Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đến lưu lượng và độ cao nâng nước của bơm xoắn ốc dùng sức nước dòng chảy sông suối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐẾN LƢU LƢỢNG VÀ ĐỘ CAO NÂNG NƢỚC CỦA BƠM XOẮN ỐC DÙNG SỨC NƢỚC DỊNG CHẢY SƠNG SUỐI” LÊ HỮU HÙNG THÁI NGUYÊN - 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi Lê Hữu Hùng, học viên lớp Cao học K13 – CN CTM Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt giúp đỡ TS Nguyễn Sỹ Hiệt, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp Tôi đến cuối chặng đường để kết thúc khóa học Tơi định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số kỹ thuật đến lưu lượng độ cao nâng nước bơm xoắn ốc dùng sức nước dịng chảy sơng suối” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn TS Nguyễn Sỹ Hiệt tham khảo tài liệu liệt kê Tôi không chép cơng trình cá nhân khác hình thức Nếu có tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm NGƯỜI CAM ĐOAN Lê Hữu Hùng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Lời xin cảm ơn TS Nguyễn Sỹ Hiệt – Thầy hướng dẫn khoa học định hướng đề tài, hướng dẫn thầy việc tiếp cận khai thác tài liệu tham khảo bảo q trình tơi viết luận văn Tơi muốn cảm ơn ý kiến bảo GS TSKH Phạm Văn Lang, thầy cô trực tiếp giảng dạy thầy cô khoa sau đại học Trường ĐH KTCN Thái Nguyên giúp đỡ tơi hồn thành khóa học Cuối tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn gia đình tơi, thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp ủng hộ động viên tơi suốt q trình học trình làm luận văn Tác giả Lê Hữu Hùng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 11 Tính cấp thiết đề tài 11 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 11 Tổng quan nội dung nghiên cứu đề tài 11 Mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 12 Chƣơng I 13 NĂNG LƢỢNG DÒNG CHẢY SÔNG SUỐI VÀ VIỆC SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƢỢNG THIÊN NHIÊN PHỤC VỤ SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG Ở MIỀN NÚI Dịng chảy sơng suối – nguồn lượng thiên nhiên 13 1.1.1 Mạng lưới sông suối nước ta 13 1.1.2 Thủy chế sơng ngịi Việt nam 14 1.1.3 Dòng chảy sông suối 14 1.1.4 Dịng chảy sơng suối Việt Nam yếu tố địa lý tác động tới 15 Nhu cầu cung cấp nước cho sản xuất vùng cao 27 Sử dụng lượng dịng chảy sơng suối phục vụ đời sống sản xuất 29 Các loại phương tiện cung cấp nước tưới dùng lượng dòng chảy 29 1.4.1 Cọn nước truyền thống 30 1.4.2 Bơm thủy luân 32 1.4.3 Bơm va 33 1.4.4 Bơm cuộn - xoắn ốc 34 1.4.5 Ưu, nhược điểm bơm xoắn ốc lựa chọn để cung cấp nước tưới trồng vùng cao 36 Nghiên cứu ứng dụng bơm xoắn ốc giới nước 37 1.5.1 Nghiên cứu, ứng dụng bơm cuộn bơm xoắn ốc giới 37 1.5.2 Nghiên cứu ứng dụng bơm cọn xoắn ốc nước 41 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu luận văn 44 Chƣơng II 45 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 3.4 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mục tiêu nội dung nghiên cứu 2.1.1 Mục tiêu chung 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Thiết bị khảo sát dòng chảy phương pháp đo 2.3.1 Lưu tốc dòng chảy phương pháp đo 2.3.2 Các phương pháp đo lưu tốc Các dụng cụ đo vận tốc 2.4.1 Lưu tốc kế - phân loại lưu tốc kế 2.4.2 Các phận chủ yếu lưu tốc kế 2.4.3 Ống đo thủy văn 2.4.4 Xác định vận tốc xác định lực tác động dịng chảy lên vật trơi Lưu lượng dòng chảy phương pháp đo Trang thiết bị đo khảo sát dịng chảy thí nghiệm bơm 45 45 45 45 46 46 48 49 49 49 49 52 53 56 Chƣơng III NGHIÊN CỨU CƠ SỞ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THƠNG SỐ CHÍNH CỦA BƠM XOẮN ỐC Cơ sở nguyên lý hoạt động bơm xoắn ốc Lý thuyết trình hoạt động bơm 3.2.1 Nguyên lý bơm - áp kế tầng 3.2.2 Sự chuyển động phân đoạn chứa khí nước 3.2.3 Đổ nước ngược 3.2.4 Mực nước dâng lên cuộn ống 3.2.5 Ống dẫn xả nước Xây dựng cơng thức tính thơng số kỹ thuật bơm xoắn ốc 3.3.1 Lượng nước gầu múc 3.3.2 Lưu lượng bơm 3.3.3 Cơng thức tính độ cao nâng nước tối đa bơm xoắn ốc Kết luận 60 Chƣơng IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 77 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 60 64 64 65 68 69 71 73 73 74 75 75 4.1 4.2 4.3 4.4 BƠM XOẮN ỐC QUAY BẰNG SỨC NƢỚC DÒNG CHẢY Điều tra khảo sát tình hình trồng, lượng mưa, sơng suối số tỉnh miền núi phía Bắc, đánh giá khả ứng dụng bơm xoắn ốc 4.1.1 Điều tra khảo sát tình hình trồng hai bên bờ suối 4.1.2 Điều tra khảo sát tình hình thời tiết khí hậu mùa khơ Nhu cầu khó khăn việc tưới nước mùa khơ 4.1.3 Khảo sát lưu lượng dòng chảy sông suối 4.1.4 Đánh giá khả ứng dụng ứng dụng bơm xoắn ốc chạy sức nước dòng chảy 4.1.5 Khả đưa nước lên cao Thiết kế chế tạo bơm xoắn ốc 4.2.1 Kết cấu phận kết cấu bơm xoắn ốc đặt phao 4.2.2 Tính tốn thơng số kỹ thuật bơm xoắn ốc Thí nghiệm xác định mối quan hệ thông số kỹ thuật bơm Khảo nghiệm thực tế sử dụng KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Tài liệu tham khảo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 77 77 78 78 79 81 81 82 86 87 93 98 99 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT An - Dấu hiệu nhận dạng phần khơng khí ống xả A.n - Dấu hiệu nhận dạng lượng khơng khí bơm dt - Mức chìm sâu nước cửa bơm HD - Độ cao nâng nước bơm Hn - Áp lực tuyệt đối đầu chứa khí ứng với LA.n HT - Áp lực tuyệt đối đầu bơm hn - Mức nước ứng với phân đoạn nước W.n LA - Độ dài đoạn ống chứa khí bơm áp lực HA LA.n - Độ dài đoạn ống chứa khí bơm áp lực Hn LW.n - Độ dài đoạn ống chứa nước theo sau phần ống lọt khí KW - Độ dài đoạn ống chứa nước Wn vị trí n đường ống xả KA.n - Độ dài đoạn ống chứa khí An vị trí n đường ống xả M - Số lượng đoạn ống