Bài thí nghiệm kỹ thuật thủy khí

Lời giới thiệu Phần thí nghiệm này dành cho sinh viên các ngành Điện, Cơ khí, Công trình, Công thôn…khi học các môn:Thủy lực – Thủy điện; Cơ học chất lỏng; Thủy lực đại cương; Kỹ thuật thủy khí. Mục đích: Nhằm giúp cho sinh viên thí nghiệm trên cơ sở lý thuyết, hiểu rõ và tiếp cận với mô hình trong thực tế làm cơ sở cho quá trình tính toán sau này. Nội dung: Gồm 12 bài thí nghiệm Bài 1: Áp suất thủy tĩnh tác dụng lên hình phẳng Bài 2: Mô tả phương trình Becnuli Bài 3: Thí nghiệm Reynolds Bài 4: Tổn thất dọc đường trong đường ống Bài 5: Tổn thất cục bộ trong đường ống Bài 6: Áp lực của dòng tia Bài 7: Thí nghiệm về dòng chảy tự do trong vòi phun và lỗ phun Bài 8: Dòng chảy trong kênh, đập tràn Bài 9: Thí nghiệm về bơm, vẽ đường đặc tính của bơm Bài 10: Thí nghiệm bơm ly tâm và phần mềm thí nghiệm EDIBON Bài 11: Thí nghiệm bơm nối tiếp và song song Bài 12: Mô hình bơm piston Chú ý: + Tùy theo ngành học nhất định mà thí nghiệm mỗi bài khác nhau + Hầu hết các bài thí nghiệm đều phải đặt trên bàn thủy lực cơ bản Yêu cầu đối với sinh viên Sinh viên phải đi thực tập đầy đủ, đúng giờ và thực hiện đúng nội quy của phòng thí nghiệm; Phải đọc bài trước ở nhà trước khi thí nghiệm. Đặc biệt là phải nắm vững cách dùng bàn thí nghiệm thủy lực cơ bản vì hầu hết các bài thí nghiệm đều đặt trên bàn này; Hiểu và làm được thí nghiệm, lấy kết quả chính xác; Khi các bài thí nghiệm đã hoàn thành tất cả sinh viên phải có bài báo cáo thực tập thí nghiệm nộp cho giáo viên hướng dẫn, nếu báo cáo thực tập thí nghiệm của sinh viên đạt yêu cầu và đúng quy định thì được tham gia thi hết môn; Báo cáo thực tập thí nghiệm trình bày trên khổ giấy A4; Bìa ngoài ghi rõ họ, tên, lớp đang học, nhóm thực tập;

Trường Đại học Nông nghiệp Khoa Cơ Điện ***** Bài thí nghiệm Môn: Thủy lực – Thủy điện Kỹ thuật thủy khí Người hướng dẫn: Lương Thị Minh Châu Bộ môn: Máy Nông Nghiệp Hà nội 2013 Lời giới thiệu Phần thí nghiệm dành cho sinh viên ngành Điện, Cơ khí, Công trình, Công thôn…khi học môn:Thủy lực – Thủy điện; Cơ học chất lỏng; Thủy lực đại cương; Kỹ thuật thủy khí Mục đích: Nhằm giúp cho sinh viên thí nghiệm sở lý thuyết, hiểu rõ tiếp cận với mô hình thực tế làm sở cho trình tính toán sau Nội dung: Gồm 12 thí nghiệm Bài 1: Áp suất thủy tĩnh tác dụng lên hình phẳng Bài 2: Mô tả phương trình Becnuli Bài 3: Thí nghiệm Reynolds Bài 4: Tổn thất dọc đường đường ống Bài 5: Tổn thất cục đường ống Bài 6: Áp lực dòng tia Bài 7: Thí nghiệm dòng chảy tự vòi phun lỗ phun Bài 8: Dòng chảy kênh, đập tràn Bài 9: Thí nghiệm bơm, vẽ đường đặc tính bơm Bài 10: Thí nghiệm bơm ly tâm phần mềm thí nghiệm EDIBON Bài 11: Thí nghiệm bơm nối tiếp song song Bài 12: Mô hình bơm piston Chú ý: + Tùy theo ngành học định mà thí nghiệm khác + Hầu hết thí nghiệm phải đặt bàn thủy lực Yêu cầu sinh viên - Sinh viên phải thực tập đầy đủ, thực nội quy phòng thí nghiệm; - Phải đọc trước nhà trước thí nghiệm Đặc biệt phải nắm vững cách dùng bàn thí nghiệm thủy lực hầu hết thí nghiệm đặt bàn này; - Hiểu làm thí nghiệm, lấy kết xác; - Khi thí nghiệm hoàn thành tất sinh viên phải có báo cáo thực tập thí nghiệm nộp cho giáo viên hướng dẫn, báo cáo thực tập thí nghiệm sinh viên đạt yêu cầu quy định tham gia thi hết môn; - Báo cáo thực tập thí nghiệm trình bày khổ giấy A4; Bìa ghi rõ họ, tên, lớp học, nhóm thực tập; Cấu tạo bàn thí nghiệm thuỷ lực Bộ phận đo áp suất Bộ phận điều khiển Bộ phận khuếch tán Đo áp suất đầu Đo áp suất đầu vào Van điều khiển Bộ phận khuếch tán Van điều khiển dòng Sơ đồ cấu tạo bàn thí nghiệm thuỷ lực Nguyên tắc sử dụng bàn thủy lực Bàn thủy lực (Hydraulics Bench): Đây thiết bị quan trọng yêu cầu sinh viên phải nắm cách sử dụng Các thí nghiệm thuỷ lực đại cương đặt thiết bị để tiến hành thí nghiệm lấy kết Cấu tạo bàn thuỷ lực trình bày Nguyên tắc Khi đặt