Cơ Khí - Giáo trình Máy Phụ Tàu Thủy phần 5 ppt

97 Để áp dụng phơng trình (3.61) cần biết số xâm thực tới hạn th . Nó đợc xác định dựa vào các công thức thực nghiệm và các bảng dữ liệu trong các tài liệu chuyên dụng. Dới đây sẽ đa ra công thức tính chuyển đổi dự trữ xâm thực tới hạn. Giả sử có hai bơm đồng dạng hình học làm việc ở các chế độ đồng dạng. Theo định nghĩa có dự trữ xâm thực tới hạn g p g2 v g p h bh 2 vvth th . Khi xâm thực p vth /(g)-p bh /(g)=p th /(g) là chênh lệch cột áp áp suất ở thiết diện vào của kênh dẫn chất lỏng vào bơm và ở thiết diện có áp suất nhỏ nhất. Nếu bỏ qua khác nhau về độ cao của các thiết diện trên thì chênh lệch trên bằng chênh cột áp tĩnh, nó tỉ lệ với bậc hai của tốc độ: p th /(g)H T v 2 . Nếu kể đến (3.35) có h th v 2 (nL) 2 hay 2 22 11 2th 1th Ln Ln h h . (3.62) Phơng trình (3.62) cho phép xác định dự trữ xâm thực của bơm đồng dạng hình học với một bơm có đặc tính xâm thực đã biết trớc, hoặc tính chuyển dự trữ xâm thực của một bơm từ một vòng quay sang vòng quay khác. Các công thức đa ra không liên hệ riêng với quá trình làm việc của bơm cánh cụ thể nào nên phù hợp với tất cả các dạng bơm cánh có bánh cánh quay hoặc quá trình làm việc có chu kì. Bằng thí nghiệm xác định đợc rằng, tính chất xâm thực của các bơm cánh, trừ các bơm có các cánh ngắn, chỉ phụ thuộc vào điều kiện cửa vào bánh cánh mà không phụ thuộc điều kiện ra khỏi nó (vào hình dạng cánh và bánh cánh ở cửa ra và kết cấu đờng dẫn chất lỏng ra). Do đó, để công thức (3.62) đúng, chỉ cần đảm bảo đồng dạng hình học đờng dẫn chất lỏng vào và các yếu tố cửa vào bánh cánh mà không bắt buộc đồng dạng của cửa ra và của lối dẫn chất lỏng ra. Loại kích thớc tuyến tính L ra khỏi các công thức (3.35) và (3.62). Muốn vậy, chỉ cần lấy luỹ thừa bậc 2/4 hai vế phơng trình (3.34), bậc 3/4 phơng trình (3.61) rồi chia các vế tơng ứng cho nhau. Ngoài ra, còn nhân cả hai vế phơng trình thu đợc với 10 3/4 : 4/3 2th 22 4/3 1th 11 )10/h( Qn )10/h( Qn . Nh vậy, đại lợng 4/3 th )10/h( Qn C (3.63) nh nhau ở tất cả các bơm đồng dạng hình học khi làm việc ở các chế độ đồng dạng. Cũng tơng tự nh hệ số tốc độ (hay vòng quay so sánh), nó đợc gọi là hệ số tốc độ xâm thực. Phơng trình này do X.X. Rutnhev thành lập. Từ đó thấy tính chất chống xâm thực của bơm càng tốt nếu C càng lớn. ở chế độ tối u, các bơm kém về mặt xâm thực (ví dụ, các bơm dùng cho chất lỏng bẩn), hệ số tốc độ xâm thực đối với chế độ tới hạn thứ nhất C I =600700 và nhỏ hơn, đối với các bơm bình thờng C I =8001000, còn các bơm có tính chống xâm thực tốt C I =1300 và hơn. Trong công thức tính hệ số trên, đơn vị của lu lợng Q(m 3 /s), vòng quay n(v/ph), h th (m). http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 98 Phơng trình (3.63) cho phép xác định dự trữ xâm thực tới hạn hoặc, khi đã biết dự trữ xâm thực tới hạn, xác định vòng