chứa nước ống xả N - Số cuộn ống bơm Ns - Vận tốc quay bơm (số vòng quay) P - Áp suất tuyệt đối QP - Dung lượng bơm R - Khoảng cách từ trục bơm đến đường tâm ống xoắn ốc r - Đường kính ống nước tP - Thời gian để lượng A0 W0 vào ống nước tq - Thời gian để lượng khí Am-1 rời khỏi ống nước Vn - Khối lượng khơng khí áp lực Pn Va - Vận tốc tương đối đoạn ống khí đến đoạn ống nước di chuyển lên ống xả Wn - Dấu hiệu nhận dạng đoạn ống xả nước W.n - Dấu hiệu nhận dạng đoạn ống nước bơm W.s - Dấu hiệu nhận dạng đoạn ống nước phân đoạn nước tràn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ∆n - Mômen tương đối đoạn ống nước tiến đến D - Đường kính cuộn ống v - Vận tốc dịng chảy sơng, suối n - Vòng quay bơm k - Hệ số hiệu suất sử dụng dòng chảy z - Số vòng ống cuộn ống d - Đường kính ống dgm - Đường kính gầu múc q - Lưu lượng nước bơm vòng quay H - Độ cao nâng nước lên cao tối đa Q - Lưu lượng bơm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Kết thí nghiệm thay đổi số vịng ống cuộn bơm Bảng Kết thí nghiệm thay đổi kích thước gầu múc dgm Bảng Kết thí nghiệm thay đổi vịng quay bơm (n) Bảng Kết thí nghiệm quan hệ lưu lượng vòng quay bơm (q) với độ cao xả nước (H) Bảng Kết thí nghiệm thay đổi số cuộn ống bơm (N) Bảng Kết thí nghiệm thay đổi đường kính ống d Bảng Kết thí nghiệm thay đổi đường kính bánh xe bơm nước D (thay đổi đường kính cuộn ống) Bảng Kết khảo nghiệm bơm xoắn ốc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Đường phân nước giới hạn lưu vực sơng (suối) Hình 1.2 Đồ thị biễu diễn mặt cắt ngang khác dọc theo sông (suối) mối liên hệ lưu lượng yếu tố dịng chảy theo mặt cắt ngang Hình 1.3 Các tỉnh miền núi phía Bắc tiểu lưu vực sơng Hình 1.4 Cọn nước sử dụng tỉnh miền núi Hình 1.5 Bơm thủy luân Hình 1.6a Thiết bị bơm va Hình 1.6b Cơng trình bơm va Hình 1.7 Bơm cuộn Hình 1.8 Bơm xoắn ốc Hình 1.9a Bơm cuộn đạp chân Hình 1.9b Bơm cuộn súc vật quay Hình 1.9c Bơm cuộn dùng lượng gió Hình1.10 Bơm cuộn đặt phao quay sức nước dịng chảy sơng suối Hình 1.11 Guồng bơm xoắn ốc quay sức nước dịng chảy (Philippine) Hình 1.12 Guồng bơm xoắn ốc đặt phao làm việc Hình 2.1 Phân bố vận tốc thủy trực Hình 2.2 Máy lưu tốc kế LS25-1A Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý đo vận tốc ống thủy văn Hình 2.4 Mặt cắt ngang dịng chảy Hình 2.5 Máy đo lưu tốc dịng chảy MODEL OSS-B1 Hình 2.6 Máy đo lưu tốc dịng chảy AEM1-D Hình 2.7 Khảo sát dịng chảy Hình 2.8 Dịng chảy mùa cạn suối Hình 3.1 Sơ đồ cuộn ống bơm xoắn ốc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn trục, qua khớp nối kín quay ống xả Vật liệu trục thép ống có đường kính D = 86 mm, đầu bịt kín, đầu gắn với khớp nối ống kín quay dẫn nước Hình 4.5 Trục bơm ( đồng thời ống thu gom nước) - Trục bơm, - Đầu nối với cuộn ống nước - Khớp nối ống kín quay Hình 4.6 