79 Trang 8 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮTKí hiệu Nội dung, ý nghĩa V0xoy : ệ quy chiếu gắn trên đĩa con lănHV1x’o’y’ : Hệ quy chiếu gắn trên bánh răng Hypôxyclôít, Epixyclôít φ :
TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI QUẠT THỔI CAO ÁP DẠNG ROOTS
L ịch sử phát triển của các loại quạt thổi Roots
Quạt thổi cao áp dạng Roots là thiết bị có thiết kế cơ khí đơn giản, ra đời từ hàng trăm năm trước Thiết kế đầu tiên của quạt này được cấp bằng sáng chế vào năm 1860 bởi hai nhà thiết kế người Mỹ, Philander Higley và Francis Marion Roots Kể từ năm 1944, Roots blower đã trở thành thương hiệu của công ty Dresser Industries, và hiện tại, hãng quạt Dresser vẫn tiếp tục sản xuất loại quạt này.
Ngày nay, nhiều hãng trên thế giới như Robuschi Blower (Italy), Dresser Root (Mỹ), và các nhà sản xuất Nhật Bản như Heywel, Alnet, Tsurumi, cùng với các thương hiệu từ Đài Loan và Trung Quốc như Longtech, Taiko, Changsha, Fusheng, Aowei, Grea tech đang nghiên cứu và chế tạo máy thổi khí Tuy nhiên, máy thổi khí từ châu Âu và Nhật Bản thường có chất lượng tốt hơn nhưng giá cả cao hơn từ 2 đến 3 lần so với các sản phẩm tương tự từ Đài Loan và Trung Quốc Do đó, người tiêu dùng cần cân nhắc giữa nguồn tài chính và yêu cầu sử dụng để chọn lựa máy thổi khí phù hợp.
Các ứng dụng của các loại quạt thổi cao áp dạng Roots trong công nghiệp
Trong những năm gần đây, quạt thổi cao áp dạng Roots đã trở thành thiết bị phổ biến trong ngành công nghiệp và đời sống hàng ngày Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa hiểu rõ về thiết bị có thiết kế đơn giản này, ngay cả những ai thường xuyên sử dụng nó trong các ứng dụng thực tế.
1.2.1 Ứng dụng trong việc vận chuyển nguyên liệu rời
Máy hút thổi trấu công nghệ silo lắng sử dụng nguyên lý vận chuyển nguyên liệu rời bằng dòng khí, trong đó quạt thổi cao áp Roots tạo ra dòng khí có lưu lượng và tốc độ đủ lớn để di chuyển nguyên liệu từ vị trí này đến vị trí khác Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và nông nghiệp, bao gồm công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nặng và cơ khí hóa nông nghiệp.
Quạt thổi cao áp dạng Roots là một ứng dụng quan trọng trong việc hút thổi nguyên liệu rời như lúa, ngô, đậu lành, cà phê, bột mì và bột cám ngô Thiết bị này được sử dụng để vận chuyển nguyên liệu từ thuyền vào kho, từ kho lên nhà máy, silo, hoặc lên xe bồn Ứng dụng quạt hút thổi nguyên liệu rời đang rất phổ biến tại đồng bằng sông Cửu Long, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và cơ khí hóa nông nghiệp.
1.2.2 Ứng dụng trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp
Hình 1.3 Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp [2]
Hiện nay, các khu công nghiệp và khu chế xuất trên cả nước không chỉ tạo ra nhiều việc làm cho người lao động mà còn góp phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế Tuy nhiên, vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải từ các khu này thải ra mà không qua xử lý đang ngày càng nghiêm trọng Trong bối cảnh môi trường và điều kiện sống được chú trọng hơn bao giờ hết, việc xây dựng các nhà máy xử lý nước thải trở thành yêu cầu bắt buộc cho các khu công nghiệp và khu chế xuất.
Quạt thổi cao áp dạng Roots được sử dụng để sục khí cho các bể điều hòa và bể vi sinh học, cung cấp ôxy cần thiết cho quá trình ôxy hóa các chất hữu cơ và hỗ trợ sự phát triển của vi sinh vật trong nước.
Quạt thổi cao áp dạng Roots là thiết bị thiết yếu trong hệ thống xử lý nước thải, bao gồm xử lý nước thải công nghiệp tại nhà máy, khu công nghiệp và khu chế xuất Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại các tòa nhà, khu đô thị và trung tâm thương mại, cũng như trong hệ thống xử lý nước thải y tế tại bệnh viện.
1.2.3 Ứng dụng trong nuôi trồng thuỷ sản
Trong những năm gần đây, quạt thổi cao áp dạng Roots đã trở thành thiết bị quan trọng trong ngành nuôi trồng thủy hải sản, đặc biệt là trong nuôi tôm và cá tra Sự phát triển nhanh chóng của ngành này đã tạo ra áp lực lên môi trường sống của tôm cá, dẫn đến nhiều khó khăn trong việc duy trì sức khỏe và sự phát triển của chúng.
Quạt thổi cao áp dạng Roots là thiết bị quan trọng trong ao nuôi tôm và cá tra, giúp cung cấp oxy hòa tan trong nước Việc sục khí này không chỉ thúc đẩy sự phát triển của thủy hải sản mà còn tăng mật độ nuôi trồng, rút ngắn thời gian nuôi và nâng cao năng suất cho mỗi vụ nuôi.
1.2.4 Ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng
Quạt thổi cao áp dạng Roots được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống của nhà máy xi măng và nhiệt điện Tùy thuộc vào yêu cầu hoạt động và quy trình công nghệ, quạt thổi Roots sẽ được sử dụng với những mục đích khác nhau.
Quạt thổi cao áp dạng Roots được sử dụng để cung cấp khí cho các máng khí động dưới các silo xi măng, với mỗi silo thường có khoảng 10 quạt tùy theo yêu cầu công nghệ Khi bột xi măng và các loại bột, hạt khác được trộn với không khí, chúng sẽ có hiệu ứng linh động như chất lỏng, giúp dễ dàng chảy trong máng khí động đến các vị trí theo yêu cầu công nghệ.
Quạt thổi cao áp dạng Roots được sử dụng để cung cấp khí cho các hệ thống silo vật liệu, silo xi măng, và cấp khí thổi than vào lò nung Clinker, cũng như cung cấp khí oxy cho lò đốt than Trong các nhà máy nhiệt điện, máy thổi khí đóng vai trò quan trọng trong hệ thống thu hồi tro bụi, giúp ngăn chặn ô nhiễm môi trường bằng cách thu gom toàn bộ tro bụi phát sinh từ quá trình đốt than Tro bụi thu được không chỉ bảo vệ môi trường mà còn có giá trị kinh tế cao, vì nó là chất phụ gia quý cho ngành sản xuất xi măng, bê tông và vật liệu xây dựng.
Hình 1.5 Nhà máy nhiệt điện
1.2.5 Một số ứng dụng khác của quạt thổi cao áp dạng Roots
Ngoài các ứng dụng tiêu biểu của quạt thổi khí, còn nhiều ứng dụng quan trọng khác như thu hồi khí bioga, sục khí tạo bọt trong bể bơi, di chuyển giấy trong in ấn, ứng dụng trong lâm nghiệp và chế biến gỗ Quạt thổi khí cũng được sử dụng trong hệ thống sấy khô, xông hơi công nghiệp và khách sạn, cũng như trong ngành in ấn, chế biến và sản xuất giấy, cùng với hệ thống lọc và cấp khí.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về các loại quạt thổi cao áp dạng Roots
Mặc dù quạt thổi cao áp dạng Roots đã được phát triển từ những năm 50 của thế kỷ XX và có nhiều hãng sản xuất, nhưng sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học công nghệ và nhu cầu sản xuất ngày càng cao đã thúc đẩy các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu Mục tiêu chính là nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành và mở rộng ứng dụng của quạt này trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày Dưới đây là những nghiên cứu tiêu biểu trong lĩnh vực này.
Tại Nhật Bản, các nhà khoa học đã phát triển quạt DRYMAC, một loại quạt thổi cao áp dạng Roots chân không với sáu khoang, được chế tạo từ hợp kim nhôm có khả năng dẫn nhiệt cao Quạt DRYMAC giúp kiểm soát nhiệt độ đồng bộ trong một phạm vi rộng khi hoạt động, và đã được ứng dụng trong quá trình sản xuất Silicon nitride (Si N) trong hệ thống LP-CVD, một trong những quy trình phức tạp nhất trong ngành công nghiệp quạt Hình ảnh của quạt DRYMAC được trình bày trong hình 1.6, minh chứng cho những nghiên cứu và ứng dụng thành công của sản phẩm này.
Hình 1.6Quạt DRYMAC PDR 090CH sử dụng trong quá trình LP- -CVD SI-N ] [6
Thiết kế biên dạng cánh quạt của Chiu-Fan Hsieh và Yii-Wen Hwang (2008) từ Đại học Quốc gia Chung-Cheng, Đài Loan, giới thiệu một phương án mới cho biên dạng răng của quạt thổi cao áp dạng Roots Phương pháp này sử dụng đường torocoít với tỉ lệ xác định đã được tính toán, mở ra hướng thiết kế rôto mới, mang lại hiệu suất cao hơn so với các phương pháp truyền thống Hình 1.7 minh họa sự khác biệt giữa biên dạng rôto theo hai phương pháp, cho thấy sự khác nhau giữa đường hypôxyclôít và epyxyclôít trong phương pháp mới, giúp giảm ứng suất tiếp xúc.
Hình 1.7Sự khác nhau biên dạng giữa hai phương pháp thiết kế mới và truyền thống ] [7
Để tăng lưu lượng, Shih-Hsi Tong và Daniel C.H Yang (2000) từ Đại học California đã giới thiệu hai phương pháp thiết kế rôto mới, nhấn mạnh sự ảnh hưởng của các thông số hình học của quạt thổi cao áp rô dạng Roots (bơm Lobe) đến hiệu suất và tỉ lệ quạt Những thông số này không chỉ được sử dụng để đo đạc hiệu suất mà còn được áp dụng cho quạt với tốc độ dòng chảy cao Hình 1.8 minh họa biên dạng rôto sau khi được tối ưu hóa, cho thấy diện tích rôto được thu nhỏ, từ đó tăng diện tích khoang làm việc và cải thiện lưu lượng của quạt.
Biên dạng theo thiết kế theo phương pháp mới
Biên dạng theo thiết kế theo phương pháp t ruyền thống
Hình 1.8 Biên dạng rôto mới [8]
Các kỹ sư của Viện Nông nghiệp Kỹ thuật Leibniz (Đức) và nhà máy sản xuất quạt Vogelsang Hugo Maschinenbau đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về khe hở tại điểm tiếp xúc giữa các rôto và giữa rôto với thành buồng làm việc của quạt thổi cao áp dạng Roots bốn răng Trong môi trường làm việc như nhà máy nước thải hay nông nghiệp, rôto thường bị ảnh hưởng bởi các tác nhân cơ học, dẫn đến gia tăng khe hở và giảm hiệu quả dòng chảy Nghiên cứu đã phân tích và tính toán những ảnh hưởng này, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật để khắc phục Những giải pháp này đã được áp dụng thành công vào sản phẩm quạt mới tại nhà máy Vogelsang, như thể hiện trong hình 1.9 về các điểm khe hở trong quạt thổi cao áp dạng Roots.
Hình 1.9 Các khe hở trong bơm Roots cánh xoắn ] [9
Ngoài ra còn rất nhiều nghiên cứu khác trong những năm gần đây đƣợc đề cập trong mục tài liệu tham khảo ,10 - 14] [6
Loại quạt này ở Việt Nam chủ yếu mới chỉ được đề cập đến nguyên lý hoạt động và biên dạng rôto, trong khi các sách về bơm thủy lực và tài liệu nguyên lý máy chỉ giới thiệu sơ lược mà chưa có nghiên cứu chuyên sâu Hơn nữa, tài liệu kỹ thuật về loại quạt này gần như không tồn tại, mặc dù nó được sử dụng phổ biến trong các dây chuyền sản xuất nhập khẩu.
