Bài tập về nhà: Báo cáo nhómscholar.vimaru.edu.vn/sites/default/files/diemphd/... · Bài tập về nhà: Báo cáo nhóm Hãy tìm trên internet hoặc trong các tài

10/4/2017

1

04/10/17 1By PGS. TS. Lê Văn Điểm: scholar.vimaru.edu.vn/diemphd; [email protected]

Bài tập về nhà: Báo cáo nhóm� Hãy tìm trên internet hoặc trong các tài liệu về các loại

bơm, sử dụng từ khóa như ở phần phân loại, mô tả nguyên lý hoạt động và phạm vi ứng dụng của từng loại (bằng văn bản, hình ảnh, video):� #1: Bơm ly tâm, trục vít (centrifugal, screw pumps);� #2: Bơm hướng trục (axial-flow), rotary lob pump, bơm

màng (diaphragm);� #3: Bơm xoáy (vortex pump), bánh răng , cánh gạt;� #4: Bơm phun tia (jet ejector), bơm piston, bơm 1 trục vít

(progressive cavity pump).

� Yêu cầu: Soạn thảo trên word, copy ra USB hoặc mang theo laptop để báo cáo Tiết 1 tuần sau, mỗi nhóm 10 phút.

04/10/17

By PGS. TS. Lê Văn Điểm:

scholar.vimaru.edu.vn/diemphd 2

Yêu cầu chuẩn bị bài mới� Đọc trước Chương 3:

� Khái niệm chung về bơm cánh dẫn;� Bơm ly tâm

� Tìm trên internet các hình ảnh, videos về nguyên lý hoạt động của bơm cánh dẫn (centrifugal, axial-flow, ..);

� Tự tìm trên internet các hình ảnh, videos về hiện tượng xâm thực (cavitation);

� Tìm hiểu các cách download các videos.

04/10/17


scholar.vimaru.edu.vn/diemphd 3

Một số yêu cầu khác� Tìm hiểu lại khái niệm áp suất (áp suất tuyệt đối, áp

suất dư, độ chân không), các thiết bị đo các loại áp suất trên. (đã học ở môn Kỹ thuật nhiệt)

� Tìm hiểu lại đơn vị đo áp suất và quy đổi giữa chúng → liên hệ các đơn vị đo áp suất với khái niệm cột áp của bơm.

� Tìm hiểu và liên hệ các thiết bị đo áp suất trên các bơm (cửa hút, cửa đẩy) → liên hệ các thông số chỉ báo trên các thiết bị này với cột áp của bơm.

04/10/17 By PGS. TS. Lê Văn Điểm: scholar.vimaru.edu.vn/diemphd; [email protected] 4

04/10/17 5By PGS. TS. Lê Văn Điểm: scholar.vimaru.edu.vn/diemphd; [email protected]

Bơm cánh dẫn – Khái niệm chung� Máy thủy lực (fluid machinery) = Bơm TL + Đ/cơ TL

� Máy thủy lực cánh dẫn = Bơm cánh dẫn + Đ/cơ cánh dẫn� Bơm cánh dẫn: Ly tâm, hướng trục, hướng chéo, bơm

xoáy

� Đ/cơ cánh dẫn: Tuabin nước, biến tốc thủy lực

� Subject scope: Chỉ nghiên cứu fluid movers

� Bơm cánh dẫn: Nhờ động cơ lai quay bánh công tác để truyền năng lượng cho dòng chất lỏng


10/4/2017

2

Bơm cánh dẫn – Phân loại


� Bơm ly tâm (centrifugal): Bánh công tác truyền năng lượng để chất lỏng chuyển động theo hướng ly tâm:

� Bơm hướng trục (axial-flow): Chất lỏng được đẩy theo phương trục bơm:

Bơm cánh dẫn

04/10/17 8


scholar.vimaru.edu.vn/diemphd;

[email protected]

� Bơm hướng chéo (mixed-flow): bản chất như axial-flow

Bơm cánh dẫn


Câu hỏi: Dựa trên nguyên lý truyền năng lượng, so sánh cột áp giữa bơm xoáy và bơm ly tâm?

