Giáo trình Bơm, quạt, máy nén - T.S Lê Xuân Hòa

218 trang phuongnguyen 3470

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Bơm, quạt, máy nén - T.S Lê Xuân Hòa", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_bom_quat_may_nen_t_s_le_xuan_hoa.pdf

Nội dung text: Giáo trình Bơm, quạt, máy nén - T.S Lê Xuân Hòa

T.S LEÂ XUAÂN HOAØ – Th.S NGUYEÃN THÒ BÍCH NGOÏC GIAÙO TRÌNH BÔM QUAÏT MAÙY NEÙN TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP HOÀ CHÍ MINH 9/2004
Truong DH SPKT TP. HCM 3 LÔØI NOÙI ÑAÀU “Bôm, quaït, maùy neùn” laø moät trong nhöõng moân hoïc chuyeân ngaønh quan troïng cuûa sinh vieân ngaønh “Coâng ngheä Nhieät – Ñieän laïnh”. Cuoán saùch naøy ñöôïc bieân soaïn nhaèm ñaùp öùng yeâu caàu cuûa sinh vieân Tröôøng ñaïi hoïc Sö phaïm kyõ thuaät veà saùch taøi lieäu chuyeân ngaønh. Saùch “Bôm, quaït, maùy neùn” goàm 8 chöông coù noäi dung ñeà caäp ñeán caùc lyù thuyeát cô baûn veà caùc loaïi maùy bôm chaát loûng vaø chaát khí, caùc loaïi maùy quaït vaø maùy neùn khí duøng trong coâng nghieäp vaø daân duïng, laøm cô sôû cho sinh vieân chuyeân ngaønh “Coâng ngheä Nhieät – Ñieän laïnh” hieåu roõ veà caùc loaïi bôm, quaït, maùy neùn thoâng duïng duøng trong caùc nhaø maùy nhieät ñieän vaø trong thöïc teá. Saùch seõ phuïc vuï toát cho vieäc giaûng daïy, hoïc taäp vaø nghieân cöùu trong caùc tröôøng ñaïi hoïc kyõ thuaät noùi chung vaø Tröôøng ñaïi hoïc Sö phaïm kyõ thuaät thaønh phoá Hoà Chí Minh noùi rieâng. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Muïc luïc 5 MUÏC LUÏC Trang Lôøi noùi ñaàu 3 Muïc luïc 5 Chöông I : Môû ñaàu 9 1.1- Vaøi neùt veà lòch söû phaùt trieån bôm, quaït, maùy neùn 9 1.2- Ñònh nghóa vaø phaân loaïi 10 1.3- Caùc thoâng soá laøm vieäc cô baûn 12 Baøi taäp 15 Chöông II: Khaùi nieäm chung veà bôm 18 2.1- Ñònh nghóa vaø phaân loaïi 18 2.2- Caùc thoâng soá laøm vieäc cô baûn 19 Baøi taäp 26 Chöông III: Bôm caùnh daãn 31 Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 3.1- Khaùi nieäm chung veà bôm caùnh daãn 31 3.2- Bôm ly taâm 37 3.2.1- Khaùi nieäm chung 37 3.2.2- Phöông trình laøm vieäc cuûa bôm ly taâm 38 3.2.3- Aûnh höôûng cuûa keát caáu caùnh ñeán coät aùp cuûa bôm ly taâm 40 3.2.4- Löu löôïng vaø hieäu suaát löu löôïng 45 3.2.5- Ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm ly taâm 46 3.2.6- ÖÙng duïng ñoàng daïng trong bôm ly taâm 50 3.2.7- Soá voøng quay ñaëc tröng 53 3.2.8- Hieän töôïng xaâm thöïc 54 3.2.9- Kieåm tra bôm 55 3.2.10- Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc cuûa bôm 56 3.2.11- Gheùp bôm ly taâm 58 3.2.12- Löïc doïc truïc trong bôm ly taâm - Caùch khaéc phuïc löïc doïc truïc 60 3.3- Bôm höôùng truïc 65 3.3.1- Caáu taïo vaø phaïm vi söû duïng 65 3.3.2- Phöông trình laøm vieäc 66 3.3.3- Hình daïng caùnh 67 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Muïc luïc 6 3.3.4- Ñöôøng ñaëc tính 69 3.3.5- Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc 70 Baøi taäp 70 Chöông IV: Bôm theå tích 86 4.1- Khaùi nieäm chung veà bôm theå tích 86 4.1.1- Khaùi nieäm chung 86 4.1.2- Caùc thoâng soá laøm vieäc cô baûn cuûa bôm theå tích 87 4.2- Bôm piston 89 4.2.1- Caáu taïo, nguyeân lyù laøm vieäc 89 4.2.2- Phaân loaïi 90 4.2.3- Caùch tính löu löôïng cuûa bôm piston 91 4.2.4- Chuyeån ñoäng khoâng oån ñònh cuûa chaát loûng trong bôm. Phöông trình Becnuli, caùch khaéc phuïc 95 4.2.5- Aùp suaát cuûa bôm trong quaù trình huùt 98 4.2.6- Aùp suaát cuûa bôm piston trong quaù trình ñaåy 101 4.2.7- Voøng quay giôùi haïn cuûa bôm piston 103 4.2.8- ÑöôøngCopyright ñaëc tính © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 103 4.3- Bôm roto 105 4.3.1- Khaùi nieäm chung 105 4.3.2- Bôm baùnh raêng 106 4.3.3- Bôm truïc vít 115 4.3.4- Bôm caùnh gaït 118 4.3.5- Bôm chaân khoâng voøng nöôùc 123 4.4- Bôm piston-roto 125 4.4.1- Khaùi nieäm chung, öu nhöôïc ñieåm, phaân loaïi 125 4.4.2- Bôm piston-roto höôùng kính 126 4.4.3- Bôm piston-roto höôùng truïc 133 Baøi taäp 136 Chöông V: Quaït 147 5.1- Khaùi nieäm chung veà quaït 147 5.2- Quaït ly taâm 150 5.2.1- Keát caáu vaø moät soá chi tieát chính 150 5.2.2- Caùc thoâng soá cuûa quaït ly taâm 151 5.2.3- Ñöôøng ñaëc tính cuûa quaït ly taâm 155 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Muïc luïc 7 5.2.4- Ñieàu chænh quaït 157 5.2.5- Löïa choïn quaït theo ñieàu kieän cho tröôùc 160 5.2.6- Phaân loaïi quaït vaø moät soá chi tieát chính cuûa quaït ly taâm 160 5.2.7- Aûnh höôûng cuûa taïp chaát khí ñeán söï laøm vieäc cuûa quaït 163 5.3- Quaït truïc 166 5.3.1- Nhöõng chuù yù veà quaït truïc 166 5.3.2 - Caùc phöông trình cô baûn cuûa quaït truïc 168 5.3.3- Nhöõng thoâng soá cuûa quaït truïc 173 5.3.4- Quaït truïc nhieàu caáp 176 5.3.5- Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa quaït truïc 177 5.3.6- Ñaëc tính cuûa quaït truïc 177 5.3.7- Ñieàu chænh löu löôïng 178 Chöông VI: Khaùi nieäm chung maùy neùn 180 6.1- Khaùi nieäm chung 180 6.2- Nhieät ñoäng hoïc maùy neùn 183 Chöông VII: MaùyCopyright neùn caùnh © daãnTruong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 195 7.1- Maùy neùn caùnh daãn ly taâm 195 7.1.1- Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy neùn ly taâm 195 7.1.2- Phöông trình laøm vieäc cuûa caáp maùy neùn 196 7.1.3- Tính toaùn laïi ñöôøng ñaëc tính 198 7.2- Maùy neùn truïc 201 7.2.1- Caáu taïo chung cuûa maùy neùn truïc, caáu taïo caáp 201 7.2.2- Tính chaát, nhöõng thoâng soá ñaëc tröng 202 Chöông VIII: Maùy neùn theå tích 208 8.1- Maùy neùn piston 208 8.1.1- Ñoà thò coâng ( hay ñoà thò chæ thò) 208 8.1.2- AÛnh höôûng cuûa khoaûng khoâng cheát 209 8.1.3- Caùch boá trí maùy neùn nhieàu caáp 210 8.2- Maùy neùn roto 213 8.2.1- Caáu taïo, nguyeân lyù laøm vieäc 213 8.2.2- Caùc thoâng soá cô baûn 214 8.3- Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy neùn 216 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Muïc luïc 8 8.3.1- Yeâu caàu 216 8.3.2- Ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi soá voøng quay 216 8.3.3- Ñieàu chænh baèng tieát löu ôû oáng naïp 217 8.3.4- Ñieàu chænh baèng caùch môû van naïp 217 8.3.5- Thay ñoåi theå tích khoaûng khoâng cheát 218 8.3.6- Moät soá phöông phaùp ñieàu chænh khaùc 219 Taøi lieäu tham khaûo 220 Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 9 CHÖÔNG I: MÔÛ ÑAÀU 1.1- VAØI NEÙT VEÀ LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN BÔM, QUAÏT, MAÙY NEÙN Bôm, quaït, maùy neùn thuoäc loaïi caùc maùy thuyû löïc vaø maùy thuyû khí. Maùy thuyû löïc thoâ sô ñaõ coù töø thôøi coå xöa. Guoàng nöôùc laø maùy thuyû löïc ñaàu tieân. Guoàng nöôùc lôïi duïng naêng löôïng cuûa nöôùc ñeå keùo caùc coái xay löông thöïc hoaëc ñöa nöôùc vaøo ñoàng ruoäng, ñaõ ñöôïc söû duïng khoaûng 3000 naêm tröôùc coâng nguyeân. Caùc maùy huùt nöôùc coù söû duïng söùc ngöôøi vaø vaät ñöôïc söû duïng ôû Ai Caäp haøng maáy ngaøn naêm tröôùc coâng nguyeân. Bôm piston ñöôïc duøng ôû theá kyû thöù I tröôùc coâng nguyeân. Bôm piston coù loaïi xích voâ cuøng ñöôïc duøng roäng raõi ôû Cai-roâ ñeå laáy nöôùc ôû ñoä saâu 91,5m vaøo theá kyû thöù 5-6 tröôùc coâng nguyeân. Noùi chung tröôùc theá kyû thöù 17 maùy thuyû khí raát thoâ sô vaø ít loaïi. Bôm piston: . Naêm 1640 nhaø vaät lyù hoïc ngöôøi Ñöùc laø OÂttoâ Henrich ñaõ saùng cheá ra bôm piston ñaàu tieân ñeå bôm khí vaø nöôùc duøng trong coâng nghieäp. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh . Khoaûng naêm 1805 nhaøbaùc hoïc ngöôøi Anh laø Niu Kômen ñaõ phaùt minh ra bôm piston ñeå laáy nöôùc trong caùc nhaø maùy khai thaùc moû, duøng xilanh hôi ngöng tuï ñeå taïo löïc caàn thieát treân truïc maùy nhôø aùp suaát khí quyeån. . Naêm 1840-1850 nhaøbaùc hoïc ngöôøi Myõ laøVortington ñaõ giaû thieát cô caáu cuûa bôm hôi maø trong ñoù piston cuûa bôm vaø ñoäng cô hôi ñöôïc phaân boá treân moät truïc chung, söï chuyeån ñoäng cuûa piston ñöôïc ñieàu chænh nhôø moät heä thoáng phaân boá hôi ñaëc bieät. Maùy caùnh daãn: Trong nhöõng naêm 1751-1754 nhaø baùc hoïc Euler ñaõ vieát veà lyù thuyeát cô baûn cuûa tuabin nöôùc noùi rieâng vaø cuûa maùy thuyû khí caùnh daãn noùi chung, laøm cô sôû ñeå hôn 80 naêm sau, vaøo naêm 1830 nhaø baùc hoïc ngöôøi Phaùp laø Phuoâc-naây-roân ñaõ cheá taïo thaønh coâng tuabin nöôùc ñaàu tieân vaøvaøo naêm 1831 nhaø baùc hoïc ngöôøi Nga laø Xablucoâp ñaõ saùng cheá ra bôm ly taâm vaø quaït ly taâm ñaàu tieân. Ñaây chính laø nhöõng böôùc nhaûy lôùn trong lòch söû phaùt trieån caùc maùy naêng löôïng. Bôm nhieàu caáp: Nhaø Baùc hoïc vó ñaïi ngöôøi Anh laø Reynolds khi nghieân cöùu caáu taïo cuûa bôm nhieàu caáp ñaõ ñöa vaøo nhöõng thieát bò ñònh höôùng caùnh daãn xuoâi vaø ngöôïc. Naêm 1875 ñaõ phaùt minh ra loaïi bôm töông töï nhö loaïi bôm nhieàu caáp hieän ñaïi ngaøy nay. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 10 Maùy neùn: . Phaùt minh bôm khoâng khí vaø daïng ñôn giaûn cuûa maùy neùn hieän ñaïi vôùi moät chu kyø neùn gaén lieàn vôùi teân tuoåi cuûa nhaø vaät lyù vó ñaïi ngöôøi Ñöùc laø Gerike vaøo naêm 1640. Söï hoaøn thieän maùy neùn ôû theá kyû 18-19 ñaõ thuùc ñaåy söï phaùt trieån cuûa coâng nghieäp quaëng moû vaø luyeän kim. . Vaøo cuoái theá kyû 18 ôû Anh nhaø baùc hoïc Vinkinsôn ñaõ saùng cheá ra maùy neùn piston 2 xilanh, nhaø baùc hoïc Uatt ñaõ cheá taïo thaønh coâng maùy huùt khoâng khí coù truyeàn ñoäng baèng hôi. . Maùy neùn nhieàu caáp coù laøm laïnh trung gian xuaát hieän ôû Phaùp vaøo khoaûng nhöõng naêm 30 cuûa theá kyû 19. . Maùy neùn nhieàu caáp coù laøm laïnh trung gian giöõa caùc caáp neùn xuaát hieän ôû Ñöùc vaøo naêm 1849 do nhaø baùc hoïc Raten saùng cheá ra. Quaït: Vaøo naêm 1831 nhaø baùc hoïc Nga Xablucoâp saùng cheá ra quaït ly taâm ñaàu tieân duøng ñeå laøm maùt haàm moû vaø laøm saïch maùy. Ñaëc bieät laø 80 naêm gaàn ñaây, lyù thuyeát veà thuyû khí ñoäng löïc phaùt trieån raát maïnh, coù nhieàu thaønh töïu to lôùn trong vieäc öùng duïng caùc phaùt minh veà lónh vöïc maùy thuyû khí. Ngaøy nay maùyCopyright thuyû khí © coùTruong raát nhieàu DH Su loaïi pham vôùi Ky nhieàu thuat kieåu TP. daùngHo Chi khaùc Minh nhau ñöôïc duøng trong moïi lónh vöïc cuûa ñôøi soáng cuõng nhö trong coâng nghieäp vaø noâng nghieäp. Ñeå ñaùp öùng nhu caàu veà naêng löôïng ngaøy caøng to lôùn cuûa coâng nghieäp hieän ñaïi, ngaøy nay ngöôøi ta ñaõ cheá taïo ñöôïc caùc tuabin côõ lôùn coù coâng suaát ñeán 500.000 kW hoaëc lôùn hôn. Soá löôïng bôm, quaït, maùy neùn cuõng nhö tuabin caùc chuûng loaïi khaùc nhau ñaõ ñöôïc saûn xuaát haøng naêm leân ñeán haøng trieäu chieác. 1.2- ÑÒNH NGHÓA VAØ PHAÂN LOAÏI 1.2.1- Ñònh nghóa Bôm laø maùy ñeå di chuyeån doøng moâi chaát vaø taêng naêng löôïng cuûa doøng moâi chaát. Khi bôm laøm vieäc naêng löôïng maø bôm nhaän ñöôïc töø ñoäng cô seõ chuyeån hoaù thaønh theá naêng, ñoäng naêng vaø trong moät chöøng möïc nhaát ñònh thaønh nhieät naêng cuûa doøng moâi chaát. Maùy ñeå bôm chaát khí, tuyø thuoäc vaøo aùp suaát ñaït ñöôïc ñöôïc goïi laø quaït, maùy huùt khí vaø maùy neùn khí. Quaït laø maùy ñeå di chuyeån chaát khí vôùi cô soá taêng aùp  1,15 hay aùp suaát ñaït ñöôïc p > 1500 mmH2O nhöng khoâng coù laøm laïnh nhaân taïo. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 11 Maùy neùn khí laø maùy laøm vieäc vôùi  > 1,15 hay aùp suaát ñaït ñöôïc p > 1500 mmH2O vaø coù laøm laïnh nhaân taïo ôû nôi xaûy ra quaù trình neùn khí. 1.2.2- Phaân loaïi a- Phaân loaïi theo nguyeân taéc taùc duïng cuûa maùy vôùi doøng moâi chaát trong quaù trình laøm vieäc Maùy ñeå chuyeån chaát loûng vaø khí Maùy neùn Cho nöôùc saïch Cho hoãn hôïp ñaát, Cho chaát loûng coù khí vaø dung dòch tro vaø nöôùc ñoä nhôùt cao Phun tia Phun tia Phun tia Theå tích Theå tích Theå tích Caùnh daãn Caùnh daãn Caùnh daãn Caùnh daãn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 1.1 - Sô ñoà phaân loaïi theo nguyeân taéc taùc duïng cuûa maùy vôùi doøng moâi chaát. b- Phaân loaïi theo tính chaát trao ñoåi naêng löôïng vaø caáu taïo Bôm coù ba loaïi: 1. Bôm caùnh daãn: goàm Bôm ly taâm Bôm höôùng truïc Bôm höôùng cheùo Bôm xoaùy 2. Bôm theå tích: goàm Bôm piston Bôm roto Bôm piston-roto 3. Bôm phun tia Quaït chæ coù loaïi caùnh daãn goàm: 1. Quaït ly taâm 2. Quaït truïc Maùy neùn coù ba loaïi: 1. Maùy neùn caùnh daãn: goàm Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 12 Maùy neùn ly taâm Maùy neùn truïc 2. Maùy neùn theå tích: goàm Maùy neùn piston Maùy neùn roto 3. Maùy neùn phun tia 1.3 - CAÙC THOÂNG SOÁ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN 1.3.1- Coät aùp PB,vB B B y PA,vA zB A A zA Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 1.2 – Sô ñoà maùy thuyû khí trong heä thoáng Khaû naêng trao ñoåi naêng löôïng cuûa maùy thuyû khí vôùi doøng moâi chaát ñöôïc theå hieän baèng möùc cheânh leäch naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng moâi chaát ôû 2 maët tröôùc vaø sau maùy. Naêng löôïng ñôn vò taïi maët caét A-A: p v2 e z AAA AA  2g Naêng löôïng ñôn vò taïi maët caét B-B: p v2 e z BBB BB  2g Trong ñoù: z - ñoä cao hình hoïc p,v – aùp suaát vaø vaän toác cuûa doøng chaûy - heä soá ñieàu chænh ñoäng naêng Cheânh leäch naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng moâi chaát qua maùy thuyû khí giöõa A vaø B laø: Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 13 p p v2 v2 e z z BABB AA BA B A  2g . Neáu eBA 0 - doøng moâi chaát ñöôïc maùy caáp cho naêng löôïng, vaäy maùy laø bôm (chaát loûng hoaëc khí). . Neáu eBA 0 - maùy ñöôïc doøng moâi chaát caáp cho naêng löôïng, vaäy maùy laø ñoäng cô thuyû khí. Vaäy coät aùp cuûa maùy thuyû khí laø naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng moâi chaát trao ñoåi vôùi maùy thuyû khí. Coät aùp cuûa maùy thuyû khí laø: p p v2 v2 H z z BABB AA (1.1) BA  2g Thaønh phaàn theá naêng ñôn vò goïi laø coät aùp tónh, kyù hieäu Ht : p p H z z BA (1.2) t B A  Thaønh phaàn ñoäng naêng ñôn vò goïi laø coät aùp ñoäng, kyù hieäu Hñ : v2 v2 H BB AA (1.3) ñ 2g Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Vaäy: H H t H ñ (1.4) 1.3.2- Löu löôïng Ñònh nghóa: Löu löôïng laø löôïng moâi chaát chuyeån ñoäng qua maùy trong moät ñôn vò thôøi gian. Tuyø thuoäc ñôn vò ño coù löu löôïng theå tích, löu löôïng khoái löôïng, löu löôïng troïng löôïng. . Tính baèng ñôn vò theå tích, kyù hieäu Q goïi laø löu löôïng theå tích, coù ñôn vò ño laø m3/s, m3/h, l/s. . Tính baèng ñôn vò khoái löôïng, kyù hieäu M goïi laø löu löôïng khoái löôïng, coù ñôn vò ño laø kg/s, kg/h. M Q . Tính baèng ñôn vò troïng löôïng, kyù hieäu G goïi laø löu löôïng troïng löôïng, coù ñôn vò ño laø N/s, N/h, kG/s. G  Q gQ gM (1.5) 1.3.3- Coâng suaát vaø hieäu suaát Caàn phaân bieät roõ hai loaïi coâng suaát: . Coâng suaát thuyû löïc Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 14 . Coâng suaát treân truïc a- Coâng suaát thuyû löïc: kyù hieäu Ntl (coù ñôn vò ño laø W) laø cô naêng maø doøng chaát loûng trao ñoåi vôùi maùy thuyû löïc trong moät ñôn vò thôøi gian. Coâng suaát thuyû löïc ñöôïc tính baèng tích cuûa coät aùp vôùi löu löôïng troïng löôïng cuûa maùy. Ntl GH QH (1.6) b- Coâng suaát laøm vieäc: kyù hieäu N (coù ñôn vò ño laøW) laø coâng suaát treân truïc cuûa maùy khi maùy laøm vieäc. Coâng suaát thuyû löïc khaùc coâng suaát treân truïc. Quaù trình laøm vieäc trong maùy caøng hoaøn thieän thì N vaø Ntl caøng ít khaùc nhau. . Ñoái vôùi bôm: N > Ntl N QH N tl   (1.7) Heä soá  < 1 goïi laø hieäu suaát cuûa bôm. . Ñoái vôùi ñoäng cô: N < Ntl N N tl QH (1.8) Heä soá  < 1 goïi laø hieäu suaát cuûa ñoäng cô thuyû löïc. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh c- Hieäu suaát cuûa maùy thuyû löïc, kyù hieäu  ( ño baèng % hoaëc khoâng coù ñôn vò ño) duøng ñeå ñaùnh giaù toån thaát naêng löôïng trong quùa trình maùy trao ñoåi naêng löôïng vôùi doøng moâi chaát. Töø coâng thöùc (1.7) vaø (1.8) ta coù: N  tl (1.9) B N N Ñ (1.10) N tl Trong ñieàu kieän laøm vieäc, caùc hieäu suaát phuï thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toá: loaïi maùy, kích thöôùc vaø caáu taïo cuûa maùy, loaïi moâi chaát chuyeån ñoäng trong maùy, cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy, caùc ñaëc tính cuûa maïng maø maùy laøm vieäc trong ñoù. Ñeå ñaùnh giaù hieäu naêng löôïng cuûa heä thoáng chung goàm coù maùy vaø ñoäng cô cuûa noù, ngöôøi ta coøn söû duïng hieäu suaát cuûa heä thoáng ht: N tl ht N ÑÑ Trong ñoù NÑÑ – coâng suaát ñieän ñeå khôûi ñoäng ñoäng cô. Ñeå tính hieäu suaát chung cuûa maùy thuyû löïc, ngöôøi ta ñaùnh giaù thoâng qua caùc daïng toån thaát. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 15 e- Toån thaát naêng löôïng trong maùy thuyû löïc: coù 3 daïng . Toån thaát coät aùp cuûa doøng moâi chaát chaûy qua maùy goïi laø toån thaát thuyû löïc, ñöôïc ñaùnh giaù baèng hieäu suaát thuyû löïc, coøn goïi laø hieäu suaát coät aùp, kyù hieäu H . Toån thaát do ma saùt cuûa caùc boä phaän cô khí trong maùy thuyû löïc goïi laø toån thaát cô khí, ñöôïc ñaùnh giaù baèng hieäu suaát cô khí, kyù hieäu CK . Toån thaát do roø ræ moâi chaát laøm giaûm löu löôïng laøm vieäc cuûa maùy goïi laø toån thaát löu löôïng ñöôïc ñaùnh giaù baèng hieäu suaát löu löôïng, kyù hieäu Q Hieäu suaát chung cuûa maùy thuyû löïc laø:  = H.Q.CK (1.11) BAØI TAÄP Baøi I-1 Moät maùy thuûy löïc (bôm nöôùc) tieâu hao coâng suaát treân truïc N = 18,9 kW, hieäu suaát cuûa maùy = 0,71. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa bôm: löu löôïng, coät aùp. p Bieát aùp suaát dö taïi cöûa ra cuûa bôm 2 50,8m vaø ñoä chaân khoâng ôû cöûa vaøo  pCK 3m , ñöôøng kínhCopyright oáng huùt ©D Truong1 = 100mm, DH Su ñöôøng pham kínhKy thuat oáng ñaåyTP. HoD2 Chi= 75mm, Minh 1 = 2 = 1 .  Hình 1.3 Giaûi: 1) Coâng thöùc tính coät aùp: p p v2 v2 H 2 1 2 1 , boû qua ñoä cao hình hoïc theo ñeà baøi  2g p p v2 v2 Hay H AK CK 2 1  2g Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 16 Vaän toác v1 , v2 ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình lieân tuïc: Q = v1S1 = v2S2 Q 4Q Q 4Q Ta coù: v1 2 ; v2 2 S1 d 1 S2 d 2 Thay caùc giaù trò vaøo ta ñöôïc phöông trình ñöôøng ñaëc tính löôùi: 2 2 pAK p CK 16Q 16Q 2 16 16 H 2 4 2 4 53,8 Q 2 4 2 4  2g d 2 2g d1 2.9,81. .0,075 2.9,81. .0,1 H,,Q 53 8 3437 3 2 QH 2) Coâng thöùc tính coâng suaát tieâu hao treân truïc: N  N 18, , 9 103 0 71 1379, Hay H Q 9, 81 . 10 3 .Q Q Keát hôïp 2 phöông trình coät aùp, ta thu ñöôïc phöông trình baäc 3 theo löu löôïng Q: 1379, 53,,Q 8 3437 3 2 hay 3437,Q,Q, 33 538 1379 0 Q Giaûi phöông trình ta thu ñöôïc: Q = 0,025 m3/s = 25 l/s Vaäy coät aùp seõCopyright laø: H © Truong53 , 8 3437DH Su , 3 . 0pham , 0252 Ky 55thuat , 95 m TP. Ho Chi Minh Ñaùp soá: Q = 25 l/s ; H = 55,95 m Baøi I-2 Moät maùy bôm nöôùc tieâu hao coâng suaát treân truïc N = 5,5 kW. Tính caùc thoâng soá : coät p aùp, löu löôïng vaø hieäu suaát cuûa bôm. Bieát aùp suaát dö ôû cöûa ra cuûa bôm 2 20m (coät nöôùc)  p vaø aùp suaát chaân khoâng taïi cöûa vaøo cuûa bôm CK 4m , toác ñoä trong ñöôøng oáng ñaåy v = 4  m/s, ñöôøng kính oáng ñaåy d2 = 75mm, ñöôøng kính oáng huùt d1 = 100mm. Hình 1.4 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT I.MôûTP. HCM ñaàu 17 Ñaùp soá: Q = 17,65 l/s ; H = 24,56m ; N = 4,24kW ;  = 0,75 Baøi I-3 H p Moät maùy bôm nöôùc coù tyû soá ñ 0, 01475 coù aùp suaát ra 2 60m ; aùp suaát vaøo H t  pCK1 3m ñöôøng kính oáng huùt D1 = 200mm, ñöôøng kính oáng ñaåy D2 = 150mm.  Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa bôm: H, Q, N. Bieát hieäu suaát  = 76% vaø z1-2 = 0. Ñaùp soá: H = 64m ; Q = 92 l/s ; N = 76kW Baøi I- 4 Moät bôm nöôùc ñaët caùch beå huùt A vôùi ñoä cao huùt zh = 1,36m. Heä soá toån thaát trong ñöôøng oáng huùt  = 4. Tính caùc thoâng soá cuûa bôm: löu löôïng , coät aùp vaø coâng suaát treân truïc. Bieát aùp suaát dö ôû p cöûa ra cuûa bôm 2 8186, m vaø chaân khoâng ôû cöûa vaøo bôm H 4m ;ñöôøng kính oáng huùt  CK vaø ñaåy D1 = 300mm, D2 = 200mm; hieäu suaát cuûa bôm  = 76%. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 1.5 Ñaùp soá: Q = 820 m3/h ; H = 88m ; N = 259 kW. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm CHÖÔNG II : KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ BÔM 2.1- ÑÒNH NGHÓA VAØ PHAÂN LOAÏI 2.1.1- Ñònh nghóa Bôm laø maùy ñeå taïo ra doøng chaát loûng. Hay noùi caùch khaùc, bôm laø maùy duøng ñeå di chuyeån chaát loûng vaø taêng naêng löôïng cuûa doøng chaát loûng. Khi bôm laøm vieäc naêng löôïng maø bôm nhaän ñöôïc töø ñoäng cô seõ chuyeån hoaù thaønh theá naêng, ñoäng naêng vaø trong moät chöøng möïc nhaát ñònh thaønh nhieät naêng cuûa doøng chaát loûng. Vaäy bôm laø loaïi maùy thuyû löïc duøng ñeå bieán ñoåi cô naêng cuûa ñoäng cô thaønh naêng löôïng ñeå vaän chuyeån chaát loûng hoaëc taïo neân aùp suaát caàn thieát trong heä thoáng truyeàn daãn thuyû löïc. 2.1.2- Phaïm vi söû duïng Bôm ñöôïc söû duïng roäng raõi trong nhieàu laõnh vöïc: . Trong noâng nghieäp:bôm laø thieát bò khoâng theå thieáu ñeå thöïc hieän thuyû lôïi hoaù chaên nuoâi troàng troït. . Trong coâng nghieäp: bôm ñöôïc söû duïng trong caùc coâng trình khai thaùc moû, quaëng daàu hay caùc coâng Copyrighttrình xaây döïng. © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh . Hieän nay trong kyõ thuaät vaän chuyeån, phaùt trieån xu höôùng duøng bôm vaø ñöôøng oáng daãn ñeå vaän chuyeån caùc saûn phaåm cuûa ngaønh khai thaùc moû ( quaëng daàu), hoaù chaát, nguyeân vaät lieäu xaây döïng, vaø ñoù laø phöông tieän vaän chuyeån thuaän lôïi vaø kinh teá. . Trong ngaønh cheá taïo maùy, bôm ñöôïc söû duïng phoå bieán, noù laø moät trong nhöõng boä phaän chuû yeáu cuûa heä thoáng ñieàu khieån vaø truyeàn ñoäng thuyû löïc trong maùy. 2.1.3- Phaân loaïi a. Theo nguyeân lyù laøm vieäc vaø caáu taïo cuûa bôm (töông töï nhö phaân loaïi ôû treân) b. Theo coâng duïng: . Bôm caáp nöôùc noài hôi ( trong caùc nhaø maùy nhieät ñieän) . Bôm daàu ( trong caùc heä thoáng truyeàn ñoäng thuyû löïc) . Bôm nhieân lieäu . Bôm cöùu hoaû . Bôm hoaù chaát c. Theo phaïm vi coät aùp vaø löu löôïng söû duïng: Ngöôøi ta chia bôm thaønh caùc loaïi: bôm coù coät aùp cao, trung bình hoaëc thaáp; bôm coù löu löôïng lôùn, trung bình hoaëc nhoû. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm Trong kyõ thuaät coù 3 loaïi bôm ñöôïc söû duïng roäng raõi laø bôm ly taâm, bôm höôùng truïc vaø bôm piston. Bieåu ñoà phaân boá phaïm vi söû duïng cuûa caùc loaïi bôm thoâng duïng treân ñöôïc theå hieän treân hình 2.1 H,m 10000 Bôm piston 1000 Bôm ly taâm 100 10 Bôm höôùng truïc 1 3 10 100 1000 10000 Q, m /h Hình 2.1 – Phaïm vi söû duïng cuûa caùc loaïi bôm thoâng duïng 2 2 - CAÙC THOÂNG SOÁ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh P4 4 4 Beå chöùa zñ oáng ñaåy z K2 3 3 AK y CK Ñoäng cô K 2 oáng huùt 1 zh p1= pa Bôm 1 1 Beå huùt Hình 2.2 – Sô ñoà heä thoáng bôm Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm Bôm bao giôø cuõng laøm vieäc trong moät heä thoáng ñöôøng oáng. Ñeå bieát roõ coâng duïng, quaù trình laøm vieäc vaø caùc thoâng soá cô baûn cuûa bôm, ta nghieân cöùu sô ñoà thieát bò cuûa moät bôm laøm vieäc trong heä thoáng ñôn giaûn treân hình 2.2 Khi bôm laøm vieäc, chaát loûng töø beå huùt qua löôùi chaén raùc theo oáng huùt ñi vaøo bôm. Sau khi qua bôm, chaát loûng ñöôïc bôm caáp cho naêng löôïng chaûy vaøo oáng ñaåy ñeå leân beå chöùa. Töø beå chöùa chaát loûng ñöôïc phaân phoái veà caùc nôi tieâu thuï. Trong heä thoáng truyeàn ñoäng thuyû löïc, chaát loûng sau khi ra khoûi bôm coù aùp suaát cao, qua boä phaän phaân phoái ñi vaøo ñoäng cô thuyû löïc ñeå thöïc hieän caùc chuyeån ñoäng cuûa nhöõng cô caáu laøm vieäc. Bôm coù 5 thoâng soá laøm vieäc cô baûn: löu löôïng Q, coät aùp H, coâng suaát N, hieäu suaát  vaø coät aùp huùt cho pheùp [HCK]. Ta seõ laàn löôït nghieân cöùu caùc thoâng soá naøy. 2.2.1- Löu löôïng Laø löôïng chaát loûng maø bôm vaän chuyeån ñöôïc trong moät ñôn vò thôøi gian. Tuyø thuoäc ñôn vò ño coù 3 loaïi löu löôïng: löu löôïng theå tích Q coù ñôn vò ño laø m3/s, l/s, m3/h ; löu löôïng khoái löôïng M coù ñôn vò ño laø kg/s, kg/h, g/s ; löu löôïng troïng löôïng G coù ñôn vò ño laø N/s, N/h, kG/s, Löu löôïng cuûa bôm ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc duïng cuï ño trung bình laép treân oáng ñaåy nhö oáng Venturi, löuCopyright löôïng keá © kieåuTruong maøng DH chaénSu pham hoaëc Ky caùc thuat duïng TP. cuï Ho ño Chi trung Minh bình baèng thuøng löôøng hoaëc caân ñaët ôû cuoái oáng ñaåy. Caùc loaïi duïng cuï ño naøy chæ xaùc ñònh ñöôïc giaù trò trung bình cuûa löu löôïng trong moät ñôn vò thôøi gian naøo ñoù. 2.2.2- Coät aùp: kyù hieäu H (m) Laø naêng löôïng ñôn vò maø bôm truyeàn ñöôïc cho chaát loûng. Töø sô ñoà heä thoáng laøm vieäc cuûa bôm (hình 2.2), ta coù: H = era - evaøo = e3 - e2 p v2 p v2 3 3 2 2 H zh y z h  2g  2g p p v2 v2 H y 3 2 3 2 (2.1)  2g Trong ñoù: p2, p3 – laø caùc aùp suaát tuyeät ñoái p2 p a p CK ; p3 p a p AK pCK, pAK – laø trò soá aùp suaát ñoïc ñöôïc treân chaân khoâng keá vaø aùp keá. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm p p p p Do ñoù: 3 2 AK CK   Coâng thöùc tính coät aùp cuûa bôm seõ thaønh: p p v2 v2 H y AK CK 3 2 (2.2)  2g Trong heä thoáng bôm ta laáy heä soá hieäu chænh ñoäng naêng = 1 vì doøng chaûy trong heä thoáng bôm coù tieát dieän oáng nhoû vaø vaän toác nöôùc lôùn ngöôøi ta thöôøng coi laø doøng chaûy roái vaø ñöôïc goïi laø doøng chaûy roái kích thöôùc beù. Neáu ñöôøng kính oáng huùt vaø ñöôøng kính oáng ñaåy baèng nhau vaø khoâng trích löu löôïng treân ñöôøng oáng ñaåy thì v2 = v3 vaø khoaûng caùch y coù theå boû qua ( y 0 ) thì trò soá coät aùp coù theå xaùc ñònh baèng caùc trò soá ñoïc ñöôïc cuûa aùp keá vaø chaân khoâng keá laép ôû mieäng vaøo vaø ra cuûa bôm: p p H AK CK (2.3)  Khi khoâng coù caùc soá lieäu ño ñöôïc cuï theå cuûa bôm ñang laøm vieäc nhö pCK, pAK maø chæ coù caùc soá lieäu yeâu caàu cuûa heä thoáng laøm vieäc nhö p1 , p4 , z ta coù theå tính coät aùp yeâu caàu cuûa bôm theo caùc giaù trò naêng löôïng ôû beå huùt vaø beå chöùa nhö sau: Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Vieát phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (1-1) vaø (2-2): p v2 p v2 1 1 z 2 2 h (2.4)  2g h  2g wh p p v2 v2 2 1 1 2 Hay z h hwh (2.5)   2g 2g hwh – toång toån thaát naêng löôïng ôû oáng huùt. Töø ñaây ta thaáy, neáu p1 = pa vaø v1 nhoû thì aùp suaát ôû mieäng vaøo cuûa bôm p2 < pa töùc laø p2 phaûi ñöôïc ño baèng chaân khoâng keá. Phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (1-1) vaø (2-2) coøn ñöôïc vieát ñôn giaûn laø: e1 e 2 h wh hay e2 e 1 h wh Töông töï ta vieát phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (3-3) vaø (4-4): p v2 p v2 3 3 z 4 4 h (2.6)  2g d  2g wd p p v2 v2 3 4 3 4 Hay zd hwd (2.7)   2g 2g hwñ – toång toån thaát naêng löôïng ôû oáng ñaåy. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm v2 v2 3 4 Ta thaáy, thöôøng nhoû hôn zd h wd raát nhieàu neân p3 > p4; neáu p4 = pa thì 2g 2g p3 > pa töùc laø aùp suaát ôû mieäng ra cuûa bôm phaûi ñöôïc ño baèng aùp keá. Phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (3-3) vaø (4-4) coøn ñöôïc vieát ñôn giaûn laø: e3 e 4 h wd Thay e2 vaø e3 vaøo phöông trình coät aùp, ta coù: H e3 e 2 e 4 h wd e 1 h wh e4 e 1 h wh h wd e 4 e 1 h w p p v2 v2 Hay H z z 4 1 4 1 h 4 1  2g w p p v2 v2 H z 4 1 4 1 h (2.8)  2g w hw = hwh + hwñ – toång toån thaát naêng löôïng trong heä thoáng. Töø coâng thöùc (2.4) ta thaáy coät aùp yeâu caàu cuûa bôm duøng ñeå khaéc phuïc: . Cheânh leäch ñoä cao hình hoïc giöõa maët thoaùng beå chöùa vaø beå huùt, coøn goïi laø ñoä cao daâng z Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh p p . Ñoä cheânh aùp suaát treân maët thoaùng beå chöùa vaø beå huùt 4 1  v2 v2 . Ñoä cheânh ñoäng naêng giöõa beå chöùa vaø beå huùt 4 1 2g . Toån thaát naêng löôïng trong heä thoáng ñöôøng oáng hw. Coät aùp cuûa bôm laøm vieäc trong moät heä thoáng cuõng chính laø coät aùp cuûa heä thoáng. p p Caùc thaønh phaàn z vaø 4 1 laø nhöõng ñaïi löôïng khoâng thay ñoåi ñoái vôùi moät heä thoáng  cho tröôùc, do ñoù: p p H z 4 1 goïi laø coät aùp tónh cuûa heä thoáng (2.9) t  2 2 v4 v1 Coøn caùc soá haïng vaø hw laø nhöõng ñaïi löôïng thay ñoåi theo löu löôïng cuûa heä 2g thoáng, töùc laø phuï thuoäc vaän toác doøng chaát loûng trong oáng, do ñoù: v2 v2 H 4 1 h - goïi laø coät aùp ñoäng cuûa heä thoáng (2.10) d 2g w Vaäy: H = Ht + Hñ (2.11) Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm Neáu bieåu dieãn baèng ñoà thò phöông trình coät aùp cuûa heä thoáng (2.8) ta seõ ñöôïc ñöôøng cong bieåu thò ñaëc tính laøm vieäc cuûa heä thoáng goïi laø ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng hay coøn goïi laø ñöôøng ñaëc tính löôùi. H,m 2 Hñ = kQ Hñ Ht 0 Q Q, m3/s Hình 2.3 – Ñöôøng ñaëc tính löôùi 2.2.3- Coâng suaátCopyright vaø hieäu © suaátTruong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Theo (1.6) ta coù coâng thöùc tính hieäu suaát thuyû löïc cuûa bôm laø: Ntl GH QH (2.12)  - khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng, tính baèng N/m3 Q - löu löôïng cuûa bôm, m3/s H - coät aùp toaøn phaàn cuûa bôm, m Muoán taïo ñöôïc Ntl ( coøn goïi laø coâng suaát coù ích) thì truïc bôm phaûi coù coâng suaát lôùn hôn, vì trong khi laøm vieäc bôm phaûi tieâu hao moät phaàn naêng löôïng ñeå buø vaøo caùc toån thaát thuyû löïc vaø toån thaát ma saùt giöõa caùc boä phaän laøm vieäc cuûa bôm, N QH N tl (2.13)    < 1 laø hieäu suaát toaøn phaàn cuûa bôm, % N QH Hieäu suaát laø:  tl (2.14) N N Khi choïn ñoäng cô ñeå keùo bôm, caàn phaûi choïn coâng suaát cuûa ñoäng cô Nñc lôùn hôn coâng suaát taïi truïc N ñeå ñeà phoøng tröôøng hôïp quaù taûi vaø buø vaøo toån thaát do truyeàn ñoäng töø ñoäng cô ñeán bôm. Nñc = k.N (2.15) Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm k > 1 – heä soá an toaøn phuï thuoäc töøng loaïi bôm, ñoäng cô vaø coâng suaát laøm vieäc. 2.2.4- Coät aùp huùt vaø chieàu cao huùt cho pheùp Khaû naêng laøm vieäc cuûa bôm phuï thuoäc raát nhieàu vaøo quaù trình huùt cuûa bôm. Trong quaù trình bôm huùt chaát loûng, baùnh coâng taùc phaûi taïo ñöôïc ñoä cheânh aùp nhaát ñònh giöõa mieäng huùt cuûa bôm vaø maët thoaùng cuûa beå huùt. Ñoä cheânh aùp naøy goïi laø coät aùp huùt cuûa bôm, nhôø noù maø chaát loûng chaûy töø beå vaøo bôm. 2 pa 2 zh 1 1 Hình 2.4 – Sô ñoà löôùi treân ñöôøng oáng huùt Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh p p H 1 2 (2.16) h  p1 , p2 - aùp suaát ôû maët thoaùng cuûa beå huùt vaø loái vaøo cuûa bôm Neáu p1 = pa ( aùp suaát khí trôøi) thì coät aùp huùt baèng coät aùp chaân khoâng taïi loái vaøo cuûa bôm. p p HH a 2 (2.17) h CK  Thay phöông trình (2.4) vaøo phöông trình treân ta coù: p p v2 H 1 2 z 2 h (2.18) h  h 2g w Ta thaáy coät aùp huùt cuûa bôm duøng ñeå khaéc phuïc chieàu cao huùt zh , toån thaát treân oáng huùt 2 hw vaø taïo neân ñoäng naêng caàn thieát cuûa doøng chaûy ôû mieäng vaøo cuûa bôm v2 /2g. Suy ra coät aùp huùt tuyø thuoäc vaøo trò soá aùp suaát treân maët thoaùng cuûa beå huùt maø aùp suaát naøy laïi coù giôùi haïn nhaát ñònh. Tröôøng hôïp p1 = pa theo coâng thöùc (2.18) ta thaáy khaû naêng huùt toái ña cuûa bôm öùng vôùi khi aùp suaát p2 = 0 laø: Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm p HH a  10mH O h max CK max  2 Vaäy ñieàu kieän ñeå bôm laøm vieäc ñöôïc laø: v2 H z 2 h H (2.19) h h 2g w CK max Thöïc teá coät aùp huùt cuûa bôm khi p1 = pa khoâng bao giôø ñaït ñöôïc ñeán 10 mH2O vì aùp suaát ôû mieäng ra cuûa bôm khi nhoû ñeán moät möùc naøo ñoù baèng aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa chaát loûng taïi nhieät ñoä laøm vieäc thì seõ gaây ra hieän töôïng xaâm thöïc trong bôm. Hieän töôïng xaâm thöïc Khi chaát loûng ôû moät nhieät ñoä nhaát ñònh seõ soâi vaø boác hôi baõo hoaø döôùi moät aùp suaát nhaát ñònh. Aùp suaát naøy goïi laø aùp suaát hôi baõo hoaø pbh. Baûng aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa nöôùc: Nhieät ñoä, toC 0 10 20 30 40 60 80 100 120 p 0,06 0,12 O,24 0,48 0,75 2,03 4,83 10,33 20,2 bh ,m  Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Nhö vaäy ôû moät nhieät ñoä naøo ñoù, khi aùp suaát trong chaát loûng baèng aùp suaát hôi baõo hoaø pbh thì chaát loûng seõ soâi, taïo neân nhieàu boït khí trong doøng chaûy. Caùc boït khí naøy bò doøng chaûy cuoán vaøo nhöõng vuøng coù aùp suaát p > pbh , seõ ngöng tuï laïi ñoät ngoät thaønh nhöõng gioït chaát loûng coù theå tích nhoû hôn raát nhieàu so vôùi theå tích cuûa boït khí. Do ñoù trong doøng chaûy xuaát hieän nhöõng khoaûng troáng cuïc boä, thu nhöõng phaàn töû chaát loûng xung quanh xoâ tôùi vôùi vaän toác raát lôùn, laøm cho aùp suaát taïi ñoù ñoät ngoät taêng leân raát cao, coù khi tôùi haøng ngaøn atmoâtphe. Aùp suaát cuïc boä naøy coù theå laøm roã beà maët kim loaïi, phaù hoûng caùc boä phaän laøm vieäc cuûa maùy. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng xaâm thöïc, thöôøng xaûy ra trong caùc maùy thuyû löïc coù aùp suaát nhoû, nhieät ñoä cao. Nhaát laø ôû nôi chaát loûng coù vaän toác vaø aùp suaát thay ñoåi ñoät ngoät. Khi hieän töôïng xaâm thöïc xaûy ra, doøng chaûy bò giaùn ñoaïn, gaây tieáng ñoäng baát thöôøng vaø maùy bò rung nhieàu, löu löôïng, coät aùp vaø hieäu suaát cuûa maùy bò giaûm ñoät ngoät. Hieän töôïng xaâm thöïc keùo daøi seõ laøm caùc boä phaän laøm vieäc cuûa maùy bò phaù hoûng. Ñeå traùnh hieän töôïng xaâm thöïc, caàn thoaû maõn ñieàu kieän: p p 2 bh   Cho neân ñeå traùnh hieän töôïng xaâm thöïc, ñoái vôùi töøng loaïi bôm ñöôïc saûn xuaát ra, trong caùc taøi lieäu kyõ thuaät ñeàu coù ghi coät aùp chaân khoâng cho pheùp [HCK] öùng vôùi pa = 1 at vaø t = 20oC. Ñieàu kieän ñeå bôm coù ñaày ñuû khaû naêng huùt laø: Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm v2 H z 2 h  H  (2.20) h h 2g w CK Vaäy chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm laø: v2 z   H  2 h (2.21) h CK 2g w Neáu khoâng coù giaù trò [HCK] thì [zh] phaûi ñöôïc tính theo ñieàu kieän khoâng xaûy ra hieän töôïng xaâm thöïc. Ta bieát raèng, ñieàu kieän ñeå khoâng xaûy ra hieän töôïng xaâm thöïc laø coät aùp toaøn phaàn taïi loái vaøo cuûa bôm, nôi coù aùp suaát nhoû nhaát, nguy hieåm nhaát phaûi lôùn hôn aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa chaát loûng taïi nhieät ñoä laøm vieäc. p v2 p Ta coù: 2 2 bh h (2.22)  2g  h – coät aùp choáng xaâm thöïc Maët khaùc, töø coâng thöùc (2.4), ta coù: p v2 p 2 2 a z h  2g  h w Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Thay vaøo bieåu thöùc treân ta coù chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm laø: pa p bh z h  h h w (2.23)   Coät aùp choáng xaâm thöïc h ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm, noù phuï thuoäc vaøo soá voøng quay vaø löu löôïng cuûa bôm. Theo Rutñônhep, ta coù: 4 n Q 3 h 10 (2.24) C n – soá voøng quay trong moät phuùt cuûa baùnh coâng taùc Q – löu löôïng tính baèng m3/s C – heä soá phuï thuoäc vaøo ñaëc ñieåm keát caáu cuûa bôm, coù giaù trò thay ñoåi trong khoaûng 8001000. C laáy giaù trò caøng lôùn thì ñieàu kieän choáng xaâm thöïc cuûa bôm caøng toát. BAØI TAÄP Baøi II-1 Moät maùy bôm nöôùc tieâu hao moät coâng suaát treân truïc N = 66 kW, hieäu suaát  = 81%, 3 löu löôïng Q = 500m /h vaø coät aùp chaân khoâng cho pheùp cuûa bôm [HCK ] = 5,5 m Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm Tính chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm [Zh ], bieát heä soá toån thaát treân ñöôøng oáng huùt h = 5 vaø ñöôøng kính oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau D1 = D2 = 250mm. Tính coät aùp vaø aùp suaát taïi cöûa ra cuûa bôm. Hình 2.5 Giaûi: 1) Chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm tính theo coâng thöùc: Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh v2v 2 h  h ZHh   CK  h ; boû qua toån thaát doïc ñöôøng vaø laáy daáu “=” 2g 2g 4Q Vaän toác treân ñöôøng oáng huùt ñöôïc tính theo löu löôïng vaø vaän toác: vh 2 D h 3 3 Vôùi Q = 500m /h = 0,139 m /s ; Dh = D1 = 250mm = 0,25m thay vaøo: 4. 