Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 28 BÀI 5. QUẠT LY TÂM I. MỤC ĐÍCH. Khảo sát khả năng và chế độ hoạt động của quạt ly tâm. Nguyên cư ùu xây dư ïng đư ờng đặc tuyến thư ïc và đư ờng đặc tuyến ống dẫn của quạt ly tâm. Xác đònh lư u lư ợng, công suất, hiệu suất làm việc của quạt. II . CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Quạt ly tâm dùng để vận chuyển khí hoặc không khí có áp suất chung không vư ợt quá 1500mmHg. Quạt tạo ra hiệu số áp suất để thắng áp lư ïc vận tốc và trở lư ïc. Hiệu số áp suất rất nhỏ cỡ vài milimet cột nư ớc. Theo nguyên lý ngư ời ta phân chia quạt làm 2 loại: quạt ly tâm và quạt hư ớng trục. 1. Nguyên tắc, cấu tạo quạt ly tâm. Quạt ly tâm làm việc theo nguyên tắc: khi roto quay, áp suất tại tâm quạt nhỏ, không khí hoặc khí đi vào tâm quạt và đư ợc cấp thêm năng lư ợng nhờ vào lư ïc ly tâm. Quạt cấu tạo gồm các chi tiết: Roto, thân quạt, trục quạt, giá quạt. 2. Áp suất của quạt. Áp suất toàn phần của quạt tạo ra để thắng trở lư ïc trong ống hút và đẩy (áp suất động học), áp suất thủy tónh của cột khí (áp suất tónh học). dt HHH hay dt PPP Trong đó: t H : áp suất tónh học. (m cột khí) d H :áp suất động học. (m cột khí) Tư ơng tư ï như phần bơm ly tâm ta có: dthtt HHH ,, g v H d .2 2 g P H kk. Trong đó: ht H , : áp suất chân không khi hút.(m) dt H , : áp suất khi đẩy. (m) v : vận tốc khí khi ra khỏi quạt. (m/s) kk : khối lư ợng riêng của không khí. (kg/m 3 ) ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 29 Gía trò áp suất toàn phần: g v HHH dtht .2 2 ., Nếu quạt hút trư ïc tiếp tư ø khí quyển, không lắp ống hút thì 0 , ht H . Nếu quạt không gắn ống đẩy hoặc ống đẩy ngắn so với ống hút thì 0 , dt H . Nếu quạt không gắn ống hút lẫn ống đẩy (quạt không áp) thì 0 ,, dtht HH . 3. Lưu lượng, công suất, hiệu suất của quạt ly tâm. Ở đây ta xem sư ï biến đổi khối lư ợng riêng của không khí là không đáng kể khi đó công suất của quạt đư ợc xác đònh theo công thư ùc sau. .1000 HQ N kk (kW) Trong đó: Q : lư u lư ợng khí đư ợc hút vào.(m 3 /s) AvQ . A : tiết diện đư ờng ống ra. (m 2 ) 4 . 2 d A d : đư ờng kính ống dẩn. : hiệu suất của quạt. 4. Đường đặc tuyến làm việc thực của quạt. Đư ờng đặc tuyến làm việc thư ïc của quạt đư ợc sư û dụng trên kết qủa của qúa trình thư û quạt, mục đích thư û quạt là để xác đònh 3 thông số: lư u lư ợng Q (m 3 /s), áp suất toàn phần và công suất ư ùng với vòng quay không đổi. 5. Đặc tuyến của ống dẫn (còn gọi là đặc tuyến của hệ thống ống khi ráp vào quạt). Tư ø phư ơng trình Bernoully viết cho hai mặt cắt bất kỳ (1-1) và (2-2): 21 2 22 2 2 11 1 .2 2. h g v g P Z g v g P Z Tư ø đó ta chuyển về dạng sau: 2 .QkCH Trong đó: )( . 12 12 zz g pp C gd d l k .2 16 . 42 21 , pp : p suất đầu vào và đầu ra của ống dẫn. 21 , zz : chiều cao đầu vào và đầu ra của ống dẫn. 21 ,vv : vận tốc chất lỏng tại hai đầu ống (xem v = v 1 = v 2 ). 21 h : tổn thất ma sát trong đư ờng ống. ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 9 ) ( 10 ) ( 11 ) ( 12 ) ( 13 ) Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 30 g v d l h .2 2 21 : tổng hệ số trở lư ïc cục bộ trong ống. : hệ số ma sát. dl, : chiều dài và đư ờng kính ống. Như vậy, đư ờng cong biểu diễn mối quan hệ H 0 – Q theo công thư ùc trên đư ợc gọi là đặc tuyến của ống dẫn. 6. Điểm làm việc của quạt. Giao điểm của hai đư ờng cong ( C+k.Q 2 ) và (H – Q) tại một điểm A thì điểm đó đư ợc gọi là điểm làm việc của quạt. Ho - Q H - Q A Hình 1: Đặc tuyến đường ống và của quạt ly tâm III. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM. Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ trình bày phần sau. IV. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM. 1. Mở cầu dao, cho nguồn điện vào (khi đó đèn nguồn cháy sáng). 2. Nhấn nút bậc quạt, sau đó để quạt hoạt động ổn đònh một thời gian (khoảng 1 đến 2 phút) rồi tiến hành thí nghiệm. Chú ý trư ớc khi bậc quạt phải bảo đảm van điều chỉnh lư u lư ợng luôn mở. 3. Điều chỉnh van để thay đổi lư u lư ợng với các giá trò khác nhau và đọc kết qủa đo. Trong suốt quá trình làm thí nghiệm phải chú ý khi đèn quá tải chiếu sáng thì phải tắt quạt ngay. Vệ sinh tắt điện sau khi làm xong thí nghiệm. V. PHÚC TRÌNH. 1. Kết qủa đo. Ghi lại kết qủa đo và suy tính theo mẫu sau: ( 14 ) Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 31 Bảng 1: Kết quả đo Thí nghiệm Áp suất làm việc P t P 1 2 3 4 5 Bảng 2: Tính toán lư u lư ợng và đư ờng đặc tuyến của quạt Thí nghiệm P d H d Vận tốc (m/s) Lư u lư ợng (m 3 /s) 1 2 3 4 5 Bảng 3: Đư ởng đặc tuyến của ống dẫn Thí nghiệm Lư u lư ợng (m 3 /s) Tổn thất p suất ống dẫn 1 2 3 4 5 2. Đồ thò và kết qủa suy tính. Vẽ đồ thò đặc tuyến của quạt với các đư ờng quan hệ: Đư ờng quan hệ áp suất toàn phần và lư u lư ợng ( H – Q ) – đư ờng đặc tuyến làm việc của quạt. Đư ờng quan hệ tổn thất áp suất đư ờng ống và lư u lư ợng ( H 0 – Q ) – đư ờng đặc tuyến ống dẫn. Xác đònh điểm làm việc và công suất thư ïc của quạt. 3. Bàn luận. Nhận xét sư ï mối quan hệ giư õa áp suất toàn phần của quạt với lư u lư ợng. Đư ờng đặc tuyến của quạt có ý nghóa gì trong quá trình làm việc của quạt. Đáng giá sư ï khác biệt giư õa đư ờng đặc tuyến thư ïc và đư ờng đặc tuyến lý thuyết của quạt. 4. Số liệu tính toán. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 32 Đư ờng kính ống dẫn: 49x2,4mm Hằng số C = 12 Hệ số k = 1,726.10 5 VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO. 1. Trần Hùng Dũng-Nguyễn Văn Lục-Hoàng Minh Nam-Vũ Bá Minh, Các quá trình và thiết bò trong công nghiệp hóa chất và thư ïc phẩm – Tập 1, quyển 2 – Phân riêng bằng khí động, Lư ïc ly tâm, Bơm, Quạt, Máy nén, Tính hệ thống đư ờng ống, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia, Tp.HCM, 1997. 2. Tập thể tác giả, Sổ tay quá trình và thiết bò trong công nghệ hóa chất và thư ïc phẩm – tập 1, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1992. 3. Nguyễn Bin, Các quá trình và thiết bò trong công nghệ hóa chất và thư ïc phẩm – Tập 1 – Các quá trình thủy lư ïc, Bơm, Quạt, Máy nén, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002. Đ1 T1 Đ3 Đ2 ON OFF P2 A V P1 V1 Đ1: đèn báo nguồn điện vào Đ3: đèn báo qúa tải Đ2: đèn báo quạt đang hoạt động V1: van điều chỉnh lư u lư ợng V : Von kế A : Ampe kế T1: công tắc điện P1: áp kế đo áp suất toàn phần. P2: áp kế đo áp suất tónh. HÌNH 2: SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM . hút.(m) dt H , : áp suất khi đẩy. (m) v : vận tốc khí khi ra khỏi quạt. (m/s) kk : khối lư ợng riêng của không khí. (kg/m 3 ) ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình. trong đư ờng ống. ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 9 ) ( 10 ) ( 11 ) ( 12 ) ( 13 ) Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 30 g v d l h .2 2 21 : tổng hệ số trở lư ïc cục. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 28 BÀI 5. QUẠT LY TÂM I. MỤC ĐÍCH. Khảo sát khả năng và chế độ hoạt động của quạt ly tâm. Nguyên cư ùu xây dư ïng đư ờng đặc tuyến thư ïc và đư