lại với bầu khí quyển. Trong quá trình này, một phần năng lượng của dòng khí thải giãn nở được được tua bin chuyển lại thành năng lượng để tạo ra lực nén, phần còn lại thể hiện ở sự phụt mạnh ra ngoài của dòng khí để tạo nên lực đẩy phản lực của động cơ.
Vì động cơ turbo-jet là một động cơ nhiệt nên nếu nhiệt độ buồng đốt cao hơn thì sự giãn nở của khí sẽ lớn hơn sau khi cháy. Tuy nhiên, nhiệt độ của quá trình đốt không được vượt quá giá trị giới hạn để không làm cho nhiệt độ của động cơ tăng quá giới hạn chịu đựng của thiết kế và vật liệu.
Nếu ta sử dụng các cánh tản nhiệt thì động cơ sẽ cho phép nhiệt độ của quá trình đốt sẽ cao hơn và cuối cùng dẫn tới hiệu suất của động cơ sẽ lớn hơn.
Trong suốt quá trình làm việc của động cơ, dòng khí ( working fluid) nhận vào rồi lại cho đi nhiệt lượng tạo ra sự thay đổi áp suất, thể tích và nhiệt độ. Những sự thay đổi đó có mối quan hệ mật thiết với nhau, chúng tuân theo một nguyên lý chung được giải thích bởi hai định luật Boyle và Charles. Về cơ bản, nguyên lý này nói rằng ap suat và thể tích của khí ở các phần khác nhau của chu trình làm việc tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối ở phần chu trình đó. Hiểu một cách khác là các mối quan hệ thay đổi trạng thái của khí.
Có 3 trạng thái chính trong quá trình làm việc của động cơ trong khi trạng thái khí thay đổi. Trong quá trình nén, khi tăng áp suất và giảm thể tích thì tương ứng với việc tăng lên về nhiệt độ. Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, khi nhiên liệu được thổi vàoluồng khí và bốc cháy để đốt nóng luồng khí thì có một sự gia tăng tương ứng về thể tích khi'''''''''''''''', trong khi đố áp suất hầu như không thay đổi. Trong quá trình giãn nở, khi dòng khí giãn nở sinh công thì có sự giảm xuống về áp suất và nhiệt độ tương ứng với sự tăng lên về thể tích.
Sự thay đổi về nhiệt độ và áp suất khí dọc động cơ được thể thiện bởi biểu đồ luồng khí (fig 2-5)


Đồ thị màu thể hiện nhiệt độ, màu xanh lá cây thể hiện vận tốc, màu xanh da trời thể hiện áp suất. Ta thấy nhiệt độ và áp suất khí thay đổi qua các giai đoạn: nén (Compression), đốt cháy nhiên liệu (combustion) và giãn nở (expansion), xả (exhauts).
 
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Theo mình thì quá trình cháy gây ra sự tăng thể tích khí. Việc tăng thể tích làm tăng áp suất trong buồng đốt và đẩy khí ra ngoài. Trong quá trình bị đẩy ra ngoài động năng của dòng khí được truyền qua turbine đến máy nén.
Bạn nhầm rồi, sự tăng thể tích ở đây không làm tăng áp suất vì buồng đốt không phải là một buồng kín. Vì vậy việc tăng thể tích chỉ làm tăng vận tốc của luồng khí mà thôi. Đây là quá trình đốt nóng đẳng áp mà bạn !!!
 
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Mình thấy mọi người chỉ lý luận một cách định tính nên ai cũng có lý riêng của mình. Mình xin được phân tích hoạt động của động cơ trên quan điểm là nó đang hoạt động đúng. Dưới đây là thông số thực của một động cơ nào đó. Đường phía trên là đường biến thiên nhiệt độ dọc theo động cơ từ hút đến xả. Đường phía dưới là đường biến thiên tỷ số áp suất so với áp suất khí vào động cơ.

