كتاب يتناول أنواع تراكيب وهندسة التوربينات البخارية

1. Steam Turbines Eng. Adnan Bahjat Jalil koprlo1@gmail.com
,
2018
‫البخارية‬ ‫التوربينات‬
Steam Turbines
‫و‬ ‫ترجمة‬‫إ‬‫عداد‬
‫جليل‬ ‫بهجت‬ ‫عدنان‬ ‫المهندس‬

2. 1
‫البخارية‬ ‫التوربينات‬Steam Turbines
‫تعريف‬Definition
‫التوربين‬‫البخاري‬‫هو‬‫المحرك‬‫األساسي‬Prime mover‫الذي‬‫يتم‬‫فيه‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫الكامنة‬Potential
energy‫للبخار‬Steam‫إلى‬‫طاقة‬‫حركية‬Kinetic energy،‫ثم‬‫يتحول‬‫بدوره‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ميكانيكية‬
Mechanical energy‫لتدوير‬‫عمود‬‫التوربين‬Turbine shaft.
‫تصنيف‬‫التوربينات‬‫البخارية‬Classification of steam turbines
1-‫حسب‬‫عمل‬‫أو‬‫فعل‬‫البخار‬According to the action of steam:
-‫التوربين‬‫الد‬‫فعي‬Impulse turbine:‫فيه‬‫يخرج‬‫البخار‬‫من‬‫خالل‬‫فوه‬‫ات‬‫ثابتة‬Fixed nozzle‫بسرعة‬
‫عالية‬‫ج‬‫د‬‫ا‬‫تضرب‬ ‫أو‬ ‫لتصطدم‬‫الريش‬Blades‫المثبتة‬‫على‬‫الدوار‬ ‫المحور‬ ‫محيط‬Rotor.‫والتي‬‫تغير‬
‫إ‬‫تجاه‬‫تدفق‬‫البخار‬‫دون‬‫تغيير‬‫ضغطه‬Pressure.‫القوة‬‫الناتجة‬‫عن‬‫في‬ ‫التغيير‬‫قوة‬‫الدفع‬)‫الزخم‬ (
Momentum‫س‬‫تسبب‬‫دوران‬‫عمود‬‫التوربين‬.‫مثال‬:‫توربينات‬‫الفال‬ ‫دي‬De-Laval‫و‬‫كورتيس‬
Curtis‫و‬‫راتو‬Rateau‫مراحل‬ ‫تركيب‬ ‫طريقة‬ ‫في‬ ‫المختلفة‬ ‫التوربينات‬ ‫من‬ ‫أنواع‬ ‫وهي‬‫الريش‬.
‫مالحظة‬‫توضيحية‬:‫الفال‬ ‫دي‬ ‫توربين‬De-Laval‫الفال‬ ‫دي‬ ‫غوستاف‬ ‫السويدي‬ ‫المهندس‬ ‫إلى‬ ‫نسبة‬Gustaf de Laval(1481-
1111)‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫مخترع‬.‫كورتيس‬ ‫وتوربين‬Curtis‫كورتيس‬ ‫غوردون‬ ‫جارلس‬ ‫إلى‬ ‫نسبة‬C.G. Curtis(1481-
1111)‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫محطات‬ ‫في‬ ‫واسع‬ ‫نطاق‬ ‫على‬ ‫ُستخدم‬‫ي‬ ‫والذي‬ ‫بأسمه‬ ‫المسماة‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫أبتكر‬ ‫أمريكي‬ ‫مخترع‬
‫ا‬ ‫يرجع‬ ‫كما‬ ، ‫البحري‬ ‫الدفع‬ ‫وفي‬ ‫الكهربائية‬. ‫أمريكي‬ ‫غازي‬ ‫توربين‬ ‫أول‬ ‫إختراع‬ ‫في‬ ‫إليه‬ ‫لفضل‬‫راتو‬ ‫وتوربين‬Rateau‫إلى‬ ‫نسبة‬
‫راتو‬ ‫إدموند‬ ‫كميل‬ ‫أوغست‬ ‫الفرنسي‬ ‫المهندس‬Auguste Rateau(1481-1111)‫التوربينات‬ ‫في‬ ‫المتخصص‬.
-‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬Reaction turbine:‫فيه‬‫يتمدد‬‫البخار‬‫في‬‫ال‬‫ريش‬‫ال‬‫ثابتة‬‫و‬‫ال‬‫متحركة‬Fixed and
Moving blades‫ب‬‫إ‬‫ستمرار‬‫مع‬‫مرور‬‫البخار‬‫عبرها‬.‫و‬‫يحدث‬‫إ‬‫نخفاض‬‫ب‬‫الضغط‬Pressure drop
‫بالتتابع‬‫خالل‬‫كل‬‫من‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫والثابتة‬.
-) ‫فعلي‬ ‫ورد‬ ‫دفعي‬ ( ‫المركب‬ ‫التوربين‬Combination of impulse and reaction turbine
2-‫حسب‬‫عدد‬‫مراحل‬‫الضغط‬According to the number of pressure stages:
-‫توربينات‬‫أحادية‬‫المرحلة‬Single stage turbines:‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫في‬‫الغالب‬‫إل‬‫دارة‬
‫ضواغط‬‫وناقخات‬‫الطرد‬‫المركزي‬Centrifugal compressors & Blowers‫وغيرها‬‫من‬‫اآلالت‬
‫والماكينات‬Machinery‫المماثلة‬.
-‫توربينات‬‫فعلية‬ ‫ورد‬ ‫دفعية‬‫متعددة‬‫المراحل‬Multistage Impulse and Reaction turbines:‫يتم‬
‫على‬ ‫تصنيعها‬‫نطاق‬‫واسع‬‫قدرة‬ ‫بسعات‬Power capacities‫مختلفة‬.
1-‫حسب‬‫نمط‬‫تدفق‬‫البخار‬According to the type of steam flow:
-‫التوربينات‬‫المحورية‬Axial turbines:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬،‫يتدفق‬‫البخار‬‫في‬‫إ‬‫تجاه‬‫موا‬‫زي‬‫لل‬‫محور‬
‫في‬ ‫الدوار‬‫التوربين‬.
-‫التوربينات‬‫الشعاعية‬Radial turbines:‫ف‬‫ي‬‫هذه‬‫التوربينات‬،‫يتدفق‬‫البخار‬‫في‬‫إ‬‫تجاه‬‫عمودي‬‫على‬
‫محور‬‫التوربين‬،‫تكون‬‫واحدة‬‫أو‬‫أكثر‬‫من‬‫مراحل‬‫الضغط‬‫المنخفض‬‫محورية‬.
8-‫الدوران‬ ‫أعمدة‬ ‫عدد‬ ‫حسب‬According to the number of shafts:
-‫توربينات‬‫أحادية‬‫العمود‬Single shaft turbines.
-‫توربينات‬‫متعددة‬‫األعمدة‬Multi-shaft turbines.

3. 2
1-‫حسب‬‫طريقة‬‫ال‬‫ت‬‫حكم‬‫السيطرة‬ ‫أو‬According to the method of governing:
-‫توربينات‬‫ذات‬‫ال‬‫تحكم‬‫بصمام‬‫خانق‬Turbines with throttle governing:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬،
‫يدخل‬‫البخار‬‫النقي‬‫عبر‬‫واحد‬‫أو‬‫أكثر‬(‫حسب‬‫القدرة‬ ‫تنامي‬)‫من‬‫صمامات‬‫الخنق‬Throttle valves‫التي‬
‫تعمل‬‫في‬‫وقت‬‫واحد‬.
-‫توربينات‬‫ذات‬‫ال‬‫تحكم‬‫ب‬‫الفوهة‬‫المنفث‬ ‫أو‬Turbines with nozzle governing:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬
،‫يدخل‬‫البخار‬‫النقي‬‫من‬‫خالل‬‫واحد‬‫أو‬‫أكثر‬‫من‬‫الحواكم‬ ‫أو‬ ‫المنظمات‬Regulatorsُ‫ت‬ ‫التي‬‫فتح‬‫على‬‫التوالي‬
-‫توربينات‬‫أو‬ ‫جانبي‬ ‫تحكم‬ ‫ذات‬‫إ‬‫لتفافي‬Turbines with by-pass governing:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬،
‫إلى‬‫جانب‬‫المرحلة‬‫األولى‬‫يتم‬‫تغذية‬‫البخار‬‫مباشرة‬‫إلى‬‫الوسط‬ ‫المراحل‬ ‫من‬ ‫ثالثة‬ ‫حتى‬ ‫أو‬ ‫أثنتين‬ ‫أو‬ ‫واحدة‬‫ية‬
Intermediate stages. ‫التوربين‬ ‫في‬
8-‫حسب‬‫عملية‬‫إ‬‫نخفاض‬‫الحرارة‬According to the heat drop process:
-‫التكثيف‬ ‫توربينات‬‫مع‬‫المولدات‬Condensing turbines with generators:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬،
‫يتم‬‫توجيه‬‫البخار‬‫ب‬‫ضغط‬‫أقل‬‫من‬‫الضغط‬‫الجوي‬Atmospheric pressure‫إلى‬‫المكثف‬Condenser
.‫كما‬‫يتم‬‫إ‬‫ستخراج‬‫البخار‬‫من‬‫المراحل‬‫الوسطية‬‫لتسخين‬‫مياه‬‫التغذية‬Feed water.‫يتم‬‫فقدان‬‫الحرارة‬
‫الكامنة‬Latent heat‫بالكامل‬‫من‬‫بخار‬‫العادم‬Exhaust steam‫خالل‬‫عملية‬‫التكثيف‬‫في‬‫هذه‬
‫التوربينات‬.
-‫التكثيف‬ ‫توربينات‬‫مع‬‫واحد‬‫ة‬‫أو‬‫أكثر‬‫من‬‫عمليات‬‫اإل‬‫ستخراج‬‫في‬‫المرحلة‬‫الوسيطة‬Condensing
turbines with one or more intermediate stage extractions:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬،‫يتم‬
‫إ‬‫ستخراج‬‫البخار‬‫من‬‫المراحل‬‫الوسطية‬‫ألغراض‬‫و‬ ‫التسخين‬‫التدفئة‬‫الصناعية‬Industrial heating.
-‫توربينات‬‫الضغط‬‫اإلرتدادي‬ ‫أو‬ ‫الراجع‬Back pressure turbines:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬،‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬
‫بخار‬‫العادم‬‫ل‬‫ألغراض‬‫ال‬‫صناعية‬‫أو‬‫ال‬‫تسخين‬.‫يمكن‬‫أي‬‫ض‬‫ا‬‫إ‬‫ستخدام‬‫التوربينات‬‫ذات‬‫الفراغ‬‫المتدهور‬
)‫جودة‬ ‫(األقل‬Deteriorated vacuum‫حيث‬‫ما‬‫يمكن‬‫إ‬‫ستخدام‬‫بخار‬‫العادم‬‫ألغراض‬‫التدفئة‬‫والمعالجة‬.
-‫توربينات‬‫ال‬‫تكثيف‬ ‫بدون‬ ‫العالي‬ ‫ضغط‬Topping turbines:‫في‬‫هذه‬‫التوربينات‬،‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫بخار‬
‫العادم‬‫في‬‫توربينات‬‫تكثيف‬‫الضغط‬‫المتوسط‬‫والمنخفض‬Medium and low pressure
condensing turbines.‫تعمل‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫في‬‫ظروف‬‫تشغيل‬‫أولية‬‫عالية‬‫لضغط‬‫حرارة‬ ‫ودرجة‬
‫البخار‬Steam pressure and temperature،‫وتستخدم‬‫في‬‫الغالب‬‫أثناء‬‫تمديد‬‫توسيع‬ ‫أو‬‫قدرات‬
‫محطات‬‫الطاقة‬Power station،‫بهدف‬‫الحصول‬‫على‬‫كفاءات‬Efficiencies‫أفضل‬.
‫مالحظة‬‫توضيحية‬:High pressure, non-condensing turbine = Topping turbine
7-‫حسب‬‫ظروف‬‫البخار‬‫في‬‫مدخل‬‫التوربين‬:
According to the steam conditions at inlet to turbine
-‫توربينات‬‫الضغط‬‫المنخفض‬Low pressure turbines:‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫البخار‬‫عند‬‫ضغط‬‫من‬
(1.2‫إلى‬2‫بار‬Bar).
-‫توربينات‬‫الضغط‬‫المتوسط‬Medium pressure turbines:‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫البخار‬‫حتى‬
‫ضغط‬(81‫بار‬. )
-‫توربينات‬‫الضغط‬‫العالي‬High pressure turbines:‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫البخار‬‫عند‬‫ضغط‬‫أعلى‬
‫من‬(81‫بار‬. )
-‫توربينات‬‫الضغط‬‫العالي‬‫جدا‬Very high pressure turbines:‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫البخار‬‫عند‬
‫ضغط‬(171‫بار‬)‫وأعلى‬‫ودرجات‬‫حرارة‬(111‫درجة‬‫مئوية‬C°)‫وأعلى‬.
-‫توربينات‬‫الضغط‬‫فوق‬‫الحرج‬Supercritical pressure turbines:‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫البخار‬
‫عند‬‫ضغط‬(221)‫بار‬‫وأكثر‬.