quay tối đa nếu biết hệ số C. Bơm hai lối vào có dòng vào chia đôi, trị số lu lợng trong (3.63) lấy bằng Q/2, trong đó Q là lu lợng bơm. Nh vậy, với cùng độ dự trữ xâm thực và lu lợng có thể chọn vòng quay của bơm hai lối vào bằng 2 lần vòng quay bơm một lối vào. Đó là một trong các u điểm cơ bản của bơm hai lối vào. Theo lí thuyết trình bày ở phần này, có thể xác định dự trữ xâm thực tới hạn bằng các cách sau. 1. Theo kết quả thử xâm thực bơm. Kết quả thu đợc bằng thí nghiệm đợc tính đổi sang chất lỏng, vòng quay và các kích thớc khác bằng các công thức tính chuyển. 2. Theo phơng trình (3.61). 3. Theo phơng trình (3.63). Phân tích (3.61) thấy, để giảm dự trữ xâm thực cần tăng đờng kính lối D 0 vào bánh cánh và chiều rộng b 1 cửa vào, giảm chiều dày cánh ở cửa vào. Khi tăng quá mức đờng kính D 0 hiệu suất bơm giảm. Điều đó hạn chế khả năng cải thiện tính chống xâm thực bơm bằng cách tăng đờng kính lối vào. Tăng chiều rộng bánh cánh cửa vào tăng mạnh tính chống xâm thực bơm, giảm hiệu suất tơng đối nhỏ. Trên hình 3.46 mô tả bánh cánh bơm li tâm có tính xâm thực nâng cao. Bơm này, ở chế độ tới hạn thứ hai hệ số C đạt tới 2300. Biện pháp khác nâng cao phẩm chất chống xâm thực của bơm là đặt thêm bánh cánh tầng thứ nhất kiểu dọc trục (hình 3.47), nó tăng áp suất cửa vào bánh cánh li tâm nên bảo đảm bơm làm việc không bị xâm thực. Để tăng cờng khả năng chống xâm thực của bản thân bánh cánh dọc trục ngời ta tăng đờng kính ngoài và giảm chiều dày cánh. Phổ biến là dùng kết cấu bánh cánh có các cánh theo dạng mặt vít, ở các bơm nh vậy hệ số C ở chế độ tới hạn thứ hai đạt đến 5000. 3.6.6. Làm việc nối tiếp và song song của các bơm Nối tiếp các bơm thờng dùng để tăng cột áp trong các trờng hợp, khi một bơm không thể tạo ra cột áp yêu cầu (ví dụ nh trong hệ thống mà cột áp đòi hỏi thay đổi trong phạm vị rộng, lu lợng ít thay đổi). Khi làm việc nối tiếp lu lợng của các bơm nh nhau, cột áp chung bằng tổng cột áp các bơm ở cùng lu lợng. Nh vậy, đặc tính tổng của các bơm I+II thu đợc bằng cách cộng tung độ các đờng cột áp I và II của hai bơm. Giao của đặc tính tổng của các bơm với đặc tính hệ thống bơm cho điểm làm việc A với sản lợng Q và cột áp tổng H I +H II Hình 3.46. Bánh cánh bơm có tính chống xâm thực cao. Hình 3.47. Đặt cánh hớng trục trớc bánh cánh. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 99 của hai bơm. Qua điểm A vẽ đờng thẳng đứng cắt các đờng cong cột áp I và II sẽ xác định đợc cột áp từng bơm riêng H I và H II . Khi nối tiếp các bơm, chất lỏng đến bơm thứ hai có áp suất đáng kể. Do đó, khi nối tiếp áp suất ở bơm II có thể vợt áp suất cho phép theo điều kiện bền. Trong trờng hợp nh vậy phải đặt bơm II cách xa bơm I, ở chỗ mà áp suất chất lỏng vào bơm II trong mức độ cho phép. Điểm này có thể xác định bằng cách xây dựng đờng cong áp suất của đờng ống. Giả sử