Khớp nối ống kín quay - Ống bán trục, - Ổ bi , - Thân khớp nối, - Gioăng cao su, - Nắp bao ngoài, - Giăng cao su, - Cút nối với trục bơm, 10 - Cút nối với ống dẫn nước - Phao nổi: Sử dụng thùng phuy nhiên liệu ghép thành mảng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 4.7 Cụm phao - Khung đỡ cụm phao, - Thùng phuy nhiên liệu tận dụng 4.2.2 Tính tốn thơng số kỹ thuật bơm xoắn ốc Để thiết kế chế tạo bơm xoắn ốc, trước hết cần tính tốn xác định thơng số bơm Trên sở nguyên lý làm việc bơm nghiên cứu phân tích lý thuyết, thiết lập cơng thức tính tốn xác định thơng số kỹ thuật bơm xoắn ốc 1/ Lưu lượng bơm vòng quay (q) đơn vị thời gian (Q); Để thuận đơn giản việc tính lưu lượng xác định thơng qua mối liên hệ công thức sau, đưa vào hệ số K1 : q  K1 N  2d D Trong K1 - Hệ số nạp đầy ống luôn nhỏ < 0,5 Chọn K1 = 0,45 q  0,45.4  0.582.25  37,5 lít/vịng Áp dụng cơng thức: Q  n.q Uớc lượng n = 4 vịng/phút Q  (4  5).37,5  149,4 186,8 lít /phút = 8,9611,21 m3/giờ Hoặc Q =215-269 m3/ngày đêm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2/ Tính chiều cao nâng nước tối đa bơm nước Hmax Áp dụng công thức: H max  K  Dn Trong đó: K2 - hệ số độ cao nâng nước K2 = 1,01,2 (theo thực nghiệm) Chọn K2 = 1,0 H max  1,0(2,4  2,34  2,28  2,22)  9,24 m 4.3 Thí nghiệm xác định mối quan hệ thông số kỹ thuật bơm Để đánh giá xác định ảnh hưởng thông số chế độ làm việc bơm đến tiêu bơm, đề tài tiến hành thực nghiệm thí nghiệm với thơng số tiêu sau: a) Các thơng số thí nghiệm: - Số vịng ống cuộn ống, z; - Đường kính ống, d; - Đường kính cuộn ống, D (cũng đường kính bơm); - Số cuộn ống bơm, N; - Đường kính gầu múc, dgm; - Vịng quay bơm, n; b) Chỉ tiêu đánh giá: - Lưu lượng nước bơm vòng quay, q - Độ cao nâng nước lên cao tối đa H, m - Lưu lượng bơm Q, l/s - Đánh giá hiệu kinh tế sử dụng ý nghĩa thực việc sử dụng loại bơm phục vụ đời sống dân sinh sản xuất nông nghiệp, bảo vệ môi trường Bảng Kết thí nghiệm thay đổi số vịng ống cuộn bơm Các thông số thay đổi là: D = 2,5m, d = 58mm, N = cuộn, dgm = 100mm, n = vòng/ph mức nước ngập bánh xe bơm h = 320mm TT Số vòng ống cuộn z Độ cao nâng nước tối đa, Lưu lượng nước vòng quay bơm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Vận tốc quay bơm http://www.lrc-tnu.edu.vn n (vòng/ph) 4,62 độ cao xả nước = 2/3 Hmax, q (lít/vịng) 5,84 6,85 5,80 7,32 9,24 6,08 6,93 11,33 6,22 7,01 13,56 6,10 6,90 (vòng) Hmax, m 2 3,63 Qua thí nghiệm ta nhận thấy số vịng quay bơm (n) khơng ảnh hưởng đến lưu lượng nước q Nhưng số vòng ống tăng lên làm tăng nhanh độ cao nâng nước (Hmax) Ảnh hưởng số vòng cuộn bơm đến độ cao nâng nước 16 Độ cao nâng nước, H 14 12 10 2 Số vịng cuộn, z Hình 4.8 Ảnh hưởng số vòng cuộn đến độ cao nâng nước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lưu lượng bơm H, m3/phút Ảnh hưởng