4. 3
4-‫إ‬ ‫حسب‬‫ستخدامها‬‫في‬‫الصناعة‬According to their usage in industry:
-‫توربينات‬‫ثابتة‬‫ذات‬‫سرعة‬‫دوران‬‫ثابتة‬:
Stationary turbines with constant speed of rotation
‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫في‬‫المقام‬‫األول‬‫إلدارة‬‫مولدات‬‫المتناوب‬ ‫التيار‬Alternators.
-‫توربينات‬‫ثابتة‬‫ذات‬‫سرعة‬‫دوران‬‫متغيرة‬:
Stationary turbines with variable speed of rotation
‫هذه‬‫التوربينات‬‫مخصصة‬‫النافخات‬ ‫إلدارة‬‫التوربينية‬Turbo-blowers‫الهواء‬ ‫تدوير‬ ‫ومراوح‬Air
circulators‫والمضخات‬Pumps‫وغيرها‬.
-‫التوربينات‬‫غير‬‫الثابتة‬‫ذات‬‫السرعة‬‫المتغيرة‬Non-stationary turbines with variable speed:
‫تستخدم‬‫هذه‬‫التوربينات‬‫عادة‬‫في‬‫البواخر‬)‫البخارية‬ ‫النقل‬ ‫(وسائط‬Steamers‫والسفن‬Ships‫وقاطرات‬
‫السكك‬‫الحديدية‬Railway locomotives.
‫مزايا‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫على‬‫المحركات‬‫البخارية‬
Advantages of steam turbines over steam engines
1-‫الكفاءة‬‫الحرارية‬Thermal efficiency‫أعلى‬‫بكثير‬.
2-‫نظرا‬‫لعدم‬‫وجود‬‫أجزاء‬‫ترددية‬Reciprocating parts،‫فمن‬‫الممكن‬‫تحقيق‬‫توازن‬Balancing‫مثالي‬
‫وبالتالي‬‫ال‬‫تكون‬‫هناك‬‫حاجة‬‫إلى‬‫و‬‫أساس‬‫ثقيل‬Heavy foundation.
1-‫أكبر‬ ‫و‬ ‫أعلى‬ ‫سرعات‬ ‫مدى‬ ‫تحقيق‬ ‫يمكن‬.
8-‫تكون‬‫التزييت‬ ‫عملية‬Lubrication‫جدا‬ ‫سهلة‬‫حيث‬‫ال‬‫توجد‬‫أجزاء‬‫إ‬‫حتكاكية‬Rubbing parts.
1-‫يتم‬‫توليد‬‫القدرة‬‫ب‬‫معدل‬‫منتظم‬Uniform rate،‫وبالتالي‬‫ال‬‫حاجة‬‫إلى‬‫دوالب‬‫الموازنة‬‫تنظيم‬ ‫دوالب‬ ‫أو‬
‫السرعة‬Flywheel.
8-‫معدل‬‫استهالك‬‫البخار‬Steam consumption rate‫يكون‬‫أقل‬.
7-‫أكثر‬‫إحكاما‬‫وتماسكا‬Compact‫وتتطلب‬‫إ‬‫نتباه‬‫أقل‬‫أثناء‬‫التشغيل‬Operation.
4-‫أكثر‬‫مالءمة‬‫لمحطات‬‫القدرة‬Power plants‫الكبيرة‬.
1-‫تكلفة‬‫صيانة‬Maintenance cost، ‫أقل‬‫بنيتها‬ ‫لبساطة‬Construction‫وتشغيلها‬‫بدرجة‬‫كبيرة‬‫بسبب‬
‫عدم‬‫وجود‬‫أجزاء‬‫مثل‬‫المكبس‬Piston،‫ذراع‬‫المكبس‬Piston rod،‫رأس‬‫متقاطع‬)‫(صليبي‬Cross head
،‫ذراع‬‫التوصيل‬Connecting rod.
11-‫يمكن‬‫تحميل‬‫كبيرة‬ ‫زائدة‬ ‫أحمال‬Overloads‫على‬‫حساب‬‫إ‬‫نخفاض‬‫طفيف‬‫في‬‫الكفاءة‬‫الكلية‬Overall
efficiency.
‫طرق‬‫تقليل‬‫سرعة‬‫المحور‬‫الدوار‬Methods of reducing rotor speed
‫للتوربينات‬ ‫المضاعف‬ ‫(التركيب‬Compounding of turbines)
‫إذا‬‫سمح‬‫للسرعة‬‫العالية‬‫للبخار‬‫بالتدفق‬‫خالل‬‫صف‬‫واحد‬‫من‬‫الريش‬‫المتحركة‬Moving blades،‫فإنه‬‫ينتج‬
‫سرعة‬‫دورانية‬‫تبلغ‬‫حوالي‬(11111‫دورة‬‫في‬‫الدقيقة‬rpm)‫وهي‬‫عالية‬‫ا‬‫جد‬‫لإل‬‫ستخدام‬‫العملي‬.‫لذلك‬‫من‬
‫الضروري‬‫إدخال‬‫بعض‬‫التحسينات‬Improvements‫لإل‬‫ستخدام‬‫العملي‬‫وأيض‬‫ا‬‫لتحقيق‬‫أداء‬‫عالي‬High
performance.‫و‬‫هذا‬‫ممكن‬‫يتم‬ ‫أن‬‫من‬‫خالل‬‫اإل‬‫ستفادة‬‫من‬‫أكثر‬‫من‬‫مجموعة‬‫من‬‫الفوهات‬Nozzles
‫و‬‫المتحركة‬ ‫الريش‬،‫في‬‫سلسلة‬‫موصولة‬‫ب‬‫إ‬‫حكام‬‫إلى‬‫العمود‬‫الدوار‬‫بحيث‬‫يتم‬‫إ‬‫متصاص‬‫ضغط‬‫البخار‬‫أو‬‫سرعة‬
‫التدفق‬(‫النفث‬)Jet velocity‫من‬‫قبل‬‫التوربين‬‫على‬‫مراحل‬.‫وهذا‬‫ما‬‫يسمى‬‫ب‬‫التركيب‬‫المضاعف‬‫للتوربينات‬

5. 4
‫يمكن‬‫تقليل‬‫سرعة‬‫الدوران‬Rotational speed‫العالية‬‫للتوربين‬‫بالطرق‬‫التالية‬‫من‬‫التركيب‬:
1-‫تركيب‬‫السرعة‬Velocity compounding.
2-‫الضغط‬ ‫تركيب‬Pressure compounding.
1-‫ال‬ ‫تركيب‬‫سرعة‬‫و‬‫الضغط‬Pressure-Velocity compounding.
‫تركيب‬‫السرعة‬Velocity compounding:
‫ضائعة‬ ‫سرعة‬
Lost velocity
( ‫الشكل‬1)‫تركيب‬‫السرعة‬Velocity compounding
‫يتكون‬‫التركيب‬ ‫هذا‬‫من‬‫مجموعة‬‫من‬‫الفوهات‬‫وبعض‬‫الصفوف‬‫من‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫التي‬‫يتم‬‫تثبيتها‬‫على‬‫ال‬‫عمود‬
‫الدوار‬‫و‬‫صفوف‬‫من‬‫الريش‬‫الثابتة‬Fixed blades‫المرتبطة‬‫بالغالف‬.
‫كما‬‫هو‬‫موضح‬‫في‬‫الشكل‬(1)،‫يتم‬‫فصل‬‫من‬ ‫صفين‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫بواسطة‬‫صف‬‫واحد‬‫من‬‫الريش‬‫الثابتة‬.
‫أوال‬‫يدخل‬‫ال‬‫بخار‬‫ب‬‫سرعة‬‫عالية‬‫الصف‬‫األول‬‫من‬‫الريش‬‫المتحركة‬،‫حيث‬‫يتم‬‫امتصاص‬‫جزء‬‫من‬‫السرعة‬.
‫ثم‬‫يدخل‬‫حلقة‬‫من‬‫ال‬‫ريش‬‫ال‬‫ثابت‬‫ة‬‫حيث‬‫يتم‬‫تغيير‬‫إ‬‫تجاه‬‫البخار‬‫لتتناسب‬‫مع‬‫الحلقة‬‫الثانية‬‫من‬‫ال‬‫ريش‬‫المتحركة‬.‫ال‬
‫يوجد‬‫تغير‬‫في‬‫السرعة‬‫مرور‬ ‫عند‬‫البخار‬‫فوق‬‫الريش‬‫الثابتة‬.
‫ثم‬‫يمر‬‫البخار‬‫إلى‬‫الصف‬‫الثاني‬‫من‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫حيث‬‫يتم‬‫تقليل‬‫السرعة‬‫بشكل‬‫أكبر‬.‫وهكذا‬‫يحدث‬‫إ‬‫نخفاض‬
‫ب‬‫السرعة‬‫في‬‫كل‬‫مرة‬‫يمر‬‫فيها‬‫البخار‬‫فوق‬‫صف‬‫الريش‬‫المتحركة‬.‫وهكذا‬‫يترك‬‫البخار‬‫التوربين‬‫بسرعة‬
‫منخفضة‬.
‫يظهر‬‫التباين‬‫في‬‫ضغط‬‫وسرعة‬‫البخار‬‫أثناء‬‫مروره‬‫على‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫والثابتة‬‫في‬‫الشكل‬(1).‫يتضح‬‫من‬
‫الشكل‬‫أن‬‫إ‬‫نخفاض‬‫الضغط‬‫يحدث‬‫فقط‬‫في‬‫الفوهة‬‫وال‬‫يوجد‬‫مزيد‬‫من‬‫اإل‬‫نخفاض‬‫في‬‫الضغط‬‫أثناء‬‫مروره‬‫على‬
‫الريش‬‫المتحركة‬.

6. 5
‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫تركيب‬ ‫طريقة‬‫السرعة‬‫في‬‫توربين‬‫كورتيس‬Curtis turbine‫بعد‬‫أن‬‫تم‬‫اقتراحه‬‫ألول‬‫مرة‬‫من‬‫قبل‬
‫كورتيس‬C.G. Curtis.
‫المزايا‬Advantages:
1-‫التركيب‬ ‫يكون‬‫بع‬‫دد‬‫قليل‬‫ب‬ ‫يكون‬ ‫وبالتالي‬ ‫المراحل‬ ‫من‬‫ت‬‫كلفة‬‫أولية‬Initial cost. ‫قليلة‬
2-‫التركيب‬ ‫يحتاج‬‫إ‬‫قليلة‬ ‫مساحة‬ ‫أو‬ ‫حيز‬ ‫لى‬Less space.
1-‫موثوقية‬ ‫ذات‬ ‫المنظومة‬Reliable. ‫التشغيل‬ ‫في‬ ‫وسهولة‬
8-‫يكون‬‫هبوط‬‫الضغط‬‫في‬‫الفوهة‬‫كبير‬،‫لذا‬‫ال‬‫تحتاج‬‫التوربينات‬‫نفسها‬‫إلى‬‫العمل‬‫في‬‫ذو‬ ‫محيط‬ ‫أو‬ ‫وسط‬
‫ضغط‬‫عالي‬،‫وال‬‫ي‬‫كون‬‫أوغطاء‬ ‫غالف‬‫التوربين‬Turbine housing‫قوي‬‫للغاية‬.
‫المساوىء‬Disadvantages:
1-‫مزيد‬‫من‬‫خسائر‬‫اإل‬‫حتكاك‬Friction losses‫بسبب‬‫السرعة‬‫العالية‬‫جدا‬‫في‬‫الفوهات‬.
2-‫كفاءة‬‫أقل‬‫ألن‬‫نسبة‬‫سرعة‬‫الريشة‬Blade velocity‫إلى‬‫سرعة‬‫البخار‬Steam velocity‫ليست‬‫مثالية‬
Optimum.
1-‫القدرة‬‫المتنامية‬‫في‬‫الصفوف‬‫الالحقة‬‫ليست‬‫سوى‬‫جزء‬‫صغير‬‫من‬‫الصف‬‫األول‬.
8-‫ال‬‫تزال‬‫جميع‬‫المراحل‬‫تتطلب‬‫بعض‬‫المساحة‬‫والمواد‬Material‫والتكلفة‬.
‫الضغط‬ ‫تركيب‬Pressure compounding:
( ‫الشكل‬2)‫الضغط‬ ‫تركيب‬Pressure compounding

7. 6
‫الثابتة‬ ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫عدد‬ ‫من‬ ‫يتكون‬Fixed nozzles‫حلقات‬ ‫بين‬ ‫دمجها‬ ‫يتم‬ ‫التي‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫الريش‬ ‫هذه‬ .
‫بأحكام‬ ‫متصلة‬ ‫تكون‬‫عمود‬ ‫إلى‬‫اإلدارة‬.‫مرحلة‬ ‫كل‬ . ‫المراحل‬ ‫من‬ ‫عدد‬ ‫في‬ ‫الضغط‬ ‫خفض‬ ‫يتم‬ ‫التركيب‬ ‫هذا‬ ‫في‬
. ‫المتحركة‬ ‫الريش‬ ‫من‬ ‫وحلقة‬ ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫من‬ ‫تتكون‬
‫المرجل‬ ‫من‬ ‫البخار‬ ‫يمر‬Boiler‫حيث‬ ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫أول‬ ‫خالل‬‫يتمدد‬Expand‫جزئي‬ ‫بشكل‬.‫و‬‫يتم‬
‫إ‬‫تقري‬ ‫سرعته‬ ‫كل‬ ‫متصاص‬‫با‬‫من‬ ‫األولى‬ ‫المجموعة‬ ‫فوق‬ ‫يمر‬ ‫عندما‬‫الريش‬‫المتحركة‬.‫إلى‬ ‫أيضا‬ ‫تمريره‬ ‫يتم‬ ‫ثم‬
‫الريش‬ ‫من‬ ‫الثانية‬ ‫المجموعة‬ ‫خالل‬ ‫ومن‬ ‫أخرى‬ ‫مرة‬ ‫جزئيا‬ ‫تمدده‬ ‫يتم‬ ‫حيث‬ ‫الثابتة‬ ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫الثانية‬ ‫المجموعة‬
‫البخار‬ ‫يترك‬ ‫حتى‬ ‫العملية‬ ‫هذه‬ ‫تتكرر‬ ‫وهكذا‬ . ‫تقريبا‬ ‫البخار‬ ‫سرعة‬ ‫إمتصاص‬ ‫يتم‬ ‫حيث‬ ‫المتحركة‬‫التوربين‬‫عند‬
‫المكثف‬ ‫ضغط‬Condenser pressure.
‫من‬‫البخار‬ ‫سرعة‬ ‫تقليل‬ ‫يتم‬ ، ‫مراحل‬ ‫على‬ ‫الضغط‬ ‫تقليل‬ ‫خالل‬‫ي‬ ‫الذي‬‫إلى‬ ‫دخل‬‫الريش‬.‫كبير‬ ‫حد‬ ‫إلى‬ ‫المتحركة‬
‫سرعة‬ ‫تقليل‬ ‫يتم‬ ‫ثم‬ ‫ومن‬‫المحور‬‫الدوار‬.‫هذه‬ ‫التركيب‬ ‫طريقة‬‫تستخدم‬‫في‬‫توربينات‬‫وزولي‬ ‫راتو‬Rateau &
Zoelly turbines.
‫مالحظة‬‫توضيحية‬:‫زولي‬ ‫هاينريش‬Heinrich Zoelly(1482-1117‫مهند‬ )‫س‬‫مكسيك‬‫ي‬–‫سويسر‬، ‫ي‬‫التوربينات‬ ‫بتطوير‬ ‫قام‬
‫التوربينات‬ ‫تحركها‬ ‫التي‬ ‫والقاطرات‬ ‫البخارية‬.
‫الضغط‬ ‫و‬ ‫السرعة‬ ‫تركيب‬Pressure-Velocity compounding:
1-‫يتم‬ ، ‫التركيب‬ ‫من‬ ‫الطريقة‬ ‫هذه‬ ‫في‬‫إ‬‫من‬ ‫كل‬ ‫ستخدام‬‫تركيب‬‫الضغط‬‫والسرعة‬.
2-‫اإل‬ ‫إجراء‬ ‫يتم‬‫نخفاض‬‫الهبوط‬ ‫أو‬Drop‫السرعة‬ ‫تتضاعف‬ ‫كما‬ ، ‫مرحلتين‬ ‫على‬ ‫البخار‬ ‫ضغط‬ ‫في‬ ‫الكامل‬
‫المكتسبة‬‫مرحلة‬ ‫كل‬ ‫في‬ ‫عليها‬ ‫الحصول‬ ‫يتم‬ ‫التي‬.
1-‫و‬ ‫مرحلة‬ ‫كل‬ ‫بداية‬ ‫في‬ ‫الفوهات‬ ‫حلقة‬ ‫تثبيت‬ ‫يتم‬‫يبقى‬‫ثاب‬ ‫الضغط‬‫تا‬‫مرحلة‬ ‫كل‬ ‫خالل‬.
8-‫يتم‬‫إ‬‫طريقة‬ ‫ستخدام‬‫هذه‬ ‫التركيب‬‫في‬‫توربين‬‫كورتيس‬‫و‬‫أكثر‬ ‫في‬‫ال‬‫توربينات‬.
( ‫الشكل‬1)‫الضغط‬ ‫و‬ ‫السرعة‬ ‫تركيب‬Pressure-Velocity compounding

