Design guidelines of steam turbines

1. Design of Steam Turbines Eng. Adnan Bahjat Jalil2018
‫التوربين‬ ‫تصميم‬‫ات‬‫البخاري‬‫ة‬
Design of Steam Turbines
‫وترجمة‬ ‫إعداد‬
‫جليل‬ ‫بهجت‬ ‫عدنان‬ ‫المهندس‬
8102

2. 1
‫مقدمة‬
‫العالمين‬ ‫رب‬ ‫هلل‬ ‫الحمد‬‫المرسلين‬ ‫أشرف‬ ‫على‬ ‫والسالم‬ ‫والصالة‬ ،‫أجمعين‬ ‫وأصحابه‬ ‫آله‬ ‫وعلى‬ ‫محمد‬ ‫سيدنا‬ ،.
‫من‬‫المعلوم‬‫أن‬‫الغرب‬‫في‬‫اللحظة‬‫الحضارية‬‫اآلنية‬-‫يستنبت‬-‫العلم‬‫بلغاته‬‫ويخترع‬‫المخترعات‬،‫و‬‫يخرج‬‫لل‬‫عالم‬
‫يوميا‬‫بمئات‬‫المصطلحات‬‫واأللفاظ‬‫الجديدة‬‫حتى‬‫أنه‬‫ال‬‫يزال‬‫الكثير‬‫من‬‫المصطلحات‬‫والتسميات‬‫العلمية‬‫نلفظها‬
‫باللغة‬‫األنكليزية‬‫لعدم‬‫معرفتنا‬‫بما‬‫يكافئ‬‫أو‬‫يعادل‬‫معناها‬‫باللغة‬‫العربية‬‫لها‬ ‫ترجمة‬ ‫أية‬ ‫وجود‬ ‫عدم‬ ‫المحتمل‬ ‫من‬ ‫أو‬
‫أصال‬،‫وهذا‬‫ما‬‫أالحظه‬‫وأعيشه‬‫من‬‫خالل‬‫عملي‬‫في‬‫مجال‬‫توليد‬‫الطاقة‬‫الكهربائية‬.‫وأمام‬‫هذا‬‫الوضع‬،‫تجد‬
‫اللغة‬‫العربية‬‫نفسها‬‫مضطرة‬‫إلى‬‫مواكبة‬‫هذا‬‫التطور‬‫العلمي‬،‫وهذه‬‫المبتكرات‬‫اللغوية‬‫مصطلحيا‬‫إذ‬‫إنها‬‫مطالبة‬
‫أكثر‬‫من‬‫أي‬‫وقت‬‫مضى‬‫باللحاق‬‫بالركب‬‫المصطلحي‬ ‫زخمه‬ ‫وبمسايرة‬ ، ‫الغربي‬ ‫الحضاري‬‫الميادين‬ ‫شتى‬ ‫في‬
. ‫والعلمية‬ ‫المعرفية‬
‫العلمية‬ ‫األنترنيت‬ ‫مواقع‬ ‫في‬ ‫تجوالي‬ ‫خالل‬ ‫من‬،‫اإلنكليزية‬ ‫باللغة‬ ‫كتابا‬ ‫وجدت‬‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫هندسة‬ ‫حول‬
‫و‬‫بداية‬ ‫أتصفحه‬ ‫رحت‬‫صفحاته‬ ‫في‬ ‫غرقت‬ ‫ثم‬ ،‫أليام‬ ‫أتركه‬ ‫ولم‬ ،‫وتدقيق‬ ‫تفكير‬ ‫وبعد‬ ‫وبعدها‬ ،‫في‬ ‫أبدأ‬ ‫أن‬ ‫رأيت‬ ،
‫عربية‬ ‫ترجمة‬ ‫إعداد‬‫إنتاج‬ ‫مجال‬ ‫في‬ ‫المهندسين‬ ‫أخواني‬ ‫من‬ ‫للعاملين‬ ‫جدا‬ ‫مفيدة‬ ‫معلومات‬ ‫من‬ ‫يحتويه‬ ‫لما‬ ‫للكتاب‬
‫بالمحطات‬ ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬‫البخارية‬‫دورة‬ ‫مبدأ‬ ‫على‬ ‫تعمل‬ ‫التي‬‫رانكين‬‫هذه‬ ‫بمثل‬ ‫العربية‬ ‫العلمية‬ ‫المكتبة‬ ‫وألثراء‬
‫تفتقر‬ ‫والتي‬ ‫الترجمات‬‫إ‬‫الكث‬ ‫لى‬‫التطبيقية‬ ‫و‬ ‫النظرية‬ ‫الهندسة‬ ‫مجال‬ ‫في‬ ‫المهمة‬ ‫العلمية‬ ‫والمراجع‬ ‫المصادر‬ ‫من‬ ‫ير‬
‫وفعال‬ ،‫من‬ ‫أكثر‬ ‫استغرقت‬ ‫التي‬ ‫الترجمة‬ ‫بدأت‬‫أشهر‬ ‫سبعة‬‫إل‬ ‫نظرا‬‫بأعمال‬ ‫نشغالي‬‫التخطيط‬ ‫قسم‬ ‫كرئيس‬ ‫وظيفتي‬
‫والمتابعة‬‫في‬‫الغازية‬ ‫الدبس‬ ‫كهرباء‬ ‫محطة‬‫خالل‬ ‫الكتاب‬ ‫ترجمة‬ ‫على‬ ‫أعكف‬ ‫كنت‬ ‫إذ‬‫ا‬ ‫أوقات‬‫لفراغ‬‫و‬‫اإلجازات‬
‫والعط‬‫ل‬‫الرسمية‬.
‫إن‬‫ال‬‫العلمية‬ ‫ترجمة‬‫والتقنية‬‫العربية‬ ‫اللغة‬ ‫الى‬ ‫األنكليزية‬ ‫اللغة‬ ‫من‬‫العلمية‬ ‫المصطلحات‬ ‫وتعريب‬‫باألمر‬ ‫ليس‬
‫السهل‬‫فهي‬‫وضع‬ ‫عملية‬‫لغة‬‫علمية‬‫تتطلب‬‫الكثير‬‫من‬‫الدقة‬‫والوضوح‬،‫خالية‬‫من‬‫كل‬‫لبس‬‫أو‬‫خفاء‬،‫بعيدة‬‫كل‬
‫البعد‬‫عن‬‫اإلحتمالية‬.‫وباإلعتماد‬‫على‬‫مصادر‬‫ومراجع‬‫ومعاجم‬‫مختلفة‬‫تم‬‫ذكرها‬‫في‬‫نهاية‬‫الكتاب‬‫وكذلك‬‫مواقع‬
‫ألكترونية‬‫مثل‬‫مترجم‬‫غوغل‬‫وموقع‬‫معاني‬‫على‬‫شبكة‬‫األنترنيت‬،‫فقد‬‫حاولت‬‫في‬‫هذه‬‫الترجمة‬‫قدر‬‫اإلمكان‬
‫إختيار‬‫أنسب‬‫المعاني‬‫للمصطلحات‬‫العلمية‬‫والنحوية‬‫التي‬‫تدل‬‫على‬‫المفهوم‬‫المراد‬‫داللة‬‫واضحة‬‫دقيقة‬‫محددة‬،
‫وتحدد‬‫كل‬‫أبعاده‬‫وإحتماالته‬‫مع‬‫إدراج‬‫مالحظات‬‫إغنائي‬ ‫وشرح‬ ‫توضيحية‬‫لكل‬‫مصطلح‬‫علمي‬‫آخر‬‫ذكر‬‫في‬
‫أصل‬‫الموضوع‬،‫وأرجوا‬‫أن‬‫أكون‬‫قد‬‫وفقت‬‫في‬‫ذلك‬.
‫وأخيرا‬‫انا‬‫ال‬‫أجزم‬‫بتمام‬‫صحة‬‫الكلمات‬‫والمصطلحات‬‫العربية‬‫المعادلة‬‫للكلمات‬‫والمصطلحات‬‫األنكليزية‬
‫المذكورة‬‫في‬‫هذا‬‫الكتاب‬،‫فقد‬‫تكون‬‫هنالك‬‫كلمات‬‫عربية‬‫معادلة‬‫ومناسبة‬‫أكثر‬،‫لذا‬‫وبكل‬‫إحترام‬‫وتقدير‬‫أطلب‬
‫من‬‫جميع‬‫األساتذة‬‫والمختصين‬‫والمهندسين‬‫من‬‫أصحاب‬‫الخبرة‬‫وكل‬‫من‬‫يقرأ‬‫هذا‬‫الكتاب‬‫من‬‫أصحاب‬‫الخبرة‬‫أن‬
‫ال‬‫يبخلوا‬‫في‬‫إبداء‬‫مقترحاتهم‬‫ومالحظاتهم‬‫التصحيحية‬‫واإلغنائية‬‫وإرسالها‬‫على‬‫اإل‬ ‫العنوان‬‫التالي‬ ‫لكتروني‬
‫خدمة‬‫للصالح‬‫العام‬:Koprlo1@gmail.com‫أ‬‫و‬agakoprlo@hotmail.com.‫وهللا‬‫ولي‬‫التوفيق‬...
‫جليل‬ ‫بهجت‬ ‫عدنان‬ ‫المهندس‬
‫كوبري‬ ‫آلتون‬–‫كركوك‬-‫العراق‬
42‫األول‬ ‫كانون‬4102

3. 2
‫الكتاب‬ ‫موضوعات‬Topics of the book
-‫تصنيف‬‫التوربينات‬‫البخارية‬Classification of steam turbines.
-‫مبادئ‬‫العمل‬Working principles.
-‫أنواع‬‫تراكيب‬‫التوربينات‬‫البخارية‬(‫الضغط‬‫وزيادة‬‫السرعة‬)
(Pressure and velocity compoundingCompounding of steam turbines (.
-‫ال‬‫خسائر‬‫في‬‫التوربينات‬‫البخارية‬Losses in steam turbines.
-‫المبادئ‬‫التوجيهية‬‫لتصميم‬‫التوربينات‬‫البخارية‬Design guidelines of steam turbines.
-‫القوى‬‫و‬‫الشغل‬‫المنجز‬‫و‬‫كفاءة‬‫التوربين‬‫البخاري‬
Forces, work done and efficiency of steam turbine.
-‫أمثلة‬‫عددية‬Numerical examples.
-‫الحرجة‬ ‫فوق‬ ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬Supercritical steam turbines.
-‫اإلتجاهات‬‫المستقبلية‬‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫تصميم‬ ‫في‬Future trends in steam turbine design
-‫توضيحية‬ ‫مالحظات‬Explanatory notes.

4. 3
‫تمهيد‬Introduction
‫البخار‬Steam
‫ي‬ ‫البخار‬‫كم‬ ‫ستخدم‬‫ادة‬‫عاملة‬‫تشغيلية‬ ‫أو‬Working substance‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫تشغيل‬ ‫في‬.
‫مثالي‬ ‫غاز‬ ‫البخار‬ ‫هل‬Perfect gas‫؟‬
‫تلك‬ ‫مثل‬ ‫خصائص‬ ‫البخار‬ ‫يمتلك‬‫في‬ ‫التي‬‫الغازات‬‫الضغط‬ :Pressure‫الحجم‬ ،Volume‫الحرارة‬ ‫درجة‬ ،
Temperature‫الداخلية‬ ‫الطاقة‬ ،Internal energy‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ،Enthalpy‫واإلنتروبي‬Entropy
.‫و‬‫حجم‬ ‫لكن‬‫و‬‫ترتبط‬ ‫ال‬ ‫كبخار‬ ‫حرارته‬ ‫ودرجة‬ ‫ضغط‬‫مثل‬ ‫بسيطة‬ ‫عالقة‬ ‫بأي‬‫المميزة‬ ‫المعادلة‬ ‫عن‬ ‫التعبير‬‫أو‬
‫الخواص‬ ‫معادلة‬Characteristic equation‫المثالي‬ ‫للغاز‬.
‫ال‬‫حرارة‬‫ال‬‫محسوسة‬Sensible heat:‫هي‬‫ب‬ ‫الممتصة‬ ‫الحرارة‬‫واسطة‬‫بلوغ‬ ‫عند‬ ‫الماء‬‫ه‬‫الغليان‬ ‫نقطة‬Boiling
point.
‫الكامنة‬ ‫الحرارة‬Latent heat‫هي‬‫الممتصة‬ ‫الحرارة‬‫المغلي‬ ‫الماء‬ ‫لتحويل‬Boiling water‫بخار‬ ‫إلى‬.
‫الرطب‬ ‫البخار‬Wet steam‫البخارالذي‬ ‫هو‬‫الرطوبة‬ ‫من‬ ‫كمية‬ ‫على‬ ‫يحتوي‬Moisture.
‫الجاف‬ ‫البخار‬Dry steam‫هو‬‫رطوبة‬ ‫على‬ ‫يحتوي‬ ‫ال‬ ‫الذي‬ ‫البخار‬.
‫البخار‬‫المحمص‬Superheated steam‫هو‬‫ثابت‬ ‫ضغط‬ ‫عند‬ ‫تسخينه‬ ‫عند‬ ، ‫الجاف‬ ‫البخار‬Constant
pressure‫يحقق‬ ،‫درجة‬ ‫زيادة‬‫ال‬‫حرارة‬‫إلى‬‫التشبع‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬ ‫فوق‬Temperature of saturation.
‫خواص‬‫ضغوطها‬ ‫على‬ ‫تعتمد‬ ‫البخار‬.
‫البخار‬ ‫خواص‬Steam properties
H=‫الحراري‬ ‫المحتوى‬‫جول‬ ‫كيلو‬ ()‫كيلوغرام‬(Enthalpy (kJ/kg
U=‫الداخلية‬ ‫الطاقة‬‫جول‬ ‫(كيلو‬)‫كغم‬Internal energy (kJ/kg)
S=‫اإل‬‫نتروبي‬‫(كيلوجول‬‫كغم‬-)‫كلفن‬((kJ / kg-KEntropy
v‫ال‬ =‫حجم‬‫مكعب‬ ‫متر‬ ( ‫النوعي‬)‫كغم‬((m³ / kgSpecific volume
ρ=‫الكثافة‬(‫ك‬‫غ‬/ ‫م‬)‫مكعب‬ ‫متر‬(Density (kg/m³
Cp=‫الحرارية‬ ‫السعة‬‫ثابت‬ ‫ضغط‬ ‫عند‬‫(كيلوجول‬‫كغم‬-)‫كلفن‬(Isobaric heat capacity ( kJ / kg-K
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظات‬
1-‫األنتروبي‬Entropy‫للنظام‬ ‫المكونة‬ ‫الجسيمات‬ ‫بين‬ )‫العشوائية‬ ، ‫الفوضى‬ ‫(درجة‬ ‫االنتظام‬ ‫عدم‬ ‫لخاصية‬ ‫مباشر‬ ‫مقياس‬ ‫هو‬ :
‫كلفن‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬ ‫غرام‬ ‫كيلو‬ / ‫جول‬ ‫كيلو‬ ‫القياس‬ ‫وحدة‬ . ) ‫جزيئات‬ ‫أو‬ ‫ذرات‬ ، ‫(أيونات‬KJ/Kg K°‫والرمز‬S.
‫وتشتت‬ ، ‫النظام‬ ‫جسيمات‬ ‫انتظام‬ ‫وعدم‬ ‫الفوضى‬ ‫درجة‬ ‫تصل‬ ‫مدى‬ ‫أي‬ ‫الى‬ ‫تصف‬ ‫ثيرموديناميكية‬ ‫خاصية‬ : ‫لألنتروبي‬ ‫أدق‬ ‫تعريف‬
ً‫ال‬‫قلي‬ ‫االنتظام‬ ‫كان‬ ‫وكلما‬ ‫معين‬ ‫إجراء‬ ‫خالل‬ ‫المزالة‬ ‫أو‬ ‫المضافة‬ ‫بالحرارة‬ ‫ترتبط‬ ‫الخاصية‬ ‫وهذه‬ .‫الجسيمات‬ ‫لهذه‬ ‫المصاحبة‬ ‫الطاقة‬
‫العشوائية‬ ( ‫النظام‬ ‫في‬‫قيمة‬ ‫كانت‬ ‫كلما‬ )‫عشوائية‬ ‫أقل‬ ( ً‫ا‬‫انتظام‬ ‫أكثر‬ ‫النظام‬ ‫كان‬ ‫وكلما‬ ، ‫كبيرة‬ ‫األنتروبي‬ ‫قيمة‬ ‫كانت‬ ‫كلما‬ )‫أكبر‬
. ‫صغيرة‬ ‫األنتروبي‬
4-‫الداخلية‬ ‫الطاقة‬Internal Energy‫جزيئات‬ ‫أن‬ ‫نعلم‬ ‫فكما‬ . ) ‫الكامنة‬ ‫وطاقتها‬ ‫الحركية‬ ‫طاقتها‬ ( ‫للجزيئات‬ ‫الكلية‬ ‫الطاقة‬ ‫هي‬ :
‫حالة‬ ‫في‬ ‫المادة‬. ‫بينها‬ ‫المتبادلة‬ ‫القوى‬ ‫بسبب‬ ‫كامنة‬ ‫طاقة‬ ‫تختزن‬ ‫أنها‬ ‫كما‬ ، ‫الحركة‬ ‫هذه‬ ‫بسبب‬ ‫حركية‬ ‫طاقة‬ ‫وتمتلك‬ ، ‫مستمرة‬ ‫حركة‬
‫جول‬ ‫كيلو‬ ‫القياس‬ ‫وحدة‬KJ‫ورمزه‬U.
3-‫االنثالبي‬Enthalpy‫حالة‬ ‫في‬ ‫للمادة‬ ‫حرارة‬ ‫ودرجة‬ ‫الضغط‬ ‫نتيجة‬ ‫المخزونة‬ ‫الطاقة‬ ‫هي‬ ‫أو‬ ‫للمادة‬ ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫هي‬ :
‫كيلوغرام‬ / ‫جول‬ ‫كيلو‬ ‫القياس‬ ‫وحدة‬ . ‫الضغط‬ ‫وطاقة‬ ‫للمادة‬ ‫الداخلية‬ ‫الطاقة‬ ‫مجموع‬ ‫تساوي‬ ‫للمادة‬ ‫خاصية‬ ‫وهي‬ ‫السريان‬KJ/Kg
‫ورمزه‬H.
2-‫المثالي‬ ‫الغاز‬Ideal Gas‫افترا‬ ‫غاز‬ ‫هو‬ :‫الديناميكا‬ ‫تتناولها‬ ‫التي‬ ‫المواضيع‬ ‫في‬ ‫المتغيرات‬ ‫من‬ ‫الكثير‬ ‫مع‬ ‫التعامل‬ ‫لتسهيل‬ ‫ضي‬
: ‫مثالي‬ ‫كغاز‬ ‫يتصرف‬ ‫الظروف‬ ‫هذه‬ ‫في‬ ‫وجد‬ ‫إذا‬ ‫الحقيقي‬ ‫الغاز‬ ‫تجعل‬ ‫التي‬ ‫هي‬ ‫التالية‬ ‫الثالثة‬ ‫الشروط‬ ‫أو‬ ‫والفرضيات‬ . ‫الحرارية‬