lắp thêm bơm nữa vào hệ thống trên, từ đồ thị có thể thấy nó sẽ ảnh hởng đến toàn bộ hệ thống. Đờng đặc tính tổng khi đó đợc nâng lên, điểm là việc A sẽ dịch sang phải, lu lợng qua bơm tăng. Đó là do khi lắp thêm bơm, năng lợng chất lỏng nhận đợc tăng, nếu cột áp tĩnh của hệ thống ống không đổi thì năng lợng bổ sung chuyển thành động năng làm tăng vận tốc chất lỏng. Cột áp và công suất các bơm dĩ nhiên sẽ thay đổi. Nếu bơm có đờng đặc tính công suất đi lên thì khi lắp thêm bơm, công suất các bơm sẽ tăng lên so với trớc khi lắp. Khi ghép nối tiếp các bơm có đặc tính dốc, đặc tính tổng sẽ dốc hơn. Khi đó hệ thống có thể thay đổi cột áp trong phạm vi rộng mà lu lợng ít biến đổi. Các bơm làm việc song song sử dụng để tăng sản lợng, thờng là trong các hệ thống yêu cầu có sản lợng thay đổi trong phạm vi lớn. Khi đó nếu dùng một bơm có sản lợng lớn để thoả mãn yêu cầu tối đa, khi cần lu lợng nhỏ thì hiệu suất không cao và công suất của máy moóc không đợc khai thác hết. Dới tầu, để hạn chế số lợng các bơm và sử dụng chúng một cách có hiệu quả nhất thờng dùng các bơm có nhiều công dụng khác nhau, chúng có thể làm việc độc lập trong hệ thống này hay kết hợp với nhau phục vụ cho các hệ thống khác khi cần lu lợng lớn (ví dụ trong các hệ thống hút khô, dằn, cứu hoả). Mặt khác, bố trí theo kiểu này nâng cao tính dự phòng các hệ thống. Các bơm khi làm việc song song trên một đờng ống dài thờng đợc đặt gần nhau trong phạm vi một phòng máy. Hình 3.48, b cho sơ đồ hệ thống hai bơm. Vì các bơm I và II nằm gần nhau, đờng ống dài nên có thể bỏ qua sức cản trên các Hình 3.48 Xác định chế độ làm việc các bơm ghép: a)- nối tiếp; b)- song song. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 100 nhánh riêng (tới điểm O). Giả sử mực bể hút ngang nhau. Khi đó cột áp các bơm nh nhau vì áp suất ở điểm O nh nhau. Thay hai bơm bằng một có sản lợng bằng tổng sản lợng các bơm lấy ở cùng cột áp. Khi thay thế nh vậy, sản lợng của hệ thống không thay đổi. Để có đặc tính tổng của hai bơm cần phải cộng hoành độ các điểm trên các đờng cột áp của hai bơm, lấy ở cùng tung độ, tức là cộng các đờng cột áp bơm I và II theo chiều ngang. Giao của đặc tính tổng này với đặc tính hệ thống cho điểm làm việc A. Hoành độ điểm A bằng tổng lu lợng hai bơm Q I +Q II , tung độ là cột áp H I =H II . Qua diểm A vẽ đờng thẳng song song trục hoành, giao của đờng này với các đờng cột áp I và II là các điểm làm việc C và D của các bơm I và II. Sau đây sẽ xác định chế độ làm việc trong trờng hợp hai bơm làm việc song song đặt xa nhau đáng kể (Hình 3.49). Khi đó không thể bỏ qua sức cản của các nhánh ống hút và đẩy trớc điểm B, điểm nối các ống nhánh. Giả sử bể hút của các bơm có mực chất lỏng chênh nhau. Lấy mặt chuẩn so sánh là mực chất lỏng bể hút bơm I, cột áp toàn bộ của chất lỏng tại B, nếu bỏ qua thành phần cột áp động, sẽ là: )g/(pzy BB . (3.64) Để giải bài toán đặt ra, ta phải thiết lập đợc quan hệ của cột áp y ở thiết diện B với lu lợng chất lỏng trong các nhánh ống của hệ thống. Viết phơng trình Becnuli cho các nhánh AB, CB và BD. Đoạn AB. Cột áp của bơm I tiêu tốn để nâng chất lỏng lên độ cao z B , tạo ra cột áp áp suất p B /(g) và tổn thất thuỷ lực h AB trên đoạn AB (bỏ qua cột áp động tại thiết diện B): ABBBI h)g/(pzH , hay theo (3.64) y=H I -h AB . (3.65) Để xây dựng quan hệ của y với lu lợng trong ống AB, theo phơng trình (3.65), từ đờng đặc tính cột áp I của bơm I phải trừ đi tổn thất thuỷ lực h AB trên đoạn AB, tổn thất này tỉ lệ với bậc hai lu lợng. Bằng cách này thu đợc đờng IB gọi là đặc tính của bơm I qui về điểm B. Đoạn CB. Tơng tự nh trên, cột áp bơm II tạo ra bằng: Hình 3.49. Xác định chế độ làm việc của các bơm nối song song. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 101 CBBCBII h)g/(p)zz(H , hay y=H II +z C -h CB . (3.66) Muốn xây dựng đờng quan hệ giữa y và lu lợng bơm II chỉ cần dịch đặc tính II của bơm II lên một đoạn bằng z C và trừ tung độ đi một đoạn bằng h CB . Đờng IIB là đặc tính bơm II qui về điểm B. Đoạn BD. Phơng trình Becnuli cho thiết diện B và D có dạng (bỏ qua cột áp động ở thiết diện B): z B +p B /( g)=z D +h BD . Do đó y=z D +h BD . (3.67) Để xây dựng đờng cong BD quan hệ giữa y và lu lợng trên đoạn BD cần phải cộng thêm vào z D một lợng bằng tổn thất trên đoạn BD- tỉ lệ với bậc hai của lu lợng. Lu lợng trong ống BD bằng tổng lu lợng các ống nhánh AB và CB: Q BD =Q I +Q II . (3.68) Ta xây dựng đờng quan hệ của y với lu lợng tổng trong các ống AB và CB, IB+IIB. Muốn vậy, cộng hoành độ các đờng đặc tính qui đổi IB và IIB ứng với từng giá trị y (cộng các đờng cong IB và IIB theo phơng ngang). Hệ thống khi đó sẽ làm việc ở giá trị y mà lu lợng trong ống BD bằng tổng lu lợng các ống AB và CB, tức là tại điểm mà hoành độ của đặc tính tổng IB+IIB bằng với hoành độ của đờng BD. Giao điểm M của các đờng cong thoả mãn điều kiện này. Hoành độ của M có giá trị bằng lu lợng trong ống BD, tung độ có trị số bằng y. Biết giá trị y có thể tìm trên các đờng đặc tính qui đổi của các bơm lu lợng Q I và Q II trong các ống AB và CB, sau đó từ Q I và Q II đã biết sẽ xác định đợc cột áp H I và H II của các bơm. Từ đồ thị có thể rút ra một số nhận xét sau khi các bơm làm việc song song. 1. Lu lợng tổng nhỏ hơn tổng lu lợng của các bơm khi làm việc riêng rẽ trong cũng hệ thống ấy. Lu lợng tổng chỉ bằng tổng lu lợng các bơm khi hoạt động riêng cộng lại khi sức cản hệ thống bằng không (điều này không thể có). Khi các bơm đồng thời làm việc, lu lợng tổng trong đờng ống chung tăng, tổn thất thuỷ lực tăng. Khi đó cột áp yêu cầu tăng, do đó lu lợng các bơm giảm so với khi làm việc một mình. Đối với bơm li tâm, công suất các bơm sẽ giảm khi làm việc song song. Mặt khác, hiệu quả của việc ghép càng cao, tức là lu lợng tăng đợc nhiều khi ghép thêm bơm, khi sức cản đờng ống càng nhỏ, hay nói cách khác là đặc tính ống thoải. 