số vòng cuộn bơm đến lưu lượng 19.8 19.6 19.4 19.2 19 18.8 18.6 18.4 18.2 Số vịng cuộn ơng, n Hình 4.9 Ảnh hưởng số vòng cuộn đến lưu lượng nước vịng quay Bảng Kết thí nghiệm thay đổi kích thước gầu múc dgm Các thơng số khơng tay đổi là: D = 2,5 m, d = 58mm, N = cuộn, n = vòng/ph, h = 320mm Số vòng ống cuộn z (vòng ống) Thông số đo Hmax (m) 3,0 Lưu lượng vòng 2/3 Hmax Hmax 6,0 Lưu lượng vòng quay 2/3 Hmax q (lít/vịng) Loại gầu múc lắp cho ống bơm 4,60 4,60 4,60 4,12 5,80 7,48 9,10 9,10 9,10 4,5 6,10 7,20 Tăng kích thước gầu múc làm tăng lưu lượng, không ảnh hưởng đến chiều cao nâng nước Với gầu múc D = 90mm có tượng nước đổ ngược lại nửa vòng sau gầu múc quay từ đỉnh bơm xuống Đối với gầu múc nhỏ tượng khơng xảy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Như vòng quay nạp lượng nước định vào bơm gầu múc phải có kích thước vừa đủ để nạp lượng nước Gầu múc nhỏ làm giảm lưu lượng bơm, to không tăng lưu lượng bơm mà cịn có hại tăng lực quay bơm phải mang lượng nước thừa gầu múc Đây sở để tính tốn kích thước gầu múc Bảng Kết thí nghiệm thay đổi vịng quay bơm (n) Các thơng số giữ cố định là: D = 2,5m, d = 58 mm, N = cuộn, dgm = 100mm, z = 3,0 vòng/cuộn, h = 320 mm Vận tốc quay bơm n (vòng/ph) 4,22 Chiều cao nâng nước tối đa Hmax (m) 9,2 Lưu lượng vòng quay bơm 2/3 Hmax, q (lít/vịng) 6,40 7,12 9,2 5,80 9,53 9,2 5,44 11,50 9,2 4,30 15,79 (nmax) - Thứ tự Ghi Nước xả lại gầu múc Nhận xét: Vận tốc quay bơm không ảnh hưởng đến chiều cao nâng nước bơm, có ảnh hưởng nhiều đến lưu lượng vòng quay Bơm quay nhanh làm cho khả nạp nước vào ống không kịp, kết lưu lượng bơm bị giảm Có giới hạn tốc độ quay bơm tối ưu, nằm vùng vận tốc thấp lưu lượng lớn ổn định Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Ảnh hưởng vòng quay đến lưu lượng bơm Lưu lượng bơm,lit/vòng 4.22 7.12 9.53 11.5 Vận tốc quay bơm n, v/phút 15.8 Hình 4.10 Ảnh hưởng vòng quay bơm đến độ cao nâng nước Bảng Kết thí nghiệm quan hệ lưu lượng vòng quay bơm (q) với độ cao xả nước (H) Độ cao nâng nước tối đa thí nghiệm đo Hmax = 4,6m) Các thông số khác giữ cố định là: D = 2,5 mm, d = 58mm, N = cuộn, h = 320mm, n = 7,4 vòng/ph, z = 3,0 vòng, dgm= 60 mm Độ cao xả nước 2,2 Lưu lượng vịng quay bơm nước q (lít/vịng) 6,80 Vận tốc quay bơm n (vòng/ph) 7,45 3,2 6,00 7,37 4,2 5,92 7,57 TT Nhận xét: Độ cao xả nước không ảnh hưởng nhiều tới lưu lượng bơm (chỉ giảm khoảng 1,5 % tăng độ cao xả nước thêm 1,0 m) Bảng Kết thí nghiệm thay đổi số cuộn ống bơm (N) ( Các thông số giữ cố định: D = 2,5m; d = 48mm; n = 4,3 vòng/ph; z = 3,0 vịng/cuộn; dgm = 60 mm; h = 320mm) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số cuộn ống bơm N cuộn Chiều cao nâng nước tối đa Hmax (m) 4,6 Lưu lượng nước vịng quay 2/3 Hmax, q (lít /vòng) 3,20 Vận tốc quay bơm, n (vòng/phút) 4,22 4,6 6,25 