Chương 1 giới thiệu về lịch sử phát triển các loại quạt thổi cao áp dạng Roots cũng nhƣ các ứng dụng phổ biến của quạt thổi cao áp dạng Roots trong công nghiệp và đời sống
Quạt thổi cao áp dạng Roots được sản xuất chủ yếu bởi các nhà sản xuất nước ngoài có kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực sản xuất quạt
Tình hình nghiên cứu quạt thổi cao áp dạng Roots trong nước còn hạn chế, chủ yếu dừng lại ở việc xây dựng biên dạng Trong khi đó, trên thế giới, có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về tối ưu biên dạng và vật liệu chế tạo rôto Do đó, tác giả luận văn đã chọn chủ đề “Xác định sự biến đổi áp suất và lưu lượng của quạt thổi cao áp trong các dây chuyền sản xuất tự động” để nghiên cứu.
THIẾT KẾ BIÊN DẠNG RÔTO CỦA QUẠT THỔI CAO ÁP DẠNG
Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của quạt Roots
Quạt thổi cao áp dạng Roots là loại máy thổi lủ ực tích rôto, hoạt động dựa trên nguyên lý ăn khớp của hai bánh răng xyclôít ngoài Đây là loại quạt được sử dụng rộng rãi nhờ vào tính ưu việt của nó Quạt bánh răng xyclôít, hay còn gọi là quạt Lobe, có biên dạng phức tạp với các đường epixyclôit và hypôxyclôit đã được biết đến từ lâu Loại quạt này đã được phát triển và thương mại hóa tại các quốc gia có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh, Hàn Quốc, Nhật Bản và Đức, do yêu cầu độ chính xác gia công cao.
Hình 2.1 Quạt thổi cao áp dạng Roots TLP Series của hãng Johnson [16] 2.1.2 Cấu tạo
Quạt thổi cao áp dạng Roots được cấu tạo từ các bộ phận chính như cánh quạt có biên dạng epixyclôít và hypôxyclôít, trục dẫn động, bánh răng thân khai và giá đỡ Hình 2.2 minh họa cấu tạo tổng quát của quạt thổi cao áp dạng Roots, giúp người đọc dễ dàng hình dung về thiết kế và chức năng của thiết bị này.
Hình 2.2 Cấu tạo quạt thổi cao áp dạng Roots [17]
3, 4 - Trục ngắn và trục dài c a quủ ạt
5, 6 - Cặp bánh răng của quạt
Khi hai rôto c a quủ ạt quay với cùng v n t c góc và ngậ ố ựơc chiều nhau s tẽ ạo ra hai khoảng trống tại c a vào và cử ửa ra
Khi thể tích khoảng trống cửa vào tăng, áp suất trong buồng hút sẽ thấp hơn áp suất khí quyển, dẫn đến không khí bên ngoài tràn vào Lượng không khí này được chuyển đổi ra sau mỗi vòng quay Sau nhiều vòng quay, áp suất trong buồng sẽ tăng lên.
+ N u cế ửa vào l p vào bình kín thì sắ ẽ tạo ra máy hút chân không
Máy sục khí là thiết bị có cửa ra được nối với ống và sục xuống nước Ngoài ra, khi nguyên liệu ở dạng bột hoặc lỏng được đưa vào cửa của quạt, quạt sẽ đóng vai trò như một máy trộn vật liệu.
Hình 2.3 Nguyên lý thành biên dạng cánh quạt.
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của quạt thổi cao áp dạng Roots
Hai rôto công tác 1 và 3 quay xung quanh trục cụ ố nh theo hướng mũi tên Khi hai rôto quay, chúng tạo ra các buồng hút, buồng nén khí và buồng đẩy khí Cửa vào (cửa hút) và cửa ra (cửa đẩy) được hình thành, tạo nên quá trình chuyển động liên tục của không khí từ cửa hút ra cửa đẩy Các buồng hút, nén và đẩy hoạt động đồng bộ, đảm bảo hiệu suất làm việc cao trong quá trình nén khí.
Để đảm bảo hiệu suất làm việc của quạt thổi cao áp dạng Roots, các khe hở giữa cặp rôto và giữa rôto với stator cần được duy trì ở mức tối thiểu 0,1mm Sau một thời gian hoạt động, các khe hở này có xu hướng tăng lên, dẫn đến việc quạt không còn đảm bảo các đặc tính làm việc như ban đầu Mỗi hãng sản xuất có tiêu chuẩn riêng về khe hở, phù hợp với công nghệ chế tạo và yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể.
Phương trình đường epixyclôít và hypôxyclôít
2.2.1 Phương trình của đường Xyclôít
Đường xyclôít là đường cong được tạo ra bởi một điểm trên một đường tròn sinh khi đường tròn này lăn không trượt trên một đường thẳng.
Giả sử ta có đường tròn (O ’ , R) lăn không trượt trên ox 1 của h c cệtrụ ố đị nh
Ox1x2 Tại tâm O’ của đường tròn gắn hệ trục động x1’O’x2’
- M là m ột điểm g n cắ ố định trên , ban đầu M O các trục c a hai h tủ ệ ọa độ này có phương và chiều trùng nhau
- P là điểm tiếp xúc gi a Oxữ 1 và đường tròn, sau m t thộ ời điểm t, hệ trục x’1O’x’ 2 quay một góc t so vớ ệi h trục cố định x 1 Ox 2
Hình 2.6 Nguyên lý hình thành đường xyclôít Nhƣ vậy, ta có: x 1p = OP = PM = -R
Trong không gian 3 chiều ta có thể viết (2.2) dưới dạng sau :
Nếu lấy điểm M sao cho O ' M > R ta có đường xyclôít dãn dài
Hình 2.7Đường xyclôít dãn dài x 1 ' x 2 ' x 1
Nếu O ' M < R ta có đường xyclôít co ngắn có tên gọi Tơrocoít
Hình 2.8Đường Tơrocoít 2.2.2 Phương trình của đường epixyclôít
Khi đường tròn sinh (O1, r) lăn không trượt bên ngoài đường tròn tâm tích bánh răng (O2, R), quỹ tích của một điểm M cố định trên đường tròn sinh sẽ tạo thành đường epixyclôít.
Thiết lập phương trình của đường epixyclôít:
Giả sử M là điểm cố định trên đường tâm tích sinh có bán kính O'M = r Hệ quy chiếu Ʋ0 (xOy) được gắn cố định tại O, trong khi hệ trục động Ʋ1 (x’O’y’) được gắn tại O’.
