HỆ THỐNG CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG: BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1 ĐỀ TÀI HỆ THỐNG CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG Giảng viên hướng dẫn TS Đỗ Đình Nhật Trương Thị Hồng Thắm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG  BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CÔ ĐẶC CHÂN KHƠNG Giảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Đình Nhật Trương Thị Hồng Thắm – 2000006495 Ngô Thị Ngọc Hân – 2000003056 Lớp 20DTP1A Tp.HCM, tháng năm 2022 BÀI HỆ THỐNG BƠM I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Tìm hiểu phương pháp tính tốn chọn thông số bơm cho phù hợp với điều kiện kỹ thuật lắp đặt vận hành bơm kỹ thuật - Khảo sát đường đặt tuyến tìm điểm làm việc bơm ly tâm trường hợp: khảo sát bơm 1, bơm nối tiếp bơm song song - Tính cơng suất bơm ly tâm trường hợp khi: khảo sát bơm, bơm nối tiếp bơm song song II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.Khái niệm phân loại bơm: A Khái niệm: Bơm loại thiết bị áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp, dùng để vận chuyển chất lỏng chuyển động ống Bơm loại thiết bị cung cấp lượng cho chất lỏng để thắng trở lực đường ống chuyển động, nâng chất lỏng lên độ cao đó, tạo lưu lượng thiết bị công nghệ… Năng lượng bơm lấy từ nguồn động khác B Phân loại: Theo nguyên lý hoạt động, bơm chất lỏng chia làm ba nhóm sau: - Bơm thể tích: việc hút đẩy chất lỏng khỏi bơm nhờ thay đổi thể tích khơng gian làm việc bơm Do thể tích áp suất chất lỏng bơm thay đổi, cung cấp lượng cho chất lỏng Việc thay đổi thể tích bơm do: + Chuyển động tịnh tiến (bơm pittong) + Chuyển động quay ( bơm roto) - Bơm động lực: việc hút đẩy chất lỏng khỏi bơm nhờ chuyển động quay tròn bơm, động cánh quạt truyền vào chất lỏng tạo lượng cho dòng chảy.Năng lượng cánh quạt truyền vào chất lỏng dạng: + Lực ly tâm (bơm ly tâm) + Lực đẩy cánh quạt ( bơm hướng trục) + Lực ma sát (bơm xốy lốc) - Bơm khí động: việc hút đẩy chất lỏng thực nhờ thay đổi áp suất dịng khí chuyển động bơm tạo lượng cho dòng chảy + Bơm Ejector: việc thay đổi áp suất dịng khí tạo lực lơi chất lỏng dịng khí + Thùng nén: tạo áp suất bề mặt chất lỏng nhằm tạo cho chất lỏng cần thiết để chuyển động 2.Các thông số bơm: - Năng suất bơm: thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống đẩy đơn vị thời gian Ký hiệu: Q(m3/s, m3/h, l/s) - Cột áp bơm: áp suất chất lỏng miệng ống đẩy bơm lượng riêng chất lỏng thu từ ống hút đến ống đẩy bơm Ký hiệu: H (m) - Cột áp bơm xác định theo công thức: H = H1 + H2 + H3 + H4 + H5 (m) H1: cột áp để khắc phục chiều cao nâng hình học (m) H2: cột áp để khắc phục chênh lệch áp suất hai đầu ống hút đẩy (m) H3, H4: cột áp để khắc phục trở lực ống hút đẩy (m) H5: cột áp để khắc phục động ống hút đẩy (m) - Công suất bơm: lượng tiêu hao để tạo lưu lượng Q cột áp H Kí hiệu: N (kW HP) (house power) gọi sức ngựa (1HP = 0.7457 kW) - Công suất bơm xác định theo công thức: (Kw) Trong đó: Q: lưu lượng bơm (m3/s) H: cột áp bơm (m) ρ = 1000 khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) η = 0.55: hiệu suất bơm g = 9.81 gia tốc trọng trường (m/s2) - Hiệu suất bơm: đại lượng đặt trưng cho độ sử dụng hữu ích lượng truyền từ động đến bơm Kí hiệu: η - Chiều cao hút bơm phụ thuộc vào nhiều yếu tố sau: + Áp suất tác dụng lên chất lỏng bể hút, bể hở áp suất áp suất khí + Tổn thất trợ lực ống hút + Do lực ỳ chất lỏng - Tổn thất bay chất lỏng áp suất ống hút đạt giá trị để bay nhiệt độ tương ứng chất lỏng tương ứng (H b) Nếu nước phụ thuộc nhiệt độ sau: t,0C Hb, m 0.05 0.12 10 20 30 40 50 75 100 0.24 0.43 0.75 1.25 10.33 - Áp suất toàn phần bơm: đại lượng đặt trưng cho lượng riêng bơm truyền cho đơn vị trọng lượng chất lỏng Vì tính chiều cao để nâng 1kg chất lỏng nhờ lượng bơm truyền không phụ thuộc vào độ nhớt khối lượng riêng chất lỏng Hình 1: Các thơng số bơm P1: áp suất mặt thoáng bề chứa sơ 1, Pa P2: áp suất mặt thống bề chứa sô 2, Pa Hh: chiều cao hút,m Hđ: chiều cao đẩy, m H= Hh- Hđ: khoảng cách mặt thoáng, m Z1: khoảng cách từ mặt cắt 1-1 đến mặt chuẩn, m Z2: khoảng cách từ mặt cắt 2-2 đến mặt chuẩn, m Z= Z1- Z2: khoảng cách mặt thoáng, m h: khoảng cách áp kế chân không kê, m Ph, Pđ: áp suất đường ống hút đẩy, Pa Trường hợp 1: tốn thiết kế chọn bơm thích hợp, ta áp dụng phương trình Bernulli viết cho mặt cắt 1-1 2-2: Trong đó: ρ: khối lượng riêng dòng lưu chất (kg/m3) H: chiều cao cột áp toàn phần (m) = + : tổng trở lực đường ống hút đẩy (m) Trong phương trình thì: (Z2-Z1) = Z: lượng (cột áp) dùng để khắc phục chiều cao nâng hình học (m) : lượng dùng để thắng lại chênh lệch áp suất mặt thoáng (m) : lượng dùng để khắc phục động ống đẩy hút (m) : lượng bơm tạo để thắng lại tổng trở lực đường ống (m) Trường hợp 2: tốn thử lại bơm (đã có bơm) ta áp dụng phương trình Bernulli viết cho mặt cắt 1’- 1’ 2’-2’: Trong phương trình thì: (Z2-Z1) = h: lượng (cột áp) dùng để khắc phục chiều cao áp kế (m) : lượng dùng để thắng lại chênh lệch áp suất ống hút đẩy(m) : lượng dùng để khắc phục động ống đẩy hút (m) Lưu ý: trường hợp đại lượng =0 tổn thất lượng đường ống đo hiệu áp suất áp kế Bơm ly tâm: A Cấu tạo: Bơm ly tâm bao gồm vỏ bơm 3, bánh guồng có cánh hướng dịng Bánh guồng gắn trục truyền 1, ống hút ống đẩy B Nguyên lý hoạt động: Khi bánh guồng quay tác dụng lực ly tâm chất lỏng bánh guồng chuyển động theo cánh hướng dòng từ tâm bánh guồng mép bánh guồng theo vỏ bơm ngồi Vỏ bơm cấu tạo theo hình xoắn ốc có tiết diện lớn dần có tác dụng làm giảm bớt vận tốc dòng chảy Khi chất lỏng bánh guồng chuyển động tác dụng lực ly tâm, tạo áp suất chân không tâm bánh guồng, có chênh lệch áp suất bên tâm bánh guồng chất lỏng theo ống hút chuyển động vào bánh guồng tạo thành dòng chất lỏng chuyển động liên tục bơm Ưu điểm: bơm ly tâm ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp đời sống có nhiều ưu điểm như: • • • • • Lưu lượng Gọn nhẹ Tốc độ quay lớn nên trực tiếp nối với động Đơn giản, chi tiết Lưu lượng lớn Nhược điểm: • Phải nối bơm khởi động • Khơng tạo áp suất lớn 