Trong thực tế, loại động cơ này không tự hoạt động được mà nó cần một bộ khởi động riêng (thường là động cơ phụ). Sau khi nó hoạt động ổn định rồi thì ngắt động cơ phụ và nó có thể tự hoạt động.
Ta xét các quá trình diễn ra trong động cơ.
1. Quá trình nén
Không khí được nén qua các tầng nén khác nhau. Từ đồ thị ta thấy, nhiệt độ và áp suất của khí tăng dần và đạt lớn nhất tại tầng cuối cùng của quá trình nén. Tầng nén có áp suất càng cao thì tiết diện lưu thông của dòng khí càng bé.
2. Quá trình cháy
Trước tiên ta xem xét điều gì xảy ra khi khí vào buồng đốt. Do tiết diện lưu thông của buồng đốt là mở rộng ra so với tầng nén cuối cùng do đó có sự giảm áp suất đáng kể ở buồng đốt so với áp suất ngay trước buồng đốt (điều này còn có 1 yếu tố nữa là làm cho dòng khí không chảy qua buồng đốt quá nhanh, giúp quá trình đốt được ổn định hơn).
Khi không khí trộn lẫn với nhiên liệu và quá trình cháy xảy ra, áp suất buồng đốt tăng lên (so với trường hợp không có quá trình cháy) nhưng vẫn nhỏ hơn áp suất ngay trước buồng đốt. Lý do là sự chênh lệch áp suất trong buồng đốt và phần turbine là lớn nên khí sẽ thoát ra ngoài.
Từ đồ thị ta thấy, áp suất dọc theo buồng cháy là giảm nhưng không đáng kể (đây chính là lý do chúng ta thường xem đây là quá trình đẳng áp). Như vậy áp suất trong buồng đốt không kịp tăng lên đến áp suất của tầng nén cuối cùng vì khí đã thoát ra ngoài mất rồi.

3. Quá trình xả
Khí từ buồng cháy thoát ra sẽ làm quay turbine. Turbine cao áp sẽ quay máy nén cao áp, turbine thấp áp sẽ quay máy nén thấp áp. Ở đây do có thêm năng lượng của quá trình cháy nên các turbine hoàn toàn thực hiện được nhiệm vụ của chúng.
Như vậy hoạt động của động cơ là hoàn toàn hợp lý.
Một điều cần lưu ý là không phải tự nhiên mà có ngay được cái động cơ như trên. Để nó có thể hoạt động được như thế thì người ta đã phải trải qua quá trình: tính toán => thử nghiệm => sửa đổi => thử nghiệm ...
Ngày nay, trong ngành hàng không, người ta thường sử dụng động cơ turbine 2 luồng. Luồng ngoài là dòng khí chỉ chạy qua quạt (quay cùng trục với máy nén thấp áp) còn luồng bên trong chạy qua máy nén, buồng đốt, turbine. Giá trị lực đẩy mà luồng ngoài tạo ra gấp 4 lần của luồng trong. Do đó vai trò quan trọng của luồng trong là tạo năng lượng để quay các máy nén.
Tỷ số giữa luồng ngoài và luồng trong càng lớn thì tiếng ồn động cơ càng giảm, nhiên liệu càng ít tiêu tốn; nhược điểm của nó là làm tăng nhanh kích thước động cơ. Do đó giá trị như đã cho ở trên là giá trị thông dụng cho loại động cơ 2 luồng.
Theo mình bài này của bạn chưa chính xác ở đoạn mình bôi vàng. Chính cái đồ thị áp suất mà bạn post ở trên chỉ ra rằng đó là quá trình đẳng áp (đoạn đường thẳng nằm ngang thể hiện áp suất không đổi). Và nó là quá trình đẳng áp chứ không phải là người ta "coi" như vậy. Việc tăng thể tích đã làm tăng vận tốc ( tăng động năng) luồng khí thải chứ không phải là áp suất làm tăng vận tốc luồng khí thải đâu bạn.
 
G

GentlemanLe

Author
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Cái đồ thị là thông số khi động cơ đã hoạt động ổn định thôi. Mình cũng đã nói là sự tăng thể tích sẽ đẩy khí ra ngoài; vì khí không thoát ra ngoài kịp sẽ gây ra sự tăng áp (tăng áp ở đây là so với trường hợp không có sự cháy). Mình phân tích đoạn đó là mún trả lời cho thắc mắc của DCL là tại sao khí lại không bị phụt trở lại thôi.
Cái đoạn trong buồng đốt chính xác không phải là đoạn nằm ngang mà nó hơi dốc đấy bạn ah. Tuy nhiên sự giảm áp dọc theo buồng đốt là không đáng kể nên thông thường các sách vở đều nói nó là đẳng áp.
Nếu mình nhớ không nhầm thì hồi đi học thầy của mình đã từng kể về 1 vụ (lúc thầy ý làm tiến sĩ bên Pháp) như sau: khi thầy ý mô phỏng buồng đốt thì xảy ra hiện tượng khí bị phụt ngược trở lại và khi thực nghiệm cũng diễn ra đúng như thế. Điều đó cho thấy là thiết kế đó là chưa tốt.
 