8. 7
‫مبدأ‬‫البسيط‬ ‫الدفعي‬ ‫التوربين‬Simple impulse turbine principle
‫ي‬‫تكون‬‫البسيط‬ ‫الدفعي‬ ‫التوربين‬‫أساسا‬‫فوهة‬ ‫من‬Nozzle، ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫أو‬‫ومحور‬‫ار‬ ّ‫دو‬Rotor
‫عمود‬ ‫على‬ ‫مثبت‬Shaft‫من‬ ‫واحدة‬ ‫ومجموعة‬ ،‫الريش‬‫المتحركة‬‫المرتبطة‬‫بال‬‫محورال‬‫و‬ ‫دوار‬‫غالف‬Casing.
‫ألن‬ ‫نظرا‬ ‫البسيطة‬ ‫الدفعية‬ ‫التوربينات‬ ‫أسم‬ ‫التوربينات‬ ‫هذه‬ ‫على‬ ‫يطلق‬‫تمدد‬‫البخار‬Steam expansion‫يحدث‬
. ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫واحدة‬ ‫مجموعة‬ ‫في‬‫و‬‫ي‬‫توربين‬ ‫أيضا‬ ‫البسيط‬ ‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫سمى‬De-Laval‫إلى‬ ‫نسبة‬ ،
. ‫مخترعها‬
( ‫الشكل‬8‫البسيط‬ ‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫مبدأ‬ )Simple impulse turbine principle

9. 8
‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫أساسيات‬Basics of impulse turbine
‫التوربين‬ ‫في‬‫الدفعي‬‫ثابتة‬ ‫فوهة‬ ‫خالل‬ ‫من‬ ‫البخار‬ ‫يخرج‬ ،‫ب‬‫ج‬ ‫عالية‬ ‫سرعة‬‫د‬، ‫ا‬‫ويضرب‬‫الريش‬‫على‬ ‫المثبتة‬
‫للمحور‬ ‫الخارجية‬ ‫الحدود‬‫ال‬‫ار‬ ّ‫دو‬.‫بتغيير‬ ‫تقوم‬ ‫التي‬‫إ‬‫ضغطه‬ ‫تغيير‬ ‫دون‬ ‫البخار‬ ‫تدفق‬ ‫تجاه‬.‫عن‬ ‫الناتجة‬ ‫القوة‬
)‫الزخم‬ ( ‫الدفع‬ ‫قوة‬ ‫في‬ ‫التغيير‬Momentum‫دوران‬ ‫ستسبب‬Rotation‫التوربين‬ ‫عمود‬
‫أمثلة‬‫توربينات‬ :‫ذكرها‬ ‫مر‬ ‫كما‬ ، ‫وراتو‬ ‫وكورتيس‬ ‫الفال‬ ‫دي‬.
‫التوربين‬ ‫يتكون‬‫الدفعي‬‫أساس‬‫ا‬‫من‬‫جزء‬‫ار‬ ّ‫دو‬Rotor‫عمود‬ ‫على‬ ‫ُثبت‬‫م‬Shaft‫حر‬‫الدوران‬‫بإسناد‬‫من‬ ‫مجموعة‬
‫المحامل‬Bearings.‫وضع‬ ‫ويتم‬ ، ‫المنحنية‬ ‫الريش‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫الدوار‬ ‫للجزء‬ ‫الخارجية‬ ‫الحافة‬ ‫تحمل‬‫التركيب‬
‫أو‬‫التجميع‬Assembly‫اإلغالق‬ ‫محكمة‬ ‫علبة‬ ‫أو‬ ‫صندوق‬ ‫في‬ ‫بأكمله‬Airtight case.
‫ال‬ ‫تقوم‬‫فوهات‬‫بتوجيه‬‫البخار‬‫مباشرة‬‫ضد‬‫ال‬‫وت‬ ‫ريش‬‫المحور(الجزء‬ ‫دوير‬‫الدوار‬)ُ‫ت‬ .‫ستمد‬‫ال‬‫طاقة‬‫الالزمة‬‫لدوران‬
‫التوربين‬‫الدفعي‬‫الحركية‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬Kinetic energy‫يتدفق‬ ‫الذي‬ ‫للبخار‬‫من‬‫خالل‬‫الفوهات‬.
‫إن‬‫الدفع‬ ‫مصطلح‬Impulse‫التي‬ ‫القوة‬ ‫أن‬ ‫يعني‬‫تدير‬‫تأثير‬ ‫من‬ ‫تأتي‬ ‫التوربين‬‫تصادم‬ ‫أو‬ ‫دفع‬‫على‬ ‫البخار‬‫الريش‬
‫يمكن‬‫إ‬‫الدوالب‬ ‫لعبة‬ ‫ستخدام‬Toy Pinwheel) ‫الرياح‬ ‫بتأثير‬ ‫يدور‬ ‫الذي‬ ‫الهواء‬ ‫دوالب‬ ‫لعبة‬ ‫وهي‬ (‫لدراسة‬
‫للتوربينات‬ ‫األساسية‬ ‫المبادئ‬ ‫بعض‬.‫ف‬‫عند‬‫النفخ‬ ‫أو‬ ‫الضرب‬‫حافة‬ ‫على‬‫الدوالب‬،‫س‬‫بسرعة‬ ‫يدور‬.‫و‬‫كلما‬‫كانت‬
‫أقوى‬ ‫النفخة‬ ‫أو‬ ‫الضربة‬‫كلما‬ ،‫دار‬‫الدوالب‬‫أسرع‬.
‫البخار‬ ‫من‬ ‫الحركية‬ ‫الطاقة‬ ‫يستخدم‬ ‫أنه‬ ‫إال‬ ، ‫المبدأ‬ ‫نفس‬ ‫على‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫يعمل‬‫من‬ ‫الخارج‬‫البخار‬ ‫فوهة‬
‫بدال‬‫الهواء‬ ‫من‬.
‫توجد‬‫فوهات‬‫البخار‬‫عند‬‫الت‬ ‫مدخل‬‫وربين‬Turbine inlet.‫و‬‫فوهة‬ ‫عبر‬ ‫البخار‬ ‫يمر‬ ‫عندما‬‫ال‬‫تحويل‬ ‫يتم‬ ، ‫بخار‬
‫الكامنة‬ ‫الطاقة‬Potential energy‫حركية‬ ‫طاقة‬ ‫إلى‬.‫المحور‬ ‫ويدور‬ ‫التوربين‬ ‫ريش‬ ‫نحو‬ ‫البخار‬ ‫هذا‬ ‫توجيه‬ ‫يتم‬
‫الحركية‬ ‫طاقتها‬ ‫من‬ ‫بعض‬ ‫نقل‬ ‫تم‬ ‫وقد‬ ، ‫الريش‬ ‫خالل‬ ‫المرور‬ ‫عند‬ ‫البخار‬ ‫سرعة‬ ‫تقليل‬ ‫ويتم‬ . ‫الدوار‬‫الريش‬ ‫إلى‬
. ‫الدوار‬ ‫المحور‬ ‫لتدوير‬
‫يمكن‬‫إ‬‫ا‬ ‫التوربينات‬ ‫ستخدام‬‫الدفعية‬‫و‬ ‫لتشغيل‬‫توجيه‬‫السحب‬ ‫نافخات‬‫القسري‬Forced draft blowers
‫والمضخات‬Pumps‫الرئيسية‬ ‫الدفع‬ ‫وتوربينات‬Main propulsion turbines.
‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫وعمل‬ ‫تركيب‬Construction and working of impulse turbine
‫من‬ ‫العلوي‬ ‫الجزء‬ ‫ُظهر‬‫ي‬( ‫الشكل‬8)‫مقط‬‫ع‬‫طو‬ ‫ا‬‫ليا‬‫ل‬‫التوربين‬ ‫من‬ ‫العلوي‬ ‫لنصف‬.‫الشكل‬ ‫يبين‬ ‫األوسط‬ ‫الجزء‬
‫للفوهة‬ ‫الفعلي‬‫و‬‫الريشة‬ ‫تركيب‬Blading.‫السفلي‬ ‫الجزء‬ ‫ويوضح‬‫تغير‬‫المطلقة‬ ‫السرعة‬Absolute
velocity‫المطلق‬ ‫والضغط‬Absolute pressure‫البخار‬ ‫تدفق‬ ‫أثناء‬‫عبوره‬ ‫خالل‬‫و‬ ‫الفوهات‬‫الريش‬.
‫يحدث‬‫تمدد‬‫(ضغط‬ ‫األولي‬ ‫ضغطه‬ ‫من‬ ‫البخار‬‫المرجل‬Boiler pressure‫المكثف‬ ‫(ضغط‬ ‫النهائي‬ ‫الضغط‬ ‫إلى‬ )
Condenser pressure‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫واحدة‬ ‫مجموعة‬ ‫في‬ ).‫وبسبب‬‫العالي‬ ‫الهبوط‬‫ب‬، ‫الفوهات‬ ‫في‬ ‫الضغط‬
‫س‬‫الفوهات‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫سرعة‬ ‫تزداد‬.‫البخار‬ ‫يترك‬‫على‬ ‫المركبة‬ ‫التوربين‬ ‫ريش‬ ‫ويضرب‬ ‫جدا‬ ‫عالية‬ ‫بسرعة‬ ‫الفوهة‬
. ‫العالية‬ ‫السرعة‬ ‫بهذه‬ ‫دوالب‬‫و‬‫بأنه‬ ‫هذه‬ ‫العالية‬ ‫الخروج‬ ‫لسرعة‬ ‫نتيجة‬ ‫الطاقة‬ ‫فقدان‬ ‫ُعرف‬‫ي‬ ‫عادة‬‫خسارة‬ُ‫م‬ّ‫رح‬‫لة‬
Carry over loss‫أو‬‫المغادرة‬ ‫خسارة‬Leaving loss‫العادم‬ ‫خسارة‬ ‫أو‬Exhaust loss‫أو‬‫سرعة‬ ‫خسارة‬
‫المغادرة‬Leaving-velocity loss.
‫البخار‬ ‫ضغط‬ ‫يبقى‬‫ثابتا‬‫يتحرك‬ ‫عندما‬‫الريش‬ ‫خالل‬‫ولكن‬‫سرعته‬‫تقل‬.‫أو‬ ‫(المغادرة‬ ‫الخروج‬ ‫سرعة‬ ‫تصل‬ ‫قد‬
( ‫إلى‬ )‫الضائعة‬1.1. ‫الفوهة‬ ‫مخرج‬ ‫سرعة‬ ‫من‬ ) ٪
‫كل‬ ‫أن‬ ‫بما‬ ‫أيضا‬‫الحركية‬ ‫الطاقة‬‫سيتم‬‫إ‬‫من‬ ‫واحدة‬ ‫حلقة‬ ‫بواسطة‬ ‫متصاصه‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫سرعة‬ ‫فإن‬ ، ‫فقط‬
‫الدوالب‬Wheel‫تكون‬‫تتراوح‬ ‫للغاية‬ ‫مرتفعة‬(‫من‬21111‫إلى‬11111‫الدقيقة‬ ‫في‬ ‫دورة‬RPM).
‫يمكن‬ ، ‫ذلك‬ ‫ومع‬‫تقليل‬‫سرعة‬ ( ‫أي‬ ‫السرعة‬ ‫هذه‬‫الدوالب‬‫سرعة‬ ‫أو‬‫المحور‬‫الدوار‬)‫خالل‬ ‫من‬‫إ‬‫طريقة‬ ‫عتماد‬
‫التوربينات‬ ‫تركيب‬Compounding of turbines.