0139, v22, 83 2 v 2, 83 m / s hay h 0, 4 m h .,0 252 2g 2., 9 81 Vaäy chieàu cao huùt laø: Z h  5, 5 0, 4 5. 0, 4 31, m QH N 2) Töø coâng thöùc tính coâng suaát treân truïc: N hay H  Q 66.103 .0,81 Coät aùp cuûa bôm laø: H 39,2m 9,81.103 .0,139 3) Aùp suaát taïi cöûa vaøo cuûa bôm tính töø phöông trình Bernoulli taïi maët caét treân maët thoaùng cuûa beå huùt vaø maët caét taïi loái vaøo bôm: p p v2 v2 a Z 2 2  2  h 2g h 2g Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm p p v2 v2 Hay 2 a Z 2 2 10 31, 0 , 4 5 . 0 , 4 4 , 5 m   h2g h 2g p p v2 v 2 p p Töø coâng thöùc: H y 3 2 3 2 3 2  g2  Vaäy aùp suaát taïi cöûa ra cuûa bôm laø: p p 3 H 2 39,2 4,5 43,7m   p2 Ñaùp soá: [Zh] = 3,1m ; H = 39,2m ; 43, 7 m  Baøi II-2 Moät bôm tieâu hao moät coâng suaát treân truïc N = 76 kW, bôm nöôùc töø beå kín A coù aùp p p suaát nhoû hôn khí trôøi CK 4m leân beå kín B coù aùp suaát aùp keá AK 10m . Ñoä cheânh giöõa 2   beå z = 40m. Tính löu löôïng vaø coät aùp cuûa bôm. Bieát hieäu suaát cuûa bôm  76% , toån thaát toaøn boä trong heä thoáng löôùi  hw 10 m , ñöôøng kính oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 2.6 Giaûi: + Phöông trình ñöôøng ñaëc tính löôùi: p p v2 v 2 H z BABA h  2g  W p p p p B A AK CK 14m ;   Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm v2 v 2 BA 0 vì ñöôøng kính oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau. 2g H 40 14 0 10 64m + Löu löôïng: QH Töø coâng thöùc tính coâng suaát: N  N 76 , 103 0 76 Ta coù: Q 0, 092 m3 / s 92 l / s H 9, 81 103 64 Ñaùp soá: H = 64m ; Q = 92 l/s. Baøi II-3 Bôm ly taâm ñaët vôùi ñoä cao huùt z h  3, 795m , toån thaát trong oáng huùt  hwh 1505 , m. p v 2 Aùp suaát toaøn phaàn ôû mieäng ra 3 3 74,7m .  g2 Xaùc ñònh coät aùp cuûa bôm vaø toån thaát treân ñöôøng oáng ñaåy. Bieát ñoä cao giöõa 2 beå chöùa HT = 68m; ñöôøng kính oáng huùt vaø ñöôøng kính oáng ñaåy baèng nhau. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 2.7 Ñaùp soá: H = 80m ;  hwh 10 , 495 m . Baøi II-4 Xaùc ñònh coâng suaát cuûa moät ñoäng cô keùo bôm, löu löôïng Q = 400l/s coù ñoä cao huùt z h = 3,5 m, toån thaát trong oáng huùt  hwh 0 , 7 m , ñoä cao oáng ñaåy Hñ = 50m, toån thaát trong ñöôøng oáng ñaåy  hwñ 5 , 8 m , hieäu suaát cuûa bôm  = 80 %. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT II.KhaùiTP. HCM nieäm chung veà bôm Hình 2.8 Höôùng daãn:Tính coâng suaát cuûa ñoäng cô theo coâng thöùc sau: Nñc = k.NB, trong ñoù k = 1,05. Ñaùp soá: Nñc = 282 kW. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn CHÖÔNG III: BÔM CAÙNH DAÃN 3.1- KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ BÔM CAÙNH DAÃN 3.1.1- Khaùi nieäm chung Trong lòch söû phaùt trieån cuûa maùy thuyû löïc thì maùy thuyû löïc caùnh daãn ra ñôøi töông ñoái muoän so vôùi maùy thuyû löïc theå tích. Naêm 1640, bôm piston ñaàu tieân do nhaø baùc hoïc ngöôøi Ñöùc saùng cheá ñaõ ra ñôøi vaø ñöôïc duøng ñeå bôm nöôùc vaø khí trong coâng nghieäp. Nhöng maõi ñeán naêm 1830 nhaø baùc hoïc ngöôøi Phaùp Phuoâcnaâyroân môùi cheá taïo thaønh coâng tuabin nöôùc. Sau ñoù naêm 1831 vaø 1832 nhaø baùc hoïc ngöôøi Nga Xablucoáp saùng cheá ra bôm vaø quaït ly taâm. Ñoù laø nhöõng maùy thuyû löïc caùnh daãn ñaàu tieân. Nhöng hieän nay maùy thuyû löïc caùnh daãn ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát vaø phaïm vi söû duïng ngaøy caøng ñöôïc môû roäng. Maùy thuyû löïc caùnh daãn bao goàm caùc loaïi bôm vaø ñoäng cô caùnh daãn nhö: bôm ly taâm, bôm höôùng truïc, caùc loaïi tuabin nöôùc Trong maùy thuyû löïc caùnh daãn vieäc trao ñoåi naêng löôïng giöõa maùy vôùi chaát loûng ñöôïc thöïc hieän baèng naêng löôïng thuyû ñoäng cuûa doøng chaát loûng chaûy qua maùy. 3.1.2- Nguyeân lyù laøm vieäc vaø caáu taïo chung Boä phaän quan troïng vaø ñieån hình nhaát cuûa bôm caùnh daãn laø baùnh coâng taùc. Baùnh coâng taùc ñöôïc caáu taïo töø caùcCopyright baûn caùnh © Truong thöôøng DH coù daïngSu pham maët Ky cong thuat goïi TP. laø caùnhHo Chi daãn Minh vaø caùc boä phaän coá ñònh chuùng. Trong baùnh coâng taùc caùc caùnh daãn ñöôïc gheùp chaët vôùi truïc, khi laøm vieäc baùnh coâng taùc quay trong moâi tröôøng chaát loûng. Baùnh coâng taùc cuûa bôm quay ñöôïc laø nhôø ñoäng cô keùo beân ngoaøi vaø trong quùa trình ñoù, do coù caùc caùnh daãn maø cô naêng cuûa ñoäng cô truyeàn ñöôïc cho chaát loûng, taïo neân doøng chaûy lieân tuïc qua baùnh coâng taùc. Cheânh leäch naêng löôïng thuyû ñoäng cuûa chaát loûng ôû loái ra vaø loái vaøo cuûa baùnh coâng taùc chính baèng cô naêng cuûa bôm ñaõ truyeàn cho chaát loûng ( chöa keå tôùi toån thaát). 3.1.3- Phaân loaïi baùnh coâng taùc Theo phöông chuyeån ñoäng cuûa doøng chaát loûng töø loái vaøo ñeán loái ra cuûa caùnh daãn, baùnh coâng taùc caùnh daãn ñöôïc chia thaønh boán loaïi sau: . Baùnh coâng taùc ly taâm hoaëc höôùng taâm: chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc töø taâm ra ngoaøi hoaëc töø ngoaøi vaøo taâm theo phöông baùn kính. . Baùnh coâng taùc höôùng truïc: chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc theo phöông song song vôùi truïc. . Baùnh coâng taùc taâm truïc hoaëc truïc taâm: chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc theo höôùng taâm roài chuyeån sang höôùng truïc hoaëc ngöôïc laïi. . Baùnh coâng taùc höôùng cheùo: chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc khoâng theo höôùng taâm cuõng khoâng theo höôùng truïc maø theo höôùng xieân (cheùo). Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn 3.1.4- Caùc loaïi vaän toác ,tam giaùc vaän toác Quó ñaïo chuyeån ñoäng cuûa caùc phaàn töû chaát loûng qua baùnh coâng taùc caùnh daãn raát phöùc taïp nhöng ñeå ñôn giaûn tính toaùn, ngöôøi ta giaû thieát: . Doøng chaûy qua baùnh coâng taùc bao goàm caùc doøng nguyeân toá nhö nhau . Quó ñaïo chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa caùc phaàn töû chaát loûng trong baùnh coâng taùc theo bieân daïng caùnh daãn. Ñieàu kieän ñeå coù doøng chaûy nhö giaû thieát treân laø: . Baùnh coâng taùc coù soá caùnh daãn nhieàu voâ cuøng vaø moãi caùnh daãn moûng voâ cuøng ( caùnh daãn khoâng coù chieàu daøy) . Chaát loûng laøm vieäc laø chaát loûng lyù töôûng. Vôùi giaû thieát treân, chuyeån ñoäng tuyeät ñoái cuûa moãi phaàn töû chaát loûng qua baùnh coâng taùc coù theå phaân tích thaønh 2 chuyeån ñoäng ñoàng thôøi: chuyeån ñoäng theo ( quay troøn cuøng baùnh coâng taùc) vaø chuyeån ñoäng töông ñoái ( theo bieân daïng caùnh daãn). Chuyeån ñoäng cuûa caùc phaàn töû chaát loûng qua baùnh coâng taùc ñöôïc ñaëc tröng baèng caùc vaän toác: c - vaän toác tuyeät ñoái u - vaän toác theo (cuûa chuyeån ñoäng theo), coù phöông thaúng goùc vôùi baùn kính v - vaän toác töôngCopyright ñoái, coù © Truongphöông DHtieáp Su tuyeán pham vôùi Ky bieân thuat daïng TP. Hocaùnh Chi daãn. Minh c u v (3.1) c2 u2 w2 2 2 w1 c1 R2 1 R1 1 u1  Hình 3.1 – Bieåu dieãn caùc loaïi vaän toác Hình 3.1 bieåu thò vaän toác cuûa caùc phaàn töû chaát loûng ôû loái vaøo vaø loái ra cuûa baùnh coâng taùc bôm ly taâm. Chæ soá (1) vaø (2) bieåu thò choã chaát loûng baét ñaàu vaøo vaø ra khoûi baùnh coâng taùc. Ñeå tieän vieäc nghieân cöùu caùc thaønh phaàn vaän toác cuûa doøng chaûy, ta duøng caùc tam giaùc vaän toác thay cho caùc hình bình haønh vaän toác. Ta coù caùc tam giaùc vaän toác ôû loái vaøo vaø ra cuûa baùnh coâng taùc: Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn c1 w1 c2 w2 c1 R c2R 1 1 2 2 u1 u2 c1u c2u Hình 3.2 – Tam giaùc vaän toác Khi duøng tam giaùc vaän toác ñeå bieåu thò caùc thoâng soá ñoäng hoïc cuûa chaát loûng ngoaøi caùc kyù hieäu c , u , w ta coøn ñöa vaøo caùc kyù hieäu sau: - goùc giöõa u vaø c  - goùc giöõa w vaø u theo höôùng ngöôïc laïi, bieåu thò goùc boá trí caùnh daãn 1 – goïi laø goùc vaøo , 2 – goïi laø goùc ra cu -hình chieáu cuûa c leân phöông u ; cR - hình chieáu cuûa c leân phöông vuoâng goùc vôùi u . Trong caùc baùnh coâng taùc ly taâm hoaëc höôùng taâm phöông cuûa cR bao giôø cuõng ñi qua taâm cuûa baùnh coâng taùc goïi laø thaønh phaàn vaän toác höôùng kính. Trong baùnh coâng taùc höôùng truïc c höôùng theo phöông truïc. Copyright © Truong DHR Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 3.1.5- Phöông trình cô baûn cuûa maùy thuyû löïc caùnh daãn a- Phöông trình moment Maët caét cuûa moät baùnh coâng taùc caùnh daãn: Hình 3.3 – Maët caét cuûa baùnh coâng taùc 1.Baùnh coâng taùc 2.Ñóa tröôùc (ñóa phuï) 3.Caùnh daãn 4.Ñóa sau (ñóa chính) 5.Raõnh caùnh Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn c2 u2 w2 2 2 2 2 w1 R2 1 1 c1 R2 1  R1 l1 R1 1 l2 u1  Hình 3.4 – Caùc thaønh phaàn vaän toác vaø tam giaùc vaän toác ÖÙng duïng ñònh lyù cô hoïc veà bieán thieân moment ñoäng löôïng, ta coù theå phaùt bieåu ñoái vôùi doøng chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc nhö sau: “ Bieán thieân moment ñoäng löôïng cuûa khoái chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc trong moät ñôn vò thôøi gian ñoái vôùi truïc quay cuûa baùnh coâng taùc thì baèng toång moment ngoaïi löïc taùc duïng leân khoái chaát loûng ñoù ñoái vôùi truïc, töùc laø baèng moment quay cuûa baùnh coâng taùc”. Xeùt moät doøng nguyeân toá trong khoái chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc cuûa bôm ly taâm. Doøng nguyeânCopyright toá coù © löuTruong löôïng DH dQ, Su ñoängpham löôïng Ky thuat cuûa TP.noù taïiHo maëtChi Minhcaét (1-1) laø: dK1 d m.c 1 .dQ.c 1 Töông töï taïi maët caét (2-2) laø: dK2 d m.c 2 .dQ.c 2 m, - khoái löôïng vaø khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng c – vaän toác thuyeät ñoái. Moment ñoäng löôïng cuûa doøng nguyeân toá ñoái vôùi truïc quay cuûa baùnh coâng taùc taïi maët caét (1-1) vaø (2-2) laø: dL1 dK 1 .l 1 .dQ.c 1 .R 1 .cos 1 dL2 dK 2 .l 2 .dQ.c 2 .R 2 .cos 2 Bieán thieân moment ñoäng löôïng cuûa doøng nguyeân toá chaát loûng trong moät ñôn vò thôøi gian: L dL2 dL 1 .dQ. c 2.R 2cos 2 c 1.R 1cos 1 Vì ta ñaõ giaû thieát caùc doøng nguyeân toá chaûy qua baùnh coâng taùc laø nhö nhau, neân bieán thieân moment ñoäng löôïng cuûa toaøn boä khoái chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc baèng toång bieán thieân moment ñoäng löôïng cuûa caùc doøng nguyeân toá:  L  .dQ. c2.R 2cos 2 c 1.R 1cos 1 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn . dQ. c2.R 2cos 2 c 1.R 1cos 1 .Q l. c 2.R 2cos 2 c 1.R 1cos 1 Ql – löu löôïng chaûy qua baùnh coâng taùc vaø chính baèng löu löôïng lyù thuyeát. Goïi M laø moment do ngoaïi löïc taùc duïng leân truïc quay, töùc laø moment quay cuûa truïc thì: M  L M .Q l. c 2.R 2cos 2 c 1.R 1cos 1 (3.2) Vaäy phöông trình moment quay cuûa baùnh coâng taùc coù daïng toång quaùt laø: M .Q l. c 2.R 2cos 2 c 1.R 1cos 1 (3.4) Haøng daáu treân cho maùy bôm vaø haøng daáu döôùi cho tuabin. b- Phöông trình coät aùp Ta ñaõ bieát, coät aùp H cuûa maùy thuyû löïc caùnh daãn laø naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng chaát loûng trao ñoåi vôùi maùy thuyû löïc, noù chính laø coâng cuûa moät ñôn vò troïng löôïng chaát loûng trao ñoåi vôùi maùy. Hôn nöõa, coâng suaát thuyû löïc cuûa maùy quan heä vôùi coät aùp laø: Ntl Q lH l gQ lH l (3.5) Hl - coät aùp cuûaCopyright maùy öùng © Truong vôùi tröôøng DH Su hôïp pham doøng Ky chaûythuat qua TP. maùyHo Chi thoaû Minh maõn caùc giaû thieát ñaõ neâu, töùc laø khoâng coù toån thaát vaø baùnh coâng taùc coù soá caùnh daãn nhieàu voâ cuøng, coøn goïi laø coät aùp lyù thuyeát voâ cuøng. Maët khaùc, coâng suaát treân truïc quay laø: N M. (3.6) Neáu khoâng keå tôùi toån thaát, thì coâng suaát thuyû löïc baèng coâng suaát treân truïc quay, do ñoù: gQ lH l M.  