TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT LY TÂM

Tính toán xác định các thông số cấu tạo và động học của bơm ly tâm bao gồm: - Đường kính vòng chân cánh quạt: d1 - Đường kính vòng đỉnh cánh quạt: d2 - Vận tốc quay của cánh quạt: ω - Bề rộng quạt: b - Chiều cao cửa ra: a

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT LY TÂM

1 Nội dung

Tính toán xác định các thông số cấu tạo và động học của bơm ly tâm bao gồm:

- Vận tốc quay của cánh quạt: ω

- Bề rộng quạt: b

- Chiều cao cửa ra: a

với hiệu suất của áp suất cho trước là ηh

2 Trình tự tính toán.

2.1 Tính chi phí không khí cần thiết.

V = λ.qs (m2/s)

qs = 0,379 (kg/s) Theo số liệu tính toán của bài trước

λ: Lượng không khí cần thiết để có thể làm sạch 1kg hỗn hợp trên mặt sàng Lấy

λ = 2 (m3/s)

⇒ V = 2.0,379 = 0,758 (m3/s)

2.2 Tốc độ dòng khí đẩy ra ở cửa quạt.

Vận tốc dòng khí đẩy ra ở cửa quạt được xác định theo công thức

100

"

*

"

÷

=C

"

*

Đối với hỗn hợp thóc và tạp chất thì "

*

ngay cửa ra của quạt

*

100

"

*

"

÷

=C

65

100

đảm bảo đủ tốc độ thổi bay hạt thóc ( tốc độ thổi bay hat thóc > 11m/s)

2.3 Xác định áp suất toàn phần.

Áp suất toàn phần được xác định theo công thức sau:

H = Ht + Hd

Ht: cột áp tĩnh dùng để thắng các lực cản ma sát trong quạt và trong đường

ống dẫn tới sàng

- Đối với lực cản nội tại quat lấy

đổi ra ta được Ht1 = 1,96 N/m2

- Đối với lực cản của đường ống gồm:

Ht2 =

tb d

l C

2

.

2

"

Ht3 =

2

.

2

"

γ

ξ      

Ht2: Áp suất để thắng lực ma sát theo chiều dài đường ống

l: Chiều dài đoạn ống: l = 1,2m

- Tra trong sổ tay kỹ thuật λ = 0,04

Ht3: Áp suất để thắng lực ma sát sinh ra do đoạn ống bị gấp khúc

ξ: Hệ số tổn thất cục bộ.

- Tra trong sổ tay kỹ thuật ξ = 0,21.

Đường ống có 3 đoạn gấp khúc nên tổng tổn thất là:

γ = 1,2 (kg/m3)

4

2

.

tb d tb d

π

π

b a

b

a

Với a: chiều cao cửa thổi

b: bề rộng quạt b = bs = 0,65(m) bs: bề rộng sàng phẳng

ta có: a =

b C

V

.

" = 13,82.0,65 = 0,22 (m)

b a

b

a

+.

2

= 20.,022,22+.00,,6565 =0,33 (m).

Vậy:

Ht2 =

tb d

l C

2

.

2

"

33 , 0

.

2

2 , 1 2 , 1 2 8 ,

13

.

04

,

Ht3 =

2

.

2

"

γ

ξ      

2

2 , 1 2 8

,

13

.

63

,

Cột áp động:

Hd =

2

2

"







2

2 8 , 13 2 ,

114,3 (N/m2)

vậy: H = Ht1 + Ht2 + Ht3 + Hd

2.4 Xác định bề rộng quạt.

Lấy bề rộng quạt bằng chiều rộng sàng phẳng

b = bs = 0,65(m).

2.5 Xác định chiều cao cửa thổi.

Chiều cao cửa thổi a được xác định từ công thức

b C

V

a

."

chiều cao a được kiểm tra bằng công thức

a = i.Ls.sinδ

Ls: Chiều dài sàng: ta có

Fs = Ls.bs = 0,875 với bs = 0,65 ⇒ Ls = 0,57 (m)

i : hệ số chỉ phần chiều dài sàng có luồng không khí thổi trực tiếp

chọn : i = 0,6

δ : góc nghiêng hướng thổi so với mặt sàng

chọn δ = 600 ⇒ sinδ = 0,866

⇒ a = 0,6.0,6.0,866 = 0,3096 > 0,2 chọn lại δ

a = 0,6.0,6.0,57 = 0,205 ≈ 0,2

2.6 Xác định đường kính quạt.

với ds: đường kính cửa hút

Diện tích ở cửa vào cửa quạt

2 C

V

=

4

2

s d

π ⇒d

s = '