Tại thời điểm ban đầu điểm P T M 0
T: là điểm thuộc đường tâm tích bánh răng tại thời điểm đầu.
M 0 : là điểm thuộc đường tâm tích sinh tại thời điểm đầu
P: là điểm tiếp xúc của 2 đường tròn tại các thời điểm bất kỳ
Khi đó O ' x ' Ox và OO ' Ox Sau một thời gian t khi vòng tròn tâm tích sinh lăn không trƣợt trên tâm tích bánh răng
Hình 2.9Nguyên lý hình thành đường epixyclôít
- Từ hình 2.9 ta có : = + (2.4) Mặt khác do lăn không trƣợt:
Viết phương trình (2.6) dưới dạng ma trận ta có:
PM 0 = r cos( ) sin( ) ( ) sin( ) cos( )
Phương trình (2.7) được viết lại dưới dạng:
Khi: O ’ M > r ta có đường epixyclôít dãn dài
O ’ M < r ta có đường epixyclôít co ngắn.
2.2.3 Phương trình của đường hypôxyclôít
Đường cong được định nghĩa là quỹ tích của một điểm cố định M trên đường tròn tâm tích sinh (O1, r) khi đường tròn này lăn không trượt bên trong đường tâm tích của bánh răng (O, R).
Thiết lập phương trình củ đườnga hypôxyclôít
Giả sử ta có đường tròn tâm tích sinh 1(O1,r) lăn không trượt phía trong đường tâm tích bánh răng (O,R) Gọi M là một điểm gắn cố định trên
P là điểm tiếp xúc giữa hai đường tròn tâm tích Nếu gọi:
Mặt khác, theo (2.5) do lăn không trƣợt phía trong tâm lăn :
Viết dưới dạng ma trận:
Hình 2.10 Nguyên lý hình thành đường hypôxyclôít Như vậy, đường hypôxyclôít (2.17) được viết dưới dạng:
Khi: O ’ M > r ta có đường hypôxyclôít dãn dài
O ’ M < r ta có đường hypôxyclôít co ngắn.
Chú ý: Nếu ta gọi tỷ số r
Z R thì khi Z = 4 thì đường hypôxyclôít có tên gọi là axtơrít.
Tổng hợp biên dạng rôto của quạt thổi cao áp dạng Roots
a, Loại roto 2 răng b, Loại roto 3 răng
Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc quạt thổi cao áp dạng Roots 2.3.1 Loại 2 răng
Biên d ng cạ ủa bánh răng không nằm trên đường tâm tích bánh răng mà nằm trên đường tâm tích sinh với:
+ Biên dạng đỉnh răng là một nhánh đường e xyclôít Tpi ừ phương trình (2.11) có phương trình biên dạng đỉnh răng như sau:
+ Biên dạng rãnh răng là một nhánh của đường hypôxyclôít T ừ phương trình (2.18) ta có phương trình biên dạng rãnh răng như sau: cos( ) sin( ) ( )cos sin( ) cos( ) ( )sin 0
Hệ (2.19)-(2.20) sẽ hình thành biên dạng răng
Hình 2.13 dưới đây là các thông số cơ bản của quạt nó phụ thuộc vào bán kính tâm tích rôto
Hình 2.12 trình bày bản vẽ mặt cắt tiết diện của quạt, thể hiện kết quả của chương trình vẽ biên dạng cánh quạt với bán kính tâm tích Rf là 5 mm trong môi trường Autocad.
Hình 2.13 Biên dạng rôto 2.3.2 Loại 3 răng
Quạt thổi cao áp dạng Roots với 6 răng có bán kính R và góc tại đỉnh và chân răng là 60 độ Nguyên lý hoạt động của thiết bị này dựa trên việc tạo biên dạng cho các răng, như thể hiện trong hình 2.14.
Quạt thổi cao áp dạng Roots loại 3 răng được trình bày trong Hình 2.14 Biên dạng rôto của loại quạt này được tạo ra thông qua chương trình vẽ biên dạng răng với bán kính tâm tích R0mm trong môi trường Autocad.
Các thông số thiết kế hình học của quạt
Bảng 2.1: Các thông số thiết kế của quạt thổi cao áp dạng Roots
STT Thông số Ký hiệu Đơn vị
1 Số răng của cánh quạt Z răng
2 Chiều dày cánh quạt d mm
3 Lưu lượng quạt Q mm 3 /vòng
4 Bán kính tâm tích sinh rôto mm
5 Bán kính tâm tích bánh răng rôto R = 2Zr mm
6 Bán kính khoang quạt R v = 2r(Z+ 1) mm
7 Khoảng cách giữa hai trục a = 4Zr mm
8 Chiều rộng khoang quạt b = 4r(Z+1) mm
Hình 2.15 Các thông số thiết kế hình học của quạt thổi cao áp dạngRoots
Chương này của luận văn đã đạt được những điểm quan trọng sau: i) Thiết lập phương trình biên dạng cho đỉnh và chân rôto của cặp bánh răng xyclôít ăn khớp ngoài, tạo nền tảng cho các nghiên cứu trong chương 3 và chương 4 ii) Đưa ra các thông số hình học thiết kế cho quạt thổi cao áp dạng Roots, bao gồm đường Epixyclôít và đường Hypôxyclôít.
THIẾT LẬP BIỂU THỨC GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH SỰ BIẾN ĐỔI THỂ TÍCH KHOANG HÚT VÀ KHOANG ĐẨY CỦA QUẠT
Mô tả sự hình thành khoang hút và khoang đẩy
Biến thiên thể tích của quạt thổi cao áp dạng Roots, hay còn gọi là lưu lượng tức thời, phụ thuộc vào góc quay của trục dẫn động tại một thời điểm cụ thể.
Hình 3.1 Mặt cắt thể hiện tiết diện V các khoang của quạt thổi cao áp dạng Roots
V KH là thể tích của khoang hút, trong khi V KD đại diện cho thể tích của khoang đẩy Chiều dày rôto được ký hiệu là d, bán kính tâm tích bánh răng là R, và bán kính tâm tích hình thành biên dạng quạt được ký hiệu là r Cuối cùng, góc quay trục dẫn động được biểu thị bằng .