4,39 cuộn (mỗi bánh xe công tác cuộn) Nhận xét: Số cuộn ống không ảnh hưởng đến độ cao nâng nước Lưu lượng tăng lên rõ rệt tỷ lệ thuận với số cuộn ống Đây sở để làm tăng lưu lượng bơm Bảng Kết thí nghiệm thay đổi đường kính ống d Các thơng số giữ cố định D = 2,5 m, N = cuộn, n = 7,0 vòng phút, z = 5,0 vòng/ cuộn, dgm = 60 mm, h = 320mm Đường kính ống, d (mm) 30 Chiều cao nâng nước tối đa, Hmax (m) 7,5 Lưu lượng nước vòng quay 2/3 Hmax, q (lít/vịng) 2,06 Vận tốc quay bơm, n (vòng/ph) 7,20 48 7,6 4,96 7,01 Nhận xét: Đường kính d ống khơng có ảnh hưởng tới độ cao nâng nước Nhưng tăng chiều với lưu lượng bơm Bảng Kết thí nghiệm thay đổi đường kính bánh xe bơm nước D (thay đổi đường kính cuộn ống) Các thông số cố định d = 30 mm, N = cuộn, n = vòng/phút, dgm = 60 mm z = vòng /cuộn, h = 320mm Đường kính ống d (mm) Chiều cao nâng nước tối đa, Hmax (m) Lưu lượng nước vòng quay 2/3 Hmax, Q (lít/vịng) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tốc độ quay bơm, n vòng/ph http://www.lrc-tnu.edu.vn 2,0 5,2 2,24 7,05 2,5 7,5 3,32 7,20 Nhận xét: Đường kính bánh xe (đường kính cuộn ống) ảnh hưởng nhiều đến lưu lượng độ cao nâng nước bơm 4.4 Khảo nghiệm thực tế sử dụng Hình 4.11 Thí nghiệm bơm xoắn ốc dịng suối Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 4.12 Thí nghiệm xác định độ cao nâng nước bơm Hình 4.13 Nước khỏi đường ống bơm a) Kết khảo nghiệm Kết khảo nghiệm trình bày bảng Bảng Kết khảo nghiệm bơm xoắn ốc Mức nước ngập bánh xe: 70 cm Vận tốc trung bình dịng suối: vs = 1,22 m/s (Đo lưu tốc kế kiểu cánh quạt Trung Quốc) Lưu lượng bơm q Q0 (lít/vịng) (lít /giây) 19,18 1,63 N0 Độ cao xả nước, H(m) 7,4 Vòng quay bơm, n (v/ph) 5,1 6,4 5,5 19,20 1,76 6,35 0,42 5,4 5,6 20,14 1,88 6,76 0,43 4,4 5,6 20,58 1,93 6,95 0,44 3,4 5,8 19,34 1,70 6,39 0,42 2,4 6,1 18,10 1,84 6,63 0,40 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Q m3/h 5,87 Hệ số nạp đầy ống, k1 0,42 http://www.lrc-tnu.edu.vn Qua khảo nghiệm, số liệu thực tế đo lưu lượng, độ cao nâng nước, kích thước gầu múc so với số liệu tính tốn lý thuyết từ cơng thức nêu xấp xỉ Do áp dụng cơng thức việc thiết kế bơm xoắn ốc Kết luận kết nghiên cứu xác định đặc tính kỹ thuật bơm xoắn ốc Từ kết thí nghiệm, xác định đặc tính bơm xoắn ốc, với ảnh hưởng thông số kỹ thuật bơm, chế độ làm việc đến tiêu lưu lượng độ cao nâng nước có nhận xét kết luận sau: 1) Thí nghiệm thay đổi số vòng xoắn ốc cuộn ống, z - Số vòng xoắn ốc cuộn ống không ảnh hưởng tới lưu lượng bơm - Số vòng xoắn ốc cuộn bơm ảnh hưởng rõ rệt đến độ cao nâng nước bơm Tăng số vòng xoắn ốc làm tăng độ cao nâng nước bơm ngược lại Đây giải pháp chủ yếu để tăng độ cao nâng nước bơm xoắn ốc 2) Thay đổi kích thước ống múc Kích thước ống múc không ảnh hưởng đến độ cao nâng nước tối đa bơm Tăng kích thước ống múc làm tăng