5. 4
-‫ضغط‬ ‫تحت‬ ‫أي‬ ‫يحتويه‬ ‫الذي‬ ‫للوعاء‬ ‫بالنسبة‬ ‫مهملة‬ ‫الغاز‬ ‫جزيئات‬ ‫حجم‬‫حرارة‬ ‫درجة‬ ‫وعند‬ ‫الجوي‬ ‫للضغط‬ ‫مساوي‬ ‫او‬ ‫منخفض‬
( ‫الغرفة‬0‫بار‬bar‫و‬42‫مئوية‬ ‫درجة‬C°. )
-‫البعض‬ ‫بعضها‬ ‫مع‬ ‫تتصادم‬ ‫عندما‬ ‫طاقتها‬ ‫من‬ ‫أي‬ ‫تفقد‬ ‫ال‬ ‫الجزئيات‬ ‫ان‬ ‫يفترض‬ ‫هذا‬ .‫مرنة‬ ‫تصادمات‬ ‫الغاز‬ ‫جزيئات‬ ‫بين‬ ‫التصادمات‬
-‫خارجية‬ ‫مؤثرات‬ ‫دون‬ ‫عشوائية‬ ‫حركة‬ ‫الغاز‬ ‫جزيئات‬ ‫حركة‬.
2-‫هو‬ ‫كلفن‬‫المطلقة‬ ‫الحرارة‬ ‫درجة‬‫ورمزه‬K( ‫المئوية‬ ‫الحرارة‬ ‫درجة‬ =C°+ )473
6-Isobaric‫هي‬‫الضغط‬ ‫متساوية‬ ‫عملية‬‫أي‬‫ثابت‬ ‫ضغط‬ ‫تحت‬ ‫تتم‬.
7-‫الحرارية‬ ‫السعة‬Heat capacity‫هي‬‫الحرارية‬ ‫الطاقة‬ ‫لتخزين‬ ‫ما‬ ‫جسم‬ ‫قابلية‬ ‫مدى‬ ‫تبين‬ ‫قيمة‬Heat energy.
2-‫النوعي‬ ‫الحجم‬Specific volume‫الكثافة‬ ‫معكوس‬ ‫بأنه‬ ‫يعرف‬ρ،‫يشغلة‬ ‫الذي‬ ‫الحجم‬ ‫وهو‬0‫كيلو‬‫غ‬‫الغاز‬ ‫أو‬ ‫المادة‬ ‫من‬ ‫رام‬
‫ورمزه‬v.
9-‫الكثافة‬Density‫تع‬‫ب‬‫لماد‬ ‫الكتلة‬ ‫بوحدة‬ ‫الحجم‬ ‫وحدة‬ ‫عالقة‬ ‫عن‬ ‫ر‬‫ة‬‫جس‬ ‫أو‬‫م‬‫ما‬‫لوحدة‬ ‫الكتلة‬ ‫ازدادت‬ ‫الكثافة‬ ‫ازدادت‬ ‫فكلما‬ ،
‫األحجام‬‫وحدة‬ ‫كتلة‬ ‫فهي‬ ‫هذا‬ ‫وعلى‬ ،‫المادة‬ ‫من‬ ‫الحجوم‬‫ورمزه‬ρ.
‫أعال‬ ‫المخطط‬ ‫حول‬ ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬‫ه‬:‫مخطط‬‫مولير‬Mollier diagram‫نسبة‬‫إ‬‫لى‬‫مولير‬ ‫ريتشارد‬Richard Mollier
)0263-0932‫الحرارية‬ ‫الديناميك‬ ‫في‬ ‫التجريبية‬ ‫البحوث‬ ‫في‬ ‫رائد‬ ‫وهو‬ ، ‫والميكانيكا‬ ‫التطبيقية‬ ‫الفيزياء‬ ‫في‬ ‫ألماني‬ ‫أستاذ‬ )
Thermodynamics‫الرطب‬ ‫والهواء‬ ‫والبخار‬ ‫للماء‬ ‫خاصة‬ ،Moist air‫تستخدم‬ .‫مخططات‬‫مولير‬‫اإل‬ ‫مخطط‬ (‫نثالبي‬–
‫اإل‬)‫نتروبي‬(Enthalpy - Entropy Charts‫روتيني‬ ‫بشكل‬ )‫المهندسين‬ ‫قبل‬ ‫من‬‫الطاقة‬ ‫بمحطات‬ ‫المرتبطة‬ ‫التصميم‬ ‫أعمال‬ ‫في‬
Power plants‫(األحفوري‬Fossil‫والنووي‬Nuclear)‫والضواغط‬ ،Compressors‫البخار‬ ‫وتوربينات‬ ،‫التبريد‬ ‫وأنظمة‬ ،
Refrigeration systemsAir conditioning‫الهواء‬ ‫تكييف‬ ‫ومعدات‬ ،Air conditioning equipments‫دورات‬ ‫لتصور‬
‫العمل‬‫الديناميك‬ ‫لمنظومات‬‫الحرارية‬.
‫يوضح‬‫مخطط‬‫مولير‬Mollier diagram‫أيض‬ ‫والمعروف‬‫ا‬‫بمخطط‬‫اإل‬‫نثالبي‬-‫اإل‬‫نتروبي‬(H – S)Enthalpy – Entropy
chart‫الكلية‬ ‫الحرارة‬ ،‫مقابل‬، ‫اإلنتروبي‬‫الذي‬‫ي‬‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫صف‬(‫اإلنثالبي‬)‫حراري‬ ‫ديناميكي‬ ‫لنظام‬
Thermodynamic system‫بين‬ ‫يتراوح‬ ‫ضغط‬ ‫نطاق‬ ‫النموذجي‬ ‫المخطط‬ ‫يغطي‬ .(1010-0111‫بار‬bar)‫حرارة‬ ‫ودرجات‬
‫تصل‬‫إلى‬(211‫مئوية‬ ‫درجة‬Degrees Celsius.. )‫تم‬‫إنشاء‬‫المخطط‬‫في‬‫عام‬0912،‫عندما‬‫رسم‬‫ريتشارد‬‫مولير‬‫الحرارة‬
‫الكلية‬H‫مقابل‬‫اإلنتروبي‬S.‫ولغرض‬‫تكريمه‬‫تم‬‫تسمية‬‫المخطط‬‫بمخطط‬‫مولير‬‫أي‬‫رسم‬‫تخطيطي‬‫حراري‬‫بإستخدام‬‫المحتوى‬
‫الحراري‬‫كأحد‬‫محاوره‬‫اإل‬ ‫يظهر‬ ‫المخطط‬ .: ‫العالقة‬ ‫مستخدما‬ ‫والحجم‬ ‫والضغط‬ ‫الداخلية‬ ‫الطاقة‬ ‫بصيغة‬ ‫نثالبي‬H=U+pV‫بصيغة‬ ‫أو‬
‫اإل‬‫النوعي‬ ‫نثالبي‬Specific enthalpy‫واإل‬‫النوعية‬ ‫نتروبية‬Specific entropy: ‫النوعي‬ ‫والحجم‬h= u + pv.

6. 5
‫بالبخار‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫عملية‬Steam Power Plant Process
‫تعمل‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫على‬‫تحويل‬‫جزء‬‫من‬‫طاقة‬‫البخار‬‫الذي‬‫يكون‬‫ب‬‫درجة‬‫حرارة‬‫عالية‬‫وضغط‬‫عالي‬‫إلى‬
‫ميكانيكية‬ ‫طاقة‬Mechanical power‫ثم‬‫إ‬‫لى‬‫طاقة‬‫كهربائية‬Electrical power‫التوالي‬ ‫على‬.
‫المكونات‬‫الرئيسية‬‫للتوربينات‬‫البخارية‬‫هي‬:
‫مضخة‬‫تغذية‬‫الما‬‫ء‬Feed water pump.
‫المرجل‬Boiler.
‫مراحل‬‫التوربين‬،‫وتشمل‬‫الفوهة‬/‫الجزء‬‫الثابت‬‫و‬‫الدوار‬ ‫الجزء‬ ‫ربش‬ ‫صفوف‬
Turbine stages, comprising nozzle/stator and rotor blade rows
‫مكثف‬Condenser.
‫يتمدد‬‫البخار‬‫القادم‬‫من‬‫المرجل‬‫في‬‫فوهة‬Nozzle،‫مما‬‫يؤدي‬‫إلى‬‫إ‬‫نبعاث‬‫تيار‬‫عالي‬‫السرعة‬‫البخار‬ ‫من‬‫(نفث‬
Jet).‫السريع‬ ‫التيار‬ ‫هذا‬‫من‬‫البخار‬‫ي‬‫بالريش‬ ‫صطدم‬‫ال‬‫متحركة‬Moving blades،‫مثبتة‬‫على‬‫عمود‬Shaft.
‫يخضع‬‫لتغيير‬‫في‬‫إ‬‫تجاه‬‫الحركة‬Motion‫مما‬‫يؤدي‬‫إلى‬‫زيادة‬‫ال‬‫تغيير‬‫في‬‫الزخم‬Momentum‫وبالتالي‬
‫إ‬‫نتاج‬‫قوة‬Force.
‫يتم‬‫الحصول‬‫على‬‫أو‬ ‫القدرة‬‫القوة‬‫المحركة‬Motive power‫في‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫طريق‬ ‫عن‬‫معدل‬‫التغير‬
‫في‬‫زخم‬‫السرعة‬ ‫عالي‬ ‫البخار‬ ‫تيار‬‫الذي‬‫يصطدم‬‫بالريش‬‫ة‬‫المنحنية‬Curved blade‫بحرية‬ ‫تدور‬ ‫التي‬.
‫يحدث‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫في‬‫الريش‬‫من‬‫خالل‬‫مبدأ‬‫الدفع‬Impulse‫أو‬‫الفعل‬ ‫رد‬Reaction‫أو‬‫الدفع‬–‫الفعل‬ ‫رد‬
Impulse reaction.
‫التوربينات‬‫البخارية‬‫متوفرة‬‫ب‬‫عدد‬‫قليل‬(‫كمحرك‬‫رئيسي‬Prime mover)( ‫تصل‬ ‫قدرات‬ ‫في‬0211‫مي‬‫ك‬‫اواط‬
MW. )