Rôto 1 và 2 đƣợc dẫn động bởi bộ truyền bánh răng ăn khớp ngoài có tỷ số truyền 1 :1 Nhƣ vậy sau mỗi một vòng quay của trục dẫn động, mỗi rôto thực hiện hai lần hút có thể tích biến thiên của mỗi phần (hình 3.1) tổng quát là :
V = Sd (3.1) Trong đó: S – Diện tích khoang cục bộ quạt thổi cao áp dạng Roots
Gọi SKDlà diện tích khoang đẩy
Suy ra thể tích khoang đẩy : V KD = S KD d (3.2)
Gọi S KH là diện tích khoang hút
Suy ra thể tích biến thiên khoang hút : V KH = S KH d (3.3)
S R Để tìm sự biến thiên thể tích quạt, ta cần tính diện tích biến thiên của quạt Cách tính tổng quát sẽ đƣợc trình bày sau đây:
Tại các góc đặc biệt
Diện tích khoang hút và khoang đẩy bằng nhau do đó cách tính sẽ là: Đối với quạt có số răng chẵn:
SKH = SKD = (SMAX S– 2BR –(Z – 2)SK) (3.4 ) Đối với quạt có số răng lẻ:
SKH = SKD = (SMAX S– 2BR –(Z – 1)SK) (3.5 )
BR epi epi hipo hipo
Hình 3.2 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng ở vị trí ứng với góc 0
Tại các góc đặc biệt , 3 ( Hình 3.3)
Diện tích khoang hút và khoang đẩy sẽ bằng nhau do đó cách tính sẽ là : Đối với quạt có số răng chẵn:
SKH = SKD = (SMAX S– 2BR –(Z – 1)SK) (3.6 ) Đối với quạt có số răng lẻ:
Hình 3.3Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng ở vị trí ứng với góc
Và phương trình biên dạng cánh bơm được cho bởi: cos ( )cos cos ( )cos sin ( )sin sin ( )sin r R r R r x r r R r R r r r R r R r y r r R r R r r
BR epi epi hipo hipo
( Hình 3.4) Để tính S KD cần phải xác định đƣợc S ABCDE và diện tích các phần S 1 , S 2 ,S 3 ,S 4 ,S 5 tùy thuộc vào số Z răng của quạt
Diện tích khoang đẩy S KD cần tìm là :
Diện tích khoang hút S KH cần tìm là : x
Với đường Epixyclôít Với đường Hypôxyclôít Với đường Epixyclôít Với đường Hypôxyclôít
Hình 3.4 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng ở vị trí cần tính toán S 1 ,S 2 ,S 3 ,S 4
(Hình 3.5)khoang hút bằng khoang đẩy.
Hình 3.5 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng ở vị trí cần tính toán
Do quạt có biên dạng đối xứng nên khi trục dẫn động quay đến góc
2Z thì diện tích khoang đẩy lúc này sẽ bằng diện tích khoang hút thời điểm góc
Khoang đẩy y Cửa hút Khoang hút
Ví dụ với quạt 2 răng : diện tích khoang đẩy tại 50 0 sẽ bằng diện tích khoang hút 40 0
Diện tích khoang đẩy S KD cần tìm là:
(3.13) Diện tích khoang hút S KH cần tìm là:
Vì quạt Roots có tính chất đối xứng nên chỉ cần xét đến góc
sẽ lặp lại chu kỳ ban đầu.
Xác định sự biến đổi diện tích các khoang hút và khoang đẩy theo góc quay của trục dẫn động
3.2.1 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng
Với thông số động học của loại quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng Z = 2, R 2rZ = 4r thay vào công thức (2.10) và khai triển có:
Phương trình biên dạng rôto
t hypôxyclôí epixyclôít cos5 5 cos sin 5 5 sin cos3 3 cos sin 3 3 sin epi epi hipo hipo x r r y r r x r r y r r
_ _ _ _ x cos -y sin cos +x sin x cos -y sin cos +x sin epi ro epi epi epi ro epi epi hipo ro hipo hipo hipo ro hipo hipo x y y x y y
Tại các góc đặc biệt 0, ,
Hình 3.6 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng tại thời điểm ban đầu
BR epi epi hipo hipo
(3.18) Đối với quạt có số răng chẵn ta có diện tích 2 phần:
Tại các góc đặc biệt , 3
Hình 3.7Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng ở vị trí ứng với góc
Diện tích khoang hút và khoang đẩy:
Hình 3.8 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng ở vị trí ứng với góc 10 0
Diện tích khoang đẩy S KD c n tìm là ầ :
S S S S (3.24 ) Tính góc tại thời điểm ăn khớp:
Cho(3.25 (1)) và(3.25 (2)) bằng nhau ta đƣợc ( )
Diện tích khoang hút S KH c n tìm là: ầ
KG MAX BR KD KD
Diện tích khoang đẩy S KD là:
S S ( 3.28) Diện tích khoang hút S KH là:
Hình 3.9 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng ở vị trí ứng với góc 50 0
Thể tích của quạt sau mỗi vòng quay của trục dẫn động :
+Thể tích biến thiên khoang đẩy:
V KD S d KD (mm 3 ) (3.30) +Thể tích biến thiên khoang hút:
V KH S d KH (mm 3 ) (3.31) Với d là chiều dày khoang quạt tính theo mm
Sử dụng phần mềm Matlab, chúng tôi đã lập trình để xuất kết quả dựa trên các thông số của bộ quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng, với các tham số cụ thể như: r = 20 mm, Z = 2, ω = 40 rad/s, d = 40 mm và 0 ≤ γ ≤ 2π.
Kết quả biến thiên thể tích khoang đẩy của quạt đƣợc thể hiện đồ thị nhƣ sau:
Hình 3.10 Biến thiên thể tích khoang đẩy của quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng
Kết quả biến thiên thể tích khoang hút của quạt đƣợc thể hiện đồ thị nhƣ sau:
Hình 3.11 Biến thiên thể tích khoang hút của quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng
Trong một vòng quay của trục dẫn động quạt thổi cao áp dạng Roots 2 cánh, có 4 chu kỳ biến đổi thể tích với mỗi rôto biến đổi 2 lần Mỗi chu kỳ này cho thấy xu hướng thu hẹp thể tích để tạo áp lực đẩy, trong khi khoang hút tăng dần để tạo áp lực hút Tiếp theo, quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng cũng sẽ được phân tích.