7at • Năng suất phụ thuộc vào cột áp bơm C Hiện tượng xâm thực chiều cao đặt bơm: Chất lỏng chuyển động vào miệng bơm ly tâm áp suất thấp áp suất khí Điều tạo điều kiện cho khí hịa tan có chất lỏng bốc tạo bọt khí miệng hút bơm Các bọt khí với chất lỏng chuyển động cánh guồng, áp suất lại tăng lên, khí lại hịa tan – ngưng tụ - hịa tan xảy nhanh, thể tích bọt khí tăng lên giảm đột ngột dẫn đén áp suất bọt khí đạt tới 100-1000 at Hiện tượng tạo va đập thủy lực, bào mòn kết cấu kim loại tạo rung động tiếng ồn Hiện tượng gọi tượng xâm thực Hiện tượng xâm thực có hại cho bơm cần phải hạn chế Một biện pháp hạn chế tượng xâm thực giới hạn chiều cao hút bơm Chiều cao hút bơm xác định theo cơng thức: Trong đó: Pl: áp suất bể hút (N/m2) Pt: áp suất bão hòa miệng hút (N/m2) D Đường đặt tuyến bơm ly tâm: Đặc tuyến lý thuyết bơm ly tâm: mối quan hệ hàm số thông số bơm như: cột áp, lưu lượng, công suất, hiệu suất số vòng quay cố định thay đổi H =f(Q), η= f(Q), N= f(Q) Trong mối quan hệ cột áp lưu lượng quan trọng Đặc tuyến lý thuyết bơm thể hình sau: Hình 1: Đặc tuyến lý thuyết bơm Đặc tuyến thực bơm:Trong thực tế hoạt động số cánh bơm có hạn chất lỏng chuyển động bơm có tổn thất cột áp, đặc biệt tổn thất nhiệt cột áp tăng theo tỉ lệ bậc hai với lưu lượng Do đặc tuyến thực bơm đường cong phi tuyến hình vẽ: Hình 2: Đặc tuyến thực bơm Mối quan hệ lý thuyết giá trị: lưu lượng Q, cột áp H, công suất N số vòng quay thay đổi thể theo tỉ lệ: ;; Đặc tuyến mạng ống:là đường cong biểu diễn mối quan hệ (Hmo - Q) Hmo= C + KQ2 Trong đó: Q: lưu lượng (m3/s) Hmo: tổng tổn thất cột áp chất lỏng chuyển động ống dẫn (m) Với: (Z2-Z1) P1,P2: áp suất đầu vào ống (N/m3) Z1,Z2: chiều cao đầu vào ống (m) l = 5,8m: chiều dài ống =38,25: tổng hệ số trở lực cục ống λ= 0,03: hệ số ma sát ρ: khối lượng riêng lưu chất (kg/m3) Điểm làm việc bơm: - Giao điểm đường đặc tuyến bơm mạng ống gọi điểm làm việc bơm mạng ống - Trong trình làm việc, điểm làm việc bơm không phép nằm vùng khơng ổn định bơm Hình 3: Điểm làm việc bơm E Ghép bơm:  Ghép bơm song song: - Trong trạm bơm cấp nước thoát nước, yêu cầu vận chuyển lưu lượng nước lớn người ta thường sử dụng nhiều bơm làm việc - Các bơm làm việc cung cấp nước vào hệ thống đường ống gọi làm việc song song Vì bơm làm việc song song hệ thống chúng có cột áp cột áp yêu cầu hệ thống, lưu lượng hệ thống tổng lưu lượng bơm - Trong thực tế người ta ghép hai nhiều bơm làm việc song song hệ thống đường ống Thậm chí có trường hợp hai trạm làm việc song song hệ thống đường ống Để xác định điểm làm việc bơm phải dựng đường đặc tính tổng cộng chúng làm việc song song 10 Hai bơm đặc tính làm việc song song: -Trên hình giới thiệu hai bơm làm việc đặc tính Q-H làm việc song song đường ống -Do làm việc song song, cột áp tổng H tc hệ thống cột áp bơm: Htc = H1 = H2 = H3 = … = Hn (1) Và lưu lượng tổng cộng tổng lưu lượng bơm làm việc: Qtc = Q1 + Q2 + … + Qn (2) Nên dựng đường đặc tính tổng cộng cần nhân đơi hồnh độ (lưu lượng) cịn tung độ (cột áp) giữ ngun 11 