10. 9
‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫مساوىء‬Disadvantages of impulse turbine
1-‫يجب‬ ‫أنه‬ ‫بما‬‫إ‬‫ستيعاب‬‫إمتصاص‬ ‫أو‬‫كل‬‫الحركية‬ ‫الطاقة‬‫من‬ ‫فقط‬ ‫واحدة‬ ‫حلقة‬ ‫في‬ ‫السرعة‬ ‫عالي‬ ‫للبخار‬‫الريش‬
‫عالية‬ ‫التوربين‬ ‫سرعة‬ ‫فإن‬ ، ‫المتحركة‬‫جد‬‫إلى‬ ‫يصل‬ ‫ما‬ ‫أي‬ ، ‫ا‬(11111‫الدقيقة‬ ‫في‬ ‫دورة‬)‫عملية‬ ‫ألغراض‬.
2-‫في‬ ‫كبيرة‬ ‫خسارة‬ ‫هناك‬ ‫أن‬ ‫يعني‬ ‫مما‬ ‫الكفاية‬ ‫فيه‬ ‫بما‬ ‫عالية‬ ‫الخروج‬ ‫عند‬ ‫البخار‬ ‫سرعة‬‫الحركية‬ ‫الطاقة‬.
‫السرعة‬ ‫مخطط‬‫السرعة‬ ‫مثلث‬(Velocity diagram ( Velocity triangle
( ‫الشكل‬1)‫السرعة‬ ‫مخطط‬‫السرعة‬ ‫مثلث‬(Velocity diagram ( velocity triangle

11. 10
‫السرعة‬ ‫مثلث‬ ‫توضيح‬( ‫الشكل‬5):
Absolute velocity of steam at inlet in m/s = v1‫متر‬ ‫المدخل‬ ‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫المطلقة‬ ‫السرعة‬‫ثانية‬.
Nozzle inlet angle = α1. ‫الفوهة‬ ‫مدخل‬ ‫زاوية‬
Blade velocity in m/s = u. ‫الريشة‬ ‫سرعة‬
Relative velocity of steam at inlet in m/s = vr1‫متر‬ ‫المدخل‬ ‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫النسبية‬ ‫السرعة‬. ‫ثانية‬
Tangential velocity of steam at inlet in m/s = vw1‫متر‬ ‫المدخل‬ ‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫المماسية‬ ‫السرعة‬‫ثانية‬
Axial velocity of steam at inlet in m/s = va1‫متر‬ ‫المدخل‬ ‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫المحورية‬ ‫السرعة‬. ‫ثانية‬
Blade inlet angle = ϐ1. ‫الريشة‬ ‫مدخل‬ ‫زاوية‬
Blade outlet angle = ϐ2. ‫الريشة‬ ‫مخرج‬ ‫زاوية‬
Relative velocity of steam at outlet in m/s = vr2‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫النسبية‬ ‫السرعة‬‫المخرج‬‫متر‬. ‫ثانية‬
Tangential velocity of steam at outlet in m/s = vw2‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫المماسية‬ ‫السرعة‬‫المخرج‬
‫متر‬‫ثانية‬
Axial velocity of steam at outlet in m/s = va2‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫المحورية‬ ‫السرعة‬‫المخرج‬‫متر‬. ‫ثانية‬
Blade velocity coefficient = Vr2 / Vr1. ‫الريشة‬ ‫سرعة‬ ‫معامل‬
Absolute velocity of steam at outlet in m/s = v2‫عند‬ ‫للبخار‬ ‫المطلقة‬ ‫السرعة‬‫المخرج‬‫متر‬. ‫ثانية‬
Angle made by absolute velocity V2 with the tangent of the wheel at outlet = α2
‫زاوية‬‫إلتقاء‬ ‫من‬ ‫ناتجة‬‫المطلقة‬ ‫السرعة‬V2‫مع‬‫الدوالب‬ ‫مماس‬‫عند‬‫ال‬‫مخرج‬
: ‫مالحظة‬‫مثلث‬‫السرعة‬Velocity triangle‫ُمكن‬‫ي‬ .‫التوربينية‬ ‫اآللة‬ ‫في‬ ‫التشغيل‬ ‫لمائع‬ ‫المتنوعة‬ ‫السرعة‬ ‫مركبات‬ ‫يمثل‬ ‫مثلث‬ ‫هو‬
‫التوربينية‬ ‫اآللة‬ ‫ومخرج‬ ‫مدخل‬ ‫عند‬ ‫السرعة‬ ‫مثلثات‬ ‫رسم‬ُ‫ت‬ ‫أن‬.‫متجهة‬ ‫كميات‬ ‫بإعتبارها‬ ‫المثلث‬ ‫في‬ ‫السرعة‬ ‫مركبات‬ ‫مع‬ ‫التعامل‬ ‫يتم‬
‫السرع‬ ‫من‬ ‫عادة‬ ‫السرعة‬ ‫مثلث‬ ‫ويتكون‬ ،. ‫الثالثة‬ ‫المثلث‬ ‫أضالع‬ ‫بذلك‬ ‫ليتكون‬ ، ‫للمائع‬ ‫النسبية‬ ‫والسرعة‬ ‫المطلقة‬ ‫والسرعة‬ ‫المماسية‬ ‫ة‬
C
( ‫الشكل‬8‫المركبة‬ ‫السرعة‬ ‫مثلث‬ )Combined velocity triangle

12. 11
‫المرحلة‬ ‫كفاءة‬ ، ‫الريشة‬ ‫كفاءة‬ ، ‫القدرة‬ ، ‫المنجز‬ ‫الشغل‬
Work output , power , blade efficiency & stage efficiency
‫القوة‬Force‫اإل‬ ‫في‬‫تجاه‬‫المماسي‬Tangential direction=‫الزخم‬ ‫تغير‬ ‫معدل‬Momentum‫اإل‬ ‫في‬‫تجاه‬
‫المماسي‬.
‫الكتلة‬ =‫الثانية‬Mass per secondX‫في‬ ‫التغير‬‫ال‬‫سرعة‬(‫نيوتن‬Newtons)
= m ( Vw1 ± Vw2 ) )‫(نيوتن‬
‫اإل‬ ‫في‬ ‫القوة‬‫المحوري‬ ‫تجاه‬Axial direction=‫اإل‬ ‫في‬ ‫الزخم‬ ‫تغير‬ ‫معدل‬‫المحوري‬ ‫تجاه‬.
(‫الدفع‬ ‫قوة‬‫المحوري‬Axial thrust)(‫نيوتن‬)= m (Va1 – Va 2 )
‫المنجز‬ ‫الشغل‬Work done‫الريش‬ ‫على‬ ‫البخار‬ ‫قبل‬ ‫من‬(‫نيوتن‬‫متر‬‫ثانية‬(N .m/sm( Vw1 ± Vw2 )u=
‫القدرة‬Power‫المتنامية‬‫التوربين‬ ‫بواسطة‬(‫كيلواط‬KW)/ 1000um ( Vw1 ± Vw2)=
‫الريشة‬ ‫كفاءة‬Blade efficiency=)‫(الريش‬ ‫الريشة‬ ‫على‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬‫الطاقة‬Energy‫المجهزة‬‫للريشة‬
)‫(للريش‬
/ (V1)²u ( Vw1 ± Vw2)= 2u / ½ [ m(V1)²]m ( Vw1 ± Vw2)=
‫الريشة‬ ‫مع‬ ‫اإلحتكاك‬ ‫بسبب‬ ‫المفقودة‬ ‫الطاقة‬Energy lost due to blade friction
= 1/2 * m [ (Vr1)² – (Vr 2)² ] (N.m/s ‫متر‬ ‫(نيوتن‬‫ثانية‬
‫المرحلة‬ ‫كفاءة‬Stage efficiency)‫(الريش‬ ‫الريشة‬ ‫على‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬ =‫إجمالي‬‫كل‬ ‫في‬ ‫المجهزة‬ ‫الطاقة‬
‫مرحلة‬
m( H1` – H2 ) = ( Vw1 ± Vw2) u / Hd/um ( Vw1 ± Vw2)=
: ‫إن‬ ‫حيث‬Hd = H1 – H2‫(إ‬‫نخفاض‬‫الفوهة‬ ‫حلقة‬ ‫في‬ ‫الحرارة‬Heat drop in the nozzle ring)
‫األقصى‬ ‫الحد‬‫للشغل‬‫لكفاءة‬ ‫األقصى‬ ‫والحد‬‫السرعة‬ ‫مثلث‬ ‫أو‬ ‫مخطط‬
Maximum work & maximum diagram efficiency
‫الشكل‬ ‫إلى‬ ‫بالرجوع‬(8‫المركبة‬ ‫السرعة‬ )‫(مثلث‬ ‫مخطط‬ ‫من‬ ‫نالحظ‬ )combined velocity triangle‫ما‬
: ‫يلي‬
Vw1 = V1 cos α1 = Vr1 cos ϐ1 + u ‫و‬ Vw2 = V2 cos α2 = Vr2 cos ϐ2 – u
Vw1 + Vw2 = Vr1 cos ϐ1 + Vr2 cos ϐ2 = Vr1 cos ϐ1 [1 + ( Vr2 cos ϐ2 / Vr1 cos ϐ1 ) ] ‫إ‬: ‫ذن‬
= Vr1 cos ϐ1 ( 1 + K C )
: ‫أن‬ ‫حيث‬k = Vr2 / Vr1 & C = cos ϐ2 / cos ϐ1
: ‫يلي‬ ‫كما‬ ‫المعادلة‬ ‫تكون‬ ‫أو‬Vw1 + Vw2 = (V1 cos α1 – u ) ( 1 + K C )

13. 12
‫المنجز‬ ‫الشغل‬ ‫معدل‬Rate of doing work( ‫الثانية‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫غرام‬ ‫كيلو‬ ‫لكل‬kg / second: )
= (V1 cos α1 – u ) ( 1 + K C ) u
‫إ‬‫المخطط‬ ‫كفاءة‬ ‫تكون‬ ‫ذن‬(ȠbDiagram efficiency (:Ƞb = (V1 cos α1 – u ) ( 1 + K C ) / V1²
‫لتكن‬‫الربشة‬ ‫سرعة‬ ‫نسبة‬(ρ)Blade speed ratio:ρ = u / V1
‫لذلك‬‫تكون‬‫كفاءة‬‫المخطط‬: ‫يلي‬ ‫كما‬( 1 + K C )(²ρcos α1 –ρ2 (=Ƞb
‫حسب‬‫المعادلة‬‫أعاله‬،‫من‬‫الواضح‬‫أن‬‫كفاءة‬‫السرعة‬ ‫مخطط‬‫تعتمد‬‫على‬‫العوامل‬‫التالية‬:
1-( ‫الفوهة‬ ‫زاوية‬Nozzle angle ( α1.
2-‫الريشة‬ ‫سرعة‬ ‫نسبة‬(ρ)Blade speed ratio.
1-‫الريشة‬ ‫زوايا‬(Blade angles ( ϐ1 & ϐ2.
8-‫الريشة‬ ‫سرعة‬ ‫معامل‬Blade velocity coefficient ( K ).
‫إ‬‫تم‬ ‫ذا‬‫إ‬( ‫من‬ ‫كل‬ ‫قيمة‬ ‫فتراض‬α1‫و‬K‫و‬C‫ف‬ ، ‫ثابتة‬ )‫إ‬‫نسبة‬ ‫قيمة‬ ‫على‬ ‫فقط‬ ‫ستعتمد‬ ‫السرعة‬ ‫مخطط‬ ‫كفاءة‬ ‫ن‬
( ‫الريشة‬ ‫سرعة‬ρ. )
‫من‬‫أجل‬‫تحديد‬‫القيمة‬‫المثلى‬‫السرعة‬ ‫لمخطط‬ ‫القصوى‬ ‫للكفاءة‬: ‫فإن‬0=ρӘ/ȠbӘ
‫ف‬ ‫لذلك‬‫إ‬‫ن‬ρ: ‫ستكون‬2/cos α1=ρ
‫السرعة‬ ‫لمخطط‬ ‫القصوى‬ ‫الكفاءة‬ ‫معادلة‬ ‫تكون‬max(Ƞb‫كما‬ ): ‫يلي‬
(Ƞb)max = 2 ( 1 + K C ) [(cos α1 / 2 ) cos α1 – cos² α1 / 4 ]= ( 1 + K C )( cos² α1 / 2)
‫مالحظة‬:‫إذا‬‫كانت‬‫الريشة‬‫متماثلة‬‫وجود‬ ‫وال‬‫لإل‬‫حتكاك‬‫السطحي‬،: ‫يكون‬ ‫عندئذ‬ϐ2=ϐ1‫و‬1=K = C
‫ف‬ ‫لذلك‬‫إ‬‫ن‬‫السرعة‬ ‫لمخطط‬ ‫القصوى‬ ‫الكفاءة‬max(Ƞb): ‫ستكون‬(Ƞb)max = cos² α1
( ‫الثانية‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫غرام‬ ‫كيلو‬ ‫لكل‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬kg / second: )
= (V1 cos α1 – u ) ( 1 + K C ) u
‫لذلك‬‫ف‬‫إ‬‫المنجز‬ ‫للشغل‬ ‫معدل‬ ‫أقصى‬ ‫ن‬Maximum rate of doing work‫في‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫غرام‬ ‫كيلو‬ ‫لكل‬
( ‫الثانية‬kg / second)=²2 u
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬‫السرعة‬ ‫بين‬ ‫الرئيسي‬ ‫الفرق‬Speed‫والسرعة‬Velocity،‫ب‬ ‫حسابهما‬ ‫يتم‬ ‫كليهما‬ ‫أن‬ ‫من‬ ‫الرغم‬ ‫على‬‫إ‬‫ستخدام‬
‫في‬ ‫مختلفان‬ ‫االثنين‬ ‫فإن‬ ، )‫إلخ‬ ، ‫الساعة‬ ‫في‬ ‫ميال‬ ، ‫ث‬ / ‫م‬ ، ‫ساعة‬ / ‫(كم‬ ‫الوحدات‬ ‫نفس‬‫وصفه‬ ‫يتم‬ ‫األول‬ ‫المصطلح‬ ‫أن‬‫ب‬‫إ‬‫القيم‬ ‫ستخدام‬
‫العددية‬Numerical values‫عددية‬ ‫كمية‬ ‫(أي‬ ‫فقط‬Scalar quantity‫يصف‬ ‫بينما‬ )‫المصطلح‬‫واإل‬ ‫الحجم‬ ‫من‬ ‫كل‬ ‫اآلخر‬‫تجاه‬
Magnitude and direction(‫أي‬‫متجهة‬ ‫كمية‬Vector quantity).
‫رد‬ ‫توربين‬‫ال‬‫فعل‬Reaction turbine
‫تدريج‬ ‫البخار‬ ‫ضغط‬ ‫فيه‬ ‫ينخفض‬ ‫الذي‬ ‫التوربين‬‫يا‬‫عبر‬ ‫يتمدد‬ ‫بينما‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫وكذلك‬‫الريش‬‫الثابتة‬ُ‫ي‬‫عرف‬
‫بتوربين‬‫الفعل‬ ‫رد‬.‫الثابتة‬ ‫الريش‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫من‬ ‫تتكون‬ ‫مرحلة‬ ‫كل‬ ، ‫المراحل‬ ‫من‬ ‫كبير‬ ‫عدد‬ ‫من‬ ‫يتكون‬ ‫الذي‬
‫ويحدث‬ . ‫والمتحركة‬‫إ‬‫من‬ ‫كل‬ ‫في‬ ‫الوقت‬ ‫طوال‬ ‫الحرارة‬ ‫نخفاض‬‫الريش‬‫والمتحركة‬ ‫الثابتة‬.
‫توجد‬ ‫ال‬‫في‬ ‫فوهات‬ ‫أي‬‫توربين‬‫رد‬‫ال‬‫فعل‬.‫حيث‬‫تعمل‬‫الريش‬‫البخار‬ ‫سرعة‬ ‫فيها‬ ‫تزداد‬ ‫التي‬ ‫كالفوهات‬ ‫الثابتة‬
‫و‬‫يتم‬‫توجي‬‫ه‬‫ه‬‫حلقة‬ ‫لدخول‬‫الريش‬‫المتحركة‬.