Với thông số động học của loại quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng Z = 3, R 2rZ = 6r thay vào công thức (2.10) và khai triển có:
Phương trình biên dạng rôto epixyclôít hypôxyclôit
cos 7 7 cos sin 7 7 sin cos5 5 cos sin 5 5 sin epi epi hipo hipo x r r y r r x r r y r r
_ _ _ _ x cos -y sin cos +x sin x cos -y sin cos +x sin epi ro epi epi epi ro epi epi hipo ro hipo hipo hipo ro hipo hipo x y y x y y
Tại các góc đặc biệt 0, , 2
Hình 3.12 Quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng tại thời điểm ban đầu
BR epi epi hipo hipo
(3.35) Áp dụng công thức ta có:
Diện tích khoang hút và khoang đẩy :
Hình 3.13Quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng ở vị trí ứng với góc 30 0
Tại các góc đặc biệt ,
Diện tích khoang cửa hút và khoang cửa đẩy:
S S S S Z S r r (3.37) Diện tích khoang cửa hút S KH cần tìm là:
(3.40) Tính góc tại thời điểm ăn khớp:
Cho (3.41(1)) và (3.41(2)) bằng nhau ta đƣợc ( )
Diện tích khoang đẩy S KD cần tìm là:
KD MAX BR K KH 3 KH
Hình 3.14Quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng ở vị trí ứng với góc 40 0
Diện tích khoang đẩy quạt S KD là:
S S (3.44) Diện tích khoang hút quạt S KH là:
Thể tích của quạt sau mỗi vòng quay của trục dẫn động
+Thể tích biến thiên khoang đẩy
V KD S d KD (mm 3 ) (3.46) +Thể tích biến thiên khoang hút:
V KH S d KH (mm 3 ) (3.47) Với d là chiều dày khoang quạt tính theo mm
Sử dụng các biểu thức giải tích đã được tính toán, chúng tôi đã lập trình trong phần mềm Matlab với thông số của quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng, bao gồm bán kính r = 20 mm, số răng Z = 3, và đường kính d = 40 mm, với góc γ trong khoảng từ 0 đến 2π.
Kết quả biến thiên thể tích khoang cửa đẩy và cửa hút đƣợc thể hiện đồ thị nhƣ sau:
Hình 3.15 Biến thiên thể tích khoang đẩy của quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng
Hình 3.16 Biến thiên thể tích khoang hút của quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng
Trong một vòng quay của trục dẫn động quạt thổi cao áp dạng Roots 3 răng, mỗi rôto trải qua 6 chu kỳ biến đổi thể tích với 3 lần biến đổi.
3.2.3 Quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng
Với thông số động học của loại quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng Z = 4, R 2rZ = 8r thay vào công thức (2.10) và khai triển có:
Phương trình biên dạng cánh rôto
t hypôxyclôí epixyclôít cos9 9 cos sin 9 9 sin cos7 7 cos sin 7 7 sin epi epi hipo hipo x r r y r r x r r y r r
_ _ _ _ x cos -y sin cos +x sin x cos -y sin cos +x sin epi ro epi epi epi ro epi epi hipo ro hipo hipo hipo ro hipo hipo x y y x y y
Tại các góc đặc biệt 0, ,
Hình 3.17 Quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng tại thời điểm ban đầu
BR epi epi hipo hipo
(3.52) Áp dụng công thức ta có:
Diện tích biến thiên khoang hút và khoang đẩy:
Tại các góc đặc biệt , 3
(Hình 3.18) Diện tích biến thiên khoang hút và khoang đẩy:
Hình 3.18Quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng ở vị trí ứng với góc
Diện tích khoang đẩy quạt S KD cần tìm là:
Suy ra: S ABCDE S FAEG S CDG S ABF Tính góc tại thời điểm ăn khớp:
Cho (3.57(1)) và(3.57 (2) ) bằng nhau ta đƣợc ( )
Diện tích khoang hút quạt S KH cần tìm là:
KH MAX BR K KD KD
Diện tích khoang đẩy quạt S KD là:
Diện tích khoang hút quạt S KH là:
Hình 3.19 Quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng ở vị trí ứng với góc 30 0 Thể tích của quạt sau mỗi vòng quay của trục dẫn động :
+Thể tích biến thiên khoang đẩy:
V KD S d KD (mm 3 ) (3.62) +Thể tích biến thiên khoang hút:
V KH S d KH (mm 3 ) (3.63) Với d là chiều dày khoang quạt tính theo mm
Ví dụ áp dụng : Với bộ thông số quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng: r = 20 mm; Z = 4; = 40 rad/s; d = 40 mm; 0 2
Kết quả biến thiên thể tích khoang đẩy và khoang hút đƣợc thể hiện đồ thị nhƣ sau:
Hình 3.20 Biến thiên thể tích khoang đẩy của quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng
Hình 3.21 Biến thiên thể tích khoang hút của quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng
Trong một vòng quay của trục dẫn động quạt thổi cao áp dạng Roots 4 răng, mỗi rôto sẽ trải qua 8 chu kỳ biến đổi thể tích, với 4 lần biến đổi thể tích cho mỗi chu kỳ.