� Bơm xoáy (vortex pump): Chất lỏng chuyển động xoáy dọc theo chu vi (lòng máng). Quỹ đạo chuyển động hình lò xo.

Nguyên lý cấu tạo� Nhóm bơm cánh dẫn

có cấu tạo tương tự� Chi tiết chính:

� Trục (shaft)� Cánh (impeller)� Vỏ/buồng xoắn ốc

(volute)� Bộ làm kín (shaft

seal)� Vòng bi đỡ

(bearings)


Một số loại cánh bơm


Cánh kín (close-type)

Cánh hở (open-type)

Nguyên lý truyền năng lượng – Tam giác tốc độ

� Các máy cánh dẫn (bơm cánh dẫn, máy nén cánh dẫn) đều có chung nguyên lý truyền năng lượng

� Lý thuyết áp dụng cho tất cả máy cánh dẫn

� Một số giả thuyết nghiên cứu:� Cánh không có chiều dày, số cánh dẫn là vô hạn;

� Chất lỏng lý tưởng (không có lực nhớt);

� Chất lỏng chuyển động theo biên dạng cánh.


10/4/2017

3

Tam giác tốc độ

� c – tốc độ tuyệt đối ở cửa vào;

� u – tốc độ quay của cánh (tốc độ dài);

� w – tốc độ tương đối, tiếp tuyến biên dạng cánh;

� Chỉ số 1 là cửa vào, 2 là cửa ra


Câu hỏi 1: Thế nào là tốc độ tuyệt đối (c)?Câu hỏi 2: Thế nào tốc độ tương đối? (w) là tốc độ tương đối của cài gì so với cái gì?

Phương trình cơ bản (chung cho máy thủy lực cánh dẫn)� Phương trình moment:

� Biến thiên moment động lượng (L) của dòng = moment ngoại lực tác động (moment quay cánh bơm (M));

� Biến thiên moment động lượng của dòng nguyên tố:

� Moment ngoại lực tác động lên trục quay (M):

� Dạng tổng quát:


Câu hỏi 1: Đơn vị của moment theo công thức trên là gì?Câu hỏi 2: Hai công thức trên khác nhau điều gì?

� Phương trình cột áp lý tưởng:� Công suất thủy lực:� Công suất làm việc (trên trục):

� Nếu bỏ qua tổn thất: N = Ntl

� Thay


Phương trình cơ bản (chung cho máy thủy lực cánh dẫn)

Phương trình cơ bản của MTL cánh dẫn (Phương trình Eurler)

Ý nghĩa các PT của MTL cánh dẫn� Cơ năng của MTL trao đổi với chất lỏng liên quan trực

tiếp đến thông số kết cấu và động học của dòng chảy:

� Cột áp của bơm phụ thuộc trực tiếp vào thông số động học, hình học của bánh công tác


Dạng viết khác của PT Eurler� Với bơm cánh dẫn:

� Với động cơ TL cánh dẫn (tuabin):


Đồng dạng trong MTL cánh dẫn� Lý thuyết đồng dạng (trong kỹ thuật cơ khí):

� Cho phép tương tự hóa các hiện tượng vật lý (dòng chảy, truyền nhiệt, biến đổi năng lượng) giữa máy nguyên hình (N) và máy mô hình (M), giảm chi phí nghiên cứu.

� Các tiêu chuẩn đồng dạng:� Tương tự (kích thước) hình học:


.constL

L

b

b

D

Dl

N

M

N

M

N

M ==== λ

10/4/2017

4

Đồng dạng trong MTL cánh dẫn� Tương tự động học (tốc độ):

� Tương tự động lực học (lực):


Quan hệ đồng dạng cho MTL cánh dẫn� Đồng dạng lưu lượng: tỷ lệ bậc 3 với hệ số đồng dạng

hình học và bậc nhất với tỷ số vòng quay:

� Đồng dạng cột áp: tỷ lệ bậc 2 với hệ số đồng dạng hình học, bậc 2 với tỷ số vòng quay:

� Đồng dạng công suất: tỷ lệ bậc 5 với hệ số đồng dạng hình học, bậc 3 với tỷ số vòng quay:


Một số đồng dạng bơm cánh dẫn


Vòng quay đặc trưng (specific speed)� Là thông số đặc trưng của MTL mô hình được dùng

để tham khảo khi tính toán, lựa chọn MLT cánh dẫn;

� Thông số của MTL mô hình:

� Specific speed:� Theo cột áp (m), lưu lượng (m3/s):

� Theo cột áp (m), công suất (kW):


04/10/17



[email protected] 23

Chọn bơm theo specific speed� Lưu ý: chuyển đổi đơn vị hệ SI và hệ Anh/Mỹ trong

trường hợp cần thiết


10/4/2017

5

Chọn bơm theo specific speed


Chọn bơm theo specific speed


Bơm ly tâm� Là 1 trường hợp của MTL cánh dẫn, tuân theo lý thuyết

MTL cánh dẫn;� Đặc điểm:

� Phạm vị sử dụng rộng:� Cột áp thấp đến trung bình, cao nếu ghép nối tiếp (10m-hàng nghìn

m);� Lưu lượng từ thấp đến rất cao (2-70.000m3);

� Bơm chất lỏng có độ nhớt không quá cao (nước, dầu DO, dầu bôi trơn), cả hỗn hợp lẫn tạp chất;

� Kết cấu đơn giản, bền, không cần vật liệu đặc biệt, dễ chế tạo, giá thành rẻ;

� Hiệu suất tương đối cao (0,65-0,90)

04/10/17 By PGS. TS. Lê Văn Điểm: scholar.vimaru.edu.vn/diemphd; [email protected] 27 28

Nguyên lý ly tâm:

Nguyên lý này được dùng để chế tạo bơm, quạt, máy nén

inlet guide vanes

volute

Impeller passage

Diffuser passages

impellers

Bơm ly tâm – Cột áp

� Cột áp: Phương trình Eurler:

� Thường chế tạo bánh công tác sao cho c1 hướng ly tâm, α = 900. Khi đó c1u = 0.

� Cột áp lý tưởng:


Bơm ly tâm – Cột áp� Tổn thất:

� Chất lỏng nhớt (tổn thất ma sát):� Số cánh hữu hạn (6-12), gây ma sát, xoáy:

� Tổn thất dò lọt:

� Hệ số tính đến số cánh: εz ≈ 0,8;

� Hệ số tổn thất năng lượng: ηH ≈ 0,7-0,8;

� Cột áp thực tế:

� Tính gần đúng:


10/4/2017

6

Bơm ly tâm - Ảnh hưởng biên dạng cánh đến cột áp (góc kết cấu)� Biên dạng cánh đặc trưng bởi các góc kết cấu β1, β2;

� Góc vào β1 phải phù hợp tránh va đập gây rối dòng (cánh ngoặt phía sau – ngược chiều quay)


Bơm ly tâm - Ảnh hưởng biên dạng cánh đến cột áp (góc kết cấu)� Ảnh hưởng của góc ra β2 : xét bơm với 3 cánh khác

nhau β2 < 900, = 900 và > 900


Bơm ly tâm - Ảnh hưởng biên dạng cánh đến cột áp (góc kết cấu

� Cột áp toàn phần:

� Cột áp tĩnh:


Nhận xét: -Cột áp tỷ lệ thuận với β2;-β2 = 150 – 300 hiệu quả nhất về năng lượng;-β2 = 900 khi ứng dụng bơm đảo chiều

Bơm ly tâm – Lưu lượng� Công thức lý thuyết:

� Tổn thất lưu lượng do dò lọt:


Đặc tính bơm ly tâm� Đặc tính: Là quan hệ giữa các thông số của bơm, chủ

yếu là với lưu lượng: H = f(Q), N = f(Q), n = f(Q); khi vòng quay (n) không đổi hoặc thay đổi;� Đặc tính lý thuyết: Xây dựng từ các phương trình -

dùng cho tính toán thiết kế bơm;

� Đặc tính thực nghiệm: Xây dựng từ các thông số đo đạc được – Để chọn bơm cho hệ thống và chọn thông số làm việc trong khai thác

04/10/17




Đặc tính lý thuyết� Từ lý thuyết tìm được quan hệ:

� AB: � AC: � AD:

� Tính đến số cánh hữu hạn:� A’D’:

� Tính đến tổn thất thủy lực (hw):� A’’D’’:

� Tính đến tổn thất lưu lượng (rò lọt), cơ giới:� A’’’D’’’: H = f(ηQ,ηm)


A

B

Cβ2 = 900

D

A’

D’

A’’

D’’

A’’’

D’’’

β2 > 900

β2 = 900

β2 < 900

H (m)

Q(m3/s)

∑ ∑= =

+=+=n

i

m

j

lwggD

lhhh

1 1

22

22

ωζ

ωλζ

10/4/2017

7

Đặc tính


Cột áp-Lưu lượng

Công suất- Lưu lượng

Hiệu suất- Lưu lượng

Best Efficiency Point (BEP)

Đặc tính thực nghiệm� Xây dựng bằng cách: Chạy

bơm với n = const., mở dần van đẩy (4) và:

� Đo cột áp hút, đẩy;

� Đo lưu lượng;� Đo công suất động cơ lai;

� Tính công suất thủy lực;

� Tính hiệu suất.

04/10/17




(van)

Đặc tính thực nghiệm� Thực hành: Xây dựng đặc tính bơm trong phòng thí

nghiệm Viện Cơ khí


Các đường đặc tính tiêu biểu khi n = const


Đặc tính tổng hợp� Đặc tính H-Q, N-Q khi n = var.


Đặc tính đường ống/Điểm làm việc� Cột áp bơm


constpp

zH t =−

+=γ

14

22

2

2

4

2kQh

g

vvH wđ

=+−

=

2kQconstH +=

Khi bơm làm việc trong một hệ thống đường ống cụ thể, quan hệ giữa H-Q gọi là đặc tính đường ống.

10/4/2017

8

Đặc tính đường ống/Điểm làm việc


Operrating Point

Bơm làm việc trong hệ thống

Đặc tính hệ thống

Khai thác bơm ly tâm� Quy trình:


Điều chỉnh chế độ bơm ly tâm


Điều chỉnh chế độ bơm ly tâm� Đóng bớt van đẩy;

� Mở van by-pass (van hồi).


Điều chỉnh chế độ bơm ly tâm� Thay đổi số vòng quay (bơm lai bằng đ/cơ nhiệt có thể

điều chỉnh vòng quay (diesel, tuabin), đ/c điện điều khiển biến tần)


Ghép bơm song song� Bơm giống nhau:

� Cộng lưu lượng


Ghép n bơm giống nhau song song: Qtổng = n.Q?

10/4/2017

9

Ghép bơm song song� Bơm khác nhau: Cộng lưu lượng

� Lưu ý: các bơm khác nhau phải có đặc tính gần giống nhau.


Ghép bơm nối tiếp� Cộng cột áp


Lực dọc trục trong bơm ly tâm


� Sơ đồ phân bố áp suất

Lực dọc trục – Cách khắc phục


� Cánh đối xứng (2 miệng hút)



� Khoan lỗ cân bằng:

� Dùng đĩa (piston) cân bằng:



� Bơm nhiều cấp cánh đối xứng:

10/4/2017

10

Bài tập về nhà� Đọc bài mới phần: Bơm hướng trục;

� Tìm phầm mềm pipe flow wizard, cài đặt vào máy tính, tìm hiểu khả năng của phần mềm;

� Tìm hiểu cách xác định tổn thất thủy lực: Tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.


Bài tập về nhà

NHÓM BÀI TẬP

1 1-2; II-4; III-6; III-10; III-14; III-18; III-22

2 1-3; III-3; III-7; III-11; III-15; III-19; III-23

3 1-4; III-4; III-8; III-12; III-16; III-20; III-24

4 II-3; III-5; III-9; III-13; III-17; III-21; III-25

04/10/17




Lưu ý: Bài tập làm trên excel

Documents

Bài tập về nhà: Báo cáo nhómscholar.vimaru.edu.vn/sites/default/files/diemphd/... · Bài tập về nhà: Báo cáo nhóm Hãy tìm trên internet hoặc trong các tài