2. Khi lu lợng một bơm giảm vì một lí do nào đó (vòng quay giảm, tiết lu một nhánh ống đẩy v.v.) sẽ dẫn đến tăng lu lợng và công suất bơm kia. Hoặc ngợc lại, vòng quay của một bơm tăng sẽ dẫn đến giảm lu lợng ở ống nhánh kia. Điều này cần lu ý đến khi, ví dụ, bố trí hệ thống làm mát chung cho hai động cơ điezel, các bơm do các động cơ lai. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 102 3. Số lợng các bơm có thể ghép song song cũng có giới hạn do đặc tính chung của các bơm và đặc tính hệ thống quyết định. Ghép song song các bơm có đặc tính thoải với nhau, đặc tính chung sẽ tiến đến đờng nằm ngang nhanh, hệ thống có thể thay đổi lu lợng rộng trong khi cột áp ít thay đổi. 3.6.7. Sự làm việc của bơm trong đờng ống rẽ nhánh Trên hình 3.50 mô tả sơ đồ hệ thống có các nhánh. Bơm cấp chất lỏng cho hai bể chứa C và D nằm ở các độ cao khác nhau. Yêu cầu đặt ra là phải xác định đợc chế độ làm việc của bơm và lu lợng qua các nhánh. Có hai khả năng có thể xảy ra. 1. Cột áp áp suất tại B lớn hơn mực chất lỏng trong bình D (y>z D ). Trong trờng hợp này, chất lỏng từ B sẽ đợc đa tới bình C cũng nh D. 2. Cột áp áp suất tại B thấp hơn mực chất lỏng ở bình D (y<z D ). Khi đó chất lỏng trong đờng ống BD chảy theo hớng từ D về B. Trớc tiên chúng ta xét trờng hợp thứ nhất. Viết phơng trình chuyển động của chất lỏng theo các đờng ống AB, BC và BD. Đờng ống AB. Cột áp bơm chuyển thành công nâng chất lỏng lên độ cao z B , tạo ra cột áp áp suất p B /(g) ở điểm B và khắc phục sức cản đờng ống h AB (bỏ qua cột áp động ở B): H=z B + p B /( g)+h AB , (3.69) từ đó z B +p B /( g)=y=H-h AB . (3.70) Dựa vào (3.70) dựng đợc đồ thị cột áp y phụ thuộc lu lợng trong đờng ống AB bằng cách trừ tung độ đặc tính bơm H=f(Q) đi một lợng bằng h AB . Kết quả thu đợc đặc tính bơm B qui về điểm B, đờng nét đứt trong hình vẽ. Đoạn BC. Từ phơng trình Becnuli đối với hai thiết diện B và C, bỏ qua các thành phần cột áp động, thu đợc z B +p B /( g)=z C +h BC hay y=z C +h BC (3.71) Sau khi thêm vào cột áp hình học không đổi z C một lợng bằng tổn thất thuỷ lực h BC trong ống BC, tỉ lệ với bậc hai lu lợng, thu đợc đồ thị BC biểu diễn quan hệ giữa y với lu lợng trong ống BC. Đoạn BD. Tơng tự nh trên, đối với đoạn BD ta cũng có: Hình 3.50. Xác định chế độ làm việc bơm trong hệ thống ống nhánh (trờng hợp thứ nhất). http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 103 y=z D +h BD , (3.72) và dựng đợc đồ thị BD- phụ thuộc của y vào lu lợng trong ống BD. Vì lu lợng qua ống AB bằng tổng lu lợng các ống nhánh Q AB =Q BC +Q BD , nên ta dựng đờng BC+BD- quan hệ giữa y và lu lợng qua AB, bằng cách cộng hoành độ các đờng BC và BD. Hệ thống bơm làm việc với giá trị