2

C V

π

C’: vận tốc dòng khí tại cửa vào, theo kinh nghiệm nên chọn C’ nằm trong giới hạn

C” ≥ C’ ≥ 0,5.C”

↔ 13,8 ≥ C’ ≥ 0,5.13,8

↔ 13,8 ≥ C’ ≥ 6,9 ta chọn C’ = 7 (m/s)

⇒ds = 3,214.2.7 = 0,47 (m)

đường kính d1, d2 được chọn dựa vào các biểu thức sau

d1 ≤ ds = 0,43 (m)

d2 ≥ 1,4.ds = 1,4.0,43 = 0,602 (m)

Ta chọn d1 = 0,36 (m), d2 = 0,65 (m)

Vì với d1, d2 như vậy ta có

1

2

d

d

= 3600,,65 = 1,8( thoả mãn nằm trong khoảng 1,75 ÷ 2).

Và ta có

1

d

a

= 00,65,2 = 0,3 ≤ 0,5 nên chọn vỏ quạt là vỏ hình trụ

*/ Kiểm tra lại các thông số đã tính và lựa chọn.

ηh =

m

H H

nếu ηh = 0,5 ÷ 0,6 thì các thông số được lựa chọn là phù hợp

2 1 2

2

2 ϕ ϕ

γ U −U Trong đó γ là khối lượng riêng không khí γ = 1,2

với các giá trị :

1 1 1

1

1 γ α

γ ϕ

tg tg

tg

+

=

2 2 1

1

ϕ

tg tg

+

=

1 1 1

1

ϕ

tg tg

+

=

U1 = ω

2

1

d

U2 = ω.

2

2

d

Ta có : Cu = C’.sinβ = C’.cosγ

⇒Cu1 = C’.cosγ1

Với γ1, γ2 là các góc được xác định bằng đồ thị và bảng cho sẵn từ đồ thị ta chọn α1 = 550, α2 = 550

Với hệ số đặc trưng chế độ làm việc của quạt

H d

H

k= = 204114,84.3 = 0,75 Với k = 0,75 từ bảng cho sẵn và từ đồ thị ta chọn γ1 =700, γ2 =80

Vậy ta có: tgγ1 = 2,4, tgγ2 = 0,14, tgα1 = 1,43, tgα2 = 1,43

1 1 1

1

1 γ α

γ ϕ

tg tg

tg

+

= = 1+22,4,4.1,43 = 0,54

2 2 1

1

ϕ

tg tg

+

= = 1+0,214,4.1,43 = 0,83

1 1 1

1

ϕ

tg tg

+

= = 1+22,4,4.1,43 = 0,23

Cu1 = C’.cosγ1 = 7.cos700 = 2,39

U1.Cu1 = tgα1.7.sinγ1 = 1,43.7.0,94 = 9,4

⇒U1 = Cu1 + U1.Cu1 = 2,39 + 9,4 = 11,79

=

2

1

U

U

=

1

2

d

d

1,8 ⇒ U2 = 1,8.11,79 = 21,22

2 1 2

2

2 ϕ ϕ

γ U −U = 1 , 2 [ (21 , 222)2 0 , 83 (11 , 79)2 0 , 23]

với H = 204,84

⇒

m H

H

=

η =

2 , 410

84 ,

Vậy các thông số được lựa chọn là hợp lý

Tính V

Từ công thức V = U1.φ1.Π.d1.b.μs.μ

Với - μ: hệ số tương đương (μ = 0,6 ÷ 0,8) chọn μ = 0,7

- μs: hệ số phụ thuộc cấu trúc quạt

μs = 1 - π .cosα

1 1

d

s z

giá trị μs lấy nằm trong khoảng 0,85 ÷ 0,95

ta chọn μs = 0,85

z: là số cánh quạt

s1 :là độ dày chân cánh quạt

Vậy

⇒V = U1.φ1.Π.d1.b.μs.μ = 11,79.0,54.3,14.0,36.0,65.0,85.0,7 = 2,7 (m/s)

2.7 Tính công suất quạt và số còng quay cần thiết

- Số vòng quay cần thiết

1 1

60

d

U n

π

2 2

60

d

U

π

36 , 0 14 , 3

79 , 11 60

- Chi phí công suất được xác định theo công thức

Nq = V.Hm = 2,7.410,2 = 1107,54 (w)

- Công suất thực tế

N = Nηq với η: là hiệu suất của quạt lấy η = 0,9

⇒ N = 11070,9,54 = 1230,6 (w)