14. 13
‫أنه‬ ‫وبما‬‫يحدث‬‫إ‬‫من‬ ‫كل‬ ‫في‬ ‫الضغط‬ ‫نخفاض‬‫الريش‬، ‫والمتحركة‬ ‫الثابتة‬‫فإن‬‫الشفرات‬ ‫كل‬‫تكون‬‫فوهة‬ ‫شكل‬ ‫على‬.
‫التدفق‬ ‫أثناء‬ ‫البخار‬ ‫يتمدد‬‫خالل‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫يعطي‬ ‫وبالتالي‬‫فعل‬ ‫ردة‬‫للريش‬‫المتحركة‬.‫ولهذا‬ُ‫ي‬‫سمى‬
‫توربين‬‫رد‬‫ال‬‫فعل‬.ُ‫ي‬‫و‬‫سمى‬‫رد‬ ‫توربين‬ ‫أيضا‬‫ال‬‫بارسون‬ ‫فعل‬Parson’s reaction turbine.
‫تثبيت‬ ‫يتم‬‫الريش‬‫الغالف‬ ‫على‬ ‫الثابتة‬Casing‫تثبيت‬ ‫يتم‬ ‫بينما‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫بالجزء‬‫الدوار‬.
‫مالحظة‬‫توضيحية‬:‫بارسون‬ ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬Parson’s reaction turbine‫إلى‬ ‫نسبة‬‫مخترع‬‫التوربينات‬‫الحديثة‬ ‫البخارية‬
‫عام‬ ‫في‬1448‫قبل‬ ‫من‬‫المهندس‬‫اإلنكليزي‬‫األيرلندي‬‫بارسونز‬ ‫تشارلز‬ ‫السير‬(1418-1111).
( ‫الشكل‬7)‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫في‬ ‫اإلنتروبي‬ ‫ثابت‬ ‫تمدد‬Isentropic expansion in reaction turbine
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬( ‫األنتروبية‬ ‫متساوية‬ ‫عملية‬isentropic)‫العملي‬ ‫وهي‬ :‫ة‬‫ثابت‬ ‫أنتروبي‬ ‫عند‬ ‫تتم‬ ‫التي‬‫مثالية‬ ‫حرارية‬ ‫عملية‬ .
‫أحتكاك‬ ‫ال‬ ‫أي‬ ‫والمحيط‬ ‫النظام‬ ‫بين‬ ‫ومادة‬ ‫حرارة‬ ‫فقدان‬ ‫بدون‬ ‫تتم‬. ‫العملية‬ ‫في‬

15. 14
NS
( ‫الشكل‬4‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫لريشة‬ ‫السرعة‬ ‫مخطط‬ )Velocity diagram for reaction turbine blade
‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫في‬ ‫والقدرة‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬Work output & power in reaction turbine
‫الشغل‬)‫زوج‬ ‫(لكل‬ ‫المرحلة‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫كغم‬ ‫لكل‬ ‫المنجز‬‫متر‬ ‫نيوتن‬ (N . m)
The work done per kg of steam in the stage (per pair) = u( Vw1 + Vw2)
‫الشغل‬‫ك‬ ‫لكل‬ ‫المنجز‬‫غ‬)‫زوج‬ ‫(لكل‬ ‫المرحلة‬ ‫في‬ ‫الثانية‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫م‬‫متر‬ ‫(نيوتن‬( )‫ثانية‬N . m / s)
The work done per kg of steam per second in the stage (per pair) = m u( Vw1 + Vw2)
: ‫أن‬ ‫حيث‬m=‫كتلة‬mass‫البخار‬ ‫من‬‫الم‬‫تدفق‬‫خالل‬‫الريش‬‫كغم‬ ()‫ثانية‬(kg/s)
)‫زوج‬ ‫(لكل‬ ‫المتنامية‬ ‫القدرة‬‫(كيلواط‬KW)Power developed (per pair) = m u( Vw1 + Vw2) / 1000
‫لكل‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬‫زوج‬ ‫لكل‬ ‫المرحلة‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫كغم‬
‫الكفاءة‬EfficiencyȠ=------------------------------------------------------------------------
‫إ‬‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫نخفاض‬‫(اإلنثالبي‬Enthalpy)‫زوج‬ ‫لكل‬ ‫المرحلة‬ ‫في‬
Ƞ = u( Vw1 + Vw2) / 1000 H
: ‫أن‬ ‫حيث‬H=‫إنخفاض‬‫الحراري‬ ‫المحتوى‬Enthalpy‫زوج‬ ‫لكل‬ ‫المرحلة‬ ‫في‬‫(كيلوجول‬)‫كغم‬KJ/Kg))
‫مالحظ‬‫ات‬: ‫توضيحية‬
1-‫مرحلة‬ ‫كل‬Stage‫زوج‬ ‫من‬ ‫تتكون‬ ‫التوربين‬ ‫مراحل‬ ‫من‬Pair‫والمتحركة‬ ‫الثابتة‬ ‫الريش‬ ‫من‬Fixed and Moving blades
2-‫اإلستخدام‬ ‫عامل‬ = ‫الريشة‬ ‫كفاءة‬ = ‫المخطط‬ ‫كفاءة‬Blade efficiency = Diagram efficiency = Utilization factor

16. 15
‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫في‬ ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬Degree of reaction in reaction turbine
‫يتم‬‫تعريف‬‫درجة‬‫الفعل‬ ‫رد‬Degree of reaction‫على‬‫أنها‬‫نسبة‬‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫إنخفاض‬(‫اإلنثالبي‬)‫عبر‬
‫المتحركة‬ ‫الريشة‬‫إلى‬‫إنخفاض‬‫الحراري‬ ‫المحتوى‬‫المرحلة‬ ‫عبر‬‫بأكملها‬‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫في‬،‫المرحلة‬ ‫أن‬ ‫حيث‬
‫التوربينات‬ ‫تصميم‬ ‫في‬ ‫مهم‬ ‫عامل‬ ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬ ‫وتعتبر‬ .)‫المتحرك‬ ‫االمحور‬ + ‫الثابت‬ ‫(العضو‬ ‫من‬ ‫تتكون‬
‫اآللة‬ ‫كفاءة‬ ‫تحدد‬ ‫حيث‬ ‫عموما‬ ‫التوربينية‬ ‫واآلالت‬ ‫والضواغط‬.‫و‬‫يتم‬‫اإلشارة‬‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬ ‫إلى‬‫بالرمز‬R.
Enthalpy drop in the moving blade ‫المتحركة‬ ‫الريش‬ ‫عبر‬ ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫إنخفاض‬
R = -------------------------------------------------------------------------------------------------------
Enthalpy drop in the stage ‫إنخفاض‬‫المرحلة‬ ‫عبر‬ ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬
R = dH2 / dH1 + dH2
: ‫أن‬ ‫حيث‬
dH1=‫إ‬‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫نخفاض‬‫عبر‬‫الريشة‬‫البخار‬ ‫من‬ ‫كيلوغرام‬ ‫لكل‬ ‫الثابتة‬.
dH1 = (V1)² – (V2)² / 2 = H1 – H2 ( KJ / Kg ) ‫جول‬ ‫كيلو‬)‫كغم‬ )
‫الريشة‬ ‫عبر‬ ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫إنخفاض‬‫المتحركة‬‫البخار‬ ‫من‬ ‫كيلوغرام‬ ‫لكل‬. = dH2
dH2 = (Vr2)² – (Vr1)² / 2 = H2 – H3 ( KJ / Kg ) ‫جول‬ ‫كيلو‬)‫كغم‬ )
: ‫كذلك‬dH1 + dH2. ‫البخار‬ ‫من‬ ‫كيلوغرام‬ ‫لكل‬ ‫المرحلة‬ ‫عبر‬ ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫إنخفاض‬ =
dH1 + dH2 = H1 – H3
= Work done by the steam in the stage ‫المرحلة‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫قبل‬ ‫من‬ ‫المنجز‬ ‫الشعل‬
= u ( Vw1 + Vw2)
(Vr2)² – (Vr1)²
R = ----------------------- : ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬ ‫يكون‬ ‫إذن‬
2 u ( Vw1 + Vw2)
( ‫مالحظة‬1: )‫بارسون‬ ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫في‬Parson’s reaction turbine‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬ ،((R = 0.5،
( ‫يكون‬ ‫عندئذ‬α1 = ϐ2‫و‬α2 = ϐ1).‫ف‬‫أن‬ ‫يعني‬ ‫هذا‬‫الريشة‬‫و‬ ‫المتحركة‬‫الريشة‬‫له‬ ‫الثابتة‬‫م‬‫الشكل‬ ‫نفس‬ ‫ا‬.
( ‫مالحظة‬2: )‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬ ‫كان‬ ‫إذا‬(R = 0، )‫فإن‬‫بسيط‬ ‫دفعي‬ ‫توربين‬ ‫يكون‬ ‫التوربين‬Simple impulse
turbine.
( ‫مالحظة‬3: )( ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬ ‫كان‬ ‫إذا‬R = 1، )‫فإن‬‫صافي‬ ‫فعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫يكون‬ ‫التوربين‬Pure reaction
turbine.

17. 16
‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫في‬ ‫والكفاءة‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬Work done & efficiency in reaction turbine
‫كفاءة‬‫المرحلة‬ ‫وكفاءة‬ ‫الريشة‬Blade efficiency & stage efficiency
‫حساب‬ ‫يتم‬‫كفاءة‬ ‫أقصى‬Maximum efficiency‫اإلعتبار‬ ‫بنظر‬ ‫األخذ‬ ‫مع‬‫اإل‬‫التالية‬ ‫فتراضات‬:
1-‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫درجة‬(R = 0.5)،‫أي‬‫أن‬(α1 = ϐ2‫و‬α2 = ϐ1).
2-‫والمتحركة‬ ‫الثابتة‬ ‫الريش‬‫متماثلة‬ ‫تكون‬Symmetrical( ‫أن‬ ‫أي‬ ،V1 = Vr2 & V2 = Vr1. )
‫الحركية‬ ‫الطاقة‬Kinetic energy‫للريشة‬ ‫المجهزة‬‫لكل‬ ‫الثابتة‬(‫ك‬‫غ‬‫م‬Kg‫البخار‬ ‫من‬):
V1)² / 2)=
‫الحركية‬ ‫الطاقة‬‫المجهزة‬‫للريشة‬‫ك‬ ‫لكل‬ ‫المتحركة‬‫غ‬‫البخار‬ ‫من‬ ‫م‬:
(Vr2)² – (Vr1)² / 2=
‫إجمالي‬‫الطاقة‬‫المجهزة‬‫ل‬‫لمرحلة‬‫لكل‬‫كغم‬‫البخار‬ ‫من‬:
= [ ( V1)² / 2 ] + [ (Vr2)² – (Vr1)² / 2 ]
‫ال‬ ‫أن‬ ‫وبما‬‫متماثلة‬ ‫ريش‬(V1 = Vr2 & V2 = Vr1)
‫السرعة‬ ‫مثلث‬ ‫خالل‬ ‫ومن‬Velocity triangle:( V1)² + u² – ( 2 * V1 * u * cos α1 )=(Vr1)²
‫الطاقة‬ ‫إجمالي‬ ، ‫لذلك‬‫المجهزة‬‫ل‬‫لكل‬ ‫لمرحلة‬‫كغم‬‫البخار‬ ‫من‬:
( V1)² + u² – ( 2 * V1 * u * cos α1 )
= ( V1)² – ----------------------------------------------
2
‫المنجز‬ ‫العمل‬Work done‫كغ‬ ‫لكل‬‫م‬‫البخار‬ ‫من‬: ‫يلي‬ ‫كما‬ ‫يكون‬
= u ( Vw1 + Vw2 ) = u ( V1 cos α1 + Vr2 cos ϐ2 – u )
( ‫أن‬ ‫وبما‬α1 = ϐ2‫و‬V1 = Vr2: ‫ستكون‬ ‫المعادلة‬ ‫فإن‬ ، )
= u ( 2 V1 cos α1 – u )
‫البخار‬ ‫من‬ ‫كغم‬ ‫لكل‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬
‫المخطط‬ ‫كفاءة‬Diagram efficiency(Ƞd)=-------------------------------------------
‫البخار‬ ‫من‬ ‫كغم‬ ‫لكل‬ ‫المجهزة‬ ‫الطاقة‬ ‫إجمالي‬