3.2.4 Quạt thổi cao áp dạng Roots 5 răng
Với thông số động học của loại ạt thổi cao áp dạng Roots 5 răng Z = 5, R = qu 2rZ = 10r thay vào công thức (2.10) và khai triển có:
Phương trình biên dạng rôto
t hypôxyclôí epixyclôít cos11 11 cos sin11 11 sin cos 9 9 cos sin 9 9 sin epi epi hipo hipo x r r y r r x r r y r r
_ _ _ _ x cos -y sin cos +x sin x cos -y sin cos +x sin epi ro epi epi epi ro epi epi hipo ro hipo hipo hipo ro hipo hipo x y y x y y
Tại các góc đặc biệt 0, , 2
BR epi epi hipo hipo
Áp dụng công thức ta có:
Diện tích biến thiên khoang đẩy và khoang hút :
Hình 3.22Quạt thổi cao áp dạng Roots 5 răng tại thời điểm ban đầu
Tại các góc đặc biệt , 3
Hình 3.23Quạt thổi cao áp dạng Roots 5 răng ở vị trí ứng với góc 18 0
Diện tích biến thiên khoang đẩy và khoang hút:
S S S S S (3.70) Diện tích khoang hút quạt S KH cần tìm là:
Suy ra: S ABCDE S FBCD S DEG S ABF
Tính góc tại thời điểm ăn khớp:
Cho(3.73 (1)) và (3.73(2)) bằng nhau ta đƣợc ( )
Diện tích khoang đẩy quạt S KD cần tìm là: S KD S MAX S 2 BR 3S K S KH
Hình 3.24Quạt thổi cao áp dạng Roots răng ở vị trí ứng với góc5 25 0
Diện tích khoang đẩy quạt S KD : là
(3.74) Diện tích khoang hút quạt S KH là :
Thể tích của quạt sau mỗi vòng quay của trục dẫn động :
+Thể tích biến thiên khoang đẩy:
V S d (mm 3 ) (3.76) +Thể tích biến thiên khoang hút:
V KH S d KH (mm 3 ) (3.77) Với d là chiều dày khoang quạt tính theo mm
Ví dụ áp dụng :Với bộ thông số quạt Roots 5 răng : r = 20 mm; Z = 5; d = 40 mm 0 2
Kết quả biến thiên thể tích khoang đẩy và khoang hút đƣợc thể hiện đồ thị nhƣ sau:
Hình 3.25 Biến thiên thể tích khoang đẩy của quạt thổi cao áp dạng Roots 5 răng
Hình 3.26 Biến thiên thể tích khoang hút của quạt thổi cao áp dạng Roots 5 răng
Trong một vòng quay của trục dẫn động quạt thổi cao áp dạng Roots 5 răng, mỗi rôto thực hiện 10 chu kỳ biến đổi thể tích, với 5 lần biến đổi thể tích trong mỗi chu kỳ.
ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ HÌNH HỌC ĐẶC : TRƯNG ĐẾN ÁP SUẤT VÀ LƯU LƯỢNG CỦA QUẠT
Thiết lập biểu thức xác định áp suất trong các khoang hút và khoang đẩy của quạt
Áp suất là đại lƣợng vật lý đƣợ định nghĩa là lực c trên một đơn vị ệ di n tích tác dụng theo phương vuông góc với bề ặ ậ m t v t th ể
Mô hình các khoang hút và đẩy của quạt tủ ạ Roots 2 răng thể hiện quá trình vận chuyển chất khí từ khoang đẩy sang khoang hút thông qua hoạt động của bánh răng.
Mô hình quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng được sử dụng để khảo sát sự thay đổi áp suất trong các khoang quạt Để thực hiện điều này, ta xem xét một tập chất khí có thể tích dV, và hình dung việc điền đầy chất lỏng vào khoang quạt như là việc xếp chồng các lớp chất khí có thể tích dV lên nhau Sự chuyển động của khí trong khoảng thời gian dt sẽ được phân tích để hiểu rõ hơn về áp suất trong hệ thống.
Theo định lý biến thiên động lượng, độ biến thiên động lượng được xác định bằng xung của lực tác dụng, được biểu diễn qua công thức Δp = FΔt (4.1).
p là độ biến thiên động lƣợng. Δp = p 1 p– 2 = mv e - mv (4.2)
F là lực tác dụng vào khối chất lỏng :
S là diện tích mặt cắt lớp chất lỏng
Với P a và P c là áp suất tại hai mặt cắt của khối chất lỏng (nhƣ hình)
Δt là thời gian lực tác dụng
P a P c Sdt m e (4.4) cho thấy rằng, khi xét tỉ lệ chất lỏng chảy vào, lượng chất lỏng từ bề mặt rất lớn, cùng với việc thêm kích thước cắt ngang để điều chỉnh dòng chảy vào, tạo ra một góc vuông với trục dẫn động Do đó, tại điểm chảy vào, chúng ta có vận tốc chất lỏng dọc trục rất bé, có thể coi là v e = 0.
Xét khoang qu t có di n tích m t c t vuông góc v i tr c quay là , xét mạ ệ ặ ắ ớ ụ S ặt phân t ốthểtích của khoang quạt dV (Hình 4.3)
N u g i v n t c dòng ch khí d c tr c quay là ế ọ ấ ố ất ọ ụ v, ta có lƣợng ch t khí ấ điền đầy th tích ể dVlà : dV = vdtSn (4.5)
Hình 4.3 Mô hình hóa mặt phân tố thể tích của khoang quạt
Vì là sự cố vào khoang ớ ố ử chất khí của quạt, trường hợp vào nợ ử nằm ở hai mặt của quạt tản nhiệt n = 2 Trường hợp chỉ có một cửa ở một mặt của quạt tản nhiệt n = 1 Ở đây ta xét cấu trúc quạt có một cửa ở một mặt quạt (n = 1).
Với b là chiều dày bánh răng của quạt ta có bdS dV (4.7) dt d d dS S b dt dS S b
(4.8) Với là góc quay của trục dẫn động ta có : dt d
là tốc độ quay trục dẫn động.
Khối lƣợng của phân tố thể tích đang xét : dV m (4.11) Với là khối lƣợng riêng của chất lỏng.
Từ đó ta có : dVV dt
4.1.1 Phương pháp tính toán các thông số
Các thông số đầu vào của quạt bao gồm , b, và Diện tích khoang quạt tại từng thời điểm dựa trên góc quay của trục dẫn động đã được tính toán chi tiết trong chương trước.
Chỉ còn duy nhất thông số
Sử dụng định nghĩa đạo hàm : Cho hàm số f ( x ) xác định trong khoảng )
(a b , f(x 0 )đƣợc gọi là đạo hàm của hàm số f(x) tại điểm x 0 đƣợc định nghĩa bởi:
Diện tích các khoang đẩy và hút thay đổi theo góc quay trục dẫn động (γ) Tại mỗi vị trí cụ thể của góc quay γ₀, chúng ta có thể tính gần đúng đạo hàm bằng công thức đã nêu.