lưu lượng bơm Nhưng ống múc lớn (87mm) vơ ích, nước thừa chảy tràn trở lại ống múc quay từ đỉnh bánh xe xuống, làm tăng thêm lực quay bơm vơ ích 3) Thay đổi vịng quay bơm, n Vận tốc quay bơm không ảnh hưởng đến độ cao nâng nước tối đa bơm Vận tốc quay bơm ảnh hưởng rõ rệt đến lưu lượng vịng quay bơm (q) Quay chậm lưu lượng vòng quay bơm lớn, đạt đến mức tối đa giữ ổn định giới hạn vận tốc Đó vùng vận tốc tối ưu Quay nhanh vận tốc tối ưu lưu lượng giảm khơng ống múc khơng kịp múc nạp nước vào cuộn ống 4) Thay đổi độ cao xả nước bơm, H Lưu lượng nước bơm không giảm tăng độ cao xả nước Trong thực tế cho thấy: Khi bơm hoạt động dịng suối đó, tăng độ cao xả nước làm cho lực quay bơm nặng bơm phải quay chậm đi, tức V giảm, lưu lượng bơm (Q=V.q) giảm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5) Thay đổi số cuộn ống bánh xe bơm, N Số cuộn ống không ảnh hưởng đến độ cao nâng nước tối đa bơm Số cuộn ống tăng giảm làm tăng giảm lưu lượng bơm rõ rệt theo tỷ lệ thuận Đây giải pháp chủ yếu để tăng lưu lượng bơm xoắn ốc 6) Thay đổi đường kính ống, d Đường kính ống cuộn bơm (kích thước ống) khơng ảnh hưởng tới độ cao nâng nước bơm Đường kính ống tăng giảm làm tăng giảm lưu lượng bơm rõ rệt 7) Thay đổi đường kính bánh xe bơm (Đường kính cuộn ống) D Đường kính bánh xe bơm có ảnh hưởng lớn đến lưu lượng độ cao độ cao nâng nước bơm Tăng giảm đường kính bánh xe làm tăng giảm rõ rệt lưu lượng vòng quay bơm độ cao nâng nước tối đa bơm Đánh giá nơi lắp đặt sử dụng bơm xoắn ốc Máy bơm nước sức nước triển khai Yên Bái Máy khơng sử dụng nhiên liệu, đưa nước lên cao m, lưu lượng bơm 202239 m3/ngày đêm (khi tốc độ dòng suối 1,2-1,3m/giây, tốc độ quay bơm 4,8 vòng/phút) Ở tỉnh miền núi, sơng suối mùa khơ có lưu lượng lớn tốc độ dòng chảy mạnh (trên 1m/giây), nên máy bơm xoắn ốc tận dụng sức nước để vận hành Ưu bật bơm xoắn ốc đưa nước lên cao gấp nhiều lần đường kính bánh xe bơm, cọn nước truyền thống đưa nước lên cao gần đường kính bánh xe cọn nước Suối Nhì chảy qua Đồng Ban, xã Sơn Thịnh, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái đến mùa khô, cánh đồng 5ha trồng ngô, đậu khoai tây lại thiếu nước chênh lệch độ cao suối cánh đồng đến 5-7m Bơm xoắn ốc có bánh xe làm thép, sơn chống gỉ, đặt phao bệ cố định, dễ dàng điều chỉnh, tháo dỡ, di chuyển vào mùa mưa lũ Không dùng nhiên liệu nên máy hồn tồn khơng gây nhiễm mơi trường Loại bơm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn nhân rộng địa bàn khác giải tình trạng thiếu nước tưới sản xuất nông nghiệp nhiều nơi thuộc tỉnh miền núi Máy bơm xoắn ốc phù hợp với địa phương, giải tình trạng khó khăn đưa nước tưới từ suối lên cánh đồng Do thiết bị vận hành sức nước, nên người dân giảm khoản chi phí xăng dầu hay điện chạy máy, không cần người thường xuyên túc trực vận hành máy, giảm