18. 17
‫و‬: ‫أن‬ ‫حيث‬(ρ = u / V1‫و‬ )‫التي‬‫تمثل‬‫الربشة‬ ‫سرعة‬ ‫نسبة‬Blade speed ratio‫كفاءة‬ ‫معادلة‬ ‫ستكون‬ ،
: ‫يلي‬ ‫كما‬ ‫المخطط‬
=Ƞd
‫عندما‬ ‫القصوى‬ ‫قيمتها‬ ‫في‬ ‫الكفاءة‬ ‫تكون‬‫الصيغة‬ ‫تكون‬(ˑ cos α1ρ1 – ρ² + 2 ˑ)‫تكون‬ ‫أو‬ ‫قيمة‬ ‫أدنى‬ ‫في‬
( ‫النسبة‬dȠd / dρ = 0)،: ‫أي‬
d ( 1 – ρ² + 2 ˑ ρ ˑ cos α1 ) / dρ = 0
: ‫أو‬( – 2 ρ + 2 cos α1) = 0
‫أو‬:
‫لذلك‬‫عندما‬ ‫القصوى‬ ‫قيمتها‬ ‫في‬ ‫الكفاءة‬ ‫تكون‬:
(Ƞd)max ‫إذن‬‫تكون‬‫ال‬‫معادلة‬:
ρ = cos α1
ρ = cos α1

19. 18
‫المعادلة‬ ‫تكون‬ ‫إذن‬‫ألقص‬ ‫النهائية‬‫ى‬‫كفاءة‬‫لل‬‫مخطط‬:
‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫وتوربين‬ ‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫بين‬ ‫مقارنة‬Impulse turbine vs Reaction turbine
‫الدفعي‬ ‫التوربين‬Impulse turbine‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬Reaction turbine
‫البخار‬ ‫يتمدد‬‫كليا‬‫و‬ ‫الفوهة‬ ‫في‬‫يبقى‬‫ثاب‬ ‫ضغطه‬‫تا‬‫خالل‬
‫ممرات‬ ‫عبر‬ ‫تدفقه‬‫الريشة‬Blade passages.
‫يتمدد‬‫جزئي‬ ‫البخار‬‫ا‬‫الفوهة‬ ‫في‬‫المزيد‬ ‫ويحدث‬‫من‬
‫التمدد‬‫ريش‬ ‫في‬‫الجزء‬‫الدوار‬.
‫تبقى‬‫النسبية‬ ‫السرعة‬Relative velocity‫للبخار‬
‫خالل‬ ‫المار‬‫الريشة‬‫في‬ ‫ثابتة‬‫اإل‬ ‫غياب‬‫حتكاك‬Friction
‫تزداد‬‫المار‬ ‫للبخار‬ ‫النسبية‬ ‫السرعة‬‫الريشة‬ ‫خالل‬‫بينما‬
‫يتمدد‬‫المرور‬ ‫أثناء‬ ‫البخار‬. ‫الريشة‬ ‫خالل‬
‫ريش‬‫متماثلة‬Symmetrical.‫متماثلة‬ ‫غير‬ ‫ريش‬Asymmetrical
‫طرفي‬ ‫على‬ ‫الضغط‬‫نهايتي‬ ‫أو‬‫الريشة‬‫هو‬ ‫المتحركة‬
‫نفسه‬.
‫طرفي‬ ‫على‬ ‫الضغط‬ ‫يختلف‬‫الريشة‬‫المتحركة‬.
‫لنفس‬)‫المتنامية‬ ( ‫المتولدة‬ ‫القدرة‬،‫و‬‫كما‬‫يكون‬‫إ‬‫نخفاض‬
‫عدد‬ ‫فإن‬ ، ‫أكثر‬ ‫الضغط‬‫المطلوبة‬ ‫المراحل‬‫تكون‬‫أقل‬.
)‫المتنامية‬ ( ‫المتولدة‬ ‫القدرة‬ ‫لنفس‬،‫وكما‬‫أن‬‫إ‬‫نخفاض‬
‫الضغط‬‫يكون‬‫قليل‬‫المطلوبة‬ ‫المراحل‬ ‫عدد‬ ‫فإن‬ ،‫تكون‬
‫أكثر‬.
‫كفاءة‬ ‫منحنى‬ ‫يعتبر‬‫الريشة‬‫أقل‬‫إ‬‫نسيابية‬‫إستقرارا‬ ‫أو‬.
The blade efficiency curve is less flat
‫الريشة‬ ‫كفاءة‬ ‫منحنى‬ ‫يعتبر‬‫أكثر‬. ‫إستقرارا‬ ‫أو‬ ‫إنسيابية‬
‫وبالتالي‬ ، ‫جدا‬ ‫عالية‬ ‫البخار‬ ‫سرعة‬‫تكون‬‫سرعة‬
‫عالية‬ ‫التوربين‬.
‫سرعة‬ ‫فإن‬ ‫وبالتالي‬ ، ‫جدا‬ ‫عالية‬ ‫ليست‬ ‫البخار‬ ‫سرعة‬
‫التوربين‬. ‫منخفضة‬ ‫تكون‬
‫في‬ ‫التوربين‬ ‫أختيار‬ ‫يتم‬‫جميع‬‫مجاالت‬‫اإل‬ ‫او‬ ‫التطبيق‬‫على‬ ‫بناءا‬ ‫ستخدام‬‫القدرة‬‫التنافسية‬‫والذي‬ ‫للتوربين‬‫هي‬
‫مزيج‬‫من‬‫عدة‬‫عوامل‬:
1-‫الكفاءة‬Efficiency.
2-‫اإل‬ ‫العمر‬‫فتراضي‬Life.
1-( ‫القدرة‬ ‫كثافة‬‫القدرة‬ ‫نسبة‬‫إ‬‫الوزن‬ ‫لى‬)Power density (power to weight ratio).
8-‫المباشرة‬ ‫التشغيل‬ ‫تكلفة‬Direct operation cost.
1-‫والصيانة‬ ‫التصنيع‬ ‫تكاليف‬Manufacturing and maintenance costs.
2 cos²α1
(Ƞd)max = -----------------
( 1 + cos²α1 )

20. 19
( ‫الشكل‬1)‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫وتوربين‬ ‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫بين‬ ‫مقارنة‬Impulse turbine vs Reaction turbine

21. 20
‫اإل‬ ‫الكفاءة‬‫و‬ ) ‫الكلية‬ ( ‫جمالية‬‫م‬‫عامل‬‫إ‬‫التسخين‬ ‫عادة‬Overall efficiency & Reheat factor
( ‫الشكل‬11)‫مخطط‬‫اإل‬‫نثالبي‬-‫اإل‬‫نتروبي‬‫بخاري‬ ‫توربين‬ ‫لتمدد‬‫متعدد‬‫المراحل‬
Enthalpy - entropy diagram for multi stage expantion
‫م‬‫عامل‬‫إعادة‬‫التسخين‬Reheat factor:
‫يتم‬‫تعريفه‬‫على‬‫أنه‬‫نسبة‬‫إ‬‫نخفاض‬‫الحرارة‬‫التراكمي‬)‫التصاعدي‬ ‫أو‬ ‫التزايدي‬ (Cumulative‫إلى‬‫إ‬‫نخفاض‬
‫ال‬‫حرارة‬‫األ‬‫ديبات‬‫يك‬( ‫ي‬‫ثابت‬‫الحرارة‬‫كظوم‬ ‫أو‬Adiabatic)‫في‬‫جميع‬‫مراحل‬‫التوربين‬.‫تعتمد‬‫قيمة‬‫معامل‬
‫التسخين‬‫على‬‫نوع‬‫و‬‫كفاءة‬‫التوربين‬،‫حيث‬‫تكون‬‫القيمة‬‫المتوسطة‬(1.05).
‫التراكمي‬ ‫الحرارة‬ ‫إنخفاض‬Cumulative heat drop
= ‫التسخين‬ ‫إعادة‬ ‫معامل‬------------------------------------------------------------------------------
‫األديباتيكي‬ ‫الحرارة‬ ‫إنخفاض‬(Isentropic heat drop) Adiabatic heat drop
Reheat factor = A1B1 + A2B2 + A3B3 / A1D

22. 21
) ‫الكلية‬ ( ‫اإلجمالية‬ ‫الكفاءة‬Overall efficiency:
‫تعريفه‬ ‫يتم‬‫ا‬‫أنه‬ ‫على‬‫ا‬‫إجمالي‬ ‫نسبة‬‫إ‬‫الحرارة‬ ‫نخفاض‬‫منها‬ ‫المستفادة‬Useful heat‫الحرارة‬ ‫إجمالي‬ ‫إلى‬
‫المجهزة‬Heat supplied.
‫إنخفاض‬ ‫إجمالي‬‫منها‬ ‫المستفادة‬ ‫الحرارة‬Total useful heat drop
) ‫الكلية‬ ( ‫اإلجمالية‬ ‫الكفاءة‬=----------------------------------------------------------------------
‫المجهزة‬ ‫الحرارة‬ ‫إجمالي‬Total heat supplied
Overall efficiency = A1C1 + A2C2 + A3C3 / hA1 - hD
( ‫الشكل‬11‫مخطط‬ )) ‫فعلية‬ ‫والرد‬ ‫الدفعية‬ ( ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫ريشة‬ ‫كفاءة‬
Blade efficiency of impulse and reaction steam turbine

23. 22
‫التوربين‬ ‫على‬ ‫والسيطرة‬ ‫التحكم‬Governing of turbines
‫التحكم‬Governing‫ثابتة‬ ‫سرعة‬ ‫على‬ ‫للحفاظ‬ ‫طريقة‬ ‫هو‬Constant speed‫تغير‬ ‫عن‬ ‫النظر‬ ‫بغض‬ ‫للتوربين‬
. ‫التوربين‬ ‫على‬ ‫الحمل‬
‫الحاكم‬ ‫إستخدام‬ ‫يتم‬Governor‫الحفاظ‬ ‫يتم‬ ‫بحيث‬ ‫التوربين‬ ‫إلى‬ ‫البخار‬ ‫تجهيز‬ ‫ينظم‬ ‫الذي‬ ‫الغرض‬ ‫هذا‬ ‫لتحقيق‬
‫المتغب‬ ‫التحميل‬ ‫ظروف‬ ‫تحت‬ ‫ثابتة‬ ‫التوربين‬ ‫سرعة‬ ‫على‬ ‫اإلمكان‬ ‫قدر‬‫رة‬Varying load conditions.
‫البخاري‬ ‫بالتوربين‬ ‫التحكم‬Steam turbine governing‫التحكم‬ ‫طريقة‬ ‫هي‬Controlling‫تدفق‬ ‫معدل‬ ‫في‬
‫البخار‬Flow rate of steam‫في‬ ‫التغير‬ ‫إن‬ . ‫دورانها‬ ‫سرعة‬ ‫ثبات‬ ‫على‬ ‫للحفاظ‬ ‫وذلك‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫إلى‬
‫أدائها‬ ‫على‬ ‫كبير‬ ‫تأثير‬ ‫له‬ ‫يكون‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫تشغيل‬ ‫أثناء‬ ‫الحمل‬Performance‫الحالة‬ ‫في‬ .
‫االقتصادي‬ ‫أو‬ ‫المصمم‬ ‫الحمل‬ ‫عن‬ ‫األحيان‬ ‫من‬ ‫كثير‬ ‫في‬ ‫الحمل‬ ‫يختلف‬ ، ‫العملية‬Designed or economic
load‫إنحراف‬ ‫دائما‬ ‫هناك‬ ‫يوجد‬ ‫وبالتالي‬Deviation‫في‬ ‫الرئيسي‬ ‫الهدف‬ . ‫للتوربين‬ ‫المطلوب‬ ‫األداء‬ ‫عن‬ ‫كبير‬
‫ثايتة‬ ‫دوران‬ ‫سرعة‬ ‫على‬ ‫الحفاظ‬ ‫هو‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫تشغيل‬ ‫عملية‬Constant rotation speed‫بغض‬
‫ال‬ ‫في‬ ‫التحكم‬ ‫وسائل‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫ذلك‬ ‫تحقيق‬ ‫ويمكن‬ . ‫المتغير‬ ‫الحمل‬ ‫عن‬ ‫النظر‬‫من‬ ‫العديد‬ ‫وهناك‬ . ‫البخاري‬ ‫توربين‬
‫̱مات‬‫ظ‬‫ُن‬‫م‬‫ال‬ ‫أو‬ ‫الحواكم‬ ‫أنواع‬Governors‫صمامات‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫فيه‬ ‫والتحكم‬ ‫البخار‬ ‫تدفق‬ ‫معدل‬ ‫مراقبة‬ ‫يتم‬ .
‫التداخل‬Interposing valves‫المرجل‬ ‫بين‬Boiler. ‫والتوربين‬
: ‫هي‬ ‫البخارية‬ ‫بالتوربينات‬ ‫للتحكم‬ ‫المختلفة‬ ‫الطرق‬
1-‫ب‬ ‫التحكم‬‫ال‬‫صمام‬‫ا‬‫ل‬‫خانق‬Throttle governing.
2-‫بالفوهة‬ ‫التحكم‬Nozzle governing.
1-)‫التحويلي‬ ‫أو‬ ‫(الجانبي‬ ‫اإللتفافي‬ ‫التحكم‬By-pass governing.
8-‫المركب‬ ‫التحكم‬Combination( ‫التحكم‬ ‫طرق‬ ‫من‬1( ‫و‬ )2( ‫أو‬ )2( ‫و‬ )1. )
‫الخانق‬ ‫بالصمام‬ ‫التحكم‬Throttle governing:
‫الطريقة‬ ‫هذه‬ ‫في‬‫البخار‬ ‫تمرير‬ ‫يتم‬ ‫حيث‬ . ‫الطاقة‬ ‫توافر‬ ‫من‬ ‫يقلل‬ ‫مما‬ ‫التوربين‬ ‫مدخل‬ ‫عند‬ ‫البخار‬ ‫ضغط‬ ‫ينخفض‬
‫المنظم‬ ‫الصمام‬ ‫عبر‬ ‫ضغطه‬ ‫تقليل‬ ‫وبالتالي‬ ‫ضيق‬ ‫ممر‬ ‫عبر‬)‫(التحكم‬Governing valve‫الضغط‬ ‫إنخفاض‬ .
‫خنق‬ ‫عملية‬ ‫إلى‬ ‫يؤدي‬Throttling process‫اإلنثالبي‬ ( ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫يبقى‬ ‫حيث‬Enthalpy‫للبخار‬ )
. ‫ثابتا‬
‫ف‬‫هناك‬ ‫يكون‬ ‫عندما‬ . ‫التوربين‬ ‫إلى‬ ‫الداخل‬ ‫البخار‬ ‫تدفق‬ ‫خنق‬ ‫يتم‬ ‫الخانق‬ ‫بالصمام‬ ‫التحكم‬ ‫في‬ . ‫االسم‬ ‫يشير‬ ‫كما‬
‫سيغلق‬ ‫المنظم‬ ‫فإن‬ ‫ذلك‬ ‫في‬ ‫وللتحكم‬ ‫ستزداد‬ ‫السرعة‬ ‫فإن‬ ، ‫المرغوب‬ ‫اإلقتصادي‬ ‫الحمل‬ ‫عن‬ ‫الحمل‬ ‫في‬ ‫انخفاض‬
‫التحكم‬ ‫صمام‬‫تدفق‬ ‫تقليل‬ ‫إلى‬ ‫سيؤدي‬ ‫هذا‬ .. ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫سرعة‬ ‫تقليل‬ ‫وبالتالي‬ ‫البخار‬
‫المنخفضة‬ ‫األولية‬ ‫التكلفة‬ ‫إن‬Low initial cost‫البسيطة‬ ‫واآللية‬Simple mechanism‫التحكم‬ ‫من‬ ‫تجعل‬
. ‫أقل‬ ‫البخار‬ ‫تدفق‬ ‫يكون‬ ‫حيث‬ ‫الصغيرة‬ ‫البخارية‬ ‫للتوربينات‬ ‫مالئمة‬ ‫أكثر‬ ‫طريقة‬ ‫الخانق‬ ‫بالصمام‬
‫في‬‫التخطيطي‬ ‫الشكل‬(12-‫أ‬)،‫البخار‬ ‫دخول‬ ‫قطع‬ ‫أو‬ ‫منع‬ ‫صمام‬(SV) Inlet stop valve‫بدخول‬ ‫يسمح‬
‫مزدوج‬ ‫صمام‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫البخار‬ ‫هذا‬ ‫في‬ ‫التحكم‬ ‫يتم‬ . ‫كامال‬ ‫البخار‬Double beat valve‫عن‬ ‫عبارة‬ ‫وهو‬
‫خنق‬ ‫سيطرة‬ ‫صمام‬(CV) Throttling Control Valve)‫(سيرفو‬ ‫مساعد‬ ‫محرك‬ ‫بواسطة‬ ‫تشغيله‬ ‫يتم‬Servo
motor‫عل‬ ‫يسيطر‬‫المركزي‬ ‫بالطرد‬ ‫ُنظم‬‫م‬ ‫أو‬ ‫حاكم‬ ‫يه‬Centrifugal governor‫التوربين‬ ‫سرعة‬ ‫أزدادت‬ ‫إذا‬ .
( ‫الصمام‬ ‫فإن‬ ، ‫البخاري‬CV‫الفوهة‬ ‫التجهيزإلى‬ ‫أو‬ ‫اإلمداد‬ ‫وتقليل‬ ‫البخار‬ ‫خنق‬ ‫أو‬ ‫لتحديد‬ ‫ُغلق‬‫ي‬‫س‬ )Nozzle.