cột áp y, trong đó lu lợng qua ống AB bằng tổng lu lợng trong các ống BC và BD, tức là giao của hai đờng BC+BD và đặc tính bơm qui đổi B (điểm M trên đồ thị). Hoành độ điểm M bằng lu lợng ống AB, bằng sản lợng bơm và tung độ bằng y, cột áp tại B. Biết sản lợng bơm, có thể xác định đợc cột áp bơm H trên đờng đặc tính bơm H=f(Q). Khi biết giá trị cột áp tại B cũng có thể xác định lu lợng các ống nhánh BC và BD (hoành độ điểm E và F). Điểm G là điểm làm việc của hệ thống khi cột chiều cao cột chất lỏng trong BD bằng cột áp áp suất điểm B, lu lợng qua ống BD bằng không, hoành độ điểm G là lu lợng qua AB và BC. Chuyển sang trờng hợp thứ hai (hình 3.51), cột áp áp suất tại B thấp hơn mực chất lỏng trong bình D. Phơng pháp giải bài toán cũng tơng tự nh trên. Các phơng trình chuyển động của chất lỏng trong các ống AB và BC vẫn giữ nguyên. Do đó, cách xây dựng các đờng B và BC- đờng cong y phụ thuộc vào lu lợng trong các ống AB và BC, cũng nh ở trờng hợp đầu. Xét chuyển động chất lỏng trong ống BD. Phơng trình Becnuli cho hai thiết diện D và B có dạng: z D =z B +p B /( g)+h BD hay y=z D -h BD . (3.73) Do đó, để dựng đờng BD, đờng y phụ thuộc và lu lợng trong ống BD, cần phải trừ hằng số z D đi một lợng h BD bằng tổn thất trên đoạn BD. Lu lợng trong ống BC bằng tổng lu lợng trong các ống AB và BD: Q BC =Q AB +Q BD , do đó bằng cách cộng hoành độ các đờng B và BD sẽ có đợc đờng B+BD- biểu diễn quan hệ giữa y và lu lợng tổng trong ống BC. Điểm làm việc M của hệ thống là giao của các đờng B+BD và BC, tại đó cột áp áp suất tại B bằng y, lu lợng trong ống BC bằng tổng lu lợng trong các ống AB và BD. Biết lu lợng bơm, xác định đợc cột áp bơm H trên đờng đặc tính H=f(Q). Điểm G xác định độ cao mực chất lỏng trong bình D, tại đó chất lỏng không chảy trong ống BD. Hình 3.51. Xác định chế đọ làm việc hệ thống trong hệ thống ống nhánh (trờng hợp thứ hai). http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 104 Đ 3.7 Bơm xoáy lốc 3.7.1. Giới thiệu chung Bơm xoáy lốc là một dạng đặc biệt của bơm li tâm, trên vỏ xung quanh bánh cánh phía đầu mặt có rãnh vòng. Trong bơm chất lỏng chuyển động theo quĩ đạo xoáy ốc, từ rãnh vòng quay lại bánh cánh nhiều lần nên nhận đợc thêm năng lợng bổ sung, bánh cánh truyền cho chất lỏng cột áp lớn. Bơm xoáy lốc có các u nhợc điểm sau. 1. So với bơm li tâm cùng kích thớc và tốc độ quay nó có thể tạo ra cột áp lớn hơn 39 lần. 2. Nhiều bơm xoáy lốc có khả năng tự hút, tức là khả năng hút chất lỏng khi khởi động không cần mồi, khởi động nhanh chóng. Ngoài ra, nhiều bơm có khả năng làm việc với các chất lỏng dễ bay hơi (xăng, rợu), hỗn hợp chất lỏng và khí hoặc chất lỏng ở trạng thái bão hoà. 3. Nhợc điểm của bơm xoáy lốc là hiệu suất thấp, thờng không quá 45%. Các kết cấu phổ biến nhất có hiệu suất 35- 38%. Hiệu suất thấp là lí do cản trở sử dụng bơm xoáy lốc ở công suất lớn. Các bơm đợc chế tạo có sản lợng chỉ tới 12 lit/s, cột áp đạt 250m, công suất từ 25 KW trở xuống. 