Hình 4: Đặc tính làm việc song song hai bơm giống Ví dụ: tìm c đường đặc tính tổng cộng Q-H (1+2) việc lấy ac = 2ab.Tương tự tìm điểm đường đặc tính tổng cộng Q-H(1+2) Giao điểm hai đường đặc tính đường ống DE đường đặt tính tổng cộng Q-H(1+2) điểm làm việc hai bơm ghép song song, hoành độ cho lưu lượng tổng cộng Q(1+2), tung độ cho cột áp tổng cộng H(1+2) Từ điểm kẻ đường song song với trục hồnh, đường cắt đường đặc tính bơm Q-H 1,2 điểm cho lưu lượng Q1, cột áp H1 bơm làm việc song song hệ thống Như hai bơm làm việc song song hệ thống, chngs tuân theo điều kiện (1) (2) Từ đồ thị ta thấy: Q-H(1+2) = H1 = H2 Q1 = Q2 = Từ điểm kẻ đường song song với trục tung điểm cho công suất hiệu suất tưng fbowm làm việc song song hệ thống Giao điểm đường đặc tính bơm Q-H 1,2 với đường đặc tính đường ống xác định điểm làm việc bơm hệ thống cho lưu lượng Q, cột áp H Từ điểm kẻ đường song song với trục tung điểm xác định công suất hiệu suất tùng bơm làm việc riêng lẽ 12 Từ đồ thị ta thấy: 2Q1 = Q(1+2)< 2Q Tức lưu lượng tổng cộng hai bơm ghép song song hệ thống đường ống nhỏ tổng lưu lượng chúng làm việc riêng lẽ hệ thống Nguyên nhân giảm lưu lượng bơm làm việc song song, lưu lượng đường ống tăng lên làm tăng tổn thất cột áp Do cột áp tồn phần bơm tăng lên, điểm làm việc lùi phía có cột áp lớn, lưu lượng bơm làm việc song song bị giảm so với làm việc riêng lẽ Sự làm việc song song hai bơm có lợi trường hợp điểm làm việc ứng với giá trị hiệu suất lớn Điều thực chọn bơm hợp lý Khi chọn bơm, lấy lưu lượng bơm lưu lượng tính tốn, cịn cột áp tồn phần xác định ứng với giá trị lưu lượng tính toán  Ghép bơm nối tiếp: Các bơm gọi làm việc nối tiếp sau khỏi bơm này, chất lỏng đưa tiếp vào ống hút bơm kia, sau đưa vào hệ thống Như bơm làm việc nối tiếp, lưu lượng chúng lưu lượng tổng cộng hệ thống Q1 = Q2 = … = Qht Còn cột áp hệ thống tổng cột áp bơm: Hht = H1 + H2 + H3 + … Các bơm làm việc nối tiếp sử dụng hệ thống yêu cầu áp lực cao mà bơm không đáp ứng 13 Hệ thống bơm (cùng đặc tính) ghép nối tiếp Hệ thống bơm (cùng đặc tính) ghép nối tiếp Trên hình giới thiệu đặc tính hai bơm giống làm việc nối tiếp.Đặc tính tổng cộng hai bơm dụng cách: ứng với điểm đường đặc tính bơm, giữ ngun hồnh độ nhân đơi tung độ Ví dụ điểm c đường đặc tính tổng cộng Q-H(1+2) nhận cách lấy tung độ ac = 2ab, cịn hồnh độ giữ ngun Đặc tính đường ống CE cắt đặc tính Q-H (1+2) A xác định điểm làm việc hai bơm hệ thống.Từ đường đặc tính xác định lưu lượng Q(1+2) cột áp H(1+2) hai bơm làm việc nối tiếp Lưu lượng bơm Q1 = Q2 = Q(1+2) Và cột áp H1 = H2 = Trên hình giới thiệu đường đặc tính hai bơm giống ghép nối tiếp có H0 > Hhh Cách dựng đường đặc tính tổng cộng gióng trường hợp A điểm làm việc hai bơm ghép nối tiếp, D điểm làm việc riêng lẽ bơm hệ thống Từ đồ thị thấy rằng, trường hợp ghép hai bơm việc nối tiếp khơng có khả tăng cột áp mà tăng lưu lượng hệ thống 14 Hình 5: Đặc tính làm việc hai bơm ghép nối tiếp (cùng đặc tính) Hhh>H0 Hình 6: Đặc tính làm việc hai bơm ghép nối tiếp (cùng đặc tính) Hhh