thiết bị thí nghiệm lên bàn thủy lực bản, ta phải nối đường ống dẫn nước thiết bị cần thí nghiệm với ống cung cấp nước bàn thủy lực Đóng cầu dao điện, cho máy bơm hoạt động, nước cung cấp từ bàn thủy lực vào thiết bị thí nghiệm Điều khiển van điều khiển lưu lượng bàn thủy lực theo nguyên tắc “ Nếu van vặn ngược chiều kim đồng hồ dòng nước cung cấp vào thiết bị tăng lên ngược lại dòng cung cấp vào giảm đi” Chú ý: Khi bắt đầu thí nghiệm ta phải cung cấp nước từ từ theo nguyên tắc cung cấp dòng nước vào tăng dần, không cung cấp nước vào với lưu lượng lớn nguy hiểm cho người làm thí nghiệm Khi tính lưu lượng đơn vị thời gian ta dùng thùng chứa ngăn tĩnh thực sau: - Khi chọn thời gian (tùy chọn ví dụ phút), bấm đồng hồ đồng thời thả van chặn xuống, lúc thùng chứa đóng kín Nước chảy vào thùng chứa tăng dần theo thời gian Ví dụ sau phút nước thùng dâng lên với thể tích định biểu thị thang chia độ tương ứng với số lít thùng chứa ta tính lưu lượng - Thang chia độ gồm phần: Phần 1: lít (ngăn nhỏ phần dưới); Phần 2: 40 lít (phần trên) - Khi mực nước thang chia độ ≤ lít kết đọc bình thường - Khi mực nước thang chia độ > lít, nước thùng chứa chiếm hai phần: kết đọc theo phương pháp cộng dồn phần lít phần (số lít hành) Bài 1: Áp lực thủy tĩnh I Mục đích: Giúp sinh viên biết cách xác định áp lực thủy tĩnh tác dụng lên hình phẳng thí nghiệm II Nội dung L 1.Thiết bị thí nghiệm H 10 Sơ đồ mô tả thiết bị thí nghiệm tính áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên hình phẳng 1– 2– 3– 4– 5– Quả cân (trọng vật) Vật biểu thị thăng Thước cong Vít định vị Trục phân danh (lưỡi dao) 6– Thiết bị thăng 7– Thang chia độ 8– Mặt (xét ngập phần) 9– Van điều chỉnh mực nước 10– Chân thăng Gồm thùng chứa nước, có thang chia độ chia làm hai phần: thước cong thang chia độ để xác định mực nước Thước cong gá cánh tay đòn nhờ có trục đường phân danh lưỡi dao, đường tiếp xúc trục xoay trục với thước cong phải trùng Xác định áp lực thủy tĩnh lên toàn thước cong Trình tự tiến hành thí nghiệm Yêu cầu thí nghiệm thiết bị phải cân Điều biểu thị núm dầu nhỏ, mầu trắng phần thiết bị Nếu núm dầu tròn theo hình tròn quy định thiết bị cân Bài thí nghiệm có hai trường hợp : ngập phần ngập hoàn toàn, phân biệt quan sát phần nước ngập phần hay toàn phần mặt thí nghiệm Các bước làm thí nghiệm hai trường hợp Bước 1: Dùng bình rót nước vào thiết bị; để nước ổn định Chọn mức nước phù hợp cho trường hợp cách xả bớt hay cho thêm nước vào, độ ngập thang chia độ gọi độ chìm sâu kí hiệu d, lấy d = 40 ÷ 100 mm tùy chọn Bước 2: Tương ứng với mức nước ta đặt cân cho cân bằng, ghi lại khối lượng m (g) (cộng thêm khối lượng 50 g trọng lượng giá treo) tương ứng với độ ngập sâu d (mm) Làm lại đến lần (cùng trọng lượng cân với mực nước tương ứng) Có thể làm với lần tương ứng với khối lượng khác để giải thích thay đổi áp suất theo độ sâu khác Ghi lại kết để tính toán Tính toán *) Các kí hiệu + Độ dài toàn phần cạnh đứng mặt phẳng chịu lực: + Độ dài cạnh nằm thước mặt phẳng chịu lực: + Độ dài tay đòn (vị trí từ lưỡi dao đến điểm treo trọng vật): + Khoảng cách từ đáy thước cong đến tay đòn: Trục + Trọng lượng cân G (g) lấy từ thíxoay nghiệm + Độ ngập sâu thước cong d (mm) lấy từ thí nghiệm + C: Trung điểm mặt phẳng chịu lực + D: Điểm đặt hợp lực tác dụng lên mặt phẳng a) Thí nghiệmH-d trường hợp ngập phần (d < D) h’’ P : áp lực thủy tĩnh (N) p: áp H suất trung bình (N/m ) h: Độ sâu tính từ trọng tâm mặt chịu lực lên mặt thoáng (m) h’: Độ sâu tính từ điểm đặt áp lực lên mặt thoáng (m) h’’ : Độ sâu tính từ điểm đặt áp lực lên cánh tay đòn (m) ω: Diện tích mặt phẳng C chịuh lực (mh’2) P d C P D = 100mm B = 75mm L = 275mm H = 200mm D B Trục xoay H-d h’’ H P d C h h’ C P D B Sơ đồ tính toán thí nghiệm trường hợp ngập phần + áp lực thủy tĩnh P = p ω = γ.h ω ; với: ω = B.d h = Từ ta có: P= γ.B.d2 