4. Bơm xoáy lốc thích hợp trong trong phạm vi n s =440 (trong phạm vi này bơm xoáy lốc có hiệu suất lớn hơn bơm li tâm, nhng vẫn nhỏ hơn bơm pitton). Vòng quay của bơm xoáy lốc, cũng nh đối với các bơm cánh, chỉ hạn chế bởi hiện tợng xâm thực. Dùng bơm xoáy lốc đối với các chất lỏng có độ nhớt lớn không có lợi do tăng sức cản nhớt và hiệu suất giảm mạnh. Trị số Re thích hợp Re=uR/>20000, trong đó R- bán kính trọng tâm thiết diện rãnh; u- vận tốc vòng. 5. Dới tàu bơm đợc sử dụng trong các hệ thống: - cấp nớc nồi hơi phụ, hút chân không bầu ngng; - làm mát động cơ điezel công suất nhỏ, đặc biệt thích hợp ở các hệ thống có nhiệt độ gần nhiệt độ sôi; - bơm chuyển nhiên liệu nhẹ; - trong các hệ thống cấp nớc vệ sinh, hút khô, nối tiếp với các bơm li tâm. 3.7.2. Kết cấu bơm xoáy lốc Bộ phận làm việc của bơm là bánh cánh 1 có cánh hớng kính hoặc nghiêng về phía trớc (hình 3.52) nằm trong vỏ hình trụ với khe hở đầu mặt (dọc trục) nhỏ (khe hở hớng trục =0,07-0,2 mm; hớng kính =0,15-0,3 mm). ở các mặt bên và chu vi ngoài của vỏ có rãnh đồng tâm 2, rãnh bắt đầu từ cửa hút và kết thúc ở cửa đẩy. Giữa cửa đẩy và hút là khu vực làm Hình 3.52. Sơ đồ cấu tạo bơm xoáy lốc kín. Hình 3.53. Sơ đồ cấu tạo bơm xoáy lốc hở. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 105 kín 4, chỉ có các khe hở hớng kính và hớng trục nhỏ. Chất lỏng theo đờng ống hút 5 vào rãnh, chuyển động trong đó do tác dụng của bánh cánh đến cửa đẩy. Bơm xoáy lốc có hai loại: kín và hở. Hình 3.52 mô tả bơm xoáy lốc kiểu kín, trong đó chất lỏng từ đờng ống dẫn vào thẳng rãnh 2. Trong các bơm xoáy lốc hở (hình 3.53), chất lỏng từ ống dẫn 1 vào khoang 2, từ đó qua cửa sổ 3 vào bánh cánh 4 và chỉ qua bánh cánh mới vào đợc rãnh 5 (cho nên gọi chính xác hơn là bánh cánh hở). Tiếp theo, chất lỏng chuyển động trong rãnh do tác dụng của bánh cánh, qua cửa 8 (thẳng ra theo hớng mũi tên) vào khoang đẩy 6 rồi ra qua đờng ống đẩy 7. Các bơm trong hình (3.52) và (3.53) đều có các rãnh hở, cuối rãnh có cửa thông với ống đẩy hoặc khoang đẩy nằm trên cùng bán kính với rãnh. Loại này không có khả năng tự hút nếu không có thêm bộ phận đặc biệt khác. Các loại bơm xoáy lốc có khả năng tự hút có rãnh cụt- rãnh nằm ở bán kính lớn hơn cửa hút và đẩy, bắt đầu từ cửa hút, kết thúc ở cửa đẩy, bánh cánh kiểu hở và cửa hút đẩy nằm ở cùng bán kính (hình 3.59). Bánh cánh kiểu hở có từ 1224 cánh theo phơng hớng kính (hình 3.54). Bánh cánh kiểu kín có số cánh nhiều hơn (2436 cánh), cánh có chiều dài ngắn hơn (hình 3.55). Các bánh cánh kiểu c, d, g, h thích hợp với n s nhỏ (cột áp lớn); a, b và e thích hợp với n s lớn hơn. 3.7.3. Quá trình làm việc trong bơm xoáy lốc Bánh cánh bơm xoáy lốc làm việc tơng tự nh bơm li tâm, hút chất