Thay trò soá cuûa M theo coâng thöùc (3.4) vaøo vaø bieán ñoåi, ta coù: c R cos  c R cos .  H 2 2 2 1 1 1 (3.7) l g Ta thay R1 u 1 , R2 u 2 vaø R1cos 1 c 1u , R2cos 2 c 2 u vaøo bieåu thöùc treân, ta thu ñöôïc: u c  u c H 2 2 u 1 1u (3.8) l g Ñaây laø phöông trình cô baûn cuûa maùy thuyû löïc caùnh daãn coøn goïi laø phöông trình Euler. c- YÙ nghóa naêng löôïng cuûa phöông trình cô baûn Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Töø caùc tam giaùc vaän toác ta coù: 2 2 2 2 2 w1 c1 u1 2u1 c 1 cos 1 c 1 u1 2u1 c 1u 2 2 2 2 2 w2 c2 u2 2u2 c 2 cos 2 c 2 u2 2u2 c 2 u Töø ñaây ta ruùt ra: 1 u c c2 u2 w2 1 1u2 1 1 1 1 u c c2 u2 w2 2 2u2 2 2 2 Thay vaøo phöông trình cô baûn ta ñöôïc: u2 u2 w2 w2 c2 c2 . Ñoái vôùi bôm: H 2 1 1 2 2 1 l 2g 2g 2g u2 u2 w2 w2 c2 c2 . Ñoái vôùi ñoäng cô: H 1 2 2 1 1 2 l 2g 2g 2g c2 c2 c2 c2 Soá haïng 2 1 hay 1 2 - laø phaàn thay ñoåi ñoäng naêng ñôn vò cuûa doøng chaûy khi 2g 2g ñi qua baùnh coâng taùc, noù bieåu thò thaønh phaàn coät aùp ñoäng Hl ñ. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh u2 u2 u2 u2 Soá haïng 2 1 hay 1 2 - tyû leä vôùi soá voøng quay vaø ñöôøng kính baùnh coâng taùc, 2g 2g noù bieåu thò thaønh phaàn coät aùp tónh töông ñoái ñöôïc taïo thaønh do löïc ly taâm taùc duïng leân doøng chaûy. Trong tröôøng hôïp bôm höôùng truïc R1 = R2, thì soá haïng naøy baèng khoâng. w2 w2 w2 w2 Soá haïng 1 2 hay 2 1 - phuï thuoäc ñoä môû roäng maùng daãn cuûa baùnh coâng taùc, 2g 2g ñoái vôùi bôm w1 w 2 , chöùng toû moät phaàn ñoäng naêng bieán thaønh aùp naêng. Do ñoù, coät aùp tónh laø: u2 u2 w2 w2 H 2 1 1 2 l t 2g 2g Vaäy: Hl H l d H l t (3.9) 3.2 - BÔM LY TAÂM Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn 3.2.1- khaùi nieäm chung Öu ñieåm cô baûn cuûa bôm ly taâm: . Bôm ñöôïc nhieàu loaïi chaát loûng nhö nöôùc, daàu, nhieân lieäu, hoaù chaát, keå caû caùc hoãn hôïp cuûa chaát loûng vaø chaát raén. . Phaïm vi söû duïng lôùn vaø naêng suaát cao, cuï theå: - Coät aùp H töø 10 mH2O ñeán haøng ngaøn mH2O - Löu löôïng Q töø 2  70.000 m3/h - Coâng suaát töø 1  6000 kW - Soá voøng quay töø 730  6000 v/ph. . Keát caáu nhoû goïn, chaéc chaén, laøm vieäc tin caäy. . Hieäu suaát  cuûa bôm töông ñoái cao so vôùi caùc loaïi bôm khaùc:  = 0,65  0,90. . Chæ tieâu kinh teá toát ( giaù thaønh töông ñoái reû). Sô ñoà keát caáu cuûa moät bôm ly taâm ñôn giaûn bieåu thò treân hình 3.5 4 3 Copyright © Truong DH Su 2pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 1 5 6 Hình 3.5 – Sô ñoá keát caáu cuûa bôm ly taâm Bôm ly taâm goàm caùc boä phaän chuû yeáu sau: 1 - Baùnh coâng taùc 2 - Truïc bôm 3 - Boä phaän daãn höôùng vaøo 4 - Boä phaän daãn höôùng ra ( coøn goïi laø buoàng xoaén oác) 5 - OÁng huùt 6 -OÁng ñaåy Tröôùc khi cho bôm laøm vieäc caàn phaûi laøm cho thaân bôm trong ñoù coù baùnh coâng taùc vaø oáng huùt ñöôïc ñieàn ñaày chaát loûng, goïi laø quaù trình moài bôm. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Quaù trình laøm vieäc: Khi bôm laøm vieäc, baùnh coâng taùc quay, caùc phaàn töû chaát loûng ôû trong baùnh coâng taùc döôùi aûnh höôûng cuûa löïc ly taâm bò doàn töø trong ra ngoaøi chuyeån ñoäng theo caùc maùng daãn vaø ñi vaøo oáng ñaåy vôùi aùp suaát cao hôn, ñoù laø quaù trình ñaåy cuûa bôm. Ñoàng thôøi ôû loái vaøo cuûa baùnh coâng taùc taïo neân moät vuøng coù aùp suaát chaân khoâng, vaø döôùi taùc duïng cuûa aùp suaát ôû beå chöùa lôùn hôn aùp suaát ôû loái vaøo cuûa bôm, chaát loûng ôû beå huùt lieân tuïc bò huùt vaøo bôm theo oáng huùt. Ñoù laø quaù trình huùt cuûa bôm. Quaù trình huùt vaø ñaåy cuûa bôm laø caùc quaù trình lieân tuïc, taïo neân doøng chaûy lieân tuïc qua bôm. Boä phaän daãn höôùng ra, coù daïng xoaén oác neân goïi laø buoàng xoaén oác laø ñeå daãn chaát loûng töø baùnh coâng taùc ra oáng ñaåy ñöôïc ñieàu hoaø, oån ñònh vaø coøn coù taùc duïng bieán moät phaàn ñoäng naêng cuûa doøng chaát loûng thaønh aùp naêng caàn thieát. 3.2.2- Phöông trình laøm vieäc cuûa bôm ly taâm a- Phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm (phöông trình coät aùp): Bôm ly taâm laø moät daïng cuûa bôm caùnh daãn, töø phöông trình cô baûn cuûa maùy thuyû löïc caùnh daãn , aùp duïng cho bôm caùnh daãn ta coù: u c u c H 2 2u 1 1u (3.10) l g Trong caùc bôm ly taâm hieän ñaïi, ña soá caùc baùnh coâng taùc coù keát caáu loái vaøo hoaëc boä phaän daãn höôùng vaøo Copyrightsao cho doøng © Truong chaát loûngDH Su ôû loáipham vaøo Ky cuûa thuat maùng TP. daãn Ho chuyeånChi Minh ñoäng theo höôùng o kính, nghóa laø c vuoâng goùc vôùi u töùc laø 1 = 90 , ñeå coät aùp cuûa bôm coù lôïi nhaát (c1u = 0). Tam giaùc vaän toác ôû loái vaøo laø tam giaùc vuoâng, ta coù: c1 w1 o 1= 90 1 u1 Hình 3.6 – Tam giaùc vaän toác ôû loái vaøo cuûa baùnh coâng taùc Khi ñoù phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm coù daïng laø: u c H 2 2u (3.11) l g b- Coät aùp thöïc teá: Ta ñaõ bieát, phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm ñöôïc laäp töø ñieàu kieän giaû thieát lyù thuyeát: - Caùnh daãn nhieàu voâ cuøng vaø moûng voâ cuøng - Chaát loûng laø lyù töôûng. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Vôùi giaû thieát thöù nhaát ta coù vaän toác phaân boá ñeàu treân caùc maët caét cuûa doøng chaûy qua caùc maùng daãn. Vôùi giaû thieát thöù hai ta boû qua toån thaát cuûa doøng chaûy trong caùc maùng daãn. Vì theá neân coät aùp tính theo phöông trình cô baûn goïi laø coät aùp lyù thuyeát öùng vôùi soá caùnh daãn nhieàu voâ cuøng (Hl ). Thöïc teá, caùnh daãn coù chieàu daày nhaát ñònh töø 2  20mm vaø soá caùnh daãn höõu haïn töø 6  12 caùnh gaây neân söï phaân boá vaän toác khoâng ñeàu treân caùc maët caét cuûa doøng chaûy, taïo neân caùc doøng xoaùy caùc doøng quaån trong maùng daãn. Ñieàu naøy theå hieän treân hình (3.7) w  max wmin Hình 3.7 – Phaân boá vaän toác trong maùng daãn Maët khaùc, chaátCopyright loûng coù ñoä© Truong nhôùt do DH ñoù Su gaây pham neân Ky toån thuat thaát TP.trong Ho doøngChi Minh chaûy. Vì vaäy coät aùp thöïc teá nhoû hôn coät aùp Hl . Coät aùp thöïc teá cuûa bôm ly taâm H ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: H Z.  H.H l (3.12) Z – heä soá keå tôùi aûnh höôûng cuûa soá caùnh daãn höõu haïn ñeán coät aùp, goïi laø heä soá coät aùp; baèng lyù thuyeát veà doøng xoaùy vaø thöïc nghieäm, naêm 1931 vieän só Proâtskua ñaõ xaùc ñònh Z ñoái vôùi bôm ly taâm theo coâng thöùc sau:  1 sin (3.13) ZZ 2 Z – soá caùnh daãn cuûa baùnh coâng taùc. Vôùi Z vaø 2 thoâng thöôøng thì trò soá trung bình cuûa heä soá coät aùp Z 0,8. H – heä soá keå tôùi toån thaát naêng löôïng cuûa doøng chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc, noù phuï thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toá nhö kích thöôùc, keát caáu cuûa baùnh coâng taùc vaø boä phaän höôùng doøng goïi laø hieäu suaát coät aùp cuûa baùnh coâng taùc. Vôùi bôm ly taâm: H 0,7  0,9 . Tröôøng hôïp keå tôùi aûnh höôûng cuûa soá caùnh daãn höõu haïn ñeán coät aùp, ta coù coät aùp lyù thuyeát öùng vôùi soá caùnh daãn höõu haïn laø: Hl  Z.H l (3.14) Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Coät aùp thöïc teá cuûa bôm ly taâm laø: u c H   2 2 u (3.15) ZH g Ñoái vôùi bôm coù keát caáu vaø soá voøng quay thoâng thöôøng thì: u2 Z.  H .c 2u  Z .  H .c 2 cos 2  . 2 Vaäy trong tính toaùn gaàn ñuùng, coù theå xaùc ñònh coät aùp thöïc teá cuûa bôm ly taâm theo bieåu thöùc:  u. 2 H 2 (3.16) 2g  - heä soá coät aùp thöïc teá. 3.2.3 – AÛnh höôûng cuûa keát caáu caùnh ñeán coät aùp cuûa bôm ly taâm Hình daïng boá trí keát caáu cuûa caùnh daãn chuû yeáu phuï thuoäc vaøo goùc 1 vaø 2 töùc laø goùc vaøo vaø ra cuûa caùnh daãn. Ta xeùt aûnh höôûng cuûa caùc goùc naøy ñeán coät aùp cuûa bôm ly taâm. a- Aûnh höôûng cuûa goùc 1 Goùc vaøo 1 laø goùc boá trí caùnh daãn cuõng laø goùc bieåu thò phöông cuûa vaän toác töông ñoái ôû loái vaøo cuûa baùnh coângCopyright taùc. Tröôøng © Truong hôïp coùDH lôïiSu nhaátpham veà Ky coät thuat aùp TP.cuûa Hobôm Chi thì Minh tam giaùc vaän toác ôû o loái vaøo laø tam giaùc vuoâng coù 1 = 90 . Töø hình (3.6), ta thaáy 1 chæ phuï thuoäc vaøo u1 vaø c1, ta coù: c1 tg1 (3.17) u1 u2c 2u Theo phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm H ta thaáy goùc 1 khoâng aûnh l g höôûng tröïc tieáp ñeán coät aùp cuûa bôm ly taâm. Nhöng neáu 1 khoâng thích hôïp seõ gaây ra va ñaäp doøng chaûy vôùi caùnh daãn ôû loái vaøo baùnh coâng taùc aûnh höôûng xaáu ñeán hieäu suaát vaø coät aùp cuûa bôm. o o Ngöôøi ta thöôøng choïn 1 = 15  30 . b- Aûnh höôûng cuûa goùc 2 Lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm chöùng toû raèng trò soá cuûa 2 coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán phöông vaø giaù trò cuûa caùc thaønh phaàn vaän toác cuûa doøng chaûy trong maùng daãn, do ñoù coù aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán coät aùp toaøn phaàn H vaø caùc coät aùp thaønh phaàn Ht vaø Hñ cuûa bôm. Vì vaäy ñoái vôùi baùnh coâng taùc bôm ly taâm, goùc 2 coù yù nghóa ñaëc bieät quan troïng. Tuyø theo trò soá cuûa 2, baùnh coâng taùc coù 3 caùch boá trí caùnh daãn: o . 2 < 90 : caùnh daãn cong veà phía sau ( so vôùi u) – goïi laø baùnh coâng taùc coù caùnh daãn ngoaët sau ( a) – loaïi a thöôøng gaëp ôû bôm ñeå bôm caùc chaát loûng nhö nöôùc, daàu, o . 2 = 90 : caùnh daãn höôùng kính ôû loái ra– goïi laø baùnh coâng taùc coù caùnh daãn höôùng kính (b). Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn o . 2 > 90 : caùnh daãn cong veà phía tröôùc – goïi laø baùnh coâng taùc coù caùnh daãn ngoaët tröôùc ( c) – loaïi b,c thöôøng gaëp ôû quaït vaø maùy neùn ñeå bôm caùc chaát khí c2 c2 u2 w2 2 u2 w2 u2 c2 2 u1 u1 u1 2 2 w2 o o o a) 2 90 Hình 3.8 – Caùc caùch boá trí caùnh daãn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 3.9 – Hình daïng caùnh daãn cuûa baùnh coâng taùc Ngoaøi ra trong thöïc teá, ngöôøi ta coøn cheá taïo hình daïng caùnh daãn cuûa baùnh coâng taùc raát ña daïng, hình 3.9 bieåu dieãn moät soá loaïi caùnh daãn coù goùc ra 2 khaùc nhau: Ñeå hieåu roõ vai troø cuûa 2 ñoái vôùi coät aùp cuûa bôm ta xeùt 3 baùnh coâng taùc ly taâm coù: - kích thöôùc nhö nhau - goùc vaøo 1 nhö nhau - soá voøng quay laøm vieäc nhö nhau - goùc ra 2 khaùc nhau. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Ta khaûo saùt coät aùp do töøng loaïi baùnh coâng taùc taïo neân vôùi caùc kieåu caùnh daãn noùi treân. Khi veõ caùc tam giaùc vaän toác cho kieåu baùnh coâng taùc naøy ta caàn chuù yù: . Caùc baùnh coâng taùc coù 1, kích thöôùc loái vaøo, löu löôïng vaø soá voøng quay laøm vieäc nhö nhau neân coù tam giaùc vaän toác ôû loái vaøo nhö nhau. . Caùc baùnh coâng taùc coù ñöôøng kính ngoaøi D2 vaø voøng quay laøm vieäc nhö nhau neân chuùng coù vaän toác voøng u2 baèng nhau. Ta coù caùc tam giaùc vaän toác laø: c1 w1 c1R= c2R o 1= 90 1 u1 Hình 3.10 – Tam giaùc vaän toác ôû loái vaøo c2 c2 c2 w2 w2 w2 c2R c2R c2R Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh o o o  = 90 2 > 90  < 90 u2 2 2 u2 u2 c2u < u2 c2u = u2 c2u = 2u2 a) b) c) Hình 3.11 – Tam giaùc vaän toác ôû loái ra u c Töø phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm H 2 2u , ta thaáy trong caû 3 tröôøng hôïp coù l g u2 nhö nhau neân Hl chæ phuï thuoäc vaøo c2u. Ta xeùt söï thay ñoåi cuûa coät aùp Hl trong caû 3 tröôøng hôïp treân. o * Khi 2 < 90 Töø tam giaùc vaän toác bieåu thò treân hình a, ta coù: c2u u 2 c 2Rcot g  2 (3.18) Thay vaøo phöông trình cô baûn (3.11) ta ñöôïc: u2 u c cot g  H 2 2 2R 2 (3.19) l g Ta thaáy, khi c2u u 2 c 2Rcot g  2 0 töùc laø: u2 c2R cot g2 hoaëc 2 arctg c2 R u2 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn thì Hl = 0 nghóa laø bôm laøm vieäc khoâng coù coät aùp. Vaäy muoán bôm laøm vieäc taïo ñöôïc coät aùp thì caùnh daãn cuûa baùnh coâng taùc phaûi coù c2R 2 > 2min = arctg . Vaø ta nhaän thaáy Hl taêng theo tyû leä thuaän vôùi 2. u2 o * Khi 2 = 90 Luùc naøy tam giaùc vaän toác ôû loái ra laø tam giaùc vuoâng ñöôïc bieåu thò treân hình b, neân c2u u 2 do ñoù ta coù: u .c u2 H 2 2 u 2 l g g Thöôøng trong bôm ly taâm trò soá cuûa cR thay ñoåi raát ít töø loái vaøo ñeán loái ra cuûa baùnh coâng taùc neân ta coù: c2R = c1R = c1 Khi ñoù coät aùp ñoäng laø: c2 c2 c2 c2 H 2 1 2 2 R l d 2g 2g 2 2 2 Töø hình b, ta coù: c2 c2R u2 , neân: Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh u2 H 2 (3.20) l d 2g Maø coät aùp tónh laø : Hl t H l H l d neân ta thu ñöôïc: u2 u2 u2 H 2 2 2 l t g 2g 2g H u2 Töùc laø: HH l 2 (3.21) l d l t 2 2g Ta tieáp tuïc taêng 2 leân nöõa ta thaáy: o * Khi 2 > 90 Töø hình c, ta coù c2u > u2. ta khaûo saùt tröôøng hôïp khi c2u = 2u2 , luùc ñoù: u .c u 2u 2u2 H 2 2 u 2 2 2 l g g g Nhö vaäy Hl = Hl ñ vaø do ñoù Hl t = 0 töùc laø khoâng coù coät aùp tónh. Neáu ta tieáp tuïc taêng 2 leân nöõa thì c2u > 2u2 luùc ñoù Hl ñ > Hl töùc laø coät aùp ñoäng lôùn hôn coät aùp toaøn phaàn hay noùi caùch khaùc coät aùp tónh coù trò soá aâm. Trong thöïc teá, bôm khoâng theå laøm vieäc ñöôïc vôùi Hl t 0 vì khi ñoù bôm khoâng coù khaû naêng ñaåy chaát loûng. Vaäy muoán cho bôm laøm vieäc ñöôïc thì goùc ra 2 cuûa caùnh daãn trong baùnh coâng taùc khoâng ñöôïc lôùn quaù moät giaù trò giôùi haïn naøo ñoù, töùc laø: Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn 2 2max Vaäy ñeå cho bôm laøm vieäc ñöôïc thì trò soá cuûa goùc 2 phaûi thoaû maõn ñieàu kieän: 2min < 2 < 2max (3.22) Quan heä giöõa coät aùp lyù thuyeát cuûa bôm vaø trò soá cuûa goùc 2 ñöôïc bieåu thò treân hình 4.8. Ñöôøng EK chæ söï thay ñoåi cuûa coät aùp toaøn phaàn theo phöông trình: u2 u c cot g  H 2 2 2R 2 (3.23) l g Ñöôøng EI chæ söï thay ñoåi cuûa coät aùp tónh theo phöông trình: u2 c cot g 2 H 2 2 R 2 (3.24) l t 2g 2g Hl 2 K Hl = 2u2 /g Hl Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh D 2 Hl = u2 /g 2 Hl ñ = u2 /2g Hl t 2 Hl t = u2 /2g E I 2 o 2 = 2min 90 2 = 2max Hình 3.12 - Quan heä giöõa coät aùp lyù thuyeát cuûa bôm vaø trò soá cuûa goùc 2 Qua ñoà thò ta thaáy, goùc 2 caøng lôùn thì coät aùp lyù thuyeát cuûa bôm caøng lôùn, bôm coù khaû naêng truyeàn cô naêng cho chaát loûng caøng nhieàu. Nhöng trong kyõ thuaät caàn giaûi quyeát sao cho cô naêng maø bôm truyeàn cho chaát loûng laø coù lôïi nhaát, nghóa laø coù hieäu quaû cao nhaát vaø ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu laøm vieäc khaùc nhau veà coät aùp ñoäng vaø coät aùp tónh. Tuyø khaû naêng laøm vieäc khaùc nhau cuûa bôm maø choïn 2 thích hôïp. Bôm ly taâm laøm vieäc trong phaïm vi: Hl t = ( 0,7  0,8 )Hl Hl ñ = ( 0,2  0,3 )Hl o o Töùc laø öùng vôùi 2 = 15  30 . Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn o Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät 2 = 50 . 3.2.4- Löu löôïng vaø hieäu suaát löu löôïng Q Q A Ql B Hình 3.13 – Löu löôïng chaát loûng trong baùnh coâng taùc Löu löôïng chaát loûng chaûy qua baùnh coâng taùc cuûa maùy thuyû löïc caùnh daãn noùi chung vaø bôm ly taâm noùi rieâng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Q l c R . .D.b (3.25) b – chieàu roäng maùng daãn öùng vôùi ñöôøng kính D cuûa baùnh coâng taùc (thöôøng laø taïi loái ra) Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh D - ñöôøng kính D cuûa baùnh coâng taùc cR – hình chieáu vaän toác tuyeät ñoái leân phöông vuoâng goùc vôùi u. Löu löôïng qua baùnh coâng taùc xem nhö löu löôïng lyù thuyeát Ql cuûa bôm. Löu löôïng thöïc teá Q qua oáng ñaåy nhoû hôn Ql vì khoâng phaûi taát caû chaát loûng sau khi ra khoûi baùnh coâng taùc ñeàu ñi vaøo oáng ñaåy maø coù moät phaàn nhoû Q chaûy trôû veà loái vaøo baùnh coâng taùc hoaëc roø ræ ra ngoaøi qua caùc khe hôû cuûa caùc boä phaän loùt kín “A” vaø “B” ñöôïc bieåu thò treân hình veõ (3.13) Vaäy: Ql = Q + Q Ñeå ñaùnh giaù toån thaát löu löôïng cuûa bôm ngöôøi ta duøng hieäu suaát löu löôïng Q : Q Q Q (3.26) Ql QQ Q < 1 – phuï thuoäc vaøo keát caáu vaø chaát löôïng laøm vieäc cuûa caùc boä phaän loùt kín. Thöôøng ñoái vôùi bôm ly taâm: Q = 0,95  0,98 Bôm coù löu löôïng caøng lôùn thì Q caøng cao. 3.2.5- Ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm ly taâm Caùc thoâng soá cuûa bôm nhö H, Q, N,  thay ñoåi theo caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa bôm vôùi soá voøng quay n khoâng ñoåi hoaëc thay ñoåi. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Caùc quan heä H = f(Q), N = f(Q),  = f(Q) bieåu thò ñaëc tính laøm vieäc cuûa bôm. Ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng giaûi tích goïi laø phöông trình ñaëc tính. Bieåu dieãn döôùi daïng ñoà thò goïi laø ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm. Caùc ñöôøng ñaëc tính öùng vôùi soá voøng quay laøm vieäc khoâng ñoåi ( n = const ) goïi laø ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc, öùng vôùi nhieàu soá voøng quay (n = var) goïi laø ñöôøng ñaëc tính toång hôïp. Trong 3 ñöôøng ñaëc tính neâu treân, quan troïng hôn caû laø ñöôøng ñaëc tính coät aùp H = f(Q), noù cho ta bieát khaû naêng laøm vieäc cuûa bôm neân goïi laø ñöôøng ñaëc tính cô baûn. Töø ñöôøng H = f(Q) ta coù theå suy ra N = f(Q) vaø  = f(Q). a- Ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát Töø phöông trình cô baûn ta coù theå xaây döïng ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát cuûa bôm ly taâm. u c Theo coâng thöùc (3.11): H 2 2u l g Töø tam giaùc vaän toác ôû loái ra: c2 w2 c 2R  < 90o Copyright © Truong DH 2 Su pham2 Ky thuat TP. Ho Chi Minh c2u u2 Hình 3.14 – Tam giaùc vaän toác ôû loái ra Ta coù: c2u u 2 c 2Rcot g  2 Ql Maët khaùc, töø coâng thöùc löu löôïng lyù thuyeát (4.16) ta ruùt ra ñöôïc: cR D2 b 2 Thay caùc bieåu thöùc treân vaøo coâng thöùc coät aùp lyù thuyeát, ta thu ñöôïc: 2 2 u2 u2 c 2R cot g  2u 2 u2 .cot g 2 Hl Q. l g g D2 .b 2 .g.n Ñoái vôùi moät bôm cho tröôùc thì u2, b2, D2 laø nhöõng ñaïi löôïng khoâng ñoåi neân phöông trình ñöôûng ñaëc tính cô baûn lyù thuyeát coù daïng: Hl a b.cot g  2.Q l (3.27) a, b – laø nhöõng haèng soá döông. Ñöôøng bieåu dieãn phöông trình naøy goïi laø ñöôøng ñaëc tính cô baûn lyù thuyeát. Ñoù laø moät ñöôøng khoâng ñi qua goác toaï ñoä, heä soá goùc cuûa noù tuyø thuoäc vaøo trò soá goùc ra cuûa caùnh daãn 2. Trong tröôøng hôïp toång quaùt ñoái vôùi maùy thuyû löïc, ta coù 3 daïng ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát theå hieän treân hình veõ. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn H o 2 > 90 B o A 2 = 90 C A/ o 2 0, ta coù ñöôøng AD o . Neáu 2 = 90 thì cotg 2 = 0, ta coù ñöôøng AC o . Neáu 2 > 90 Copyrightthì cotg 2 © Qkteá hay Q < Qkteá thì toån thaát hw ñeàu taêng. . Neáu keå tôùi toån thaát cô khí thì ñöôøng ñaëc tính dòch veà phía traùi vaø thaáp hôn A//D// moät chuùt, ñoù laø ñöôøng A///D/// - Ñaây chính laø ñöôøng ñaëc tính cô baûn tính toaùn cuûa bôm ly taâm. b- Ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Vieäc xaây döïng ñöôøng ñaëc tính tính toaùn raát phöùc taïp khoù khaên, bôûi vaäy trong kyõ thuaät thöôøng xaây döïng caùc ñöôøng ñaëc tính baèng caùc soá lieäu ño ñöôïc khi khaûo nghieäm treân caùc maùy cuï theå – ñoù laø ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm. Sô ñoà heä thoáng thí nghieäm bôm ly taâm bieåu thò treân hình (3.16). 5 1- Beå huùt 2, 4- Khoaù 4 3- Bôm A C 5- Löu löôïng keá 2 C- Chaân khoâng keá 3 A- Aùp keá 1 Hình 3.16 - Sô ñoà heä thoáng thí nghieäm bôm ly taâm Muoán xaây döïng ñöôïc caùc ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm cuûa bôm ly taâm thì phaûi cho bôm laøm vieäc trong moätCopyright heä thoáng © Truong thí nghieäm DH Su nhö pham hình Ky veõ. thuat TP. Ho Chi Minh Trình töï tieán haønh thí nghieäm ñeå xaây döïng ñöôøng ñaëc tính goàm caùc böôùc sau: 1. Môû khoaù 2 ôû oáng huùt vaø cho bôm laùm vieác cho ñeán khi soá voøng quay cuûa truïc bôm ñaït tôùi trò soá yeâu caàu, trong khi ñoù khoaù 4 ôû oáng ñaåy vaãn ñoùng ( Q = 0 ). Töø caùc trò soá ño ñöôïc luùc naøy ôû aùp keá A vaø chaân khoâng keá C, ta suy ra coät aùp H cuûa bôm ôû cheá ñoä “khoâng taûi” 2. Môû daàn khoaù 4 ôû oáng ñaåy ñeå taêng löu löôïng cuûa bôm cho ñeán khi ñaït tôùi trò soá cöïc ñaïi. Trong quaù trình thay ñoåi löu löôïng, soá voøng quay laøm vieäc khoâng ñoåi. Taïi moãi vò trí môû cuûa khoaù 4, ta ño ñöôïc caùc soá lieäu thí nghieäm cuûa bôm vaø ñoäng cô ñieän ñeå tính ra löu löôïng Q, coät aùp H vaø coâng suaát cuûa ñoäng cô ñieän Nñc. Taïi moãi ñieåm laøm vieäc ta tính ñöôïc coâng suaát thuyû löïc cuûa bôm. So saùnh coâng suaát thuyû löïc vaø coâng suaát ño ñöôïc treân truïc cuûa bôm ta suy ra ñöôïc hieäu suaát cuûa bôm. Nhö vaäy, töø caùc soá lieäu thí nghieäm, ta coù theå xaây döïng ñöôïc caùc ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm cuûa bôm ly taâm H-Q, N-Q, -Q. Caùc ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm cuûa bôm veà hình daïng noùi chung cuõng gioáng nhö ñöôøng ñaëc tính tính toaùn, nhöng khoâng truøng nhau ( do coù moät soá loaïi toån thaát maø trong khi tính toaùn ta khoâng ñaùnh giaù heát ñöôïc). Ñoái vôùi bôm ly taâm, ngoaøi 3 ñöôøng ñaëc tính treân coøn coù theâm ñöôøng bieåu dieãn quan heä coät aùp chaân khoâng cho pheùp vôùi löu löôïng [HCK] = f(Q). Ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm coù daïng nhö sau: Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Hình 3.17 - Ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm Coâng duïng cuûa ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuûa bôm: . Qua caùc ñöôøng ñaëc tính H-Q, -Q, N-Q ta thaáy ñöôïc khu vöïc laøm vieäc coù lôïi nhaát öùng vôùi hieäu suaát cao nhaát [ max hoaëc  = (max – 7%)] . Qua hình daïng cuûa ñöôøng ñaëc tính ta bieát ñöôïc tính naêng laøm vieäc cuûa bôm ñeå söû duïng bôm cho hôïp lyù. . Ñöôøng ñaëc tính [HCK] = f(Q) ñeå tính toaùn oáng huùt vaø xaùc ñònh vò trí ñaët bôm moät caùch hôïp lyù. Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh c- Ñöôøng ñaëc tính toång hôïp Moãi ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc ñöôïc xaây döïng vôùi moät soá voøng quay laøm vieäc khoâng ñoåi cuûa bôm. Neáu thay ñoåi voøng quay laøm vieäc thì ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc cuõng thay ñoåi theo. Ñeå bieát ñöôïc nhanh choùng caùc thoâng soá Q, H, N,  cuûa bôm thay ñoåi nhö theá naøo khi n thay ñoåi, ngöôøi ta döïng ñöôøng ñaëc tính toång hôïp. Ñöôøng ñaëc tính toång hôïp cuûa bôm laø ñöôøng bieåu dieãn caùc quan heä Q-H, N-H vôùi caùc soá voøng quay laøm vieäc khaùc nhau, treân ñoù caùc ñieåm laøm vieäc cuøng hieäu suaát ñöôïc noái vôùi nhau thaønh nhöõng ñöôøng cong goïi laø ñöôøng cuøng hieäu suaát. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Hình 3.18 - Ñöôøng ñaëc tính toång hôïp cuûa bôm 3.2.6 – ÖÙng duïng ñoàng daïng trong bôm ly taâm Ta bieát raèng, khi soá voøng quay laøm vieäc n cuûa bôm thay ñoåi thì caùc thoâng soá laøm vieäc khaùc cuûa bôm cuõng thay ñoåi theo. Thöïc nghieämCopyright chöùng toû raèng,© Truong khi DH moät Su bôm pham ly Kytaâm thuat vôùi TP.soá voøngHo Chi quay Minh thay ñoåi ít (döôùi 50% so vôùi soá voøng quay ñònh möùc) thì hieäu suaát cuûa bôm thay ñoåi töông ñoái ít, coù theå xem nhö khoâng ñoåi  = const. Maët khaùc caùc tam giaùc vaän toác ñeàu tyû leä vôùi soá voøng quay, neân caùc tam giaùc vaän toác seõ ñoàng daïng vôùi nhau. Do ñoù caùc cheá ñoä laøm vieäc khaùc nhau cuûa bôm trong tröôøng hôïp naøy xem nhö caùc tröôøng hôïp töông töï. Theo lyù thuyeát veà töông töï, hai cheá ñoä laøm vieäc goïi laø töông töï nhau khi chuùng thoaû maõn 3 ñieàu kieän töông töï: Ta xeùt moät maùy moâ hình vaø moät maùy nguyeân hình, kyù hieäu: chæ soá M - moâ hình, N - nguyeân hình. 1. Tieâu chuaån töông töï hình hoïc: DM bM  L const DN bN 2. Tieâu chuaån töông töï ñoäng hoïc: uM cM wM  v const uN cN w N 3. Tieâu chuaån töông töï ñoäng löïc: PM FM  F const PN FN Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Ta coù theå vaän duïng caùc quan heä töông töï naøy ñeå tìm moái quan heä giöõa Q, H, N theo soá voøng quay n. Goïi HM, QM, NM laø coät aùp, löu löôïng vaø coâng suaát öùng vôùi soá voøng quay nM; HN, QN, NN laø coät aùp, löu löôïng vaø coâng suaát öùng vôùi soá voøng quay nN. a - Phöông trình ñoàng daïng löu löôïng Ta coù phöông trình löu löôïng cuûa bôm ly taâm: Q cR . .D.b Theo keát caáu cuûa baùnh coâng taùc, b tyû leä vôùi D neân coù theå vieát: b = k1.D k1 – heä soá tyû leä CR cuõng tyû leä vôùi vaän toác u, neân: c .u  D  n R 60 - heä soá tyû leä Thay vaøo bieåu thöùc cuûa Q ta ñöôïc: Copyright © Truong 2D. 3 DH Su pham Ky thuatQ TP. Ho 2 Chi Minh Q  k   n hay  k  k 1 60 D3  n 60 1 Khi ta coù töông töï hình hoïc thì k = const, coù töông töï ñoäng hoïc thì = const, do ñoù: 3 Q Q D n const hay: M M  M 3 D  n Q N D N nN DM = L - laø tieâu chuaån töông töï hình hoïc DN Q M 3 n M Luùc ñoù ta coù: L  (3.28) Q N n N Khi ta tính cho caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa cuøng moät bôm thì L = 1, phöông trình coù daïng: Q n M M (3.29) Q N nN b- Phöông trình ñoàng daïng coät aùp Theo phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm ta coù: 2 u2 c 2u 1 2 c2u 1 2 2 c2u Hl u2  D n g g u2 g 60 u2 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn 2 Hl 1 c2 u hay: 2 2 const D n g 60 u2 u c c c c  vì M M const M N const 2u const uN cN uM uN u2  Nhö vaäy ta ñöôïc: 2 2 2 H D n n l M M M 2 M L (3.30) H l N DN n N n N 2 Hl M n M Khi L = 1 (3.31) H l N nN c- Phöông trình ñoàng daïng coâng suaát Ta coù: N = QHl 5 3 3 N  Q H  D n  n M M M l M M M M M  5  M Vaäy: L N N  N Q N H l N  N DN nN  N n N Khi vôùi cuøng moät chaát loûng laøm vieäc, ta coù: 3 N n CopyrightM 5 © Truong M DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh L  (3.32) N N n N 3 NM n M Khi L = 1 : (3.33) N N nN Trong thöïc teá, ngoaøi soá voøng quay laøm vieäc thay ñoåi coøn coù theå gaëp tröôøng hôïp troïng löôïng rieâng  cuûa chaát loûng thay ñoåi, ñöôøng kính ngoaøi D cuûa baùnh coâng taùc thay ñoåi. Ñeå ñaùp öùng yeâu caàu söû duïng, thöôøng khi caàn giaûm coät aùp vaø taêng löu löôïng so vôùi ñònh möùc, ngöôøi ta coù theå goït bôùt ñöôøng kính D ( chæ trong phaïm vi 10%) thì hieäu suaát cuûa bôm coi nhö khoâng ñoåi. Ta coù theå xem caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa bôm trong tröôøng hôïp naøy laø caùc cheá ñoä laøm vieäc töông töï. Goïi Q1, H1, N1 – laø löu löôïng, coät aùp vaø coâng suaát öùng vôùi D’, 1 vaø n1 Q2, H2, N2 – laø löu löôïng, coät aùp vaø coâng suaát öùng vôùi D’’, 2 vaø n2. Ta coù quan heä töông töï cuûa moät bôm ly taâm nhö baûng sau: Caùc thoâng Khi  thay ñoåi Khi n thay ñoåi Khi D thay ñoåi Khi , n, D thay ñoåi Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn soá Löu löôïng Q Q n 3 3 2 1 2 ''D n2 ''D Q 2 Q1 Q Q Q Q Q n 2 1 2 1 1 'D n1 'D 2 2 2 2 Coät aùp H 1 n2 ''D 1 n2 ''D HH2 1 H2 H1 H2 H1 H2 H1  2 n1 'D  2 n1 'D 3 3 3 5 Coâng suaát  2 n2 ''D  2 n2 ''D NN2 1 N2 N1 N2 N1 N2 N1 N 1 n1 'D 1 n1 'D 3.2.7- Soá voøng quay ñaëc tröng Ñeå ñaëc tröng cho moät heä thoáng, ngöôøi ta duøng moät maùy maãu töôïng tröng ( maùy moâ hình). Quy ñònh cuûa maùy bôm moâ hình coù caùc thoâng soá sau: HS = 1 m coät chaát loûng 3 QS = 0,075 m /s NS = 0,736 kW ( töông ñöông 1 maõ löïc)  – hieäu suaát coù lôïi nhaát S Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh nS – soá voøng quay ñaëc tröng, v/ph. Baát kyø maùy thuyû löïc naøo ñöôïc cheá taïo ra cuõng phaûi töông töï vôùi maùy moâ hình cuøng heä thoáng, caùc thoâng soá laøm vieäc cuûa maùy ñoù vaø cuûa maùy moâ hình quan heä vôùi nhau theo luaät töông töï, töùc laø: Q n S  3  S (1) Q L n 2 HS 2 n S L (2) H n 3 NS 5 nS  L (3) N n Keát hôïp coâng thöùc (1) vaø (2), ruùt L vaø cho baèng nhau, ta thu ñöôïc coâng thöùc: 1 3,65.n.Q 2 nS 3 (3.34) H 4 n – soá voøng quay, v/ph Q – löu löôïng, m3/s H – coät aùp, m Keát hôïp coâng thöùc (2) vaø (3), ruùt L töông töï nhö treân, ta thu ñöôïc coâng thöùc: Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn 1 1,167.n.N 2 nS 5 (3.35) H 4 N – coâng suaát , kW Neáu n tính theo maõ löïc, ta coù: 1 N.n 2 nS 5 (3.36) H 4 Muoán bieát moät maùy thuyû löïc caùnh daãn naøo thuoäc heä thoáng cuûa maùy moâ hình naøo, ngöôøi ta duøng soá voøng quay ñaëc tröng nS tính theo caùc coâng thöùc treân ñeå phaân bieät, neân nS ñöôïc goïi laø soá voøng quay ñaëc tröng. D2 Ví duï: nS = 40  80 v/ph – bôm ly taâm tyû toác chaäm 5,3 Do D2 nS = 140  300 v/ph – bôm ly taâm tyû toác nhanh 1,3  1,1 Do D2 nS = 600  1800 v/ph – bôm höôùng truïc 0,8  0,6 Do 3.2.8- Hieän töôïng xaâm thöïc Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Aùp suaát doøng chaát loûng chaûy qua bôm luoân luoân thay ñoåi vaø khoâng baèng nhau trong töøng ñieåm rieâng reõ treân maët caét cuûa doøng chaûy. Trong nhöõng bôm thoâng thöôøng, aùp suaát nhoû nhaát laø ôû gaàn loái vaøo cuûa baùnh coâng taùc ôû phía loõm cuûa caùnh daãn, töùc laø ôû choã naøo vaän toác töông ñoái W vaø ñoäng naêng öùng vôùi noù W2/2 ñaït ñöôïc giaù trò lôùn nhaát (vuøng A treân hình). w2 A R2 R1 w1 Hình 3.19 – Vuøng xaûy ra xaâm thöïc Neáu ôû vuøng A aùp suaát baèng hay nhoû hôn aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa chaát loûng trong bôm, thì seõ xuaát hieän hieän töôïng xaâm thöïc. Hieän töôïng naøy seõ lan roäng ra caùc vuøng laân caän cuûa doøng chaûy. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Hieän töôïng xaâm thöïc coù haïi khoâng chæ vì noù huyû hoaïi kim loaïi maø coøn vì maùy laøm vieäc khi coù xaâm thöïc seõ laøm giaûm raát lôùn hieäu suaát. Bôm laøm vieäc khi coù xaâm thöïc raát oàn, rung maïnh vaø khi cöôøng ñoä xaâm thöïc leân cao xuaát hieän söï va ñaäp seõ raát coù haïi cho bôm. Bieän phaùp khaéc phuïc: . Haïn cheá vaän toác chaát loûng trong doøng chaûy cuûa bôm . ÖÙng duïng hình daùng tieän lôïi cho doøng chaûy vaø cho maët caét cuûa baùnh coâng taùc . Söû duïng bôm ôû cheá ñoä gaàn vôùi cheá ñoä ñaõ tính toaùn tröôùc . Moät bieän phaùp quan troïng trong vieäc choáng xaâm thöïc cuûa baát kyø loaïi bôm naøo ñoù laø caàn coù ñoä cao huùt thích hôïp, maø vôùi ñoä cao huùt naøy khoâng xaûy ra xaâm thöïc goïi laø ñoä cao huùt cho pheùp (ñaõ ñöôïc tính toaùn ôû phaàn bôm caùnh daãn). 3.2.9 – Kieåm tra bôm 1. Choïn bôm ñuùng yeâu caàu kyõ thuaät, döïa vaøo ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm, trong ñoù ñaëc bieät chuù yù ñöôøng ñaëc tính cô baûn (H-Q). 2. Caùc thieát bò vaø ñoàng hoà ño aùp suaát, ño chaân khoâng, ño ñieän caàn coù ñaày ñuû. Caàn laép van moät chieàu ôû oáng huùt vaø oáng ñaåy ñeå deã daøng khi moài vaø khôûi ñoäng bôm. 3. Tröôùc khi cho bôm laøm vieäc phaûi moài bôm Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 4. Tröôùc khi bôm khôûi ñoäng phaûi kieåm tra daàu môõ trong bôm vaø ñoäng cô, caùc moái gheùp buloâng, heä thoáng ñieän. 5. Khi khôûi ñoäng bôm, cho ñoäng cô quay oån ñònh roài môùi töø töø môû khoaù ôû oáng ñaåy (nhöng vôùi bôm aùp suaát thaáp thì ngöôïc laïi, môû khoaù ôû oáng ñaåy roài môùi khôûi ñoäng neáu khoâng ñoäng cô khoù khôûi ñoäng vaø deã bò quaù taûi). 6. Khi bôm laøm vieäc, caàn theo doõi ñoàng hoà ño, chuù yù nghe tieáng maùy ñeå kòp thôøi phaùt hieän nhöõng baát thöôøng ñeå xöû lyù kòp thôøi. 7. Khi chuaån bò taét maùy, laøm thöù töï ñoäng taùc ngöôïc vôùi khi cho maùy chaïy: ñoùng van ôû oáng ñaåy tröôùc, taét maùy sau. 8. Khi bôm laøm vieäc chaát loûng khoâng leân hoaëc leân ít, caàn döøng maùy vaø kieåm tra laïi: . Caùc van hoaëc khoaù ôû oáng ñaåy vaø oáng huùt. . Löôùi chaén raùc coù bò laáp kín hoaëc mieäng oáng huùt khoâng ôû ñuùng ñoä saâu caàn thieát caùch maët thoaùng cuûa beå huùt. . Baùnh coâng taùc quay ngöôïc (bôm ñieän coù theå bò ñaáu daây ngöôïc pha). 3.2.10 – Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc cuûa bôm Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn H Hl - Q A HA HB - Q QA Q Hình 3.20 – Ñieåm laøm vieäc Ñieåm laøm vieäc cuûa bôm laø giao ñieåm cuûa hai ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm vaø cuûa heä thoáng trong cuøng moät heä toaï ñoä. Quaù trình thay ñoåi ñieåm laøm vieäc cuûa bôm theo moät yeâu caàu naøo ñoù goïi laø quaù trình ñieàu chænh. Coù hai phöông phaùp ñieàu chænh: a- Ñieàu chænhCopyright baèng khoaù © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hl - Q (B) H Hl - Q (A) HB B A HA HB - Q QB QA Q Hình 3.21 - Ñieàu chænh baèng khoaù Ñieàu chænh baèng khoaù taïo neân söï thay ñoåi ñöôøng ñaëc tính löôùi baèng caùch ñieàu chænh (ñoùng hoaëc môû) khoaù ôû oáng ñaåy ñeå thay ñoåi löu löôïng cuûa heä thoáng (khoâng ñieàu chænh ôû oáng huùt vì deã gaây ra hieän töôïng xaâm thöïc). . Khi môû khoaù hoaøn toaøn ta coù ñieåm laøm vieäc A (HA, QA). . Khi ñoùng bôùt khoaù laïi thì toån thaát khoaù seõ taêng leân (A B), löu löôïng cuûa heä thoáng giaûm, nghóa laø ñöôøng ñaëc tính löôùi seõ thay ñoåi doác hôn, trong khi ñaëc tính bôm khoâng ñoåi. Do ñoù ñieåm laøm vieäc töø A chuyeån ñeán B (HB, QB). Phöông phaùp naøy ñôn giaûn, thuaän tieän nhöng khoâng kinh teá vì gaây theâm toån thaát. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn b- Ñieàu chænh baèng thay ñoåi soá voøng quay cuûa truïc bôm H Hl - Q HB B A H A C HC HB – Q (nB >nA) HB – Q (nA) HB – Q (nC nA thì ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm seõ khaùc ñi trong khi ñoù ñöôøng ñaëc tính löôùi khoâng thay ñoåi, ñieåm laøm vieäc töø A chuyeån ñeán B (HB, QB). Phöông phaùp naøy duøng cho bôm coù thieát bò thay ñoåi soá voøng quay. Phöông phaùp naøy kinh teá hôn so vôùi phöông phaùp treân. Nhöng ñoái vôùi bôm khoâng coù thieát bò thay ñoåi soá voøng Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh quay laøm vieäc thì phöông phaùp treân thoâng duïng hôn. Ñoâi khi ngöôøi ta keát hôïp caû hai phöông phaùp treân. c- Khu vöïc ñieàu chænh Ta thaáy raèng muoán ñieàu chænh bôm thì phaûi thay ñoåi ñöôøng ñaëc tính löôùi hoaëc thay ñoåi ñöôøng ñaëc tính bôm. Nhöng thöïc teá khoâng phaûi coù theå ñieàu chænh ñieåm laøm vieäc veà baát cöù ñieåm naøo treân ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm. Ñieåmg/haïn H K/vöïc K/vöïc Hl - Q khoâng OÂÑ OÂÑ T HB - Q Q Hình 3.23 - Khu vöïc ñieàu chænh Ví duï: Treân hình veõ, coù moät bôm laøm vieäc trong heä thoáng vôùi caùc ñöôøng ñaëc tính nhö ñaõ ñöôïc theå hieän, trong ñoù ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm coù daïng loài. Ñieåm T laø ñieåm giôùi haïn chia Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn ñöôøng ñaëc tính ra laøm hai khu vöïc: beân phaûi ñieåm T laø khu vöïc laøm vieäc oån ñònh, coøn beân traùi ñieåm T tuyø theo vò trí cuûa ñöôøng ñaëc tính löôùi, bôm coù theå laøm vieäc khoâng oån ñònh goïi laø khu vöïc laøm vieäc khoâng oån ñònh cuûa bôm. Thöïc nghieäm chöùng toû raèng: . Khoâng theå ñieàu chænh bôm trong khu vöïc khoâng oån ñònh. . Khi khôûi ñoäng bôm, caàn haï thaáp Hlöôùi ñeå ñieåm laøm vieäc cuûa bôm khoâng rôi vaøo khu vöïc khoâng oån ñònh. Ñoái vôùi caùc bôm quan troïng nhö bôm cao aùp caáp nöôùc cho noài hôi (nhaø maùy nhieät ñieän), yeâu caàu veà ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm laø khoâng coù vuøng laøm vieäc khoâng oån ñònh, töùc laø ñöôøng ñaëc tính coù daïng doác ñöùng hoaëc thoaûi. Vò trí cuûa ñieåm giôùi haïn T phuï thuoäc vaøo goùc 2. Goùc 2 caøng nhoû thì khu vöïc laøm vieäc khoâng oån ñònh caøng nhoû. 3.2.11 - Gheùp bôm ly taâm Coù hai caùch gheùp bôm: gheùp song song vaø gheùp noái tieáp. a- Gheùp song song: (khi heä thoáng coù yeâu caàu löu löôïng lôùn hôn löu löôïng cuûa moät bôm) Ñieàu kieän ñeå caùc bôm gheùp coù theå laøm vieäc ñöôïc laø: Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh . Caùc bôm phaûi laøm vieäc vôùi cuøng coät aùp: H1 = H2 = = Hi . Ñeå xaùc ñònh löu löôïng cuûa bôm gheùp song song laøm vieäc trong moät heä thoáng, ta caàn xaây döïng ñöôøng ñaëc tính chung cuûa caùc bôm gheùp (H-QC) vaø bieát ñöôøng ñaëc tính löôùi (Hlöôùi-Q). Ñöôøng ñaëc tính chung cuûa caùc bôm gheùp song song (H-QC) trong heä thoáng ñöôïc xaây döïng baèng caùch coäng caùc löu löôïng vôùi cuøng moät coät aùp (coäng caùc hoaønh ñoä treân cuøng tung ñoä). Ví duï: Khaùo saùt hai bôm coù ñöôøng ñaëc tính khaùc nhau: (H1-Q) vaø (H2-Q) gheùp song song, ta thaáy vôùi moïi coät aùp H > HB trong heä thoáng chæ coù bôm 2 laøm vieäc. Khi H = HB caû hai bôm ñeàu cuøng laøm vieäc nhöng löu löôïng cuûa heä thoáng chæ baèng löu löôïng cuûa bôm 2 öùng vôùi ñieåm B (QB = Q2) (hình 3.24) Ñieåm C laø ñieåm laøm vieäc cuûa caùc bôm gheùp trong heä thoáng. Khi ñoù bôm 1 laøm vieäc C C vôùi Q1 , bôm 2 laøm vieäc vôùi Q 2 . Vaäy: Toång löu löôïng cuûa hai bôm gheùp song song trong heä thoáng nhoû hôn toång löu löôïng cuûa hai bôm ñoù khi laøm vieäc rieâng reõ cuõng trong heä thoáng ñoù. C C QQQQQC 1 2 1 2 (vì heä thoáng laøm vieäc vôùi nhieàu bôm gheùp song song coù coät aùp lôùn hôn do löu löôïng trong heä thoáng taêng leân so vôùi khi töøng bôm rieâng reõ laøm vieäc trong heä thoáng). Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn H Q2C Q1C Hl-Q B C 1 2 H -Q QB = Q2 2 C 1 HB HB1-Q Q1 HB2-Q Q2 QC < Q1+Q2 Q Hình 3.24 - Gheùp song song Nhaän xeùt: . Ñieàu chænh heä thoáng coù caùc bôm gheùp song song töông ñoái phöùc taïp khi caùc bôm gheùp coù ñöôøng ñaëc tính khaùc nhau nhieàu Do vaäy caàn gheùp caùc bôm coù ñöôøng ñaëc tính gaàn gioáng nhau. . Gheùp bôm song song coù hieäu quaû lôùn khi ñöôøng ñaëc tính cuûa chuùng thoaûi (coù ñoä doác nhoû) vaø ñöôøngCopyright ñaëc tính ©cuûa Truong löôùi DHkhoâng Su pham doác laém Ky thuat Ta TP. caàn Ho öùng Chi duïng Minh gheùp song song trong caùc heä thoáng bôm caàn coù coät aùp thay ñoåi ít khi löu löôïng thay ñoåi nhieàu. . Soá löôïng bôm gheùp song song ñeå taêng löu löôïng coù giôùi haïn nhaát ñònh, ñöôïc xaùc ñònh bôûi ñöôøng ñaëc tính chung vaø ñöôøng ñaëc tính löôùi. b- Gheùp noái tieáp: (khi heä thoáng coù yeâu caàu coät aùp lôùn hôn coät aùp cuûa moät bôm) H Hlöôùi - Q 2 A 1 2 HC - Q 1 HC = H1C + H2C HB2 - Q H2C H1C HB1 - Q QC Q Hình 3.25 – Gheùp noái tieáp Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Ñieàu kieän gheùp noái tieáp: . Caùc bôm gheùp phaûi laøm vieäc vôùi löu löôïng nhö nhau: Q1 Q 2  Q i . Coät aùp laøm vieäc khi Q = const: HC H 1 H 2  H i . Ñöôøng ñaëc tính chung cuûa caùc bôm gheùp (HC - Q) ñöôïc xaây döïng baèng caùch coäng caùc coät aùp cuûa rieâng töøng bôm vôùi cuøng moät löu löôïng (coäng caùc tung ñoä treân cuøng moät hoaønh ñoä) Khaûo saùt hai bôm 1, 2 coù ñöôøng ñaëc tính khaùc nhau gheùp noái tieáp laøm vieäc trong moät heä thoáng. Ñieåm A (giao ñieåm cuûa ñöôøng ñaëc tính chung vaø ñöôøng ñaëc tính löôùi) laø ñieåm laøm vieäc cuûa caùc bôm gheùp trong heä thoáng, xaùc ñònh löu löôïng Q vaø coät aùp H cuûa hai bôm gheùp. Khi gheùp noái tieáp neân choïn bôm vaø heä thoáng coù ñöôøng ñaëc tính doác nhieàu môùi coù hieäu quaû cao, vì khi thay ñoåi löu löôïng ít ñaõ taêng ñöôïc coät aùp theo yeâu caàu. Chuù yù: Khi gheùp hai bôm 1 vaø 2 noái tieáp lieàn nhau caàn chuù yù laø bôm 2 phaûi laøm vieäc vôùi aùp suaát cao hôn bôm 1, vì vaäy neáu khoâng ñuû söùc beàn bôm seõ bò hoûng. Do ñoù phaûi choïn treân ñöôøng oáng ñaåy cuûa bôm 1 ñieåm naøo coù aùp suaát khoâng gaây nguy hieåm cho bôm 2 ñeå gheùp. 3.2.12 – Löïc doïcCopyright truïc trong © Truong bôm lyDH taâm Su –pham caùch Ky khaéc thuat phuïc TP. löïcHo Chidoïc truïcMinh Khi bôm laøm vieäc, baùnh coâng taùc cuûa bôm chòu taùc duïng cuûa caùc aùp löïc theo höôùng truïc. Ta seõ khaûo saùt caùc löïc naøy. p2 p2 p2 F E B M D T C R A 2 p1 R1 N K P1 PII r A Hình 3.26 - Löïc doïc truïc trong bôm ly taâm Khi bôm laøm vieäc, chaát loûng ôû boïng huùt A chuyeån ñoäng theo phöông song song vôùi truïc vaøo baùnh coâng taùc döôùi aùp suaát khaù nhoû p1. Sau khi vaøo baùnh coâng taùc, doøng chaát loûng o ngoaët 90 vaø trôû thaønh thaúng goùc vôùi truïc. AÙp suaát chaát loûng taêng daàn ñeán trò soá p2 ôû loái ra, p1 << p2 . Döôùi taùc duïng cuûa p2, moät phaàn chaát loûng roø ræ qua caùc khe hôû giöõa baùnh coâng taùc vaø thaân bôm B vaø C. Neáu boû qua söï quay cuûa chaát loûng trong khe hôû B vaø C thì coù theå xem gaàn Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn ñuùng aùp suaát trong caùc khe ñoù baèng p2. Do ñoù aùp löïc höôùng truïc taùc duïng leân ñóa sau cuûa baùnh coâng taùc höôùng veà phía traùi laø: 2 2 Ptr p 2 . . R 2 r Vaø aùp löïc höôùng truïc taùc duïng leân ñóa tröôùc baùnh coâng taùc, höôùng veà beân phaûi laø: 2 2 2 2 Pph p R 2 2 R1 p R1 1 r Vì p2 >> p1 Ptr >> Pph. Do ñoù aùp löïc doïc truïc coù xu höôùng ñaåy baùnh coâng taùc veà phía ngöôïc vôùi höôùng chuyeån ñoäng cuûa chaát loûng vaøo baùnh coâng taùc. 2 2 PI P tr P ph . p 2 p 1 . R 1 r 2 2 Hoaëc: PI .  .H t . R 1 r Trong thöïc teá, do söï quay cuûa chaát loûng theo caùc ñóa cuûa baùnh coâng taùc trong caùc khe hôû B vaø C neân aùp suaát trong caùc khe giaûm daàn töø ngoaøi vaøo trong (töø R2 R1) theo caùc ñöôøng parabol. Ngoaøi PI ra, coøn coù löïc höôùng truïc PII taùc duïng leân baùnh coâng taùc theo höôùng cuûa doøng chaûy (ngöôïc vôùi PI), PII xuaát hieän do chaát loûng thay ñoåi phöông chuyeån ñoäng ôû loái vaøo cuûa baùnh coâng taùc (töø höôùng truïc sang höôùng kính), coù theå tính theo ñònh luaät ñoäng löôïng: .Q P m.C l C CopyrightII © o Truongg DHo Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh .Q m – khoái löôïng chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh coâng taùc, m l g Co – vaän toác chaát loûng ôû boïng huùt cuûa baùnh coâng taùc. Vaäy aùp löïc toång coäng aùp duïng treân moät baùnh coâng taùc cuûa bôm laø: P PI P II Ñoái vôùi bôm nhieàu caáp coù soá baùnh coâng taùc laø i thì toång aùp löïc höôùng truïc laø: A = iP * Neáu roto cuûa bôm boá trí thaúng ñöùng (bôm truïc ñöùng) thì coâng thöùc tính toång aùp löïc höôùng truïc A ôû treân caàn boå sung theâm thaønh phaàn troïng löôïng cuûa roto G: A i.P G Daáu tuyø thuoäc vaøo söï boá trí mieäng vaøo vaø ra cuûa bôm, gaây neân caùc aùp löïc höôùng truïc cuøng hay ngöôïc chieàu vôùi troïng löôïng G cuûa roto. Taùc haïi cuûa löïc höôùng truïc Löïc höôùng truïc trong bôm laøm moøn caùc oå chaén taïo neân söï sai leäch caùc khe hôû trong bôm vaø laøm cho roto coï vaøo thaân bôm khi laøm vieäc gaây aûnh höôûng xaáu ñeán hieäu suaát vaø laøm hoûng bôm. Caùch khaéc phuïc Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn 1. Ñoái vôùi bôm coù moät baùnh coâng taùc: . Duøng baùnh coâng taùc coù hai mieäng huùt. Hình 3.27 – Baùnh coâng taùc hai mieäng huùt . Caáu taïo vaønh loùt kín thöù hai chia khe hôû giöõa thaân bôm vaø ñóa sau cuûa baùnh coâng taùc thaønh hai phaàn. Phaàn treân thoâng vôùi boïng ñaåy coù aùp suaát p p2 , phaàn döôùi thoâng vôùi boïng huùt baèng caùc loã khoan treân ñóa sau baùnh coâng taùc. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø laøm giaûm hieäu suaát löu löôïng Q . Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 3.28 - Caáu taïo vaønh loùt kín thöù hai giöõa thaân bôm vaø ñóa sau 2. Ñoái vôùi bôm coù nhieàu baùnh coâng taùc: . Boá trí baùnh coâng taùc thaønh caùc caëp ñoái xöùng nhau. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Hình 3.29 - Boá trí baùnh coâng taùc thaønh caùc caëp ñoái xöùng . Duøng piston caân baèng. . Duøng ñóa caân baèng. Hình 3.30 – Ñóa caân baèng Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn Choïn bôm theo ñieàu kieän cho tröôùc Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 3.31 – Choïn bôm theo löu löôïng vaø coät aùp cho tröôùc Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn 3.3- BÔM HÖÔÙNG TRUÏC 3.2.1- Caáu taïo vaø phaïm vi söû duïng a- Phaïm vi söû duïng Bôm höôùng truïc coù phaïm vi söû duïng raát roäng raõi khi caàn löu löôïng lôùn vaø coät aùp thaáp, cuï theå: . Löu löôïng : Q = 0,1  25 m3/s . Coät aùp: H = 4  10 mH20 Ñaëc bieät coù khi H = 22 m. b- Caáu taïo vaø nguyeân lyù Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh Hình 3.32 - Sô ñoà keát caáu bôm höôùng truïc Sô ñoà keát caáu bôm höôùng truïc 1.Boä phaän daãn höôùng vaøo 2.Thaân bôm 3.Baùnh coâng taùc 4.Möùc chaát loûng 5.Truïc bôm Keát caáu cuûa bôm höôùng truïc ñôn giaûn vaø chaéc chaén. Noù goàm coù phaàn ñoäng vaø phaàn tónh. Phaàn quay (phaàn ñoäng) goàm baùnh coâng taùc gaén lieàn vôùi truïc. Baùnh coâng taùc hình khoái truï coù gaén caùc caùnh daãn maët cong phaân boá ñeàu xung quanh. Thöôøng soá caùnh daãn cuûa baùnh coâng taùc töø 3  6 caùnh. Phaàn ñöùng yeân (phaàn tónh) laø voû bôm coù daïng hình truï roãng, phía Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DHChöông SPKT III.TP. BômHCM caùnh daãn trong coù caùc caùnh daãn höôùng vaø boä phaän ñôõ truïc. Phía treân boä phaän daãn höôùng thaân bôm uoán cong ñeå tieän boá trí caùc boä phaän daãn ñoäng truïc bôm. Truïc cuûa bôm höôùng truïc thöôøng ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi ñoäng cô ñieän. Khi bôm laøm vieäc, baùnh coâng taùc quay trong moâi tröôøng chaát loûng vaø do coù caùc caùnh daãn maët cong daïng coâng xoân (cong theo khoâng gian 3 chieàu) neân chaát loûng ñöôïc huùt vaøo bôm vaø di chuyeån theo phöông song song vôùi truïc vôùi löu löôïng lôùn. 3.3.2- Phöông trình laøm vieäc Töông töï nhö bôm ly taâm, ta coù theå veõ tam giac vaän toác ôû loái vaøo vaø loái ra cuûa baùnh coâng taùc bôm höôùng truïc theo hình veõ döôùi ñaây. Trong ñoù u2 = u1 = u; c1R = c2R w1 c2 w2 c1 = c1R c2R 1 2 2 1 c2u u1 = u2 = u Copyright © HìnhTruong 3.33 DH - SuTam pham giaùc Ky vaän thuat toác TP. Ho Chi Minh Ta bieát phöông trình cô baûn ñoái vôùi bôm caùnh daãn noùi chung laø: u c u c H 2 2u 1 1u (3.37) l g Aùp duïng cho bôm höôùng truïc, ta coù: u1 = u2 = u c1u = 0 (vì ôû loái vaøo baùnh coâng taùc, doøng chaát loûng chöa coù chuyeån ñoäng quay) Vaäy phöông trình cô baûn vieát cho bôm höôùng truïc laø: u.c H 2 u (3.38) l g w2 w2 c2 c2 Hoaëc: H 1 2 2 1 (3.39) l 2g 2g Hai phöông trình (3.37) vaø (3.38) laø caùc phöông trình cô baûn cuûa bôm höôùng truïc. Vaäy coät aùp cuûa bôm höôùng truïc taïo neân do söï cheânh leäch veà trò soá cuûa caùc thaønh phaàn vaän toác töông ñoái vaø tuyeät ñoái ôû loái ra vaø loái vaøo cuûa baùnh coâng taùc. Thu vien DH SPKT TP. HCM -