d (1) *) Tính độ ngập sâu tâm áp lực theo thí nghiệm Từ phương trình cân mô men lực: P.h’’ = G.L; ⇒ P= G.L m.g L = h" h" Hoặc với P tính theo (1) ta có: h" = G.L m.g L 2.m.L = = P P ρ B.d (2) *) Tính độ ngập sâu tâm áp lực theo lý thuyết áp suất phân bố nước tác dụng lên mặt phẳng tuân theo luật bậc (tam giác h' = vuông) nên: Ix = d ω.h đây, Ix momen phần diện tích ngập hoàn toàn nước lấy trục (thứ 2) mặt tự (Còn gọi momen quán tính tĩnh hình phẳng lấy trục Ox (trục thứ 2)) I x = I c + ω.h Với hình phẳng có trục đối xứng: B.d B.d d  Ix = + B.d   = 12 2 (m4) Độ ngập sâu tâm áp lực lên trục xoay (trục phân danh, lưỡi dao) là: h’’ = h’ + H-d (m) ⇒ h’’ = H - d b) Trường hợp ngập hoàn toàn (d > D) (m) (3) Trục xoay H-d h’’ H d D C h h’ C P P D B Sơ đồ tính toán thí nghiệm trường hợp ngập hoàn toàn + áp lực thủy tĩnh P = p.ω , với ⇒ D ω = B.D P = γ.h.ω = γ.B.D(d- D), (N) p = γ.h, h = d- (4) *) Tính độ ngập sâu tâm áp lực theo kết thí nghiệm Từ phương trình cân momen: P.h’’ = G.L với P tính theo (4) ⇒ ⇒ h" = G.L m.g L = = P P h" = m.L D  ρ B.D. d −  2  m.g L m.g L = D D   γ B.D. d −  ρ g B.D. d −  2 2   (m) (5) *) Tính độ ngập sâu tâm áp lực theo lý thuyết I I + ωh 2 h' = x = c (m), (do I x = I c + ω.h ) ωh ωh đó: Ic mô men quán tính trung tâm, Ic = ω diện tích chịu áp lực, ω =B.D; B.D ; 12 h độ sâu trọng tâm hình phẳng (tính thẳng đứng lên mặt thoáng), h = d −  D2  D  I x = B.D  + d −      12  (m4) D Theo sơ đồ thí nghiệm ta có: h’’ = h’ + H-d 2 D  D  B.D  +  d −   D +  d − D    12  I  12  2 h' = x = = D D ω.h   d− B.D. d −  2   ⇒ D2  D + d −  12  2 h" = +H −d D d− ⇒ (6) Kết tính toán tổng hợp lại bảng sau: Bảng kết thí nghiệm: STT Khối lượng m (g) Độ chìm sâu d(mm) h’’ thực nghiệm (m) h’’ lý thuyết (m) P (N) Ngập phần Ngập hoàn toàn IV.Yêu cầu - Giải thích thay đổi áp lực thủy tĩnh thay đổi độ ngập sâu - So sánh kết tính toán theo phương pháp lý thuyết với kết tính toán từ thực nghiệm, giải thích khác kết - Đưa nhận xét hai trường hợp thí nghiệm làm Bài 2: Kiểm nghiệm phương trình Becnuli I Mục đích ứng dụng phương trình Becnuli tính toán lưu lượng với mô hình nhỏ phòng thí nghiệm làm sở cho việc ứng dụng thực tế sau II Nội dung Thiết bị thí nghiệm 11 9,10 Mô hình thiết bị thí nghiệm biểu diễn phương trình Becnuli 1– Vít xả không khí 6– Phần thí nghiệm 2– ống đo áp 7– Chân thăng 3– ống nối 8– Bộ phận lắp bơm tay 4– Đai ốc 9, 10– Van xả đồng hồ đo áp 5– ống cung cấp 11– ống tháo chất lỏng phụ Thiết bị đặt bàn thủy lực Cấu tạo thiết bị bao gồm thành phần trình bày bơm tay để loại trừ không khí khỏi hệ thống để việc làm thí nghiệm xác Các ống đo áp nối trực tiếp với đoạn ống thí nghiệm tương ứng với diện tích ống khác nhau, đoạn ống thí nghiệm nối với van xả nước Thiết bị thí nghiệm cung cấp nước bàn thủy lực Các thông số kỹ thuật ÷ 300 mm ống 10 mm 25 mm 140 210 Độ cao ống đo áp Số ống đo áp Đường kính họng ống vào Đường kính đỉnh Độ vát đỉnh Độ vát đáy Các số liệu để tính toán phần ống thí nghiệm Vị trí ống A B C D E F Phần cuối van Tiếp xúc trực tiếp với dòng chảy Độ cao đo áp tương ứng h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 76,08 Đường kính ống (mm) 25 13,9 11,8 10,7 10,0 25,0 65,46 15,8 7,4 5,0 2,9 A B 61,08 C D E 10 F 40,46 Vị trí phân bố ống đo áp Các kí hiệu - Thể tích nước : V(m3) - Thời gian: t(s) - Lưu lượng dòng chảy : Q = V (m3/s) t - Dụng cụ đo áp suất (ống đo áp): hx (mm) - Khoảng cách mặt cắt: L (m) - Diện tích ống: ω (m2) Q (m/s) ω p - Cột áp tĩnh đọc được: ht = hx = (mm) γ - Vận tốc dòng chảy: v = v2 - Cột áp động: hđ = (mm) 2g - Cột áp tổng: h0 = ht + hđ = hx + v2 (mm) 2g Lý thuyết tính toán Từ phương trình Becnuli cho dòng chất lỏng lý tưởng chảy ổn định ta có: p1 v12 p2 v22 z1 + + = z2 + + =… γ 2g γ 2g (1) Trong đó: z1 , z2 … độ cao địa hình tâm dòng chảy vị trí tính toán Vì z1 = z2 = z3 = …(do chọn mặt chuẩn nằm trục ống) nên ta có: p1 v12 p v 22 + = + =… (2) γ 2g γ 2g pi v2 Với kí hiệu hti = , hđi = i h0i = hti + hđi nêu phương γ 2g trình (2) trở thành: h01 = h02 = … (3) Trường hợp thí nghiệm với nước chất lỏng thực, có tổn thất lượng dọc đường Phương trình (3) là: h01 = h02 + ∆h1-2 = h03 + ∆h1-3 = … (4) ∆h1-2 ; ∆h1-3 ; ∆h1-i …là tổn thất cột áp dòng chảy từ vị trí đến vị trí 2; từ vị trí đến vị trí 3; … (tương ứng với quãng đường chảy L 1-2, L1-3 … đo thiết bị thí nghiệm) Nhưng với quãng đường L1-2, L1-3 … ngắn lượng chênh cột áp ∆h1-2 , ∆h1-3 , ∆h1-i … tính qua thí nghiệm không minh xác (bé, nên bỏ qua) Với dòng chất lỏng chảy ổn định ta có lưu lượng: Q = ω1v1 = ω2v2= … từ tính vận tốc v1, v2, … dòng chẩy tiết diện khác có Q Trình tự tiến hành thí nghiệm Bước 1: Đặt thiết bị lên bàn thí nghiệm thuỷ lực Thiết bị phải cân để bảo đảm độ xác kết thí nghiệm Điều biểu thị núm dầu nhỏ màu trắng phần thiết bị Nếu núm dầu đồng tâm với đường tròn thị thiết bị thăng Nếu thiết bị chưa cân ta vặn chân thăng tương ứng, cho núm dầu tròn Bước 2: Nối ống đầu vào thiết bị vào ống cung cấp nước bàn thủy lực Kiểm tra xem van điều chỉnh lưu lượng (van dòng) vặn chế độ cho lưu lượng nhỏ hay chưa Mở bơm, mở van điều chỉnh lưu lượng máy thủy lực tăng dần để cung cấp nước vào thiết bị (vặn van ngược chiều kim đồng hồ cách từ từ) Khi mở van dòng phải ý không để dòng vào với lưu lượng lớn không đọc trị số ống đo áp Lúc này, ống đo áp xuất bọt không khí Để cho kết thí nghiệm xác, ta phải đuổi hết không khí ống đo áp cách vặn vít xả không khí, nước đẩy không khí qua lỗ xả khí Nếu không khí ống đo áp ta tắt bơm, tháo phận lắp với bơm tay để đuổi hết khí Để dòng chảy qua thiết bị ổn định (các ống đo áp không không khí, cột áp không dao động) tiến hành lấy số liệu Bước 3: Lấy số liệu Lấy số liệu thí nghiệm cho trường hợp : Trường hợp 1: Tốc độ dòng chảy thấp tức dòng chảy lưu lượng nhỏ Điều đạt cách điều chỉnh van dòng vào cho cột áp trị số cho phép (cột áp < 200 mm); Trường hợp 2: tốc độ dòng chảy cao (cột áp > 200 mm) Mỗi trường hợp phải lặp lại lần để lấy trung bình nhằm tăng độ xác cho kết thí nghiệm Xác định lưu lượng nước chảy qua thiết bị thí nghiệm cho trường hợp: Dùng thùng chứa bàn thí nghiệm thủy lực để xác định thể tích nước chảy qua khoảng thời gian chọn trước Từ tính lưu lượng Q Khi dòng qua thiết bị ổn định ta đọc trị số cột áp tĩnh h t1, ht2, … đến ht8 mặt cắt hiển thị ống đo áp từ đến Tính thông số lập bảng kết sau: Bảng số liệu thu TN o TH h1 (mm) h2 (mm) h3 (mm) h4 (mm) h5 (mm) h6 (mm) h7 (mm) h8 (mm) V (l) TH Bảng kết thí nghiệm STT Lưu lượng Q (m3/s) Diện tích ống ω (m2) 409,0.10-6 151,7.10-6 109,4.10-6 Vận tốc v (m/s) Khoảng cách L (m) 0,00 0,0603 0,0687 Cột áp tĩnh ht (m) Cột áp động hđ (m) Cột áp tổng h0 (m) t (ph) Khi thí nghiệm cho trường hợp tiết diện ống thay đổi, hệ số ζ thực nghiệm hiệu chỉnh áp suất tĩnh thay đổi tính: v12 v 22 = 2g 2g Nếu không tính đến thay đổi tiết diện người ta tính tổn thất cách đọc giá trị cột nước ống đo áp + Với vùng xác định tổn thất qua van với áp suất khác trước sau van đo trực tiếp áp kế biến đổi tương đương sử dụng công thức 1bar = 10,2m cột nước Trình tự thí nghiệm Bước 1: Đặt thiết bị thí nghiệm lên bàn thủy lực Nối ống dẫn nước vào thiết bị thí nghiệm với phận cung cấp nước bàn thủy lực Chạy bơm, mở van cho vận tốc dòng cung cấp tăng dần Bước 2: Để nước vào ống đo áp ổn định Xả hết không khí Bước 3: Khi dòng ổn định xác định thông số tính toán +Lấy trị số cột áp vị trí trước sau đoạn ống mà ta muốn xác định tổn thất + Lấy số liệu tính vận tốc dòng theo cách làm trước + Chú ý: cần làm thí nghiệm xác định tổn thất tính hệ số ζ cách độc lập cho đoạn dòng, hết đoạn sang đoạn Tại đoạn lấy số liệu lặp lại lần tính trung bình Kết thí nghiệm trình bày bảng Các vùng thí nghiệm h1 (m) Bảng kết thí nghiệm h2 Lưu ∆h Thể Thời (m) (m) tích gian lượng V t(s) Q(m3/s) (m ) Vận tốc v(m/s) Hệ số tổn thất ζ Đoạn vuông góc (hình chữ L) 2: Đoạn cong 3: Đoạn uốn ngắn 4: Đoạn uốn dài 5: Đoạn mở rộng 6: Đoạn thu hẹp 7: Cửa van III Yêu cầu + Nhận xét kết thí nghiệm + Tính tổn thất theo phương pháp lý thuyết cách tra bảng bạn học Sau so sánh kết lý thuyết với thực nghiệm Nhận xét? Bài 9: Thí nghiệm bơm ly tâm I Mục đích: Nắm phương pháp xây dựng đường đặc tính làm việc bơm ly tâm chế độ làm việc định Từ biết cách xây dựng họ đường đặc tính bơm thực nghiệm II Nội dung Cấu tạo thiết bị Đồng hồ đo áp suất Bộ phận điều khiển Bộ phận khuếch tán Van điều chỉnh Bộ phận xả nước ∆Z áp kế Chân không kế Van điều chỉnh dòng chảy Các thông số kỹ thuật - Tần số dòng điện (Hz) ∆z- chênh lệch hiệu chỉnh ∆z= hd (vào) - hd (ra) - Thể tích nước: V (m3) - Thời gian: t (s) - Cột áp vào: hi (m) - Cột áp h0 (m) Với thí nghiệm cho: hd (vào ) hd (ra ) - Tốc độ động n: (vòng/phút) + Cường độ dòng điện: I (A) + Điện áp: U (V) + Công suất: N = U * I + Lưu lượng dòng chảy: Q(m3/s) + Tổng chênh lệch H = Hd + (hm - hi) (m) Tính toán Các đường đặc tính mà ta cần xây dựng đường cong biểu diễn mối quan hệ chiều cao làm việc H, công suất động N hiệu suất η với lưu lượng Q chế độ số vòng quay định trục bơm Trang bị thí nghiệm cho phép ta thu thập số liệu để xác định trị số H, N η điểm làm việc có lưu lượng Q khác số vòng quay n cố định Bỏ qua tổn thất lượng, chiều cao làm việc H tính theo công thức: H= p2 − p1 v2 − v2 + ∆z + γ 2g Trong đó: p1, p2- áp suất tuyệt đối tương ứng cửa vào cửa bơm; p1=pa-pck, p2=pa+pak (với pa áp suất khí quyển, p ck pak áp suất chân không áp suất dư đọc từ chân không kế áp kế); ∆z: chênh lệch chiều cao địa hình điểm đo áp; v 1, v2 - vận tốc dòng chảy ống hút ống đẩy, xác định từ lưu lượng bơm; Như chièu cao làm việc bơm tổng thành phần: chênh lệch cột áp p2 − p1 v22 − v12 tĩnh điểm đo áp ( ), chênh lệch cột áp động điểm đo áp ( ) γ 2g chênh lệch địa hình ∆z Trong đó: Hd chênh lệch cột áp đầu vào đầu tính sau: Hd = (z2 – z1) = hd (tại ống đầu ra) – hd (tại ống đầu vào) cho bảng số liệu h2: chiều cao cột áp áp kế h1: chiều cao cột áp chân không kế Thí nghiệm a) Trường hợp thí nghiệm với bơm đơn Bước 1: Nối bơm lên bàn thủy lực Lắp phận xả nước bơm vào thùng chứa bàn thuỷ lực Bước 2: Chạy bơm, mở van dòng cung cấp tăng dần, để bơm chạy ổn định Xác định lưu lượng trước Bước 3: Trình tự khảo nghiệm sau: Đóng hoàn toàn van điều chỉnh (màu xanh) ống đẩy, Q = Căn vào số chân không kế áp kế ta xác định cột áp H; lưu lượng Q công suất N trục bơm Sau mở dần van điều chỉnh (màu đỏ) để lấy số liệu tính H, N cho chế độ lưu lượng Q khác thường lấy 10 15 trị số lưu lượng Q (Nếu lấy nhiều trị số Q H đồ thị xác hơn) Sau biểu diễn số liệu đồ thị tung độ trị số cột áp H(m); công suất N (kW) trục hoành suất (m 3/s hay l/s) Nối điểm lại ta có đường cong biểu quan hệ cột áp suất bơm (H∼Q) đường cong biểu quan hệ công suất trục bơm suất bơm (N∼Q) Để vẽ đường cong hiệu suất ta sử dụng công thức γ H Q γ H Q N= suy η = 1000η 1000 N ứng với trị số Q ta có H N tính trị số η biểu diễn đồ thị trục tung hiệu suất η tính % trục hoành suất Q ta có đường cong hiệu suất η∼Q Các đường H∼Q; N∼Q; η∼Q đường đặc tính làm việc bơm ly tâm ứng với trị số làm việc cực đại ta có trị số tương ứng với điểm HA; QA: NA Bảng kết TT háp kế Bơm hchân không kế háp kế H (m) Bơm hchân không kế H (m) Lưu lượng Q (l/h) Yêu cầu - Vẽ đường đặc tính bơm - So sánh đường đặc tính lý thuyết thực nghiệm BÀI THÍ NGHIỆM 2: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TRÊN MÔ HÌNH BƠM NỐI TIẾP VÀ SONG SONG Mục đích thí nghiệm Vẽ đường đặc tính thực nghiệm bơm nối tiếp song song Lưu lượng - cột áp Q~ H Lưu lượng - hiệu suất Q~ η Lưu lượng – công suất Q~ N Mô tả thiết bị thí nghiệm Loại mô hình thiết bị làm nhựa PVC, gắn vào khung sắt không rỉ đai ốc nhôm Thiết bị gồm máy bơm ly tâm đơn có roto làm từ thép không rỉ Hai máy bơm ly tâm bơm nước từ bể cung cấp có dung tích 200 lít xả nước lại vào bể theo vòng tuần hoàn Áp suất mặt thoáng trì áp suất khí Hai động gắn bơm với công suất khác để bơm quay với tốc độ 2800 vòng/phút 1435 vòng/phút Hai phận điều chỉnh tốc độ có chức kiểm soát, điều khiển bơm ly tâm này, cho phép thay đổi tốc độ quay, đo lượng điện tiêu thụ, momen, cường độ dòng điện, điện áp đầu máy Một van cầu cho phép nối bơm theo phương pháp nối tiếp hay song song để tiế hành thí nghiệm cho trường hợp Ống đo áp nối để đo áp suất đầu ống hút ống đẩy bơm Hai máy bơm dẫn nước qua lưu lượng kế kiểu phao (300 ÷ 3000 lít/giờ 2500 ÷ 25000 lít/giờ) Hình 1: Mô hình thiết bị bơm nối tiếp song song 1: Bơm ly tâm FLIGHT EQX4 32-125/02A n = 1450 vòng/phút, điện áp 220V-3 pha, đường kính đầu hút Φ = 50 mm, công suất động = 0,34 HP = 0,25 kW, đường kính ống hút = 32 mm, đường kính bánh công tác = 125 mm; 2: Bơm ly tâm FLIGHT EQS32-125/11 n = 2900 vòng/phút, điện áp 220V-3 pha, đường kính đầu hút Φ = 50 mm, công suất động = 0,34 HP = 0,25 kW, đường kính ống hút = 32 mm, đường kính cánh quạt (tuốc bin) = 125 mm 3-5-28: Van kiểm tra thép không rỉ 32 1”1/4; 4- 6-7: Van cầu DN 32; 8-25-26: Van tổng hợp DN 50; 9-10-11-12: Van nối đầu đo áp kế chân không kế; 13: Lưu lượng kế kiểu phao 2500 ÷ 25000 lít/giờ; 14: Lưu lượng kế kiểu phao 300 ÷ 3000 lít/giờ; 15: Van màng DN 50; 16: Van màng DN 32; 17: Áp kế lắp ống đẩy bơm (0/ +4 bar); 18: Chân không kế đầu hút bơm (-1/ +1,5 bar); 19: Áp kế lắp ống đẩy bơm (0/ +2,5 bar); 20: Chân không kế đầu hút bơm (-1/ bar); 21: Bộ dẫn động tốc độ bơm; 22: Hộp điện; 23: Mực nước ngoài; 24: Bể chứa nước; 27: Van cầu DN 20 để tháo nước khỏi bể chứa; 29: Van kiểm tra thép không rỉ 2” Các thông số kỹ thuật: Bơm 1: Bơm 2: N = 0,34 HP = 0,25 kW N = 1,5 HP = 1,1 kW Q = 4,5 ÷ 13,5 m3/h Q = ÷ 24 m3/h H = ÷ mH2O H = 19,4 ÷ 9,8 mH2O n = 1435 vòng/phút n = 2800 vòng/phút Φ = 136 mm Φ = 136 mm Tính toán thực nghiệm Tính cột áp bơm đơn tính theo phương pháp sau: H = (h2 – h1) Trong đó: h2- chiều cao cột áp áp kế h1- chiều cao cột áp chân không kế Khi ghép bơm song song: H = H = H2 Q = Q + Q2 Khi ghép bơm nối tiếp: H = H + H2 Q = Q = Q2 Công suất vào: W=U×I N= Hiệu suất: η= γ H Q 1000.η γ H Q 1000.N Các bước tiến hành thí nghiệm A Bơm Song song Bước 1: - Kiểm tra mực nước bể chứa: 750 mm cột nước; Van 25-26-6 mở (van 7-8 mở theo dải lưu lượng); Van đóng ( van đóng); Điều chỉnh lưu lượng cách điều chỉnh van 15 16 (vặn ngược chiều kim đồng hồ cho dòng có lưu lượng lớn ngược lại) Bước 2: - Bật cầu dao điện; - Bật nguồn vào máy bơm (lúc đèn nguồn có màu sáng trắng đục); - Nhấn nút “reset” để bảng điều khiển hiển thị thông số màu xanh (lúc đèn nút “reset” sáng lên màu xanh) - Kiểm tra xem bơm điều chỉnh tần số (Bơm – 50Hz, bơm – 25Hz); - Bật bơm 1, bảng điều khiển ta nhấn nút “start” để bắt đầu chạy bơm - Bật bơm 2, bảng điều khiển ta nhấn nút “start” để bắt đầu chạy bơm Bước 3: - Mở khóa đường ống hút, đóng khóa đường ống đẩy, lưu lượng lúc không, cho bơm làm việc đến số vòng quay trục bơm đạt tới giá trị yêu cầu Từ trị số đo lúc áp kế chân không kế ta xác định cột áp H bơm chế độ “không tải”; - Sau mở van đường ống đẩy để tăng lưu lượng bơm (trong đó, số vòng quay bơm không đổi) Ứng với vị trí khóa đường ống đẩy tương ứng với trị số lưu lượng, ta xác định giá trị cột áp H công suất động N đc tương ứng; - Tại điểm làm việc ứng với Q, H định, ta xác định công suất thủy lực bơm Ntl So sánh công suất thủy lực với công suất đo trục bơm ta xác định hiệu suất bơm η; - Thường lấy khoảng 10 điểm tương ứng với 10 vị trí mở van đường ống đẩy trở lên (Nếu lấy nhiều điểm thí nghiệm ta vẽ đường đặc tính xác hơn); - Sau biểu diễn số liệu đồ thị Tung độ trị số cột áp H (m), công suất N (kW), hiệu suất η Hoành độ lưu lượng (m 3/h l/s) Nối điểm lại ta có đưởng cong biểu thị quan hệ cột áp suất H ~ Q, công suất trục bơm suất N ~ Q, hiệu suất suất η ~ Q Bước 4: - Khi thí nghiệm xong ta nhấn nút “stop” để bơm ngừng hoạt động sau tắt bơm Nếu sau ta tiến hành thí nghiệm lần ta nhấn nút “stop” bơm mà tắt bơm Kết thí nghiệm: STT Bơm Io (A) Uo (V) Po phút Pđẩy Io (kW) (bar) (bar) (A) Bơm Uo (V) Po phút Pđẩy (kW) (bar) (bar) Q (l/h) 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 10 2100 11 2000 12 1900 13 1800 14 1700 15 1600 16 1500 17 1400 18 1300 19 1200 20 1100 21 1000 22 900 23 800 24 700 25 600 26 500 27 400 28 300 29 Kết tính toán: STT H H1 H2 N η Q B Bơm nối tiếp: Bước 1: - Kiểm tra mực nước bể chứa: 750 mm cột nước; Van 25- mở (van 7-8 mở theo dải lưu lượng); Van 26 đóng; Điều chỉnh lưu lượng cách điều chỉnh van 15 16 (vặn ngược chiều kim đồng hồ cho dòng có lưu lượng lớn ngược lại) Bước 2, bước 3, bước 4: thực tương tự bơm song song Kết thí nghiệm: STT Bơm Io (A) Uo (V) Po phút Pđẩy Io (kW) (bar) (bar) (A) Bơm Uo (V) Po phút Pđẩy (kW) (bar) (bar) Q (l/h) 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 10 2100 11 2000 12 1900 13 1800 14 1700 15 1600 16 1500 17 1400 18 1300 19 1200 20 1100 21 1000 22 900 23 800 24 700 25 600 26 500 27 400 28 300 29 Kết tính toán: STT H H1 H2 N η Q C Thí nghiệm bơm nối tiếp song song chế độ bơm 1-50Hz, bơm 250Hz Vào change data, chọn giá trị tần số, điều chỉnh bơm đạt giá trị 50Hz, nhấn change data để xác nhận giá trị thay đổi Tiến hành thí nghiệm mục A B Yêu cầu sinh viên - Thu bảng số liệu thô, tính toán vẽ đường đặc tính bơm nối tiếp song song - So sánh kết bơm nối tiếp song song thực tần số khác - So sánh dạng đường đặc tính thu so với lý thuyết Bài thí nghiệm số MÔ PHỎNG BƠM PISTON Mục đích thí nghiệm Quan sát thí nghiệm mô hình bơm piston, xác định hiệu suất trình bơm làm việc Mô tả thiết bị thí nghiệm: Hình 1: Mô hình thiết bị thí nghiệm bơm piston Đây thiết bị bơm piston tác dụng đơn (bơm piston tác dụng chiều), chu kỳ làm việc bơm có trình hút trình đẩy nối tiếp Thiết bị có cấu tạo gồm piston dịch chuyển tịnh tiến xi lanh Thiết bị trang bị áp kế chân không kế để đọc áp suất trình làm việc Đồng thời trang bị bình chứa để đo lưu lượng dòng chảy phận điều chỉnh lưu lượng Vì trình làm việc lưu lượng chảy không ổn định nên thiết bị trang bị bình điều áp để khắc phục tượng không ổn định dòng chảy Các thông số kỹ thuật thiết bị thí nghiệm: d: đường kính xi lanh d = 32 mm c: hành trình piston c = 32 mm n: số vòng quay bơm n = 400 vòng/phút z: số tác động bơm z=1 Tính lưu lượng lý thuyết: πd2 Qt = c.n.z Lưu lượng thực tế: Q = ηQ Qt lít/phút Q xác định thực nghiệm (đo thí nghiệm khoảng thời gian phút) Q ηQ = Qt Nên tính hiệu suất η Q Trình tự tiến hành thí nghiệm: - Kiểm tra mực nước thùng chứa nước đủ để bơm hút nước cách tốt - Kiểm tra hệ thống van: đóng van để xả nước xuống thùng chứa (tuần hoàn) trình đo lưu lượng Nhưng trình thí nghiệm, để máy chạy ổn định (nước chảy vào bình đo lưu lượng ta đóng van tuần hoàn lại - Điều chỉnh lưu lượng cách vặn núm điều chỉnh lưu lượng gần bơm piston, để chế độ 100% 50% suốt trình thí nghiệm - Đóng cầu dao bật máy, tiến hành thí nghiệm không mở khóa bình điều áp dùng bình điều áp Kết thí nghiệm: Data Phút (bar) Pđẩy Q (bar) (lt/min) Yêu cầu sinh viên - Quan sát thí nghiệm - Lấy bảng số liệu - Tính hiệu suất bơm piston Ht (m) [...]... liệu thí nghiệm λ = 0,316 Re-0,25 ∆hTN- lấy kết quả trực tiếp từ hai ống đo áp đã chọn ∆hTN=h1- h2 4 Trình tự thí nghiệm Bước 1: Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của hệ thống thiết bị thí nghiệm Đặt thiết bị thí nghiệm lên bàn thủy lực cơ bản Nối ống của phần thí nghiệm với bộ phận cung cấp nước của máy thủy lực cơ bản Bước 2: Tuỳ từng trường hợp mà ta nối các đường ống theo cách khác nhau *) Thí nghiệm. .. 6- Vít xả khí 7- Phần ống thí nghiệm 8- Thang chia độ 9- Van xả 10- ống xả 11- ống tháo chất lỏng phụ Thiết bị này gồm hai hệ thống cung cấp nước vào thí nghiệm Khi thí nghiệm cho trường hợp vận tốc dòng chảy thấp: ta nối trực tiếp phần thí nghiệm vào bộ phận cung cấp nước của bàn thuỷ lực cơ bản, dòng cung cấp vào rất nhỏ Khi thí nghiệm cho trường hợp vận tốc dòng chảy cao: ta nối phần thí nghiệm vào... tốc dòng chảy (tương tự như trong các bài thí nghiệm trước) + Đo nhiệt độ nước chảy ra Tra bảng xác định độ nhớt động của nước để tính toán *) Thí nghiệm với dòng chảy vận tốc thấp (chảy tầng) Quá trình làm thí nghiệm tương tự như trường hợp dòng chảy vận tốc cao trên đây Khác nhau ở chỗ điều chỉnh cho lưu lượng chảy qua đoạn ống thí nghiệm đủ nhỏ Các thông số thí nghiệm được thu thập, gia công, tính... độ xảy ra nhanh nên chỉ quan sát thí nghiệm, không lấy được số liệu) + Làm thí nghiệm theo chiều ngược, từ chảy rối sang chảy tầng, ghi lại vận tốc ở mỗi giai đoạn (rối, tầng); + So sánh trị số các vận tốc dòng ở các trạng thái chảy khi thí nghiệm theo chiều thuận với trị số các vận tốc tương ứng khi thí nghiệm theo chiều ngược lại; + Nhận xét kết quả lấy được từ thí nghiệm Nhiệt độ (0C) Độ nhớt động... thuyết và thí nghiệm - Theo dõi và đưa ra nhận xét về sự chênh lệch cột áp giữa các ống đo áp Bài 3: Thí nghiệm Reynold I Mục đích: Sinh viên quan sát được hiện tượng chảy tầng, chảy quá độ và chảy rối trong thực tế II Nội dung 1 Thiết bị thí nghiệm Bình chứa nước màu Thùng chứa Vòi phun Van điều chỉnh dòng nước màu ống ngập tràn Thạch đá Miệng phễu ống xả ống vào ống 1 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm Reynold... tương đương khi sử dụng công thức 1bar = 10,2m cột nước 4 Trình tự thí nghiệm Bước 1: Đặt thiết bị thí nghiệm lên bàn thủy lực cơ bản Nối ống dẫn nước vào của thiết bị thí nghiệm với bộ phận cung cấp nước của bàn thủy lực cơ bản Chạy bơm, mở van cho vận tốc dòng cung cấp tăng dần Bước 2: Để nước vào trong các ống đo áp ổn định Xả hết không khí ra ngoài Bước 3: Khi dòng đã ổn định thì xác định các thông... đường đặc tính của bơm - So sánh đường đặc tính giữa lý thuyết và thực nghiệm BÀI THÍ NGHIỆM 2: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TRÊN MÔ HÌNH BƠM NỐI TIẾP VÀ SONG SONG 1 Mục đích thí nghiệm Vẽ đường đặc tính thực nghiệm của bơm nối tiếp và song song Lưu lượng - cột áp Q~ H Lưu lượng - hiệu suất Q~ η Lưu lượng – công suất Q~ N 2 Mô tả thiết bị thí nghiệm Loại mô hình thiết bị này được làm bằng nhựa PVC, được gắn... trị đã thay đổi Tiến hành thí nghiệm như ở mục A và B 6 Yêu cầu sinh viên - Thu được bảng số liệu thô, tính toán và vẽ đường đặc tính của bơm nối tiếp và song song - So sánh kết quả bơm nối tiếp và song song khi thực hiện ở các tần số khác nhau - So sánh dạng của đường đặc tính thu được so với lý thuyết Bài thí nghiệm số 3 MÔ PHỎNG BƠM PISTON 1 Mục đích thí nghiệm Quan sát thí nghiệm trên mô hình bơm... thông số kỹ thuật của thiết bị thí nghiệm: d: đường kính xi lanh d = 32 mm c: hành trình piston c = 32 mm n: số vòng quay của bơm n = 400 vòng/phút z: số tác động của bơm z=1 Tính lưu lượng lý thuyết: πd2 Qt = c.n.z 4 Lưu lượng thực tế: Q = ηQ Qt lít/phút Q xác định bằng thực nghiệm (đo khi thí nghiệm trong khoảng thời gian là 2 phút) Q ηQ = Qt Nên tính được hiệu suất η Q 4 Trình tự tiến hành thí nghiệm: ... số thực nghiệm K và n; – Có phụ thuộc gì giữa tổn thất năng lượng dọc đường và tốc độ dòng chảy; - Nhận xét kết quả thí nghiệm trong 2 trường hợp Bài 5: Tổn thất cục bộ trong đường ống I Mục đích: Củng cố kiến thức lý thuyết Nắm vững phương pháp xác định tổn thất cục bộ trong đường ống Biết cách tiến hành thí nghiệm lấy số liệu và tính toán các thông số của dòng chảy II Nội dung 1 Thiết bị thí nghiệm