lỏng từ khu vực phía trong (bán kính nhỏ) và đẩy ra phần bên ngoài rãnh (bán kính lớn). Nhờ vậy xuất hiện xoáy (hình 3.56). Khi qua bánh cánh, chất lỏng thu đợc vận tốc vòng thành phần (dọc theo rãnh) lớn hơn của chất lỏng trong rãnh. Khi hoà trộn chất lỏng đang chảy trong rãnh và từ bánh cánh ra, chất lỏng trong rãnh nhận xung lực theo hớng chuyển động của bánh cánh làm áp suất dọc Hình 3.54. Hình dạng mặt cắt bánh cánh hở. Hình 3.55. Một số hình dạng bánh cánh kiểu kín và rãnh trên thân bơm. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 106 theo rãnh tăng dần. Quĩ đạo chuyển động của chất lỏng là đờng xoắn vít tiến so với vỏ, và lùi so với bánh cánh. Bởi vậy, chất lỏng liên tục vào và ra khỏi bánh cánh, nhận năng lợng nhiều lần. Để hiểu rõ cơ chế trao đổi năng lợng trong bơm xoáy lốc, ta xét mô hình chuyển động đơn giản hoá của chất lỏng qua bơm. Giả sử, chuyển động của chất lỏng trong rãnh có thành phần vận tốc dọc theo đờng tâm rãnh không đổi Co, chất lỏng vào bánh cánh có thành phần dọc theo rãnh Cu 1 =Co và ra khỏi rãnh với vận tốc dọc theo rãnh Cu 2 =u, u- vận tốc vòng của bánh cánh ở trọng tâm thiết diện rãnh. Vận tốc xoáy ở trong rãnh và trong bánh cánh coi nh bằng nhau. Nếu kí hiệu q, m 3 /(s.m), là lợng chất lỏng đi ra từ bánh cánh vào rãnh trên một đơn vị chiều dài trong thời gian một giây, động lợng dọc theo rãnh của chất lỏng ra khỏi bánh cánh là: dM=qCu 2 dldt=qudldt. Khi vào rãnh, tác dụng với chất lỏng trong rãnh, động lợng của chúng còn dM o =qCodldt. Phơng trình cân bằng xung lực có dạng F(p+dp)-Fp=qdl(u-Co), hay Fdp=qdl(u-Co), trong đó F- diện tích thiết diện ngang của rãnh. Tích phân phơng trình trên với giả thiết q=const, đợc gia số của áp suất dọc theo rãnh: p=ql(u-Co)/F. Từ đó có cột áp lí thuyết H lt =p/(g)=ql(u-Co)/(gF). (3.74) Thay sản lợng của bơm Q=FCo vào (3.74) đợc hàm cột áp lí thuyết phụ thuộc vào lu lợng ) F Q u( gF ql H lt . (3.75) Hình 3.56. Sơ đồ nguyên lí làm việc bơm xoáy lốc. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com [...]... http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com § - http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com - http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com . đó: k- hệ số cột áp, phụ thuộc n s và kiểu bánh cánh. Trị số k cho ở bảng dới. n s 6 10 20 30 40 50 60 k Kiểu hở - - 4,3 3,6 3,0 2,3 - Kiểu kín 9,0 7,0 5, 0 4,0 3,2 2 ,5 2,0 2. Sản lợng: Q=(0, 5- 0,6)Fu Re=uR/>20000, trong đó R- bán kính trọng tâm thiết diện rãnh; u- vận tốc vòng. 5. Dới tàu bơm đợc sử dụng trong các hệ thống: - cấp nớc nồi hơi phụ, hút chân không bầu ngng; - làm mát động cơ điezel công. chúng còn dM o =qCodldt. Phơng trình cân bằng xung lực có dạng F(p+dp)-Fp=qdl(u-Co), hay Fdp=qdl(u-Co), trong đó F- diện tích thiết diện ngang của rãnh. Tích phân phơng trình trên với giả thiết q=const,