chi phí nhân cơng lao động Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Nhu cầu tƣới nƣớc mùa khô Mùa khô miền núi mưa lượng bốc lại nhiều bình độ cánh đồng so với mặt sơng suối cao từ 5-10 mét Nhu cầu nước tưới cho trồng hai bên bờ sông suối lớn cấp thiết, khơng có phương tiện tưới nước phù hợp ảnh hưởng nhiều đến sản xuất đời sống sinh hoạt hàng ngày người dân vùng cao Trong mùa khơ dịng sơng suối có lưu lượng vận tốc dịng chảy đảm bảo cho việc sử dụng bơm xoắn ốc Với mạng lưới sông suối dày đặc lưu lượng vận tốc dịng chảy lớn, nguồn lượng quý giá để sử dụng vào việc chạy máy bơm xoắn ốc phục vụ tưới trồng đời sống sinh hoạt người dân Đối với bơm xoắn ốc đặt phao Qua nghiên cứu phân tích, thí nghiệm, đề tài xây dựng thiết lập số cơng thức tính tốn bơm Xác định đặc tính bơm xoắn ốc Kết sở khoa học giúp cho việc thiết kế kiểu, cỡ bơm khác phù hợp đáp ứng yêu cầu địa bàn ứng dụng sử dụng bơm Bơm đặt phao dễ lắp ráp di chuyển tới địa điểm khác dòng suối, tháo dỡ đưa lên bờ bảo quản phòng tránh lũ phá hỏng mùa mưa tới Với việc bơm hoạt động không cần đến nhiên liệu truyền thống việc suốt ngày đêm không ngừng nghỉ, giải pháp kỹ thuật sử dụng lượng thiên nhiên đem lại hiệu kinh tế cao việc cung cấp nước từ sông suối lên cao tưới trồng miền núi Guồng bơm xoắn ốc có kết cấu đơn giản, nguyên vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền, giá thành chế tạo khơng cao hồn tồn chế tạo địa phương Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt ThS Vũ Đình Phiên cộng sự, Cọn nước xoắn ốc quay sức dòng suối để tưới trồng vùng miền núi, Tạp chí Kết nghiên cứu Viện Cơ điện Nông nghiệp & Chế biến Nông sản Các số liệu thống kê từ Trung tâm Khí tượng TƯ số tỉnh miền núi về: Lượng mưa, lượng nước bốc hơi, độ chênh lệch mức nước mùa mưa mùa khơ, lưu lượng, tốc độ dịng chảy sơng suối số tỉnh miền núi Tiếng Anh FAO Irrigation and Drainage, Water lifting Device - (1992) D.J.Hilton, Further Development of a Coil Tube Irrigation Pump, 1990 D.J Hilton, The Coil tube pump - A new design, (Institute of Advanced Education, Australia, 1992) L.Naegel, G Real, A.M Mazaredo, Spiral pump: Alow - cost, rational, stream- driven water-lifting device, Farm Machinery-IRRI, 1990 L.C.A Naegel, Evaluation of Stream-driven spiral pump under field Conditions, UPLB, 1991 Proceeding of the Internatonal Agricultural Engineering Conference and Exhibition, bankok, Thailand, 3- December 1990 GH.Mortimer, R.Anable, The coil pump - Theory and practice, Journal of hydraulic Reseach, Vol 22 1984, N01 10 C V and A D Pope, "The Measurement of Pressure - Precision Manometers", "Engineering Measurements", 1983 11 Morgan, Peter R "A New Water Pump: Spiral Tube", The Zimbabwe Rhodesia Science News,1979 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn