bài giảng về máy bơm

3/25/2014 1 Bơm là thiết bị chính cung cấp năng lượng cho dòng chảy nhằm thắng tất cả trở lực trên đường đi hoặc nâng chất lỏng lên một độ cao nào đó Các chú ý khi chọn và sử dụng bơm: - Bơm hoạt động bình thường, ít xảy ra hư hỏng - Dễ điều chỉnh các thông số kỹ thuật, như áp suất, lưu lượng - Dễ thay thế phụ tùng khi cần thiết - Giá cả chấp nhận được - Ngoài ra phải xét tới các lý tính và hóa tính của lưu chất tại nơi đặt bơm nữa. CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 1. KHÁI NIỆM 1.1. Phân loại bơm Theo nguyên lý hoạt động bơm chia làm các nhóm chính sau đây: - Bơm thể tích: bơm piston, bơm roto. - Bơm động lực: bơm ly tâm, bơm hướng tâm. - Bơm đặc biệt: bơm tia, bơm sục khí, thùng nén… CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 1.2. Các thông số chính của bơm  Năng suất của bơm, ký hiệu Q; s m 3  Áp suất toàn phần còn gọi là cột áp – ký hiệu H; m cl cl mh g vP zH ;∑ 2 2       CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 1.2. Các thông số chính của bơm (tt)  Chiều cao hút của bơm – Ký hiệu Z h ; m cℓ CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3/25/2014 2 1.2. Các thông số chính của bơm (tt)  Công suất hữu ích– Ký hiệu N hi ; W  Công suất trên trục của bơm- N tr ; W  trong đó • η b ; hệ số hữu ích •ρgH: áp suất toàn phần cảu bơm •Q: lưu lượng bơm. CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 1.2. Các thông số chính của bơm (tt)  Công suất của bơm – Ký hiệu N; kW Công suất của bơm được xác định theo công thức: kW; 1000 gQH =N η ρ Trong đó: η=η tr η dc η b : hiệu suất của bơm η tr : hệ số truyền động η dc : hệ số động cơ CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Đặc điểm chung: • Lưu lượng cung cấp không đều • Bơm được lưu chất có độ nhớt cao hoặc rất cao • Làm việc áp suất cao, lưu lượng nhỏ • Dễ hư hỏng, sự cố. 2.1. Bơm piston 2.1.1. Phân loại bơm piston Có các cách phân loại như sau: Theo cơ cấu truyền động; theo số lượng cấp; theo số lần tác động; theo vị trí piston; theo áp suất làm việc; theo năng suất CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2. BƠM THỂ TÍCH 2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3/25/2014 3 2.1.2.1. Bơm piston tác dụng đơn CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.2.1. Bơm piston tác dụng kép CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.2.1. Bơm piston vi sai CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.3. Tính lưu lượng (năng suất) Bơm tác dụng đơn: CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Bơm tác dụng kép: Bơm vi sai: 3/25/2014 4 2.1.4. Quy luật chuyển động của piston trong xilanh Vận tốc trung bình của piston chuyển động trong xilanh là CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Trong đó: V tb : vận tốc trung bình của piston ω : vận tốc vòng của trục r: bán kính vòng trục Φ : góc quay 2.1.4. Quy luật chuyển động của piston trong xilanh Lưu lượng bơm 2.1.5. Đồ thị cung cấp lưu lượng CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.6. Tác dụng của bầu khí - Ở hình (H6.2) ta thấy có hai bầu khí là 9 và 6. Do có hiện tượng mạch nhảy như đã nói ở trên nên lưu lượng của bơm cung cấp không đều, dễ sinh ra lực quán tính. Lực này làm tăng ma sát, khiến cho năng lượng vận chuyển của dòng yếu đi. - Vậy để khắc phục lực quán tính đó, trên bơm piston người ta thường gắn thêm hai bầu khí, nhờ các bầu khí này mà lưu lượng của dòng chảy được điều hòa hơn. CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.7. Các phụ kiện kèm theo hệ thống máy bơm • Crêpin: Vừa đóng vai trò như van một chiều gắn cuối đường ống hút, vừa đóng vai trò như lưới chắn rác tránh lọt vào đường ống. • Van một chiều: Gắn trên đường ống đẩy giúp bơm khởi động dễ hơn. • Áp kế: Nên gắn đầy đủ trên ống hút và ống đẩy để kiểm soát tính ổn định của bơm • Van xả gió: Giúp hệ thống tránh va đập thủy lực. CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3/25/2014 5 2.2. Bơm rotor Bơm roto là một loại bơm thể tích, bơm roto có nhiều loại khác nhau gồm bơm bánh răng, bơm cánh trượt, bơm trục vít 2.2.1. Bơm bánh răng CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.2.2. Bơm trục vít CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Bơm động lực gồm các loại sau đây: bơm ly tâm, bơm hướng trục, bơm turbin,… dùng rộng rãi trong các ngành kinh tế và trong dân dụng. 3.1. Bơm ly tâm - Lưu chất khi đi qua bơm được nhận thêm công do lực ly tâm sinh ra nhờ rôto trong thân bơm hoạt động - Ưu điểm: dễ sử dụng, dễ điều chỉnh các thông số kỹ thuật, trong quá trình làm việc không hư hỏng lặt vặt, có thể bơm lưu chất có độ nhớt khá cao, chi tiết rôto rất ít hao mòn do lực ma sát cơ học không đáng kể, đặc biệt không cần nhập ngoại và giá thành chấp nhận được. CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3. BƠM ĐỘNG LỰC 3.1. 1. Phân loại bơm ly tâm Như các loại bơm khác, bơm ly tâm cũng được phân loại theo nhiều cách khác nhau:  Phân loại theo áp suất  Phân loại theo số cấp  Phân loại theo phương thức chuyển chất lỏng vào  Phân loại theo hệ số quay nhanh n s • n s = (40 ÷ 80) v/phút  bơm quay chậm • n s = (80 ÷ 150) v/phút  bơm quay vừa • n s = (150 ÷ 500) v/phút  bơm quay nhanh • n s = (500 ÷ 1200) v/phút  bơm hướng trục CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3/25/2014 6 3.1. 2. Cấu tạo và nguyên lý CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 3. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm  Điểm (1) – Lưu chất vào rôto, bán kính r 1 ; m  Điểm (2) – Lưu chất ra khỏi rôto, bán kính r 2 ; m  U: vận tốc vòng của lưu chất cùng với rôto; m/s  W: vận tốc tương đối của lưu chất từ điểm (1) ra điểm (2)  C: vận tốc tuyệt đối của lưu chất đi qua rôto;  α: góc tạo bởi véc tơ và  : góc tạo bởi véc tơ và Ký hiệu: s/m;U+W=C →→→  C  U  W  U Mối quan hệ giữa cánh và sơ đồ vận tốc chuyển động trong cánh bơm biểu diễn ở hình sau: CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 3. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm (tt)  Phương trình bơm ly tâm có dạng tổng quát () () () cl c 2 1 2 2 b 2 2 2 1 a 2 1 2 2 lt m; g2 C-C + g2 W-W + g2 U -U =H  CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 3. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm (tt)  Ý nghĩa vật lý các số hạng - (a): Là sự biến thiên áp suất do lực ly tâm tác dụng lên lưu chất để làm cho nó chuyển động từ điểm (1) ra điểm (2) - (b) Là sự thay đổi áp suất do sự thay đổi áp suất khi đi qua rôto - (c) Sự biến thiên động năng của dòng lưu chất từ điểm (1) ra điểm (2)  Phương trình cơ bản của bơm ly tâm do Euler tìm ra: g cosCUcosCU H 111222 lt      Để tránh sự va đập làm hư bơm, cho α 1 = 90 0 , do vậy g cosCU H 222 lt   CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3/25/2014 7 3.1. 4. Áp suất toàn phần Trong đó: - η: hiệu suất thủy lực bằng 0,8 đến 0,95 - ε: hệ số hiệu chỉnh do số cánh guồng có hạn, 0,56 đến 0,84 3.1. 5. Tính năng suất (lưu lượng) Năng suất bơm ly tâm xác định bằng công thức thực nghiệm: Q = ..D.B.Cr ; m 3 /s CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 5. Đường đặc tính của bơm ly tâm H = f (Q) CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 6. Đường đặc tính tổng hợp CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 7. Điểm làm việc của bơm Hai đường cong (H – Q) và trở lực h cắt nhau tại điểm (A) hình (H6.11). Điểm (A) đó gọi là điểm làm việc của bơm, có thể điều chỉnh điểm (A) này theo yêu cầu kỹ thuật. A [Q A ; H A ;  A ] 3/25/2014 8 3.1. 8. Định luật tỉ lệ 2 1 3 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 N N n n H H n n Q Q n n                    CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 9. Hiện tượng xâm thực và cách khắc phục Hiện tượng: Tại một nơi nào đó trong thân bơm làm việc, áp suất giảm đột ngột làm cho lưu chất bay hơi, tạo nên các túi (khí + hơi), các túi này chuyển động hỗn lọan nhưng có xu hướng tập trung ra phía vỏ bơm, tại đây trong điều kiện nào đó thì các túi (khí + hơi) ngưng tụ lại và tạo nên các khoảng trống, lưu chất các nơi khác dồn về khoảng trống đó với động năng lớn dễ làm hư bơm. Nếu lưu chất có tính ăn mòn kim lọai thì bơm càng dễ bị hư hại. Hiện tượng như vậy gọi là hiện tượng xâm thực Cách khắc phục: • Tăng áp suất hút lên, bằng cách hạ tâm bơm xuống gần hoặc thấp hơn mặt thóang. • Ống hút phải kín tuyệt đối tránh bọt không khí vào • Kiểm định lại áp suất bão hòa tại nơi gắn bơm có phù hợp không. CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.1. 10. Bơm ly tâm nhiều cấp CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3.2. Bơm hướng trục Bơm hướng trục là một loại bơm động lực, đặc điểm của nó là lưu lượng lớn, mà tạo áp suất không cao, số vòng quay nhanh khoảng (600  1200) v/phút. Được dùng trong các thiết bị cần bơm với lưu lượng lớn CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3/25/2014 9 KẾT LUẬN Khi sử dụng bất kỳ loại bơm nào, ta nên xét đến phạm vi hoạt động của nó để tránh sự quá tải của bơm theo hình sau đây: CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Bài 1. Tính chiều cao hút Z h của một máy bơm có các thông số sau đây: • Lưu lượng Q = 10 ℓ/s • Chiều dài ống hút ℓ = 4m • Đường kính ống hút d = 75mm • Hệ số ma sát  = 0,03 • Trở lực cục bộ  = 6 • Lấy g = 10 m/s 2 ; α = 1 • Áp suất chân không vào bơm P ck = 0,6 at CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 4. BÀI TẬP Bài 2. Một máy bơm có các thông số sau đây: - Lưu lượng Q = 5 ℓ/s -Áp suất chân không vào bơm P ck = 0,4 at - Áp suất dư ra khỏi bơm P d = 4 at - Hiệu suất  = 85% - Đường kính ống hút bằng ống đẩy - g = 10 m/s 2 -Lưu chất là nước có  = 1000 kg/m 3 - Bỏ qua trở lực qua bơm Tính công suất của bơm và thời gian bơm đầy bể chứa V = 20 m 3 , biết hệ số chứa đầy  = 90% CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 4. BÀI TẬP Bài 3. Bơm ly tâm làm việc với số vòng quay n 1 = 1200 v/phút có đường đặc tính cho dưới đây. Bảng 1: n 1 = 1200 v/phút Bơm nước từ bể (A) lên bể (B) đều thông với khí trời với Z = 8m. Chiều dài đường ống hút ℓ h = 10m, đường kính ống hút d h = 100mm, chiều dài ống đẩy l đ = 30m, đường kính ống d đ = 75mm, hệ số ma sát  = 0,03, tổn thất cục bộ  h =  đ = 6, g = 10 m/s 2 , α = 1 Tính công suất của bơm. Nếu số vòng quay giảm 10% tức là n 2 = 1080 v/phút thì công suất thay đổi như thế nào? Q 1 (l/s) 2 4 6 8 10 12 H 1 (mH 2 O) 15 16 15 13 11 8  (%) 45 65 75 80 75 60 CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 4. BÀI TẬP 3/25/2014 10 Bài giải bài tập 3 Trước hết dựa vào số liệu bảng 1 – dựng trên đồ thị (H – Q): CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Bài giải bài tập 3 (tt) CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Bài giải bài tập 3 (tt) CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Bài giải bài tập 3 (tt) CHƯƠNG 6. MÁY BƠM [...]...3/25/2014 CHƯƠNG 6 MÁY BƠM Bài giải bài tập 3 (tt) 11 . tác dụng kép CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.2.1. Bơm piston vi sai CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.3. Tính lưu lượng (năng suất) Bơm tác dụng đơn: CHƯƠNG 6. MÁY BƠM Bơm tác dụng kép: Bơm vi sai: 3/25/2014. năng suất CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2. BƠM THỂ TÍCH 2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 3/25/2014 3 2.1.2.1. Bơm piston tác dụng đơn CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.1.2.1. Bơm piston tác. 5 2.2. Bơm rotor Bơm roto là một loại bơm thể tích, bơm roto có nhiều loại khác nhau gồm bơm bánh răng, bơm cánh trượt, bơm trục vít 2.2.1. Bơm bánh răng CHƯƠNG 6. MÁY BƠM 2.2.2. Bơm trục