24. 23
( ‫الشكل‬12-‫أ‬‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫في‬ ‫الخانق‬ ‫بالصمام‬ ‫التحكم‬ )Throttle Governing of steam turbine
( ‫الشكل‬12-‫ب‬‫خانق‬ ‫بصمام‬ ‫التحكم‬ )Throttle governing

25. 24
( ‫الشكل‬12-‫ج‬‫وليان‬ ‫خط‬ ‫بواسطة‬ ‫ُوضح‬‫م‬ ‫والحمل‬ ‫البخار‬ ‫إستهالك‬ ‫بين‬ ‫العالقة‬ )Willian's line‫الخانق‬ ‫بالصمام‬ ‫التحكم‬ ‫في‬
throttle governing
‫التحكم‬ ‫نظام‬ ‫إستخدام‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫المنخفضة‬ ‫األحمال‬ ‫عند‬ ‫تتناقص‬ ‫التوربين‬ ‫كفاءة‬ ‫أن‬ ‫إلى‬ ‫يشير‬ ‫أعاله‬ ‫البياني‬ ‫الرسم‬
. ‫المنخفضة‬ ‫لألحمال‬ ‫فعال‬ ‫غير‬ ‫األنظمة‬ ‫من‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫فإن‬ ‫لذلك‬ . ‫الخانق‬ ‫بالصمام‬
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬‫وليان‬ ‫خط‬Willian's line‫مستقيم‬ ‫(شبه‬ ‫خط‬ ‫هو‬Nearly straight‫بياني‬ ‫رسم‬ ‫على‬ )Graph‫يوضح‬
‫البخار‬ ‫إستهالك‬Steam consumption‫الساعة‬ ‫في‬ ‫(كيلوغرام‬Kilogram per hour‫المتولدة‬ ‫القدرة‬ ‫مقابل‬ )Power
output‫حصان‬ ‫أو‬ ‫واط‬ ‫(كيلو‬Kilowatt or Horsepower‫بخاري‬ ‫لمحرك‬ )Steam engine‫من‬ ‫كثير‬ ‫في‬ ، ‫توربين‬ ‫أو‬
‫إجما‬ ‫ليشمل‬ ‫يمتد‬ ‫األحيان‬‫المستهلك‬ ‫الوقود‬ ‫لي‬Fuel consumed‫(كغم‬‫الغازية‬ ‫للتوربينات‬ )‫ساعة‬Gas turbines‫ومحركات‬
‫الداخلي‬ ‫اإلحتراق‬Internal combustion engines‫الكاملة‬ ‫الطاقة‬ ‫ومحطات‬Complete power plants.
‫بالفوهة‬ ‫التحكم‬Nozzle governing:
‫يتم‬ ‫الطريقة‬ ‫هذه‬ ‫في‬‫تنظيم‬‫معدل‬‫تدفق‬‫البخار‬‫عن‬‫طريق‬‫فتح‬‫وإغالق‬‫مجموعات‬‫من‬‫الفوهات‬Nozzles‫بد‬‫ال‬‫من‬
‫تنظيم‬‫ضغطها‬.‫في‬‫هذه‬‫الطريقة‬،‫كل‬‫فوهتين‬‫أو‬‫ثالث‬‫فوهات‬‫أو‬‫أكثر‬ُ‫ت‬‫شكل‬‫مجموعة‬،‫ويتم‬‫التحكم‬‫في‬‫كل‬
‫مجموعة‬‫بواسطة‬‫صمام‬‫منفصل‬.‫تحريك‬ ‫أو‬ ‫تشغيل‬‫الصمام‬‫المنفرد‬‫غلق‬ ‫يسبب‬‫مجموعة‬‫الفوه‬‫ات‬‫المقابلة‬
‫وبالتالي‬‫يتحكم‬‫في‬‫معدل‬‫التدفق‬.‫الكامل‬ ‫التحميل‬ ‫ظروف‬ ‫تحت‬Full load‫المنظمة‬ ‫الصمامات‬ ‫جميع‬ ‫تكون‬ ،
‫بالكامل‬ ‫مفتوحة‬ ‫للفوهات‬.‫عن‬ ‫ينحرف‬ ‫أو‬ ‫التوربين‬ ‫على‬ ‫الحمل‬ ‫يتغير‬ ‫عندما‬‫ال‬‫التصميم‬ ‫قيمة‬‫ية‬‫تنظيم‬ ‫يتم‬ ،‫تجهيز‬
‫على‬ ‫للحفاظ‬ ‫بالكامل‬ ‫إغالقها‬ ‫أو‬ ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫أو‬ ‫واحدة‬ ‫خالل‬ ‫من‬ ‫البخار‬‫التوربين‬ ‫سرعة‬.‫في‬‫التوربين‬
‫الفعلي‬Actual turbine،‫يتم‬‫تطبيق‬‫بالفوهة‬ ‫التحكم‬ ‫طريقة‬‫فقط‬‫على‬‫المرحلة‬‫األولى‬First stage‫بينما‬‫تبقى‬
‫المراحل‬‫التالية‬‫غير‬‫متأثرة‬.‫وحيث‬‫أنه‬‫ال‬‫يتم‬‫تطبيق‬‫أي‬‫تنظيم‬‫تحكم‬ ‫أو‬‫با‬‫لضغط‬،‫فإن‬‫ميزة‬‫هذه‬‫الطريقة‬‫تكمن‬
‫في‬‫إ‬‫ستغالل‬‫إستثماركل‬ ‫و‬‫ضغط‬‫ودرجة‬‫الحرارة‬‫المرجل‬.‫للتوربينات‬ ‫مناسبة‬ ‫وهي‬‫الدفعية‬Impulse

26. 25
turbines‫األكبر‬ ‫والوحدات‬.‫يوضح‬‫الشكل‬(11)‫آلية‬‫التحكم‬‫ب‬‫الفوهة‬‫التي‬‫يتم‬‫تطبيقها‬‫على‬‫التوربينات‬
‫البخارية‬.‫كما‬‫هو‬‫موضح‬‫في‬‫الشكل‬،‫يتم‬‫التحكم‬‫في‬‫ثالث‬‫مجموعات‬‫من‬‫الفوهات‬‫من‬‫خالل‬‫ثالثة‬‫صمامات‬
‫منفصلة‬.
( ‫الشكل‬11‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫في‬ ‫بالفوهات‬ ‫التحكم‬ )Nozzle Governing of Steam Turbine

27. 26
‫بالفوهة‬ ‫التحكم‬ ‫وطريقة‬ ‫الخنق‬ ‫بصمام‬ ‫التحكم‬ ‫طريقة‬ ‫بين‬ ‫مقارنة‬
‫التحكم‬‫اإللتفافي‬(‫الجانبي‬‫أو‬‫التحويلي‬)By-pass governing:
‫من‬‫حين‬‫آلخر‬‫يتم‬‫تحميل‬‫التوربين‬Turbine overloaded‫لفترات‬‫قصيرة‬.‫خالل‬‫هذه‬‫العملية‬،‫يتم‬‫فتح‬
‫صمامات‬)‫(اإللتفاف‬ ‫التحويل‬Bypass valves‫ويتم‬‫إدخال‬‫البخار‬‫النظيف‬‫في‬‫المراحل‬‫األخيرة‬‫من‬‫التوربين‬.
‫مما‬‫يولد‬‫المزيد‬‫من‬‫الطاقة‬‫لتلبية‬‫الحمل‬‫الزائد‬Increased load.‫في‬ ‫للتحكم‬ ‫السابقتين‬ ‫الطريقتين‬ ‫إن‬
‫العالي‬ ‫الضغط‬ ‫مرحلة‬ ‫أو‬ ‫األولى‬ ‫المرحلة‬ ‫مدخل‬ ‫عند‬ ‫البخار‬ ‫في‬ ‫تتحكم‬ ، ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬High pressure
stage. ‫التوربين‬ ‫من‬‫و‬‫خالل‬ ‫يمر‬ ‫أن‬ ‫اإلضافي‬ ‫للبخار‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬ ، ‫المطلوب‬ ‫الحمل‬ ‫من‬ ‫أكبر‬ ‫الحمل‬ ‫يكون‬ ‫عندما‬
‫تتوف‬ ‫ال‬ ‫حيث‬ ‫األولى‬ ‫المرحلة‬. ‫إضافية‬ ‫فوهات‬ ‫ر‬
‫من‬ ‫إضافي‬ ‫بخار‬ ‫تمرير‬ ‫الجانبي‬ ‫أو‬ ‫اإللتفافي‬ ‫التحكم‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫يتم‬‫خ‬‫من‬ ‫األخيرة‬ ‫المراحل‬ ‫إلى‬ ‫صمام‬ ‫الل‬
‫منظم‬ ‫أو‬ ‫حاكم‬ ‫سيطرة‬ ‫تحت‬ ‫يكون‬ ، ‫اإللتفافي‬ ‫الصمام‬ ‫فتح‬ ‫بمجرد‬ . ‫التوربين‬ ‫قدرة‬ ‫زيادة‬ ‫إلى‬ ‫يؤدي‬ ‫مما‬ ‫التوربين‬
‫التوربين‬Turbine governor‫التو‬ ‫سرعة‬ ‫في‬ ‫للتحكم‬‫قد‬ ‫فإنه‬ ‫الحاكم‬ ‫قبل‬ ‫من‬ ‫السيطرة‬ ‫تتم‬ ‫لم‬ ‫إذا‬ ‫ألنه‬ . ‫ربين‬
. ‫التوربين‬ ‫سرعة‬ ‫زيادة‬ ‫إلى‬ ‫يؤدي‬ ‫مما‬ ‫األخيرة‬ ‫المراحل‬ ‫إلى‬ ‫بالتدفق‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫لمزيد‬ ‫ُسمح‬‫ي‬
‫توربينات‬ ‫في‬ . ‫أقل‬ ‫تزال‬ ‫ال‬ ‫الكفاءة‬ ‫ولكن‬ ‫التوربين‬ ‫من‬ ‫الناتجة‬ ‫القدرة‬ ‫من‬ ‫البخار‬ ‫من‬ ‫والثالث‬ ‫الثاني‬ ‫اإلمداد‬ ‫يزيد‬
‫الفعل‬ ‫رد‬‫بالفوهات‬ ‫التحكم‬ ‫فإن‬ ، ‫التوربين‬ ‫ريش‬ ‫في‬ ‫المطلوب‬ ‫الضغط‬ ‫إنخفاض‬ ‫وبسبب‬ ،Nozzles control
governing. ‫اإللتفافي‬ ‫التحكم‬ ‫مع‬ ‫الخانق‬ ‫بالصمام‬ ‫التحكم‬ ‫طريقة‬ ‫إستخدام‬ ‫فيتم‬ ، ‫ممكن‬ ‫غير‬
‫المتغير‬Parameter‫الخنق‬ ‫بصمام‬ ‫التحكم‬‫بالفوهة‬ ‫التحكم‬
‫خسائرالخنق‬
Throttling Losses
‫جدا‬ ‫عالية‬Very high‫(جزئية‬ ‫خنق‬ ‫خسائر‬ ‫ال‬Partially)
‫خسائر‬‫الدخول‬
Admission Losses
‫قليلة‬‫عالية‬
‫الحرارة‬ ‫هبوط‬
Heat drop
‫أقل‬‫أكبر‬
‫مالئمة‬Suitability‫صغيرة‬ ‫توربينات‬
Small turbines
‫أكبر‬ ‫و‬ ‫متوسطة‬ ‫توربينات‬
Medium and larger turbines
‫اإلستخدام‬Use‫معا‬ ‫فعلية‬ ‫والرد‬ ‫الدفعية‬ ‫التوربينات‬
impulse and reaction
turbines both
‫فعلي‬ ‫الرد‬ ‫التوربين‬ ‫وكذلك‬ ‫الدفعي‬ ‫التوربين‬
Impulse turbine and also in
reaction turbine