Last edited by a moderator:
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Cái đồ thị là thông số khi động cơ đã hoạt động ổn định thôi. Mình cũng đã nói là sự tăng thể tích sẽ đẩy khí ra ngoài; vì khí không thoát ra ngoài kịp sẽ gây ra sự tăng áp (tăng áp ở đây là so với trường hợp không có sự cháy). Mình phân tích đoạn đó là mún trả lời cho thắc mắc của DCL là tại sao khí lại không bị phụt trở lại thôi.
Cái đoạn trong buồng đốt chính xác không phải là đoạn nằm ngang mà nó hơi dốc đấy bạn ah. Tuy nhiên sự giảm áp dọc theo buồng đốt là không đáng kể nên thông thường các sách vở đều nói nó là đẳng áp.
Nếu mình nhớ không nhầm thì hồi đi học thầy của mình đã từng kể về 1 vụ (lúc thầy ý làm tiến sĩ bên Pháp) như sau: khi thầy ý mô phỏng buồng đốt thì xảy ra hiện tượng khí bị phụt ngược trở lại và khi thực nghiệm cũng diễn ra đúng như thế. Điều đó cho thấy là thiết kế đó là chưa tốt.
Nếu bạn nói thực tế thì lại khác đấy.
Mình đang nói về lý thuyết và dựa vào chính cái biểu đồ của bạn. Nó là đường nằm ngang hoàn toàn vì nó là biểu đồ lý thuyết, chỉ mang tính mô tả về mặt nguyên lý bạn ạ. Về nguyên lý thì nó là quá trình đẳng áp, áp dụng với chất lỏng newton ở điều kiện lý tưởng. Còn về thực tế, cái đường đó không những dốc mà còn mấp mô nữa cơ.
Việc chế tạo buồng đốt không đúng tất nhiên sẽ làm cho quá trình đốt cháy không (gần) đúng so với lý thuyết nữa. Lúc đó sẽ không còn là quá trình đẳng áp và có thể gây ra hiện tượng thổi ngược trở lại.
 
Last edited:

Tieubu

Chuyên gia cao cấp
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Lúc bạn đặt vấn đề thì giới thiệu đồ thị của bạn là thông số thực của động cơ hoạt động
Mình thấy mọi người chỉ lý luận một cách định tính nên ai cũng có lý riêng của mình. Mình xin được phân tích hoạt động của động cơ trên quan điểm là nó đang hoạt động đúng. Dưới đây là thông số thực của một động cơ nào đó. Đường phía trên là đường biến thiên nhiệt độ dọc theo động cơ từ hút đến xả. Đường phía dưới là đường biến thiên tỷ số áp suất so với áp suất khí vào động cơ.
Trên đồ thị mình nhìn thấy nó thẳng tắp như vậy chứ có dốc tí nào đâu. Vậy có nghĩa là đồ thị biểu diễn không chính xác???
Cái đoạn trong buồng đốt chính xác không phải là đoạn nằm ngang mà nó hơi dốc đấy bạn ah. Tuy nhiên sự giảm áp dọc theo buồng đốt là không đáng kể nên thông thường các sách vở đều nói nó là đẳng áp.
Với đồ thị áp suất bên dưới như vậy thì làm sao giải thích được lý do tại sao dòng khí chỉ chảy theo hướng phía sau. Áp suất 2 phía của buồng đốt đều nhỏ hơn áp suất buồng đốt, hai bên đều hở, đương nhiên áp suất cao -> thấp bạn giải thích kiểu gì? Mặt khác, đoạn phía trước buồng đốt thậm chí còn dốc hơn đoạn phía sau, điều đó cho thấy áp suất phía trước nhỏ hơn áp suất phía sau (xét 2 mặt cắt với cùng khoảng cách ở phía trước và phía sau tính từ buồng đốt) , vậy lý do nào mà dòng khí không đi về phía có áp suất thấp hơn là phía trước hả bạn?
 

DCL

<b>Hội đồng Cố vấn</b>
Ðề: Động cơ Turbin Phản Lực

Cái đồ thị là thông số khi động cơ đã hoạt động ổn định thôi. Mình cũng đã nói là sự tăng thể tích sẽ đẩy khí ra ngoài; vì khí không thoát ra ngoài kịp sẽ gây ra sự tăng áp (tăng áp ở đây là so với trường hợp không có sự cháy). Mình phân tích đoạn đó là mún trả lời cho thắc mắc của DCL là tại sao khí lại không bị phụt trở lại thôi.
Cái đoạn trong buồng đốt chính xác không phải là đoạn nằm ngang mà nó hơi dốc đấy bạn ah. Tuy nhiên sự giảm áp dọc theo buồng đốt là không đáng kể nên thông thường các sách vở đều nói nó là đẳng áp.
Khi nêu thắc mắc, tớ không muốn nhận được câu trả lời thiếu thuyết phục rằng: "Vì đồ thị như thế thì nó phải hoạt động như thế!"

Cậu hãy giải thích: "Tại sao nó lại tạo được đồ thị như thế?" thì hay hơn.

Tất nhiên là bây giờ thì tớ không còn thắc mắc vấn đề này nữa, nhưng vẫn muốn nghe lập luận của các bạn.
 
Top