0 : góc quay trục dẫn động tại một thời điểm xác định.
S : gia số tiệm cận không S =0,00001
4.1.2 Biến đổi áp suất trong các khoang hút và khoang đẩy
V i b thông s quớ ộ ố ạt Roots 2 răng: r = 20 mm; Z=2; 100 rad / s ; b = 400 mm; 0 2 Di n tích khoang qu t t ng v trí góc quay tr c dệ ạ ừ ị ụ ẫn động đã đƣợc trình bày c thụ ể ở chương 3
Cách tính đạo hàm di n tích khoang qu t bệ ạ ằng phương pháp số đã được trình bày ở trên.
Dựa vào phương pháp tính toán đã nêu, chúng tôi sử dụng phần mềm Matlab để thực hiện các phép tính Theo chiều quay trục đã được chỉ định trong hình 4.4, chúng tôi xác định được khoang hút S KH và khoang đẩy S KD.
Hình 4.4 Quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng tại vị trí góc quay 70 o
Kết quả biến thiên diện tích và áp suất khoang cửa hút S KH (Hình 4.5 ), đƣợc thể hiện nhƣ đồ thị sau :
Hình 4.5 Đồ thị thể hiện áp suất biến thiên khoang hút của quạt thổi cao áp dạng
K t qu bi n thiên di n tích và áp su t khoang cế ả ế ệ ấ ửa đẩy S KD (Hình 4.6 ), đƣợc th ể hiện nhƣ hai đồ sau: thị
Hình 4.6 Đồ thị thể hiện áp suất biến thiên khoang đẩy của quạt thổi cao áp dạng
Roots 2 răng Tại thời điểm 45 n90 ( n = 1, 2, 3 )diện tích khoang cửa hút là nhỏ nhất, diện tích khoang cửa đẩy lớn nhất từ hai biểu đồ trên ta thấy áp suất ở khoang cửa hút là lớn nhất và tại khoang cửa đẩy là nhỏ nhất.
Ảnh hưởng của các thông số thiết kế đặc trưng đến sự biến đổi áp suất trong các
4.2.1 Ảnh hưởng của số răng Z tới áp suất
Bánh răng quạt thổi cao áp dạng Roots có số răng Z là 2, 3, 4 hoặc 5 Bán kính tâm tích sinh của quạt là 20 mm, với vận tốc góc trục dẫn động ω đạt 100 rad/s Chiều dày bánh răng là 400 mm, trong khi khối lượng riêng của không khí trong các khoang quạt là 1,29 kg/m³.
i : góc quay trục dẫn động tại thời điểm bất kỳ, 0 i 2 (Hình 4.7 )
Hình 4.7 minh họa mặt cắt của quạt thổi cao áp dạng Roots 2 răng, thể hiện diện tích các khoang và thông số kỹ thuật Bằng cách kết hợp các thông số này với phần mềm tính toán và xử lý số liệu, chúng ta đã tạo ra đồ thị thể hiện sự thay đổi áp suất trong các khoang quạt theo số răng Z của bơm.
Hình 4.8 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang hút quạt Roots 2 răng
Hình 4.9 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang đẩy quạt Roots 2 răng
Hình 4.10 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang hút quạt Roots 3 răng
Hình 4.11 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang đẩy quạt Roots 3 răng
Hình 4.12 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang hút quạt Roots 4 răng
Hình 4.13 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang đẩy quạt Roots 4 răng
Hình 4.14 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang hút quạt Roots 5 răng
Hình 4.15 Đồ thị thể hiện biến thiên áp suất khoang đẩy quạt Roots 5 răng
Từ những biểu đồ trên ta có thể thấy khi Z tăng dẫn tới:
Sự biến thiên áp suất giảm, dẫn đến biên độ tăng, giảm áp suất đột ngột cũng giảm Áp suất trong hai khoang quạt đều giảm.
Các bước thay đổi áp suất tăng dần theo chiều tăng của Z
Số răng Z của quạt Roots có ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất trong các khoang hút và đẩy của quạt Việc lựa chọn quạt với số răng phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất làm việc tối ưu trong điều kiện áp suất cụ thể.
Với quạt Roots áp suất lớn nhất ở trường hợp số răng Z = 3
Z n từ đồ thị ta thấy áp suất ở khoang hút là nhỏ nhất, áp suất ở khoang đẩy là lớn nhất.
Z n từ đồ thị ta thấy áp suất ở khoang hút là lớn nhất, áp suất ở khoang đẩy là nhỏ nhất.
Ảnh hưởng của các thông số thiết kế đến lưu lượng trung bình
Lưu lượng trung bình của quạt Roots được cho bởi biểu thức : b ZS
Trong đó : Q là lưu lượng của quạt với số răng Z tương ứng.
Z số răng của quạt thổi cao áp dạng Roots
S K diện tích mặt cắt khoang vận chuyển trong quạt thổi cao áp dạng Roots
b chiều dày bánh răng quạt thổi cao áp dạng Roots Với các thông số r = 20 mm, b = 400 mm, Z = 2;3;4;5, ta có được bảng lưu lƣợng quạt nhƣ sau:
Z Hình 4.16 Lưu lượng của quạt thổi cao áp dạngRoots theo số răng trên rôto
Biểu đồ hình 4.17 cho thấy mối quan hệ giữa số răng và số lượng khoang vận chuyển S K Khi số răng tăng, số lượng khoang vận chuyển S K giảm, dẫn đến lưu lượng sau một vòng quay của quạt thổi cao áp dạng Roots cũng giảm xuống.
Chế tạo thực nghiệm
4.4.1 Thông số thiết kế của quạt Roots
Từ các tính toán tổng kết ở chương 2 ta có các thông số thiết kế như bảng 2.1.
4.4.2 Chương trình gia công a Chọn các thông số công nghệ b Thông số thiết bị
Bảng 4.1 : Thông số kỹ thuật chính của máy dây EDM DK7763cắt
CNC Wire Cut EDM DK7763 DK7763B DK7763D DK7763F
Kích thước bàn máy (mm) 660 x 1100 Độ nhám Sau khi gia công (um)