7. 6
)‫(الهيدروليكية‬ ‫والمائية‬ ‫والغازية‬ ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬Steam, Gas and Hydraulic Turbines
‫تختلف‬‫مادة‬‫العمل‬‫التشغيل‬ ‫أو‬‫ألنواع‬‫مختلفة‬‫من‬‫التوربينات‬.
‫التوربينات‬‫البخارية‬‫هي‬‫آالت‬‫ماكينات‬ ‫أو‬‫تدفق‬‫محورية‬Axial flow machines(‫نادرا‬‫ما‬‫تستخدم‬
‫التوربينات‬‫البخارية‬‫قطرية‬ ‫النصف‬ ‫أو‬ ‫الشعاعية‬Radial steam turbines)‫في‬‫حين‬‫تستخدم‬‫التوربينات‬
‫الغازية‬‫والتوربينات‬‫الهيدروليكية‬‫كل‬‫من‬‫النوع‬‫المحوري‬‫والنوع‬‫الشعاعي‬‫حسب‬‫التطبيقات‬‫العملية‬.
‫إن‬‫ضغط‬‫وسط‬‫العمل‬Working medium‫المستخدم‬‫في‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫مرتفع‬‫جدا‬،‫في‬‫حين‬‫أن‬‫درجة‬
‫حرارة‬‫وسط‬‫العمل‬‫المستخدم‬‫هو‬‫التوربين‬‫الغازي‬‫مرتفع‬‫نسبيا‬.
‫وفي‬‫التوربينات‬‫الهيدروليكية‬‫يكون‬‫ضغط‬‫ودرجة‬‫حرارة‬‫وسط‬‫العمل‬‫أقل‬‫في‬ ‫مما‬‫التوربينات‬‫البخارية‬.
‫تتوفر‬‫ال‬‫توربينات‬‫ال‬‫بخارية‬‫ك‬‫وحدات‬‫م‬‫ن‬‫فردة‬( ‫بسعة‬0311‫مي‬‫ك‬‫اوا‬) ‫ط‬‫في‬‫حين‬‫أن‬‫أكبر‬‫وحدة‬‫من‬‫ال‬‫توربينات‬
‫الغاز‬‫ية‬( ‫بسعة‬ ‫تكون‬231‫مي‬‫ك‬‫اوا‬)‫ط‬‫و‬(202‫مي‬‫ك‬‫اوا‬. )‫ط‬
‫مزايا‬‫وعيوب‬‫التوربين‬‫البخاري‬Merits and Demerits of Steam Turbine
‫المزايا‬Merits:
0-‫القدرة‬‫على‬‫إ‬‫ستخدام‬‫ب‬ ‫بخار‬‫ضغط‬‫عالي‬‫و‬‫درجة‬‫حرارة‬‫عالية‬.
4-‫للمكون‬ ‫عالية‬ ‫كفاءة‬High component efficiency.
3-‫عالية‬ ‫دوران‬ ‫سرعة‬High rotational speed.
2-‫(سعة‬ ‫نسبة‬‫قدرة‬ ‫أو‬‫عالية‬ )‫وزن‬High (capacity or power/weight) ratio.
2-‫اإل‬ ‫من‬ ‫وخالي‬ ‫ومستقر‬ ‫سلس‬ ‫تشغيل‬‫تقريبا‬ ‫هتزاز‬Smooth, nearly vibration-free operation.
6-‫داخلي‬ ‫تزييت‬ ‫ال‬No internal lubrication.
7-‫الزيت‬ ‫من‬ ‫خالي‬ ‫العادم‬ ‫بخار‬Oil free exhaust steam.
2-‫يمكن‬‫بناؤها‬‫أو‬‫إ‬‫نشاءها‬‫في‬‫وحدات‬‫صغيرة‬‫أو‬‫كبيرة‬‫جدا‬(‫تصل‬‫إلى‬0411‫مي‬‫ك‬‫اوا‬‫ط‬).
‫العيوب‬Demerits:
0-‫بالنسبة‬‫إلى‬‫تطبيقات‬‫السرعة‬‫البطيئة‬،‫يجب‬‫توفير‬‫تروس‬)‫(مسننات‬‫تخفيض‬‫السرعة‬Reduction
gears.
4-‫ال‬‫يمكن‬‫جعل‬‫التوربين‬‫البخاري‬‫قابل‬‫لإل‬‫نعكاس‬Reversible.
3-‫كفاءة‬‫ال‬‫توربينات‬‫البخار‬‫ية‬‫الصغيرة‬‫البسيطة‬‫متدنية‬ ‫تكون‬.
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظات‬
0-‫عم‬‫ليا‬،‫عملية‬‫اإل‬ ‫تساوي‬‫نتروبية‬Isentropic process‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫في‬‫غير‬‫ممكنة‬،‫ألننا‬‫ال‬‫نستطيع‬‫تحقيق‬
‫قابلية‬‫اإل‬‫نعكاس‬Reversible.‫ف‬‫اإل‬‫نتروبي‬‫ة‬‫ليست‬‫ثابتة‬‫على‬‫اإلطالق‬‫في‬‫التوربينات‬‫البخارية‬،‫رغم‬‫سعى‬‫المهندسون‬
‫لتحقيق‬‫شروط‬‫متغيرة‬(‫عملية‬‫أدياباتية‬‫عكوسة‬Reversible Adiabatic Process)‫عن‬‫طريق‬‫عزل‬‫التوربين‬،
‫وتقليل‬‫أنواع‬‫الخسائر‬‫المختلفة‬‫داخل‬‫التوربين‬‫البخاري‬.‫لذلك‬،‫في‬‫الواقع‬،‫البخاري‬ ‫بالتوربين‬،‫العملية‬‫ليست‬‫تماما‬
‫مثالية‬،‫فإننا‬‫نحدد‬‫كفاءة‬‫التوربين‬،‫أي‬‫مقدار‬‫الشغل‬Work‫الذي‬‫يتم‬‫إنتاجه‬‫في‬‫الحالة‬‫الفعلية‬‫مقارن‬‫بالشغل‬ ‫ة‬‫الذي‬‫يتم‬

8. 7
‫إنتاجه‬‫إذا‬‫كانت‬‫العملية‬‫متساوية‬‫اإلنتروبية‬‫أي‬(‫مثالية‬‫عكوسة‬‫يتم‬ ‫ال‬‫و‬ ‫تبادل‬‫ومادة‬ ‫حرارة‬ ‫فقدان‬‫إ‬)‫الخارجي‬ ‫المحيط‬ ‫لى‬.
‫ف‬‫الخسائر‬‫ال‬‫مفر‬‫منها‬،‫يتم‬‫دائ‬‫م‬‫ا‬‫ربطها‬‫بالعملية‬‫وال‬‫تسمح‬‫لنا‬‫مط‬‫ق‬‫ا‬‫بالوصول‬‫إلى‬‫كفاءة‬011٪.
4-‫عملية‬‫كظومة‬‫(أديباتية‬adiabatic:)‫وهي‬‫العمليات‬‫التي‬‫تتم‬‫في‬‫النظام‬‫المعزول‬Isolated System‫حراريا‬‫عن‬
‫الوسط‬‫المحيط‬‫به‬.‫أي‬‫نمنع‬‫خالل‬‫تلك‬‫العملية‬‫أي‬‫تبادل‬‫للحرارة‬‫بين‬‫النظام‬System‫والوسط‬‫المحيط‬Surroundings
‫أي‬(0=Q)‫هذه‬‫الحالة‬‫غير‬‫موجودة‬‫فعال‬‫ولكن‬‫عندما‬‫يحدث‬‫االجراء‬‫سري‬‫ع‬‫ا‬‫ال‬‫يوجد‬‫وقت‬‫كاف‬‫للتبادل‬‫الحراري‬
‫بين‬‫الغاز‬‫والمحيط‬‫عبر‬‫حدود‬‫النظام‬‫وكمثال‬‫على‬‫ذلك‬‫هو‬‫عملية‬‫االنضغاط‬Compression‫والتمدد‬Expansion‫في‬
‫محرك‬‫االحتراق‬‫الداخلي‬‫التي‬‫يمكن‬‫اعتبارها‬‫تقري‬‫با‬‫عملية‬‫ادياباتية‬،‫ففي‬‫خالل‬‫الفترة‬‫الزمنية‬‫القصيرة‬‫التي‬‫تتم‬‫فيها‬‫هذه‬
‫العمليات‬‫يمكن‬‫إهمال‬‫التبادل‬‫الحراري‬‫بين‬‫الغاز‬‫والمحيط‬‫بسبب‬‫سرعة‬‫المحرك‬‫العالية‬
3-‫عملية‬‫متساوية‬‫األنتروبية‬(isentropic:)‫وهي‬‫العمليات‬‫التي‬‫تتم‬‫عند‬‫أنتروبي‬‫ثابت‬(ds = 0).‫عملية‬‫حرارية‬‫مثالية‬
‫تتم‬‫بدون‬‫فقدان‬‫حرارة‬‫ومادة‬‫بين‬‫النظام‬‫والمحيط‬‫أي‬‫ال‬‫إ‬‫حتكاك‬Friction‫في‬‫العملية‬.
2-‫اإلجراء‬‫العكوس‬Reversible Process:‫هو‬‫اإلجراء‬‫المثالي‬ideal‫الذي‬‫يمكن‬‫عكس‬‫اتجاهه‬‫بعد‬‫حدوثه‬‫دون‬‫التسبب‬
‫في‬‫إحداث‬‫تغير‬‫على‬‫حالة‬‫النظام‬‫و‬‫المحيط‬.‫أي‬‫ال‬‫إ‬‫حتكاك‬‫بين‬‫النظام‬‫والمحيط‬.‫تسمي‬‫عملية‬‫دورية‬‫مثالية‬Ideal
cycle‫يمكن‬‫عكسها‬‫بدون‬‫فقد‬‫للطاقة‬‫بسبب‬‫اإل‬‫حتكاك‬‫دورة‬‫عك‬‫وسة‬.‫وغالبا‬‫يبقي‬‫االنتروبي‬‫ثابتا‬‫خالل‬‫تلك‬‫العملية‬،‫أي‬
dS = 0‫ومثال‬‫على‬‫تلك‬‫العملية‬‫عملية‬‫االنضغاط‬‫والتمدد‬‫األدياباتي‬‫في‬‫دورة‬‫كارنو‬Carnot cycle.‫تتكون‬‫دورة‬‫كارنو‬
‫من‬‫عدة‬‫عمليات‬‫من‬‫االنضغاط‬‫والتمدد‬‫متتالية‬‫تحدث‬‫جميعها‬‫عند‬‫ثبات‬‫اإلنتروبي‬،‫مثال‬‫عملي‬‫عليها‬‫دورة‬‫محرك‬
‫احتراق‬‫داخلي‬‫مع‬‫مالحظة‬‫أن‬‫دورة‬‫كارنو‬‫مثالية‬‫وال‬‫تصل‬‫إليها‬‫كفاءة‬‫الدورات‬‫العملية‬.
2-‫اإلجراء‬‫الالعكوس‬Irreversible Process:‫هو‬‫اإلجراء‬‫الذي‬‫يستحيل‬‫عكس‬‫اتجاهه‬‫بعد‬‫حدوثه‬‫دون‬‫تغيير‬‫على‬‫حالة‬
‫النظام‬‫و‬‫المحيط‬( .‫اإلجراء‬‫الذي‬‫ال‬‫يمكن‬‫للنظام‬‫أن‬‫يعود‬‫خالله‬‫إلى‬‫حالته‬‫االبتدائية‬‫إال‬‫بفقدان‬‫طاقة‬. )
6-‫إن‬‫جميع‬‫التحوالت‬(‫العمليات‬)‫التي‬‫تجري‬‫في‬‫الطبيعة‬ً‫ا‬‫تلقائي‬‫هي‬‫في‬‫الواقع‬‫تحوالت‬‫العكوسة‬،‫إذ‬‫إن‬‫حدوثها‬‫وفق‬
‫اتجاه‬‫ما‬‫مفضل‬‫على‬‫حدوثها‬‫في‬‫االتجاه‬‫المعاكس‬،‫فانتقال‬‫الحرارة‬‫يتم‬ً‫ا‬‫دائم‬‫من‬‫الجسم‬‫الحار‬‫إلى‬‫الجسم‬‫البارد‬‫مهما‬‫كانت‬
‫كمية‬‫الطاقة‬‫التي‬‫يحويها‬‫الجسم‬‫البارد‬‫مقارنة‬‫بما‬‫يحويه‬‫الجسم‬،‫الحار‬‫وينتشر‬‫الغاز‬‫من‬‫وعاء‬‫ذي‬‫ضغط‬‫عال‬‫إلى‬‫وعاء‬
‫ذي‬‫ضغط‬‫منخفض‬‫مهما‬‫كان‬‫حجم‬‫كل‬‫من‬‫الوعاءين‬،‫وال‬‫يحدث‬‫العكس‬‫في‬‫كلتا‬‫الحالتين‬‫إال‬‫بأداء‬‫شغل‬.‫وأبرز‬
‫التحوالت‬‫الحقيقية‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫الميكانيكية‬‫إلى‬‫حرارة‬‫كما‬‫في‬‫حالة‬‫اإل‬‫حتكاك‬‫مثال‬،‫ويتم‬‫هذا‬‫التحول‬‫ببساطة‬‫وبكفاءة‬
011%،‫أما‬‫العكس‬‫أي‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ميكانيكية‬‫فالمسألة‬‫أصعب‬،‫وتحتاج‬‫إلى‬‫ترتيبات‬‫ومحركات‬
‫وغير‬‫ذلك‬،‫ومع‬‫هذا‬‫ال‬‫يمكن‬‫أن‬‫تبلغ‬‫الكفاءة‬011. %‫في‬( ‫الحرارة‬ ‫ديناميك‬‫الثرموديناميك‬(Thermodynamic
‫توجد‬‫إمكانيتان‬‫للتفاعل‬‫بين‬‫النظام‬‫والوسط‬‫المحيط‬،‫فإما‬‫تستبدل‬‫حرارة‬‫بينهما‬‫أو‬‫يستبدل‬‫شغل‬.‫وعند‬‫تبادل‬‫الحرارة‬
(‫طاقة‬)‫بينهما‬‫يتغير‬‫أيضا‬‫إنتروبي‬‫النظام‬‫وإنتروبي‬‫الوسط‬‫المحيط‬.
7-‫القدرة‬ ‫نسبة‬‫الوزن‬power/weight ratio‫هي‬‫قياس‬‫لألداء‬‫الفعلي‬Actual performance‫ألي‬‫محرك‬‫أو‬‫مصدر‬
‫طاقة‬.‫كما‬‫يستخدم‬‫أي‬‫ض‬‫ا‬‫كقياس‬‫ألداء‬‫السيا‬‫ر‬‫ة‬‫ككل‬،‫حيث‬‫يتم‬‫تقسيم‬‫ناتج‬‫قدرة‬‫المحرك‬Power output‫على‬‫وزن‬‫أو‬
(‫كتلة‬Mass)‫السيارة‬،‫إلعطاء‬‫مقياس‬‫مستقل‬‫عن‬‫حجم‬Size‫السيارة‬.‫غال‬‫با‬‫ما‬‫يتم‬‫اقتباس‬‫القدرة‬‫إلى‬‫الوزن‬‫من‬‫قبل‬
‫الشركات‬‫المصنعة‬‫بقيمة‬‫الذروة‬Peak value،‫ولكن‬‫قد‬‫تختلف‬‫القيمة‬‫الفعلية‬‫في‬‫اإل‬‫ستخدام‬‫والتغ‬‫ي‬‫يرات‬‫سوف‬‫تؤثر‬‫على‬
‫األداء‬.
‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫أستخدامات‬ ‫أو‬ ‫تطبيقات‬Applications of Steam Turbines
0-‫طاقة‬ ‫توليد‬Power generation.
4-)‫(مصفاة‬ ‫التكرير‬ ‫مصانع‬،‫البتروكيمياويات‬Refinery, Petrochemical.
3-‫ال‬‫صيدالنيات‬()‫الدوائية‬ ‫المستحضرات‬Pharmaceuticals.
2-‫الغذائية‬ ‫الصناعات‬Food processing.
2-‫طاقة‬ ‫إلى‬ ‫النفايات‬ ‫تحويل‬Waste-to-energy.
6-‫اللباب‬ ‫مصانع‬)‫الورق‬ ‫(عجينة‬‫والورق‬Pulp & Paper mills.
7-‫النفط‬ ‫معالجة‬‫الغاز‬Petroleum/Gas processing.

9. 8
‫التوربين‬ ‫إختيار‬Turbine Selection
‫يتم‬‫إ‬‫هي‬ ‫والذي‬ ‫للتوربين‬ ‫التنافسية‬ ‫القدرة‬ ‫على‬ ‫بناءا‬ ‫اإلستخدام‬ ‫أو‬ ‫التطبيق‬ ‫مجاالت‬ ‫جميع‬ ‫في‬ ‫التوربين‬ ‫ختيار‬
: ‫عوامل‬ ‫عدة‬ ‫من‬ ‫مزيج‬
0-‫الكفاءة‬Efficiency.
4-‫اإلفتراضي‬ ‫العمر‬Life.
3-) ‫الوزن‬ ‫إلى‬ ‫القدرة‬ ‫(نسبة‬ ‫القدرة‬ ‫كثافة‬(Power density (power to weight ratio.
2-‫المباشرة‬ ‫التشغيل‬ ‫تكلفة‬Direct operation cost.
2-‫والصيانة‬ ‫التصنيع‬ ‫تكاليف‬Manufacturing and maintenance costs.
‫رانكن‬ ‫دورة‬Rankine Cycle
‫المحمصة‬ ‫رانكن‬ ‫دورة‬Superheated Rankine cycle‫المشبعة‬ ‫رانكن‬ ‫دورة‬Saturated Rankine cycle
)‫التسخين‬ ‫فائق‬ ‫محمص‬ ‫بخار‬Superheated steam)‫مشبع‬ ‫(بخار‬Saturated steam)
‫ي‬ ‫نموذج‬ ‫هي‬ ‫رانكن‬ ‫دورة‬‫بأداء‬ ‫للتنبؤ‬ ‫ستخدم‬Performance‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫أنظمة‬‫تم‬ ‫كما‬ .‫إ‬‫ستخدامه‬
‫الترددية‬ ‫البخارية‬ ‫المحركات‬ ‫أداء‬ ‫لدراسة‬Reciprocating steam engines‫دورة‬ ‫هي‬ ‫رانكن‬ ‫دورة‬ .
‫مثالية‬ ‫حرارية‬ ‫ديناميكية‬Idealized thermodynamic cycle‫الحرارة‬ ‫تحويل‬ ‫على‬ ‫يعمل‬ ‫حراري‬ ‫لمحرك‬
‫إلى‬‫شغل‬‫ميكانيكي‬Mechanical work‫الطور‬ ‫تغيير‬ ‫أثناء‬‫التشغيل‬ ‫مادة‬ ‫حالة‬ ‫أو‬‫إن‬ .‫فيها‬ ‫يتم‬ ‫مثالية‬ ‫دورة‬ ‫ها‬
‫اإل‬ ‫خسائر‬ ‫إهمال‬‫األربعة‬ ‫المكونات‬ ‫من‬ ‫مكون‬ ‫كل‬ ‫في‬ ‫حتكاك‬( ‫هي‬ ‫والتي‬ ‫للدورة‬‫المغذي‬ ‫الماء‬ ‫مضخة‬Feed
water pump‫المرجل‬ ‫و‬Boiler‫التوربين‬ ‫مراحل‬ ‫و‬Turbine stages‫المكثف‬ ‫و‬(Condenser‫يتم‬ .
‫خارج‬ ‫الحرارة‬ ‫توفير‬‫يا‬‫إلى‬‫دورة‬‫مغلقة‬Closed loop‫عاد‬ ‫والتي‬ ،‫ة‬‫الماء‬ ‫تستخدم‬ ‫ما‬‫تشغيل‬ ‫كمائع‬Working
fluid.‫س‬‫إلى‬ ‫نسبة‬ ‫رانكن‬ ‫بدورة‬ ‫الدورة‬ ‫هذه‬ ‫ميت‬‫رانكن‬ ‫وليام‬ ‫األسكتلندي‬ ‫والفيزيائي‬ ‫المهندس‬William
Rankine‫تأسيس‬ ‫في‬ ‫المساهمين‬ ‫ومن‬ ‫البخاري‬ ‫للمحرك‬ ‫الكاملة‬ ‫الدورة‬ ‫مطور‬‫الثرموديناميك‬ ‫علم‬.

10. 9
‫إ‬‫مخطط‬ ‫على‬ ‫التسخين‬ ‫عادة‬‫الحرارة‬ ‫درجة‬–‫اإل‬( ‫نتروبي‬T-S)
Reheat on T-s diagram (Temperature – Entropy)
T
S
‫أن‬ ‫الحظ‬T5 < T3‫البخار‬ ‫تسخين‬ ‫تعيد‬ ‫المنظومات‬ ‫من‬ ‫الكثير‬ ‫ولكن‬‫إ‬( ‫الحرارة‬ ‫درجة‬ ‫نفس‬ ‫لى‬T5=T3)
‫عادة‬‫ال‬‫تتم‬‫عمليات‬‫إعادة‬‫التسخين‬‫للتوربينات‬‫األقل‬‫من‬21‫مي‬‫ك‬‫اوا‬‫ط‬MW.

11. 11
‫مع‬ ‫رانكن‬ ‫لدورة‬ ‫تخطيطي‬ ‫شكل‬‫إ‬‫التسخين‬ ‫عادة‬Schematic of Rankine Reheat Cycle
‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫تصنيف‬Steam Turbines Classification
‫يمكن‬‫تصنيف‬‫التوربينات‬‫البخارية‬‫بعدة‬‫طرق‬‫مختلفة‬:
0-‫من‬‫خالل‬‫تفاصيل‬‫تصميم‬‫المرحلة‬Details of stage design:
-‫فعل‬ ‫رد‬ ‫أو‬ ‫دفعي‬Impulse or reaction.
4-‫عن‬‫طريق‬‫تجهيز‬‫البخار‬‫وظروف‬‫البخار‬‫العادم‬Steam supply and exhaust conditions:
-‫التكثيف‬،‫أو‬‫عدم‬‫التكثيف‬(‫الضغط‬‫العكسي‬ ‫أو‬ ‫الراجع‬ ‫أو‬ ‫المرتد‬)
Condensing , or Non-condensing (back pressure).
-‫اإل‬‫ستخراج‬‫أو‬‫اإل‬‫ستخالص‬‫التلقائي‬‫أو‬‫الم‬‫الم‬ ( ‫نظم‬) ‫عليه‬ ‫سيطر‬
Automatic or controlled extraction.
-‫المختلط‬ ‫الضغط‬Mixed pressure.
-‫إ‬‫التسخين‬ ‫عادة‬Reheat.
3-‫عن‬‫طريق‬‫ال‬‫غالف‬‫أو‬‫ترتيب‬‫الدوار‬ ‫العمود‬Casing or shaft arrangement:
-‫غالف‬‫أحادي‬Single casing‫أو‬‫مركب‬‫ترادفي‬Tandem compound‫أو‬‫مركب‬‫عرضي‬
(‫عكسي‬)Cross compound.

12. 11
2-‫حسب‬‫عدد‬‫مراحل‬‫العادم‬‫بالتوازي‬Number of exhaust stages in parallel:
-‫تدفقان‬Flow‫أربع‬ ‫أو‬‫تدفق‬‫ات‬‫أو‬‫ست‬‫تدفق‬‫ات‬.
2-‫عن‬‫طريق‬‫اتجاه‬‫تدفق‬‫البخار‬Direction of steam flow:
-‫التدفق‬‫المحوري‬Axial flow‫أو‬‫التدفق‬‫الشعاعي‬Radial flow‫أو‬‫التدفق‬‫المماسي‬Tangential
flow.
6-‫أحادية‬‫أو‬‫متعدد‬‫ة‬‫المراحل‬Single or multi-stage.
7-‫عن‬‫طريق‬)‫المغذي‬ ( ‫المجهز‬ ‫البخار‬Steam supply:
-‫مشبع‬ ‫أو‬ ‫محمص‬Superheat or Saturated.
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظات‬
0-‫مركب‬‫مترادف‬Tandem compound‫أ‬‫و‬‫عرضي‬ ‫مركب‬Cross compound:
‫يمكن‬‫أن‬‫يكون‬‫الجز‬‫ء‬‫الدوار‬Rotor‫مترادف‬‫بحيث‬‫يكون‬‫المحورين‬Axles‫متصلين‬‫من‬‫نهايتهما‬‫أو‬‫عرضي‬‫بحيث‬‫كل‬‫توربين‬
‫يحوى‬‫محور‬‫منفصل‬‫عن‬‫اآلخر‬.‫في‬‫المركب‬‫الع‬‫رضي‬‫عادة‬‫يتصل‬‫كل‬‫محور‬‫بمولد‬Generator‫منفصل‬‫ويمكن‬‫إ‬‫ستخدام‬‫مولد‬
‫واحد‬‫فقط‬‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫التروس‬ ‫صندوق‬Gearbox.
‫يوضح‬ ‫شكل‬‫ترادفية‬ ‫مركبة‬ ‫تكوينات‬ ‫ثالثة‬Tandem compound( ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫من‬a)‫ب‬‫تسخين‬ ‫إعادة‬ ‫دون‬Without
reheat(b)‫مع‬‫واحدة‬ ‫تسخين‬ ‫إعادة‬Single reheat(c)‫مع‬‫مزدوجة‬ ‫تسخين‬ ‫إعادة‬Double reheat.

13. 12
(a) (b)
‫العرضي‬ ‫المركب‬ ‫ترتيب‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬Cross compound(a)‫غالفان‬‫مزدوج‬ ‫بتدفق‬Two- casing double flow((b
‫التسخين‬ ‫إعادة‬ ‫مع‬ ‫مزدوج‬ ‫بتدفق‬ ‫غالفان‬Two- casing double flow with reheat.
‫يوضح‬ ‫شكل‬‫مسقط‬‫أفقي‬‫عرضي‬ ‫مركب‬ ‫ذو‬ ‫بخاري‬ ‫لتوربين‬steam turbineop view of Cross compoundT

14. 13
4-‫الضغط‬‫المختلط‬Mixed pressure‫يتم‬ :‫تشغيل‬‫التوربينات‬‫ذات‬‫الضغط‬‫المختلط‬‫بواسطة‬‫نوعين‬‫مختلفين‬‫من‬‫البخار‬
(‫الضغط‬‫العالي‬‫والضغط‬‫المنخفض‬High pressure (HP) and low pressure (LP))‫يمكن‬‫تصميمهما‬‫أيضا‬‫لثالثة‬‫أنواع‬
‫مختلفة‬‫من‬‫البخار‬(‫الضغط‬‫العالي‬‫والضغط‬‫المتوسط‬Intermediate pressure (IP)‫والضغط‬‫المنخفض‬)‫لتوليد‬‫الطاقة‬Power
generation
‫هذه‬‫التوربينات‬‫هي‬‫األكثر‬‫مالءمة‬‫للتطبيقات‬‫التي‬‫يتم‬‫فيها‬‫إ‬‫سترداد‬‫الحرارة‬‫المهدرة‬Waste heat‫لتوليد‬‫الطاقة‬،‫مثل‬‫محطات‬
‫الدورة‬‫المركبة‬‫لتوربين‬‫الغاز‬(GTCC)Gas Turbine Combined Cycle‫ومصانع‬‫اللباب‬‫والورق‬Pulp and paper
factories،‫ومصانع‬‫األسمنت‬Cement plants.
‫هذه‬‫التوربينات‬‫ال‬‫تسمح‬‫فقط‬‫باإل‬‫ختيار‬‫اإل‬‫قتصادي‬‫واألمثل‬‫لظروف‬‫الضغط‬‫ودرجة‬‫الحرارة‬‫لمولدات‬‫البخار‬‫إل‬‫سترداد‬‫الحرارة‬
Heat Recovery Steam Generator (HRSG)‫والمراجل‬،‫ولكن‬‫يمكن‬‫إ‬‫ستخدامها‬‫أي‬‫ض‬‫ا‬‫عند‬‫إ‬‫ستخدام‬‫بخار‬‫مختلف‬‫من‬
‫مرجل‬‫موجود‬‫ومرجل‬‫جديد‬‫إل‬‫دارة‬‫التوربين‬.
‫إذا‬‫لزم‬‫األمر‬،‫يمكن‬‫إ‬‫ستخراج‬‫بخار‬‫العملية‬Process steam‫من‬‫التوربين‬،‫في‬‫حين‬‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫البخار‬‫المتبقي‬‫لتوليد‬‫الطاقة‬.
‫المراحل‬ ‫متعدد‬ ‫بخاري‬ ‫توربين‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬‫المختلط‬ ‫(الضغط‬Multi stage steam turbine ( Mixed pressure
3-‫يحتوي‬‫ال‬‫توربين‬‫مع‬ ‫البخاري‬‫اإل‬‫ستخراج‬‫أو‬‫اإلستخالص‬–‫التكثيف‬Extraction - condensing steam turbine‫على‬
‫مخرجين‬‫الشكل‬ ‫في‬ ‫موضح‬ ‫هو‬ ‫كما‬‫أدناه‬‫البخار‬ ‫يستخرج‬ ‫األول‬ ‫المخرج‬ .‫متوسط‬ ‫بضغط‬Intermediate pressure‫لتغذية‬
‫التسخين‬ ‫عملية‬Heating process‫الضغط‬ ‫منخفض‬ ‫ببخار‬ ‫المتبقي‬ ‫البخار‬ ‫الثاني‬ ‫المخرج‬ ‫يستخرج‬ ‫بينما‬Low-pressure
‫التكثيف‬ ‫لغرض‬Condensation‫يمكن‬ .‫إيقاف‬‫إ‬‫الح‬ ‫ستخراج‬‫من‬ ‫المزيد‬ ‫لتوليد‬ ‫األول‬ ‫المخرج‬ ‫من‬ ‫رارة‬‫القدرة‬.‫و‬‫صمامات‬ ‫تجعل‬
‫التحكم‬‫با‬‫لبخار‬Steam control valves‫هذا‬ ‫في‬‫المخرج‬‫المرونة‬ ‫شديد‬ ‫البخار‬ ‫هذا‬Flexible‫بضبط‬ ‫وتسمح‬‫وتنظيم‬‫اإلنتاج‬
‫الطلب‬ ‫حسب‬.‫يتجه‬‫التكثيف‬ ‫غرفة‬ ‫إلى‬ ‫الثاني‬ ‫المخرج‬ ‫من‬ ‫البخار‬‫حراري‬ ‫(مبادل‬(Heat exchnagerCondensation
chamber‫حيث‬‫يتم‬‫البخار‬ ‫حرارة‬ ‫درجة‬ ‫خفض‬‫التبريد‬ ‫ماء‬ ‫بواسطة‬Cooling water‫المكثف‬ ‫الماء‬ ‫يعود‬ ‫ثم‬ .Condensed
water‫أجل‬ ‫من‬ ‫المرجل‬ ‫إلى‬‫توليد‬ ‫أو‬ ‫تجديد‬ ‫إعادة‬‫أيض‬ ‫عرف‬‫ي‬ ، ‫لذلك‬ ، ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬‫ا‬‫ب‬‫أ‬‫تجدد‬‫الم‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫سم‬

15. 14
‫ال‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬‫توربين‬‫مع‬ ‫البخاري‬‫اإل‬‫ستخراج‬‫أو‬‫اإلستخالص‬–‫التكثيف‬Extraction - condensing steam turbine
‫ال‬‫مزايا‬Advantages:
-‫يمكن‬‫إ‬‫من‬ ‫كبيرة‬ ‫كمية‬ ‫لتوليد‬ ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫من‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬ ‫ستخدام‬‫الطاقة‬‫الكهربا‬‫ئية‬.
-‫توربين‬ ‫إنها‬‫ات‬‫مرن‬‫ة‬‫المتغيرة‬ ‫الحاجة‬ ‫حسب‬ ‫اإلنتاج‬ ‫تنظيم‬ ‫على‬ ‫القدرة‬ ‫مع‬.
‫ال‬‫سلبيات‬Disadvantages:
-‫المساعدة‬ ‫المكونات‬ ‫من‬ ‫الكثير‬ ‫مع‬ ‫مكلفة‬ ‫التوربينات‬Auxiliary components.
-‫إن‬‫طرح‬‫الحرارة‬Heat rejection‫الكلية‬ ‫الكفاءة‬ ‫من‬ ‫يقلل‬ ‫التكثيف‬ ‫عملية‬ ‫في‬Overall efficiency‫للنظام‬.
-‫يتم‬ ‫ما‬ ‫عادة‬‫إ‬‫ستخدامه‬‫ا‬‫الصناعي‬ ‫المستوى‬ ‫على‬Industrial level‫و‬‫ت‬‫تكوي‬ ‫تطلب‬‫ن‬‫معق‬ ‫ا‬‫د‬‫ا‬.
2-‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫يستخدم‬‫المكثف‬ ‫غير‬Non-condensing steam turbine‫بخار‬‫الضغط‬ ‫عالي‬‫الريش‬ ‫لتدوير‬‫يترك‬ ‫ثم‬ .
‫الجوي‬ ‫الضغط‬ ‫عند‬ ‫التوربين‬ ‫البخار‬ ‫هذا‬Atmospheric pressure‫المنخفض‬ ‫الضغط‬ ‫أو‬‫على‬ ‫المخرج‬ ‫بخار‬ ‫ضغط‬ ‫يعتمد‬ .
‫الحمل‬Load‫أيض‬ ‫التوربين‬ ‫هذا‬ ‫يعرف‬ ، ‫لذلك‬ ،‫ا‬‫الخلفي‬ ‫الضغط‬ ‫ذي‬ ‫البخاري‬ ‫بالتوربين‬‫العكسي‬ ‫أو‬back pressure steam
turbine‫الضغط‬ ‫منخفض‬ ‫البخار‬ ‫هذا‬ ‫يستخدم‬ .‫ألغراض‬‫ا‬‫لمعالجة‬‫والعمليات‬Process steam‫و‬‫ثابتة‬ ‫إمدادات‬ ‫يتطلب‬‫ومستقرة‬
‫المنخفض‬ ‫الضغط‬ ‫بخار‬ ‫من‬‫للتكثيف‬ ‫يستخدم‬ ‫وال‬.
: ‫المزايا‬
-‫جد‬ ‫بسيط‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫هذا‬ ‫تكوين‬‫ا‬.
-‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫مع‬ ‫بالمقارنة‬ ‫نسبيا‬ ‫مكلفة‬ ‫غير‬ ‫أنها‬‫واإلستخراج‬ ‫التكثيف‬ ‫ذات‬.
-‫أقل‬ ‫تبريد‬ ‫مياه‬ ‫تتطلب‬‫جدا‬‫أو‬(‫بدون‬).
-‫ال‬ ‫ألنها‬ ‫أعلى‬ ‫كفاءة‬‫أو‬ ‫تطرح‬‫تفقد‬. ‫التكثيف‬ ‫عملية‬ ‫في‬ ‫الحرارة‬
: ‫السلبيات‬
-‫سلبيات‬ ‫أكثر‬‫ه‬ ‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫من‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬‫ي‬‫أنه‬‫ا‬‫مرن‬ ‫غير‬‫ة‬‫للغاية‬.‫حيث‬‫في‬ ‫التحكم‬ ‫يمكن‬ ‫ال‬‫إ‬‫ن‬‫تاج‬‫ال‬ ‫ألنه‬ ‫التوربين‬ ‫هذا‬
‫الثابت‬ ‫الحمل‬ ‫مع‬ ‫أفضل‬ ‫بشكل‬ ‫يعمل‬ ‫لذلك‬ ، ‫البخار‬ ‫حرارة‬ ‫ودرجة‬ ‫ضغط‬ ‫بتغيير‬ ‫يسمح‬Constant load.
-‫الحراري‬ ‫الحمل‬ ‫يحدد‬Thermal load‫التوربين‬ ‫لهذا‬‫ال‬‫تدفق‬‫ال‬‫كتل‬‫ي‬‫ل‬‫لبخار‬Flow of steam mass‫الصعب‬ ‫من‬ ‫يجعل‬ ‫مما‬
‫قيمة‬ ‫تغيير‬‫اإلنتاج‬Output value.‫ا‬ ‫الطرق‬. ‫ككل‬ ‫النظام‬ ‫كفاءة‬ ‫من‬ ‫تقلل‬ ‫اإلنتاج‬ ‫لتنظيم‬ ‫ألخرى‬

16. 15
)‫العكسي‬ ‫(الضغط‬ ‫المكثف‬ ‫غير‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬Non-Condensing (Back-Pressure) Steam Turbine
2-‫الكامل‬ ‫التكثيف‬ ‫ذو‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬Fully condensing type turbine‫يكون‬‫بالمكثف‬ ‫مباشرة‬ ‫متصل‬‫أدناه‬ ‫الشكل‬ ‫في‬ ‫كما‬
.‫و‬‫هناك‬ ‫يكون‬ ‫لن‬‫بخار‬ ‫مصائد‬ ‫أية‬Steam trap‫مرحلة‬ ‫من‬‫العالي‬ ‫الضغط‬HP‫مرحلة‬ ‫إلى‬‫المنخفض‬ ‫الضغط‬LP‫التطبيق‬ .
‫المثالي‬‫التوربينات‬ ‫من‬ ‫النوع‬ ‫لهذا‬‫الكهرباء‬ ‫توليد‬ ‫محطة‬ ‫هو‬.‫و‬‫هو‬ ‫الرئيسي‬ ‫الغرض‬‫إ‬‫الطاقة‬ ‫لتوليد‬ ‫البخار‬ ‫ستخدام‬.
‫هنا‬‫ميكانيكية‬ ‫طاقة‬ ‫إلى‬ ‫القادم‬ ‫البخار‬ ‫طاقة‬ ‫من‬ ‫الكثير‬ ‫تحويل‬ ‫على‬ ‫التوربين‬ ‫يعمل‬‫والذي‬‫يخر‬‫ج‬‫من‬‫التوربين‬‫ب‬‫درجة‬‫وضغط‬ ‫حرارة‬
‫جدا‬ ‫منخفض‬‫(غال‬‫با‬‫فراغ‬ ‫يكون‬ ‫ما‬Vacuum‫تكثيفه‬ ‫ليتم‬ ‫المكثف‬ ‫إلى‬ ‫ذلك‬ ‫بعد‬ ‫إرساله‬ ‫يتم‬ ‫الذي‬ ).

17. 16
6-‫التسخين‬ ‫إعادة‬ ‫مع‬ ‫بخاري‬ ‫توربين‬Reheat steam turbine:‫في‬‫التوربين‬ ‫من‬ ‫جزء‬ ‫خالل‬ ‫من‬ ‫البخار‬ ‫يمر‬ ‫التصميم‬ ‫هذا‬
‫يعاد‬ ‫ثم‬ ، ‫البخاري‬‫تسخينه‬ ‫إعادة‬ ‫ويتم‬ ‫المرجل‬ ‫إلى‬‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫إلى‬ ‫البخار‬ ‫إعادة‬ ‫يتم‬ ، ‫التسخين‬ ‫إعادة‬ ‫بعد‬ .‫تمدد‬ ‫لغرض‬
Expansion‫إضافي‬‫كفاءة‬ ‫من‬ ‫يزيد‬ ‫لكنه‬ ، ‫التعقيد‬ ‫من‬ ‫مستوى‬ ‫يضيف‬ ‫هذا‬ .‫المحطة‬‫ت‬ ‫التي‬‫األحفوري‬ ‫بالوقود‬ ‫عمل‬Fossil-
fueled‫يتم‬ ‫ال‬ .‫إ‬‫ا‬ ‫تطبيقات‬ ‫في‬ ‫التسخين‬ ‫إعادة‬ ‫ستخدام‬‫األرضية‬ ‫الحرارية‬ ‫لطاقة‬Geothermal energy‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫أو‬
Solar energy.‫و‬‫النووية‬ ‫التطبيقات‬ ‫في‬ ‫جربت‬ ‫لقد‬‫بنسبة‬ ‫الكفاءة‬ ‫وزادت‬(2٪)‫ما‬ ‫حد‬ ‫إلى‬ ‫آمنة‬ ‫وغير‬ ‫صعبة‬ ‫لكنها‬ ،.
‫المخطط‬‫البياني‬‫يوضح‬ ‫أدناه‬‫البخار‬ ‫دورة‬‫الماء‬Steam/water cycle‫كاملة‬‫لتوربين‬‫مع‬‫إعا‬‫التسخين‬ ‫دة‬‫الضغط‬ ‫بخار‬ ‫يخرج‬ .
( ‫العالي‬3‫توربين‬ ‫خالل‬ ‫ويمر‬ ، ‫المرجل‬ ‫من‬ )‫العالي‬ ‫الضغط‬.‫الذي‬‫أ‬‫ستخرج‬)‫(أنتزع‬‫من‬ ‫الكثير‬‫الشغل‬‫ضغطه‬ ‫ض‬ّ‫ف‬‫وخ‬ ‫البخار‬ ‫من‬
‫حرارته‬ ‫ودرجة‬‫توربين‬ ‫من‬ ‫الخارج‬ ‫البخار‬ ‫على‬ ‫طلق‬‫ي‬ .‫العالي‬ ‫الضغط‬(4)‫أ‬‫سم‬‫البارد‬ ‫التسخين‬ ‫إعادة‬ ‫بخار‬Cold Reheat
Steam.‫و‬‫تسخين‬ ‫إعادة‬ ‫قسم‬ ‫عبر‬ ‫المرور‬ ‫بعد‬‫في‬‫المرجل‬(5)،‫ي‬‫سمى‬‫البخار‬‫الحار‬ ‫التسخين‬ ‫إعادة‬ ‫بخار‬ ‫بأسم‬Hot Reheat
Steam‫يتم‬‫توجيه‬‫البخار‬ ‫هذا‬‫تسخينه‬ ‫المعاد‬‫توربين‬ ‫إلى‬‫يتم‬ ‫حيث‬ ‫المنخفض‬ ‫الضغط‬‫إ‬‫ستخراج‬‫إضافي‬ ‫شغل‬‫ثم‬ .‫ي‬‫ستنفد‬‫البخار‬
‫المستهلك‬Spent steam( ‫المكثف‬ ‫في‬6)‫تت‬ .‫ب‬ ‫العملية‬ ‫كرر‬‫إ‬‫المرجل‬ ‫إلى‬ ‫أخرى‬ ‫مرة‬ ‫المكثف‬ ‫البخار‬ ‫ضخ‬ ‫يتم‬ ‫حيث‬ ‫ستمرار‬‫لتحويله‬
‫بخار‬ ‫إلى‬‫عالي‬ ‫بضغط‬.

18. 17
‫المركبة‬ ‫الدورة‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬Combined Cycle
Heat Recovery Steam Generator (HRSG)

19. 18
‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫مرحلة‬Steam Turbine Stage
‫التوربينية‬ ‫المرحلة‬ ‫تتكون‬‫مستقر‬ ‫ثابت‬ ‫صف‬ ‫من‬Stationary stator row‫توجيه‬ ‫ريش‬ ( ‫وتشمل‬Guide
vanes‫فوهة‬ ‫حلقة‬ ‫و‬Nozzle ring)‫دوار‬ ‫قرص‬ ‫وصف‬Rotating rotor row.
‫التوجيه‬ ‫ريش‬ ‫في‬‫مما‬ ‫العالية‬ ‫الحرارة‬ ‫ودرجة‬ ‫العالي‬ ‫الضغط‬ ‫ذو‬ ‫البخار‬ ‫تمدد‬ ‫يتم‬‫ينتج‬‫تدفق‬ ‫سرعة‬Flow
velocity‫عالية‬‫ريش‬ ‫نحو‬ ‫التوجيه‬ ‫ريش‬ ‫بواسطة‬ ‫توجيهه‬ ‫يتم‬ ‫الذي‬ ‫للبخار‬‫الجزء‬‫الدوار‬Rotor blades‫عند‬
‫مناسبة‬ ‫زاوية‬Appropriate angle.
‫الدوار‬ ‫الجزء‬ ‫في‬‫تغيير‬ ‫يتم‬‫إ‬‫ويتم‬ ‫التدفق‬ ‫تجاه‬‫إ‬‫الحركية‬ ‫الطاقة‬ ‫متصاص‬Kinetic energy‫التشغيل‬ ‫لمائع‬
)‫(البخار‬Working fluid‫عمود‬ ‫بواسطة‬‫الجزء‬‫الدوار‬Rotor shaft‫الميكانيكية‬ ‫الطاقة‬ ‫ينتج‬ ‫الذي‬
Mechanical energy.
‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫أنواع‬Types of Steam Turbines
0-‫الدفعي‬ ‫التوربين‬Impulse Turbine:
‫عملية‬ ‫تتم‬‫التمدد‬Expansion‫في‬ ‫للبخار‬ ‫الكامل‬‫ريش‬‫ال‬‫ثابتة‬ ‫فوهة‬Stationary nozzle blades‫ويتم‬
‫السرعة‬ ‫طاقة‬ ‫تحويل‬Velocity energy‫ميكانيكي‬ ‫شغل‬ ‫إلى‬Mechanical work‫في‬‫التوربين‬ ‫ريش‬
Turbine blades.
4-‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬Reaction Turbine:
‫يحدث‬‫تمدد‬‫البخار‬‫جزئيا‬‫في‬‫ريش‬‫الفوهة‬‫ثابتة‬‫وجزئيا‬‫في‬‫الجزء‬‫الدوار‬.‫ومع‬‫ذلك‬،‫فإن‬‫تحويل‬‫الطاقة‬‫الحركية‬
‫إلى‬‫شغل‬‫ميكانيكي‬‫يحدث‬‫فقط‬‫في‬‫ريش‬‫الجزء‬‫الدوار‬(‫يحدث‬‫إ‬‫مع‬ ‫الضغط‬ ‫نخفاض‬‫التمدد‬‫الحركية‬ ‫الطاقة‬ ‫وتوليد‬
‫في‬‫الريش‬‫المتحركة‬Moving blades).
‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬Reaction Turbine‫الدفعي‬ ‫التوربين‬Impulse Turbine

20. 19
‫الفال‬ ‫دي‬ ‫توربين‬‫الدفعي‬De Laval Impulse Turbine‫بارسون‬ ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬
Parsons Reaction Turbine
‫مال‬: ‫توضيحية‬ ‫حظة‬
0-‫الفال‬ ‫دي‬ ‫توربين‬De-Laval‫الفال‬ ‫دي‬ ‫غوستاف‬ ‫السويدي‬ ‫المهندس‬ ‫إلى‬ ‫نسبة‬Gustaf de Laval(5481–5151)‫مخترع‬
‫الدفعي‬ ‫التوربين‬.
4-‫بارسون‬ ‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬Parson’s reaction turbine‫التوربينات‬ ‫مخترع‬ ‫إلى‬ ‫نسبة‬‫عام‬ ‫في‬ ‫الحديثة‬ ‫البخارية‬0222
( ‫بارسونز‬ ‫تشارلز‬ ‫السير‬ ‫األيرلندي‬ ‫اإلنكليزي‬ ‫المهندس‬ ‫قبل‬ ‫من‬0222-0930. )

21. 21
‫الدفعي‬ ‫التوربين‬–‫الفعل‬ ‫رد‬Impulse Reaction Turbine
‫ليست‬ ‫الحديثة‬ ‫التوربينات‬‫دفعية‬ ‫تماما‬‫فعل‬ ‫رد‬ ‫أو‬‫ية‬‫هي‬ ‫بل‬ ،‫مركبة‬‫األ‬ ‫من‬‫معا‬ ‫ثنين‬.
‫يتم‬‫تحقيق‬‫إ‬‫في‬ ‫وجزئيا‬ ‫الفوهات‬ ‫في‬ ‫جزئيا‬ ‫الضغط‬ ‫نخفاض‬‫المتحركة‬ ‫الريش‬‫يتم‬ ‫بحيث‬ ‫تصميمها‬ ‫تم‬ ‫التي‬‫تمدد‬
.‫فيها‬ ‫البخار‬
‫النفاثة‬ ‫العالية‬ ‫السرعة‬ ‫تنتج‬High velocity jet‫من‬‫الفوهات‬‫دفعة‬‫على‬‫الريشة‬‫المتحركة‬‫من‬ ‫الخارج‬ ‫والنفاث‬
‫سرعة‬‫تزال‬ ‫ال‬‫من‬ ‫أعلى‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫فعل‬ ‫ردة‬ ‫عنه‬ ‫ينتج‬Reaction.
‫التوربين‬ ‫بدأ‬‫الدفعي‬‫ب‬‫إ‬‫إلى‬ ‫يصل‬ ‫فعل‬ ‫رد‬ ‫ستخدام‬(41٪)‫جذر‬ ‫عند‬Root‫الريش‬‫المتحركة‬‫أجل‬ ‫من‬‫مواجهة‬
‫ا‬‫الضعيفة‬ ‫لكفاءة‬‫الناتجة‬‫حتى‬ ‫أو‬ ‫الصفر‬ ‫من‬‫من‬‫الفعل‬ ‫رد‬‫السلبي‬Negative reaction.
‫أ‬‫نسبة‬ ‫نخفضت‬‫الفعل‬ ‫رد‬‫التوربينات‬ ‫جذور‬ ‫عند‬‫فعلية‬ ‫الرد‬‫من‬ ‫أقل‬ ‫إلى‬(31‫إلى‬ ٪21٪)‫عدد‬ ‫تقليل‬ ‫إلى‬ ‫أدى‬ ‫مما‬
‫المطلوبة‬ ‫المراحل‬‫و‬‫نسبة‬ ‫على‬ ‫الحفاظ‬‫فعل‬ ‫رد‬(21٪)‫الوسط‬ ‫نقطة‬ ‫عند‬Mid point.‫إنخفاض‬ ‫سيكون‬ ‫حيث‬
‫الحراري‬ ‫المحتوى‬Enthalpy‫نصف‬ ‫الدوار‬ ‫الجزء‬ ‫في‬. ‫للمرحلة‬ ‫اإلجمالي‬
‫يكون‬ ‫قد‬‫الوصف‬‫األ‬‫دقة‬ ‫كثر‬‫المركب‬ ‫للتصميم‬: ‫هو‬
-‫القرص‬ ‫توربين‬Disc‫الرقيق‬ ‫المعدني‬ ‫والحاجز‬Diaphragm‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫تركيب‬‫ريش‬‫منخفضة‬‫الفعل‬ ‫رد‬
Low reaction blading.
-‫توربين‬‫الجزء‬‫الدوار‬‫األسطواني‬Drum rotor‫ب‬‫إ‬‫ستخدام‬‫تركيب‬‫ريش‬‫عالية‬‫الفعل‬ ‫رد‬High reaction
blading.
‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫مرحلة‬ ‫خالل‬ ‫التدفق‬Flow Through Steam Turbine Stage
‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربين‬ ‫ريش‬ ‫وتركيب‬ ‫حاالت‬‫الدفعي‬ ‫التوربين‬ ‫ريش‬ ‫وتركيب‬ ‫حاالت‬
Reaction turbine blading & conditionsImpulse turbine blading & conditions

22. 21
‫البخارية‬ ‫التوربينات‬ ‫تركيب‬Compounding of Steam Turbines
‫يتم‬‫إستخدام‬‫التركيب‬Compounding‫لتقليل‬‫سرعة‬‫دوران‬‫التوربين‬‫الدفعي‬‫إلى‬‫حدود‬‫عملية‬،‫تحقيقه‬ ‫ويتم‬
‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫من‬ ‫أكثر‬ ‫بإستخدام‬Nozzles، ‫الدوارة‬ ‫األجزاء‬ ، ‫الريش‬ ،‫بإحكام‬ ‫مرتبطة‬ ، ‫سلسلة‬ ‫في‬
‫إمتصاص‬ ‫يتم‬ ‫بحيث‬ ‫؛‬ ‫مشترك‬ ‫عمود‬ ‫إلى‬. ‫مراحل‬ ‫في‬ ‫التوربين‬ ‫قبل‬ ‫من‬ ‫النفث‬ ‫سرعة‬ ‫أو‬ ‫البخار‬ ‫ضغط‬
‫هنالك‬‫ثالثة‬‫أنواع‬‫رئيسية‬‫من‬‫تراكيب‬‫ال‬‫توربينات‬‫الدفع‬‫ية‬‫و‬‫هي‬:
0-‫الضغط‬ ‫تركيب‬Pressure compounded.
4-‫تركيب‬‫السرعة‬Velocity compounded.
3-‫تركيب‬ ‫ذات‬ ‫دفعية‬ ‫توربينات‬‫والسرعة‬ ‫الضغط‬
Pressure and velocity compounded impulse turbines.
‫الضغط‬ ‫تركيب‬Pressure compounded:
‫يتضمن‬‫تقسيم‬‫اإل‬‫نخفاض‬‫الكامل‬‫ل‬‫لضغط‬‫إلى‬‫سلسلة‬‫من‬‫إ‬‫نخفاض‬‫ات‬‫أقل‬‫لل‬‫ضغط‬‫الصغير‬‫عبر‬‫عدة‬‫مراحل‬‫من‬
‫التوربين‬‫الدفعي‬.
‫يتم‬‫تركيب‬‫الفوهات‬‫في‬‫رقيق‬ ‫معدني‬ ‫حاجز‬Diaphragm‫مغلق‬‫ثابت‬‫في‬‫الغالف‬‫الذي‬‫يفصل‬‫غرفة‬‫دوالب‬
Wheel chamber‫واحدة‬‫عن‬‫األخرى‬.
‫يتم‬‫تثبيت‬‫جميع‬‫الدوارة‬ ‫األجزاء‬‫على‬‫نفس‬‫العمود‬.
‫دوالب‬ ‫على‬ ‫مثبتة‬ ‫ريشة‬
Nozzle
Diaphragm
‫يوضح‬ ‫شكل‬‫توربين‬‫الضغط‬ ‫تركيب‬(‫توربين‬‫راتو‬Pressure Compounding (Rateau

23. 22
‫تركيب‬‫السرعة‬Velocity compounded:
‫يتم‬‫تحقيق‬‫إ‬‫نخفاض‬‫السرعة‬‫من‬‫خالل‬‫العديد‬‫من‬‫صفوف‬‫الريش‬‫المتحركة‬‫بدال‬‫من‬‫صف‬‫واحد‬‫من‬‫الريش‬
‫المتحركة‬.‫أو‬ ‫الدوار‬ ‫بالجزء‬ ‫متصلة‬ ‫المتحركة‬ ‫الريش‬ ‫من‬ ‫وصفوف‬ ‫الفوهات‬ ‫من‬ ‫مجموعة‬ ‫أو‬ ‫فوهة‬ ‫من‬ ‫وتتكون‬
‫الثابتة‬ ‫الريش‬ ‫من‬ ‫وصفوف‬ ‫الدوالب‬Fixed blades‫بالغالف‬ ‫المرتبطة‬Casing.
‫السرعة‬ ‫تركيب‬ ‫توربين‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬‫كورتيس‬ ‫(توربين‬Velocity Compounded (Curtis
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬
0-‫راتو‬ ‫توربين‬Rateau‫راتو‬ ‫إدموند‬ ‫كميل‬ ‫أوغست‬ ‫الفرنسي‬ ‫المهندس‬ ‫إلى‬ ‫نسبة‬Auguste Rateau(0263-0931)
‫التوربينات‬ ‫في‬ ‫المتخصص‬.
4-‫كورتيس‬ ‫توربين‬Curtis‫كورتيس‬ ‫غوردون‬ ‫جارلس‬ ‫إلى‬ ‫نسبة‬C.G. Curtis(0261-0923)‫أبتكر‬ ‫أمريكي‬ ‫مخترع‬
‫كما‬ ، ‫البحري‬ ‫الدفع‬ ‫وفي‬ ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫محطات‬ ‫في‬ ‫واسع‬ ‫نطاق‬ ‫على‬ ‫ستخدم‬‫ي‬ ‫والذي‬ ‫بأسمه‬ ‫المسماة‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬
‫غازي‬ ‫توربين‬ ‫أول‬ ‫إختراع‬ ‫في‬ ‫إليه‬ ‫الفضل‬ ‫يرجع‬. ‫أمريكي‬

24. 23
‫تركيب‬ ‫ذات‬ ‫دفعية‬ ‫توربينات‬‫والسرعة‬ ‫الضغط‬:
Pressure and velocity compounded impulse turbines
‫ل‬‫التوربين‬ ‫تراكيب‬ ‫من‬ ‫النوع‬ ‫هذا‬‫ميزة‬‫تسمح‬‫ب‬‫إنتاج‬‫دوار‬ ‫جزء‬‫مختزل‬‫قصير‬ ‫أو‬Shortened rotor‫مقارنة‬
‫السرعة‬ ‫تركيب‬ ‫ذات‬ ‫بالنوع‬.
‫في‬‫هذا‬‫التصميم‬‫يتم‬‫الحفاظ‬‫على‬‫سرعة‬‫البخار‬Steam velocity‫عند‬‫الخروج‬‫إلى‬‫الفوهات‬‫بشكل‬‫مناسب‬
‫وبالتالي‬‫تقل‬‫سرعة‬‫الريشة‬Blade speed‫ثم‬ ‫(ومن‬‫سرعة‬‫الجزء‬‫الدوار‬‫دورة‬‫دقيقة‬rpmRotor).
‫ذو‬ ‫توربين‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬‫تركيب‬‫والسرعة‬ ‫الضغط‬Pressure-Velocity Compound

25. 24
‫بين‬ ‫مقارنة‬‫التوربين‬‫ات‬‫الدفعي‬‫ة‬‫وتوربين‬‫ات‬‫الفعل‬ ‫رد‬
Comparison between Impulse & Reaction Turbines
‫التوربين‬‫ات‬‫الدفعي‬‫ة‬Impulse Turbines‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫توربينات‬Reaction Turbines
‫يحتوي‬‫التوربين‬‫الدافع‬‫على‬‫فوهات‬‫ثابتة‬‫توجه‬‫تدفق‬
‫البخار‬‫إلى‬‫نفاثات‬‫عالية‬‫السرعة‬High speed jets.
‫ت‬‫ستخدم‬‫توربينات‬‫الفعل‬ ‫رد‬‫قوة‬‫الفعل‬ ‫رد‬Reaction
force‫الناتجة‬‫أثناء‬‫تسارع‬‫البخار‬‫من‬‫خالل‬‫الفوهات‬
‫التي‬‫الدوار‬ ‫الجزء‬ ‫يكونها‬.
‫الجانبي‬ ‫المظهر‬‫للريشة‬Blade profile‫متناظر‬‫أو‬
‫متماثل‬Symmetrical‫حيث‬‫ال‬‫يحدث‬‫انخفاض‬
‫بالضغط‬‫في‬‫ريش‬‫الجزء‬‫الدوار‬Rotor blades.
‫تتميز‬‫الريش‬‫بمظهر‬‫سطح‬‫إ‬‫نسيابي‬Aerofoil
profile(‫ممر‬‫متقارب‬Convergent passage)
‫حيث‬‫يحدث‬‫إ‬‫نخفاض‬‫ب‬‫الضغط‬‫جزئي‬‫ا‬‫في‬‫ريش‬‫الجزء‬
‫الدوار‬.
‫مناسب‬‫إل‬‫متصاص‬‫السرعة‬‫العالية‬High velocity
‫والضغط‬‫العالي‬‫بفعالية‬.
‫كفاءة‬‫في‬‫مراحل‬‫الضغط‬‫المنخفض‬.
‫يكون‬‫ضغط‬‫البخار‬‫ثاب‬‫تا‬‫عبر‬‫الريش‬،‫وبالتالي‬‫وجود‬
‫الريشة‬ ‫رأس‬ ‫لطرف‬ ‫دقيقة‬ ‫خلوصية‬Fine tip
clearances. ‫ضرورية‬ ‫غير‬
‫تت‬‫ط‬‫ل‬‫ب‬‫خلوصية‬‫دقيقة‬‫لطرف‬‫رأس‬‫الريشة‬‫بسب‬‫ب‬
‫تس‬‫ر‬‫با‬‫ت‬‫ا‬‫لضغ‬‫ط‬Pressure leakages.
‫ال‬‫يتم‬‫الحفاظ‬‫على‬‫الكفاءة‬Efficiency‫في‬‫مراحل‬
‫الضغط‬‫المنخفض‬Lower pressure stages(‫ال‬
‫يمكن‬‫تحقيق‬‫سرعة‬‫عالية‬‫في‬‫البخار‬‫ب‬‫مراحل‬‫الضغط‬
‫المنخفض‬).
‫عدم‬‫الكفاءة‬‫في‬‫مراحل‬‫الضغط‬‫العالي‬High
pressure stages‫بسبب‬‫تسرب‬‫الضغط‬‫حول‬
‫أطراف‬‫الريشة‬Blade tips.
‫يمﮐ‬‫ن‬‫أن‬‫تتسب‬‫ب‬‫ال‬‫خلوص‬‫ات‬‫ال‬‫دقيقة‬‫لطرف‬‫رأس‬
‫الريشة‬‫في‬‫ح‬‫دوث‬‫تل‬‫ف‬Damage‫الريش‬ ‫الطراف‬.
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬‫خلوص‬‫الطرف‬‫أو‬‫الخلوص‬‫الطرفي‬Clearance‫هو‬‫الضيقة‬ ‫المسافة‬‫بين‬‫طرف‬Tip‫أو‬‫حافة‬‫الريشة‬
‫المتحركة‬‫الثابت‬ ‫الجزء‬ ‫غالف‬ ‫و‬Casing of stationary part.
‫يوضح‬ ‫شكل‬‫مدخل‬‫الضاغط‬‫ل‬‫محرك‬‫توربيني‬
‫مروحي‬(‫إي‬‫جيه‬411Eurojet EJ200(‫لل‬‫مقاتلة‬
‫األوربية‬‫المتقدمة‬‫من‬‫طراز‬‫يوروفايتر‬‫تايفون‬
Eurofighter Typhoon.‫يظهر‬‫فيه‬‫ريش‬
‫الجزئين‬‫الدوار‬‫والثابت‬‫مع‬‫الخلوص‬‫الطرفي‬
‫الدقيق‬‫بين‬‫العضو‬‫الد‬‫و‬‫ار‬(‫أول‬‫مجموعة‬‫من‬‫الريش‬)
‫والغالف‬‫الخارجي‬

26. 25
‫ال‬‫خسائر‬‫المفاقيد‬ ‫أو‬‫في‬‫التوربين‬‫البخاري‬Losses in Steam Turbine
0-‫فقدان‬‫المظهر‬‫الجانبي‬Profile loss‫للريشة‬:‫بسبب‬‫تكوين‬‫الطبقة‬‫أو‬ ‫الحدية‬‫الحدودية‬Boundary
layer‫على‬‫أسطح‬‫الريشة‬.‫فقدان‬‫المظهر‬‫هو‬‫ظاهرة‬‫طبقة‬‫حدودية‬‫وبالتالي‬‫تخضع‬‫للعوامل‬‫التي‬‫تؤثر‬
‫على‬‫ونمو‬ ‫نشوء‬‫الطبقة‬‫الحدودية‬.‫هذه‬‫العوامل‬‫هي‬‫رقم‬‫رينولدز‬Reynolds number،‫و‬‫خشونة‬
‫سطح‬‫الريشة‬Surface roughness،‫و‬‫رقم‬‫ماخ‬( ‫المخرج‬‫الخروج‬)Exit Mach number
‫وس‬‫م‬‫أو‬ ‫الطرف‬ ‫ك‬‫الحافة‬‫الخلفية‬‫للريشة‬Trailing edge.
: ‫توضيحية‬ ‫مالحظات‬
-‫رينولدز‬ ‫رقم‬Reynolds number‫ورمزه‬((Re‫هو‬‫أبعاد‬ ‫بال‬ ‫رقم‬(‫ل‬ ‫ليس‬‫ه‬‫قياس‬ ‫وحدة‬)Dimensionless number
‫ي‬‫الموائع‬ ‫ميكانيك‬ ‫في‬ ‫ستخدم‬Fluid mechanics‫تدفق‬ ‫كان‬ ‫إذا‬ ‫ما‬ ‫إلى‬ ‫لإلشارة‬‫المائع‬Fluid flow‫في‬ ‫أو‬ ‫الجسم‬ ‫في‬
‫ثابت‬ ‫مجرى‬Steady‫مضطرب‬ ‫أو‬Turbulent.‫رينولدز‬ ‫أوزبورن‬ ‫اسمه‬ ‫إيرلندي‬ ‫فيزياء‬ ‫عالم‬ ‫إلى‬ ‫الرقم‬ ‫هذا‬ ‫نسب‬
Osborne Reynolds(0224-0904)‫قد‬ ‫كان‬ ‫والذي‬ ،‫أ‬‫قترح‬‫إ‬‫رينولدز‬ ‫أرقام‬ ‫ستعمال‬‫عام‬ ‫في‬0223.
-‫ماخ‬ ‫رقم‬Mach number( ‫ورمزه‬M‫أو‬Ma)‫وهو‬‫رقم‬ ‫أو‬ ‫عدد‬‫أبعاد‬ ‫بال‬‫ما‬ ‫لمائع‬ ‫المحلية‬ ‫السرعة‬ ‫بين‬ ‫النسبة‬ ‫يمثل‬
‫(ماخ‬ ‫بسرعة‬ ‫تحلق‬ ‫الطائرة‬ ‫أن‬ ‫فنقول‬ ، ‫المائع‬ ‫ذلك‬ ‫نفس‬ ‫في‬ ‫الصوت‬ ‫وسرعة‬-0‫لسرعة‬ ‫مساوية‬ ‫سرعتها‬ ‫كانت‬ ‫إذا‬ )
‫(ماخ‬ ‫بسرعة‬ ‫تحلق‬ ‫وأنها‬ ، ‫الصوت‬-4‫إلى‬ ‫نسبة‬ ‫الرقم‬ ‫هذا‬ ‫سمي‬ . ‫وهكذا‬ ، ‫الصوت‬ ‫سرعة‬ ‫ضعف‬ ‫سرعتها‬ ‫كانت‬ ‫إذا‬ )
‫ماخ‬ ‫إرنست‬ ‫النمساوي‬ ‫والفيلسوف‬ ‫الفيزيائي‬Ernst Mach.
-‫الحدية‬ ‫الطبقة‬ ‫تعرف‬Boundary layer‫ا‬ ‫ميكانيك‬ ‫في‬‫لموائع‬‫سطح‬ ‫لحدود‬ ‫مجاورة‬ ‫تكون‬ ‫والتي‬ ‫السائل‬ ‫من‬ ‫الطبقة‬ ‫بأنها‬
‫له‬ ‫الحاوي‬ ‫الوعاء‬ ‫كجدران‬ ‫صلب‬‫ج‬ ‫هام‬ ‫اللزوجة‬ ‫تأثير‬ ‫ويكون‬ .‫دا‬‫الطبقة‬ ‫هذه‬ ‫ضمن‬‫بطبيعة‬ ‫الحدية‬ ‫الطبقة‬ ‫تتأثر‬ ‫كما‬ .
‫الجريان‬.‫أن‬‫مﺒﺪ‬‫أ‬‫ا‬‫لعﻤﻞ‬‫ا‬‫ألساسي‬‫لﺘﺸغﻴﻞ‬‫ا‬‫لﺘﻮ‬‫ر‬‫بﻴﻦ‬‫هو‬‫الطبقة‬ ‫تأثير‬‫ا‬‫لﺤﺪ‬‫ود‬‫ية‬‫بﻴﻦ‬‫المائع‬‫و‬‫جﺪ‬‫ران‬‫ا‬‫ألقﺮ‬‫اص‬‫الدوارة‬
Rotor discs
4-‫خسائر‬‫ثانوية‬Secondary loss:‫بسبب‬‫اإل‬‫حتكاك‬Friction‫على‬‫جدار‬‫الغالف‬‫وعلى‬‫جذر‬‫الريشة‬
‫ورأسها‬Blade root and tip.‫إنه‬‫تأثير‬‫ال‬‫طبقة‬‫الحدود‬‫ية‬‫ويعتمد‬‫على‬‫نفس‬‫اإل‬‫عتبارات‬‫كتلك‬
‫الخاصة‬‫بفقدان‬‫المظهر‬‫الجانبي‬.
3-‫خسائر‬‫تسرب‬‫ال‬‫طرف‬‫الرأسي‬Tip leakage loss:‫مرور‬ ‫عن‬ ‫ناتجة‬‫بخار‬‫من‬‫خالل‬‫الخلوصات‬
‫الطرفية‬‫الصغيرة‬‫المطلوبة‬‫بين‬‫ال‬‫طرف‬‫الرأسي‬‫للريشة‬‫المتحركة‬Moving blade tip‫والغالف‬‫أو‬
‫بين‬‫ال‬‫طرف‬‫الرأسي‬‫للريشة‬‫المتحركة‬‫وعمود‬‫الدوران‬Rotating shaft.‫يعتمد‬‫إ‬‫متداد‬‫إتساع‬ ‫أو‬
‫التسرب‬‫على‬‫ما‬‫إذا‬‫كان‬‫التوربين‬‫فعل‬ ‫رد‬ ‫أو‬ ‫دفعي‬ ‫نوع‬.‫و‬‫بسبب‬‫إ‬‫نخفاض‬‫الضغط‬‫في‬‫الريش‬‫المتحركة‬
‫الفعل‬ ‫رد‬ ‫لتوربين‬،‫فإنها‬‫تكون‬‫أكثر‬‫عرضة‬‫للتسرب‬.
2-‫خسا‬‫ئ‬‫ر‬‫ال‬ ‫إحتكاك‬‫قرص‬‫الدوار‬Disc windage loss:‫في‬ ‫التوربين‬ ‫قرص‬ ‫يدور‬ ‫عندما‬‫الجو‬‫البخار‬‫ي‬
Steam atmosphere‫فقدان‬ ‫هناك‬ ‫يكون‬ ،‫بسبب‬‫اإل‬‫السطح‬ ‫حتكاك‬‫ي‬Surface friction‫نتيجة‬
‫ل‬‫النسبية‬ ‫لحركة‬Relative motion‫البخار‬ ‫وجزيئات‬ ‫القرص‬ ‫بين‬Steam particles‫بسبب‬ .‫قوة‬
‫المركزي‬ ‫الطرد‬Centrifugal force‫شعاع‬ ‫الخارج‬ ‫إلى‬ ‫البخار‬ ‫يتدفق‬ ،‫يا‬Radially.‫سطح‬ ‫يمارس‬
‫دورة‬ ‫وينتج‬ ‫الرأس‬ ‫إلى‬ ‫الجذر‬ ‫من‬ ‫حركة‬ ‫في‬ ‫ويضعه‬ ، ‫البخار‬ ‫على‬ ‫سحب‬ ‫عملية‬ ‫المتحرك‬ ‫القرص‬
Circulation‫الحركية‬ ‫الطاقة‬ ‫أجزاء‬ ‫بعض‬ ‫فقدان‬ ‫يتم‬ ‫لذلك‬ . ‫محددة‬‫الحرارية‬ ‫والطاقة‬Heat energy
‫االحتكاك‬ ‫هذا‬ ‫بسبب‬ ‫للبخار‬.
2-‫خسائر‬‫سلك‬‫المعدني‬ ‫الربط‬Lacing wire loss:‫بسبب‬‫انسداد‬‫البيني‬ ‫الممر‬‫الناتج‬‫عن‬‫وجود‬‫أسالك‬
‫ال‬‫ربط‬‫في‬‫ال‬‫ريش‬‫ال‬‫طويلة‬‫من‬‫المنخفض‬ ‫الضغط‬ ‫مراحل‬LP Stages.‫من‬ ‫تتضرر‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ‫األسالك‬
‫الغريبة‬ ‫المواد‬‫للتآكل‬ ‫عرضة‬ ‫تكون‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ،Corrosion‫يسبب‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ‫سبق‬ ‫ما‬ ‫كل‬ ،‫إختالل‬
‫التوازن‬Imbalance‫في‬‫الجزء‬‫الدوار‬.(0)
6-‫خسائر‬‫الرطوبة‬Wetness loss:‫بسبب‬‫الرطوبة‬‫(قط‬‫ي‬‫الماء‬ ‫رات‬Water droplets)‫الموجودة‬‫في‬
‫بخار‬‫الضغط‬‫المنخفض‬‫عند‬‫مخرج‬‫توربين‬‫المنخفض‬ ‫الضغط‬LP.‫الخسارة‬‫هي‬‫مركب‬‫من‬‫أ‬‫ثنين‬‫من‬
‫التأثيرات‬.‫أوال‬،‫إ‬‫نخفاض‬‫الكفاءة‬‫بسبب‬‫امتصاص‬‫الطاقة‬‫بواسطة‬‫قط‬‫ي‬‫رات‬‫الماء‬‫وثاني‬‫ا‬،‫(تعرية‬ ‫تآكل‬
(Erosion‫الحواف‬‫األمامية‬Leading edges‫المتحركة‬ ‫للريش‬.

27. 26
7-‫خسائر‬‫الحلقة‬Annulus loss:‫صف‬ ‫في‬ ‫عادة‬ ‫تحدث‬ ‫الخسائر‬ ‫هذه‬‫الريش‬‫الدوار‬Rotor blade
row‫أغلفة‬ ‫في‬ ‫وضعها‬ ‫يتم‬ ‫التوربين‬ ‫ريش‬ ‫صفوف‬ ‫غالبية‬ .Casings‫اإلحتكاك‬ ‫بسبب‬ ‫الخسارة‬ ‫هذه‬ .
‫النهائية‬ ‫الجدران‬ ‫في‬ ‫السطحي‬Endwalls. ‫التوربين‬ ‫ريش‬ ‫لصفوف‬. ‫النهائي‬ ‫الجدار‬ ‫يوضح‬ ‫أدناه‬ ‫الشكل‬
Suction side‫الشفط‬ ‫جانب‬ =
Pressure side‫الضغط‬ ‫جانب‬ =
Leading edge. ‫للريشة‬ ‫األمامية‬ ‫الحافة‬ =
Trailing edge. ‫للريشة‬ ‫الخلفية‬ ‫الحافة‬ =
Midspan‫مسافة‬ ‫منتصف‬ =‫اإلمتداد‬
Endwall‫الجانبي‬ ‫الجدار‬ ‫أو‬ ‫النهائي‬ ‫الجدار‬ =Side wall
Slot‫القرص‬ ‫في‬ ‫أخدود‬ ‫أو‬ ‫شق‬ ‫أو‬ ‫فتحة‬ =Disc‫الريشة‬ ‫جذر‬ ‫إلدخال‬Bladeʼs root.
2-‫المغادرة‬ ‫خسائر‬Leaving loss:‫خسائر‬ ‫أيضا‬ ‫وتسمى‬‫الترحيل‬Carryover loss،‫خسائر‬ ‫أو‬‫العادم‬
Exhaust loss‫أو‬‫خسائر‬‫السرعة‬-‫المغادرة‬Leaving-velocity loss(‫حوالي‬3)٪‫في‬ ‫تحدث‬
‫مراحل‬‫معينة‬‫عندما‬‫ال‬‫يمكن‬‫استعادة‬‫الطاقة‬‫الحركية‬‫للبخار‬‫التي‬‫تترك‬‫الريش‬‫الدوارة‬‫في‬‫المرحلة‬‫التالية‬
.‫بسبب‬‫اختالف‬‫في‬‫أقطار‬‫المرحلة‬Stage diameters‫أو‬‫المساحة‬ ‫لكبر‬‫المحورية‬Large axial
space‫بين‬‫المراحل‬‫المتجاورة‬.‫عادة‬‫ما‬‫يحدث‬‫هذا‬‫في‬‫مراحل‬‫التحكم‬Control stages‫وفي‬
‫المراحل‬‫األخيرة‬‫من‬‫المقاطع‬‫دون‬‫التكثيف‬Non-condensing sections،‫ويرجع‬‫ذلك‬‫إلى‬‫تكوين‬
‫عكسي‬ ‫(تيار‬ ‫الدوامات‬Eddies)‫في‬‫الفضاء‬‫الحلقي‬Annular space‫بين‬‫الفوهة‬‫والريش‬‫المتحركة‬.
‫إنها‬‫الخسارة‬‫األكثر‬‫أهمية‬‫في‬‫التوربين‬‫البخاري‬‫المتكثف‬Condensing steam turbine‫وتزداد‬‫عند‬
‫األحمال‬‫العالية‬.
9-‫خسار‬‫ة‬‫أو‬ )‫بالدخول‬ ‫السماح‬ (‫القبول‬‫الجزئي‬Partial admission loss:‫بسبب‬‫الملء‬‫الجزئي‬
Partial filling‫للبخار‬،‫فإن‬‫التدفق‬‫بين‬‫الريش‬‫الريش‬ ‫ممرات‬ ‫(في‬Blade passages)‫يتم‬‫تسريعه‬‫بشكل‬

28. 27
‫كبير‬‫مما‬‫يتسبب‬‫في‬‫فقد‬‫ان‬‫ب‬‫ا‬‫لقدرة‬Power.‫يسبب‬‫القبول‬‫الجزئي‬Partial admission‫خسارة‬‫في‬‫كفاءة‬
‫التوربين‬‫إذا‬‫كان‬‫تجهيز‬‫البخار‬‫إلى‬‫التوربين‬‫محكو‬‫م‬‫ا‬‫بعدد‬‫الفوهات‬‫المستخدمة‬.‫وتتمثل‬‫الوسائل‬‫البديلة‬
‫للتحكم‬‫بالبخار‬‫في‬‫التحكم‬‫با‬‫لخانق‬Throttle -control،‫حيث‬‫يكون‬‫القبول‬‫خالل‬‫محيط‬ ‫كامل‬‫ا‬‫لمرحلة‬
‫األولى‬First stage،‫ويتحقق‬‫التحكم‬‫عن‬‫طريق‬‫تقليل‬‫تجهيز‬‫البخار‬‫الرئيسي‬.‫ومن‬‫ثم‬،‫فإن‬‫القبول‬
‫الجزئي‬‫ال‬‫يخضع‬‫للتوربينات‬‫ا‬ ‫ذات‬‫لتحكم‬‫ب‬‫الخانق‬.‫يزداد‬‫حجم‬‫هذه‬‫الخسارة‬‫مع‬‫الشغل‬‫المنجز‬‫في‬‫كل‬‫صف‬
Work done per row،‫إ‬‫نخفاض‬‫الحرارة‬،‫سرعة‬‫الريشة‬،‫عرض‬‫الريشة‬‫وارتفاعها‬،‫وعدد‬‫مرات‬
‫دخول‬‫البخار‬Number of steam admissions.
‫منتظم‬ ‫غير‬ ‫تدفق‬ ‫الجزئي‬ ‫القبول‬ ‫يسبب‬Non-uniform flow‫األولى‬ ‫المرحلة‬ ‫مدخل‬ ‫في‬‫موضح‬ ‫هو‬ ‫كما‬ .
‫أدناه‬ ‫الشكل‬ ‫في‬‫خالل‬ ‫من‬ ‫فقط‬ ‫البخار‬ ‫يتدفق‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ،‫النشطة‬ ‫األقواس‬Active arcs‫المرتبطة‬
‫بـالصمامات‬‫المفتوحة‬Open- valves.‫عدم‬‫اإلنتظام‬‫يسبب‬‫المستقر‬ ‫غير‬ ‫التحميل‬Unsteady
loading‫الذي‬‫ينتج‬‫الصدمة‬ ‫تأثير‬Shock impact‫واإل‬‫هتزازات‬‫األولى‬ ‫الدوارة‬ ‫للريش‬First rotor
blades.‫و‬‫غير‬ ‫التحميل‬ ‫هذا‬ ‫تضمين‬ ‫يتم‬ ‫لم‬ ‫ما‬‫تصميم‬ ‫في‬ ‫المستقر‬‫موثوقيت‬ ‫تتعرض‬ ‫سوف‬ ، ‫التوربين‬‫أو‬ ‫ه‬
‫إعتماديته‬‫الهيكلية‬)‫(التركيبية‬Structural reliability‫التنبؤ‬ ‫فإن‬ ، ‫وبالتالي‬ .‫للخطر‬‫إستقرارية‬ ‫عدم‬ ‫بتأثير‬
‫مهم‬ ‫التحكم‬ ‫لمرحلة‬ ‫الدوارة‬ ‫الريش‬ ‫على‬ ‫التحميل‬‫توفير‬ ‫في‬‫دقيقة‬ ‫معلومات‬‫الميكانيكية‬ ‫التحليالت‬ ‫دقة‬ ‫لغرض‬
‫واإلجهادية‬Mechanical and fatigue analysis.
‫التحكم‬ ‫مرحلة‬ ‫في‬ ‫التشغيل‬ ‫مفهوم‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬Control stage
‫توضيحية‬ ‫مالحظة‬(1):‫ريش‬ ‫منظومة‬ ‫بنية‬ ‫تكون‬‫التوربين‬‫و‬‫القرص‬‫دائرية‬‫أ‬‫وحلقية‬Cyclic structure‫حزم‬ ‫من‬ ‫عدد‬ ‫من‬ ‫تتكون‬
‫الريش‬Blade packets‫على‬ ‫حزمة‬ ‫كل‬ ‫تحتوي‬ .‫ريش‬‫بسلك‬ ‫متصلة‬ ‫متعددة‬‫ربط‬‫بيني‬‫معدني‬Lacing wire‫حلقة‬ ‫أو‬‫الغطاء‬
‫(الدرع‬‫طوق‬ ‫أو‬)‫تقوية‬Shroud ring‫على‬ ‫المنخفض‬ ‫الضغط‬ ‫ذات‬ ‫التوربين‬ ‫مراحل‬ ‫تشتمل‬ .‫ريش‬‫طويلة‬ ‫نحيلة‬Long
slender blades‫الشديد‬ ‫للتشوه‬ ‫تتعرض‬‫عن‬ ‫الناتج‬‫االنحناء‬Bending deformation‫الطبيعية‬ ‫الترددات‬ ‫بسبب‬Natural
frequencies‫األدنى‬ ‫التشغيل‬ ‫نطاق‬ ‫في‬Lower operating range‫هذه‬ ‫تمر‬ .‫الريش‬‫طنين‬ ‫حالة‬ ‫عبر‬‫رنين‬ ‫أو‬‫عابرة‬
Transient resonant‫تردد‬ ‫عند‬‫مرور‬‫أو‬‫إجتياز‬‫الفوهة‬‫اإل‬ ‫التشوهات‬ ‫من‬ ‫الحد‬ ‫أجل‬ ‫من‬ .‫هتزازية‬Vibratory
deformations‫إضافي‬ ‫إسناد‬ ‫أو‬ ‫دعم‬ ‫ولتوفير‬Additional support‫الريش‬ ‫لتركيب‬Blading‫تقليل‬ ‫وبالتالي‬‫تخميد‬ ‫أو‬

29. 28
‫اإلهتزازات‬‫غالب‬ ،‫ا‬‫هذه‬ ‫تكون‬ ‫ما‬‫الريش‬‫في‬‫م‬ ‫المنخفض‬ ‫الضغط‬ ‫مراحل‬‫الربط‬ ‫أسالك‬ ‫بتوصيالت‬ ‫قواة‬‫البيني‬Lacing wires
interconnection‫قضبان‬ ‫الواقع‬ ‫في‬ ‫هي‬ ‫األسالك‬ ‫هذه‬ .Rods‫ذات‬‫دائرية‬ ‫عرضية‬ ‫مقاطع‬Circular cross-sections
‫مع‬ ‫وترتبط‬‫الريش‬‫فيها‬ ‫ثقوب‬ ‫عبر‬‫ب‬‫إ‬‫مادة‬ ‫ستخدام‬)‫بسبيكة‬ ‫لحام‬ ( ‫تقسية‬Brazing material‫األ‬ ‫في‬ .‫شك‬‫ا‬‫ل‬‫أدناه‬‫قرص‬ ‫نظام‬
‫ريشة‬‫مع‬ ‫النموذجي‬ ‫التوربين‬‫أسالك‬‫أن‬ ‫مالحظة‬ ‫ويمكن‬ . ‫البيني‬ ‫الربط‬‫الريش‬‫م‬‫مجموعات‬ ‫في‬ ‫رتبة‬‫حزم‬ ‫تسمى‬‫الريشة‬Blade
packets‫حزمة‬ ‫كل‬ ‫تتكون‬ .‫ريشة‬‫من‬ ‫صغير‬ ‫عدد‬ ‫من‬‫الريش‬‫المترابطة‬‫بينيا‬‫(عادة‬‫يتراوح‬ ‫ما‬‫بين‬(2‫و‬7‫ريش‬ )‫لمراحل‬
‫توربين‬‫المنخفض‬ ‫الضغط‬).

30. 29
‫شكل‬‫مبسط‬‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫عمل‬ ‫مبدأ‬ ‫يوضح‬
‫القوى‬ ‫يوضح‬ ‫شكل‬‫الدوران‬ ‫أثناء‬ ‫الريشة‬ ‫على‬ ‫المؤثرة‬

31. 31
‫التسميات‬Nomenclature
‫السرعة‬ ‫مثلثات‬Velocity Triangles
‫يتم‬‫إ‬‫ستخدام‬‫اإلتجاهية‬ ‫السرعات‬Velocity vectors‫سرعة‬ ‫وهي‬ ‫الثالثة‬‫الريشة‬‫المطلقة‬ ‫والسرعة‬‫والسرعة‬
‫ب‬ ‫يتعلق‬ ‫فيما‬ ‫النسبية‬‫الجزء‬‫السرعة‬ ‫مثلث‬ ‫يسمى‬ ‫مثلث‬ ‫لتشكيل‬ ‫الدوار‬Velocity Triangle.‫مثلثات‬ ‫وتستخدم‬
‫لتوضيح‬ ‫السرعة‬‫وتفسير‬‫في‬ ‫التدفق‬‫الريش‬ ‫تراكيب‬Bladings‫التوربينية‬ ‫بالماكينات‬Turbomachines.
‫التدفق‬ ‫اتجاه‬ ‫في‬ ‫التغييرات‬ ‫فهم‬ ‫السهل‬ ‫من‬Flow direction‫السرعة‬ ‫مثلثات‬ ‫بمساعدة‬ ‫والسرعة‬.‫يتم‬ ‫أنه‬ ‫الحظ‬
‫ومخرج‬ ‫لمدخل‬ ‫السرعة‬ ‫مثلثات‬ ‫رسم‬‫الجزء‬‫عند‬ ‫الدوار‬‫أ‬‫نص‬‫ا‬‫ف‬‫أ‬‫قط‬‫ا‬‫معين‬ ‫ر‬‫ة‬Certain radii.
‫البخاري‬ ‫التوربين‬ ‫لريشة‬ ‫الفنية‬ ‫المصطلحات‬Steam Turbine Blade Terminology
: ‫أدناه‬ ‫الشكل‬ ‫في‬
Blade tip. ‫الريشة‬ ‫قمة‬ ‫أو‬ ‫رأس‬ =
Hub. ‫الفعال‬ ‫المركز‬ =
Arcwise direction=‫قوسي‬ ‫إتجاه‬.
Spanwise direction=. )‫الريشة‬ ‫إمتداد‬ ‫(على‬ ‫إمتدادي‬ ‫إتجاه‬
Suction side‫الشفط‬ ‫جانب‬ =.
Pressure side‫الضغط‬ ‫جانب‬ =.
Leading edge. ‫للريشة‬ ‫األمامية‬ ‫الحافة‬ =
Trailing edge‫للريشة‬ ‫الخلفية‬ ‫الحافة‬ =.
V Absolute velocity of steam ‫للبخار‬ ‫المطلقة‬ ‫السرعة‬
U Blade velocity ‫الريشة‬ ‫سرعة‬
W Relative velocity of steam ‫للبخار‬ ‫النسبية‬ ‫السرعة‬
Va=Vf = Vm Axial component or flow velocity ‫التدفق‬ ‫سرعة‬ ‫أو‬ ‫المحوري‬ ‫المكون‬
V w Whirl or tangential component ‫الدوامي‬ ‫أو‬ ‫المماسي‬ ‫المكون‬
α Nozzle angle ‫القوهة‬ ‫زاوية‬
β Blade angle ‫الريشة‬ ‫زاوية‬
h enthalpy )‫(اإلنثالبي‬ ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬
‫اللواحق‬Suffix
1 Inlet ‫المدخل‬)‫الدخول‬ (
2 Outlet ‫المخرج‬)‫(الخروج‬

32. 31
‫مثلث‬‫ات‬‫الدخول‬ ‫سرعة‬Inlet Velocity Triangles

33. 32
‫مثلث‬‫ات‬‫الخروج‬ ‫سرعة‬Outlet Velocity Triangles
( ‫لتصميم‬ )‫(المشتركة‬ ‫المركبة‬ ‫السرعة‬ ‫مثلثات‬21‫فعل‬ ‫رد‬ )%
Combined Velocity Triangles for 50% reaction design

34. 33
‫المنجز‬ ‫الشغل‬–‫الدفعي‬ ‫البخاري‬ ‫التوربين‬Work Done – Impulse Steam Turbine
‫إذا‬‫كان‬‫ت‬‫الريشة‬‫متناظ‬‫رة‬‫متماثلة‬ ‫أو‬Symmetrical،‫فإن‬β1 = β2‫و‬‫ب‬‫إهمال‬‫تأثيرات‬‫اإل‬‫حتكاك‬Frictional
effects‫للريش‬‫على‬‫البخار‬،W1 = W2.
‫في‬‫الحالة‬‫الفعلية‬،‫يتم‬‫تقليل‬‫السرعة‬‫النسبية‬‫عن‬‫طريق‬‫اإل‬‫حتكاك‬‫ويتم‬‫التعبير‬‫عنها‬‫بواسطة‬‫معامل‬‫سرعة‬
‫الريشة‬Blade velocity coefficient((k.
‫و‬‫ق‬ ‫بالتالي‬‫إ‬‫ن‬k = W2 / W1
‫من‬‫معادلة‬‫أويلر‬Euler’s equation(4)،‫يتم‬‫تحديد‬‫الشغل‬‫المنجز‬‫بواسطة‬‫البخار‬‫التالية‬ ‫المعادلة‬ ‫طريق‬ ‫عن‬:
Wt = U (Vw1 + Vw2) (1)
‫ا‬ً‫نظر‬‫ألن‬Vw2‫في‬‫اتجاه‬r‫سلبي‬،‫فإن‬‫الشغل‬‫المنجز‬‫لكل‬‫وحدة‬‫تدفق‬‫كتل‬‫ة‬Unit mass flow‫يتم‬‫تحديده‬
‫بواسطة‬:Wt = U (Vw1 + Vw2) (2)
‫إذا‬Va1 ≠ Va2،‫سيكون‬‫هناك‬‫دفع‬‫محوري‬Axial thrust‫في‬‫إ‬‫تجاه‬‫التدفق‬.‫افترض‬‫أن‬Va‫ثابت‬
Constant‫عندئذ‬:Wt = UVa )tanα1 + tanα2) (3)
Wt = UVa )tanβ1 + tanβ2) (4)
‫غال‬‫با‬‫ما‬‫يشار‬‫إلى‬‫المعادلة‬(4)‫على‬‫أنها‬‫المخطط‬ ‫شغل‬‫البياني‬Diagram work‫لكل‬‫وحدة‬‫تدفق‬‫كتلة‬‫وبالتالي‬
‫يتم‬‫تعريف‬‫كفاءة‬‫المخطط‬‫البياني‬Diagram efficiency‫كما‬: ‫يلي‬
‫كتلة‬ ‫تدفق‬ ‫وحدة‬ ‫لكل‬ ‫البياني‬ ‫المخطط‬ ‫شغل‬Diagram work done per unit mass flow
ηd = ------------------------------------------------------------------------------------------- (5)
Work available per unit mass flow ‫كتلة‬ ‫تدفق‬ ‫وحدة‬ ‫لكل‬ ‫المتاح‬ ‫الشغل‬
‫ب‬‫إلى‬ ‫اإلشارة‬‫المخطط‬‫المشترك‬،Δ Vw‫سرعة‬ ‫في‬ ‫التغير‬ ‫هو‬‫التدويم‬.
‫وبالتالي‬‫تكون‬‫على‬ ‫الدافعة‬ ‫القوة‬: ‫الدوالب‬
((6The driving force on the wheel = mVw
‫الريشة‬ ‫وسرعة‬ ‫الدافعة‬ ‫القوة‬ ‫ناتج‬. ‫الدوالب‬ ‫على‬ ‫الشغل‬ ‫إنجاز‬ ‫عنده‬ ‫يتم‬ ‫الذي‬ ‫المعدل‬ ‫يحدد‬
‫المعادلة‬ ‫من‬(6)‫القدرة‬ ‫تكون‬‫المنتجة‬:
Power output = mU Δ Vw (7)
: ‫كان‬ ‫إذا‬Va1 - Va2 = ΔVa،‫المحوري‬ ‫الدفع‬ ‫قوة‬ ‫تحديد‬ ‫يتم‬ ‫فإنه‬Axial thrust: ‫بواسطة‬
Axial thrust = mΔVa (8)
‫القصوى‬ ‫السرعة‬Maximum velocity‫للبخار‬‫الذي‬‫يضرب‬: ‫الريش‬
(9)
V1 = √ { 2 ( h0 − h1 ) }

35. 34
‫حيث‬h0‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫هو‬)‫(اإلنثالبي‬‫الفوهة‬ ‫مدخل‬ ‫عند‬‫و‬h1‫عند‬ ‫الحراري‬ ‫المحتوى‬ ‫هو‬‫ال‬‫مخرج‬،
‫ب‬‫الفوهة‬ ‫إلى‬ ‫المدخل‬ ‫عند‬ ‫السرعة‬ ‫إهمال‬.‫الطاقة‬‫المجهزة‬‫للريش‬‫الحركية‬ ‫الطاقة‬ ‫هي‬Kinetic energy
‫للنفث‬Jet(V1
2
/2)‫المخطط‬ ‫أو‬ ‫الريشة‬ ‫تركيب‬ ‫كفاءة‬ ‫وتكون‬Blading or diagram efficiency:
‫كتلة‬ ‫تدفق‬ ‫وحدة‬ ‫لكل‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬ ‫معدل‬Rate of work performed per unit mass flow=dη
Energy supplied per unit mass of steam ‫المجهزة‬ ‫الطاقة‬‫كتلة‬ ‫وحدة‬ ‫لكل‬‫بخار‬
ηd = (U Δ Vw) 2 / V1
2
(10)
‫بإستخدام‬‫معامل‬‫سرعة‬‫الريشة‬Blade velocity coefficient(k=W2 / W1)‫متماثلة‬ ‫ريش‬ ‫و‬(β1= β2)،
: ‫يكون‬Δ Vw = 2 V1 cos α1 − U
: ‫بالتالي‬(11)U(Δ Vw = 2( V1 cos α1 − U
‫أن‬ ‫وبما‬‫كتلة‬ ‫تدفق‬ ‫وحدة‬ ‫لكل‬ ‫المنجز‬ ‫الشغل‬ ‫معدل‬: ‫هو‬
Rate of work performed per unit mass flow = 2(V1 cos α1 − U ( U
‫لذلك‬‫كفاءة‬ ‫تكون‬‫تركيب‬: ‫الريشة‬(2 / V1
2
)2(V1 cos α1 − U ( Uηd =
U / V1) ])−cos α1]V1)4U /)=/ V1
2
4(V1 cos α1 − U ( Uηd =
‫أن‬ ‫حيث‬(U / V1)‫الريشة‬ ‫سرعة‬ ‫نسبة‬ ‫تمثل‬Blade speed ratio.
Blade speed ratio = U / V1 (12)
‫ب‬‫إ‬‫التفاضل‬ ‫عملية‬ ‫جراء‬Differentiating‫للمعادلة‬(12)‫القصوى‬ ‫القيمة‬ ‫على‬ ‫سنحص‬ ، ‫للصفر‬ ‫ومساواتها‬
‫البي‬ ‫المخطط‬ ‫لكفاءة‬( ‫اني‬‫كفاءة‬‫تركيب‬‫الريشة‬)Maximum diagram efficiency:
d(ηd)
---------- = 4 cos α1 – 8 U / V1 = 0
d(U / V1)
‫أو‬(13)cos α1 / 2U / V1 =
‫القيمة‬ ‫أن‬ ‫أي‬‫القصوى‬‫لكفاءة‬‫المخطط‬‫البياني‬:(14)ηd = 4 cos2
α1