28. 27
( ‫الشكل‬18-‫أ‬‫اإللتفافي‬ ‫التحكم‬ ))‫التحويلي‬ ‫أو‬ ‫(الجانبي‬‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫في‬By-pass governing of steam Turbine
( ‫الشكل‬18-‫ب‬‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫في‬ ‫اإللتفافي‬ ‫التحكم‬ )By-pass governing of steam Turbine

29. 28
‫ال‬‫تحكم‬‫ال‬‫مركب‬Combination governing:
‫يتم‬ ‫المركب‬ ‫التحكم‬ ‫طريقة‬ ‫في‬‫إ‬‫ستخدام‬‫أي‬‫من‬‫طريقتي‬‫الت‬‫حكم‬‫المذكورة‬‫أعاله‬.‫عامة‬ ‫بصورة‬‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫التحكم‬
‫اإللتفافي‬‫و‬‫بالفوهة‬ ‫التحكم‬‫في‬‫نفس‬‫الوقت‬‫لتتناسب‬‫مع‬‫حمل‬‫التوربين‬.
‫الطارئة‬ ‫بالحاالت‬ ‫التحكم‬Emergency governing:
‫كذلك‬‫يتم‬‫تزويد‬‫كل‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫ب‬‫أو‬ ‫منظمات‬‫ح‬‫وا‬‫كم‬‫الطوارئ‬Emergency governors‫التي‬‫تدخل‬
‫حيز‬‫التنفيذ‬)‫بالعمل‬ (‫في‬‫الحا‬‫ا‬‫ال‬‫ت‬‫التالية‬:
1-‫عندما‬‫تزداد‬‫السرعة‬‫الميكانيكية‬Mechanical speed‫للعمود‬‫عن‬(111٪).
2-‫إ‬‫أو‬ ‫ختالل‬‫إ‬‫التوربين‬ ‫موازنة‬ ‫في‬ ‫ضطراب‬Balancing of the turbine is disturbed.
1-‫فشل‬‫نظام‬‫التزييت‬Failure of the lubrication system.
8-‫ا‬‫لفﺮ‬‫اغ‬Vacuum‫في‬‫ا‬‫لﻤﻜﺜﻒ‬Condenser‫جدا‬ ‫قليل‬‫أو‬‫المجهزة‬ ‫التبريد‬ ‫سائل‬ ‫كمية‬ ‫كفاية‬ ‫عدم‬‫إ‬‫لى‬
‫ا‬‫لﻤﻜﺜﻒ‬.
‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫في‬ ‫المفاقيد‬ ‫أو‬ ‫الخسائر‬Losses in steam turbines
‫مثالي‬ ‫حراري‬ ‫محرك‬ ‫ليس‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬Perfect heat engine‫كفاءة‬ ‫تقليل‬ ‫إلى‬ ‫الطاقة‬ ‫خسائر‬ ‫تميل‬ .
‫التوربين‬ ‫وإنتاج‬Work output‫هذ‬ ‫الكفاءة‬ ‫عدم‬ ‫يعزى‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ .‫ه‬‫التالية‬ ‫األسباب‬ ‫إلى‬:
1-‫المتبقية‬ ‫السرعة‬ ‫فقدان‬Residual velocity loss:
2-‫التحكم‬ ‫صمامات‬ ‫في‬ ‫خسائر‬Losses in regulating valves.
1-‫الفوهة‬ ‫في‬ ‫البخار‬ ‫إحتكاك‬ ‫بسبب‬ ‫خسارة‬Loss due to steam friction in nozzle.
8-‫التسرب‬ ‫بسبب‬ ‫خسارة‬Loss due to leakage.
1-‫الميكانيكي‬ ‫اإلحتكاك‬ ‫بسبب‬ ‫خسارة‬Loss due to mechanical friction.
8-‫البخار‬ ‫نداوة‬ ‫أو‬ ‫رطوبة‬ ‫بسبب‬ ‫خسارة‬)‫البخار‬ ‫(جودة‬Loss due to wetness of steam.
7-‫اإلشعاع‬ ‫خسارة‬Radiation loss.
‫المتبقية‬ ‫السرعة‬ ‫فقدان‬Residual velocity loss:
‫معينة‬ ‫مطلقة‬ ‫سرعة‬ ‫له‬ ‫التوربين‬ ‫من‬ ‫األخيرة‬ ‫المرحلة‬ ‫من‬ ‫يخرج‬ ‫الذي‬ ‫البخار‬Certain absolute velocity
‫فقدان‬ ‫تقليل‬ ‫يمكن‬ . ‫إهدارها‬ ‫يتم‬ ‫وبالتالي‬ ‫التوربين‬ ‫عمود‬ ‫إلى‬ ‫نقلها‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬ ‫التي‬ ‫الحركية‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫كمية‬ ‫تمثل‬
‫توربينات‬ ‫بواسطة‬ ‫المتبقية‬ ‫السرعة‬( ‫حوالي‬ ‫هي‬ ‫الخسارة‬ ‫هذه‬ . ‫المراحل‬ ‫متعددة‬11‫إلى‬12‫التوربينات‬ ‫في‬ ) ٪
. ‫الواحدة‬ ‫المرحلة‬ ‫ذات‬
‫اإل‬ ‫وجود‬‫حتكاك‬Friction:‫الحقيقية‬ ‫الحرارية‬ ‫الديناميكية‬ ‫األنظمة‬ ‫في‬Real thermodynamic systems
‫الحقيقية‬ ‫الحرارية‬ ‫المحركات‬ ‫في‬ ‫أو‬Real heat engines‫للدورة‬ ‫الكلية‬ ‫الكفاءة‬ ‫عدم‬ ‫من‬ ‫جزء‬ ‫يعود‬ ،Overall
cycle inefficiency‫اإل‬ ‫الخسائر‬ ‫إلى‬‫المكونات‬ ‫من‬ ‫حتكاكية‬Components‫الفوهات‬ ‫(مثل‬ ‫الفردية‬Nozzles
‫أو‬‫ريش‬)‫التوربينات‬.
‫البخار‬ ‫تسرب‬Steam Leakage:‫عزل‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬‫الجزء‬‫الدوار‬‫التوربين‬ ‫وغالف‬Turbine rotor and the
casing‫مثالي‬ ‫بشكل‬.‫فهناك‬‫بعض‬‫من‬‫كمية‬‫ت‬ ‫البخار‬‫من‬ ‫تسرب‬‫التوربين‬ ‫حجرة‬‫دون‬‫شغل‬ ‫إنجاز‬‫مفيد‬

30. 29
‫اإل‬ ‫بسبب‬ ‫الخسارة‬‫المحامل‬ ‫في‬ ‫الميكانيكي‬ ‫حتكاك‬:
Loss due to mechanical friction in bearings
‫حيث‬‫كل‬ ‫تثبيت‬ ‫يتم‬‫محور‬‫محملين‬ ‫على‬ ‫توربين‬.
‫الصمامات‬ ‫تنظيم‬ ‫في‬ ‫الضغط‬ ‫فقدان‬‫البخار‬ ‫وخطوط‬:
Pressure losses in regulating valves and steam lines
( ‫الرئيسية‬ ‫البخار‬ ‫خط‬ ‫عزل‬ ‫صمامات‬ ‫هناك‬MSIVs)Main Steam line Isolation Valves‫وصمامات‬ ،
‫الخنق‬-‫التوقف‬Throttle - stop valves‫التحكم‬ ‫وصمامات‬Control valves‫البخار‬ ‫مولدات‬ ‫بين‬Steam
generators‫الرئيسي‬ ‫والتوربين‬Main turbine‫مثل‬ .‫إ‬‫متناسبة‬ ‫الطفيفة‬ ‫الخسائر‬ ‫تكون‬ ، ‫األنابيب‬ ‫حتكاك‬
‫تقريب‬‫ا‬‫التدفق‬ ‫معدل‬ ‫مربع‬ ‫مع‬Square of the flow rate‫البخار‬ ‫خطوط‬ ‫في‬ ‫التدفق‬ ‫معدل‬ ‫يكون‬ ‫ما‬ ‫عادة‬ .
‫مرتفع‬ ‫الرئيسية‬‫جدا‬.‫أن‬ ‫من‬ ‫الرغم‬ ‫على‬‫الخنق‬Throttling‫عملية‬ ‫هو‬‫اإلنثالبي‬ ‫متساوية‬Isenthalpic
process‫فإن‬ ،‫إ‬‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫نخفاض‬Enthalpy drop‫هذا‬ ‫ألن‬ ، ‫تقليله‬ ‫يتم‬ ‫التوربين‬ ‫في‬ ‫للعمل‬ ‫المتاح‬
‫نوعية‬ ‫في‬ ‫زيادة‬ ‫إلى‬ ‫يؤدي‬‫جودة‬ ‫أو‬‫المخرج‬ ‫بخار‬Outlet steam quality.
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬Isenthalpic process‫أو‬Isoenthalpic process‫و‬ ‫اإلنثالبي‬ ‫متساوية‬ ‫عملية‬ ‫تعني‬‫تتم‬ ‫عملية‬ ‫هي‬
‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫في‬ ‫تغيير‬ ‫أي‬ ‫دون‬‫اإلنثالبي‬ ‫أو‬(H)Enthalpy‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫أو‬‫النوعي‬Specific enthalpy‫أي‬ ،
‫العملية‬ ‫خالل‬ ‫الحفاظ‬ ‫يتم‬‫المحي‬ ‫والوسط‬ ‫النظام‬ ‫بين‬ ‫حرارة‬ ‫تبادل‬ ‫عدم‬ ‫على‬‫ب‬ ‫شبيهة‬ ‫تكون‬ ‫العملية‬ . ‫ط‬) ‫(اإلديباتية‬ ‫الكظومة‬ ‫العملية‬
Adiabatic process.
‫البخار‬ ‫جودة‬ ‫انخفاض‬ ‫بسبب‬ ‫خسائر‬Losses due to low quality of steam:‫البخار‬ ‫يكون‬‫المستنزف‬
Exhausted steam‫ضغط‬ ‫عند‬‫دون‬‫الضغط‬‫الجوي‬‫تماما‬‫جزئي‬ ‫مكثفة‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫ويكون‬ ،‫ا‬‫تكون‬ ‫ما‬ ‫وعادة‬ ،
‫جودة‬ ‫ذات‬‫بنسبة‬(11٪‫تقريبا‬ )‫المحتوى‬ ‫يتسبب‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ .‫العالي‬‫لقط‬‫ي‬‫الماء‬ ‫رات‬Water droplets‫في‬
‫حدوث‬‫اإلصطدام‬‫السريع‬Rapid impingement‫وتآكل‬‫الريش‬Erosion‫ي‬ ‫الذي‬‫يتم‬ ‫عندما‬ ‫حدث‬‫تسليط‬‫الماء‬
‫المكثف‬Condensed water‫بضغط‬‫على‬‫الريش‬.
‫خسائر‬‫اإل‬‫شعاع‬Radiation losses:‫تعمل‬ ‫قد‬‫مستقرة‬ ‫حالة‬ ‫في‬ ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬Steady state
‫ب‬‫مدخل‬ ‫ظروف‬‫ضغط‬ ( ‫بخار‬8‫مي‬‫ك‬‫اباسكال‬‫حرارة‬ ‫ودرجة‬271.8‫درجة‬‫مئوية‬C°)‫آلة‬ ‫ألنها‬ .‫ماكينة‬ ‫أو‬
‫حراريا‬ ‫معزولة‬ ‫تكون‬ ‫أن‬ ‫يجب‬ ، ‫وثقيلة‬ ‫كبيرة‬Thermally insulated‫فقدان‬ ‫أي‬ ‫لتجنب‬‫ل‬‫المناطق‬ ‫إلى‬ ‫لحرارة‬
‫بها‬ ‫المحيطة‬.

31. 30
( ‫الشكل‬11‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫في‬ ‫الريشة‬ ‫إحتكاك‬ ‫تأثير‬ )Effect of blade friction in steam turbines

32. 31
‫المراجع‬References
1- Steam Turbines , Unit-4, by Ankit saxena . Asst. Professor .
2- Steam Turbines . Session delivered by: Prof. Q.H. Nagpurwala .
3- Wikipedia- the free encyclopedia ‫ويكيبيديا‬،‫الموسوعة‬‫الحرة‬
4- Dictionary of Engineering – Second Edition - McGraw-Hill
1-‫معجم‬‫المصطلحات‬‫العلمية‬‫والفنية‬‫والهندسية‬-‫أحمد‬‫شفيق‬‫الخطيب‬-2111