mô phỏng dòng trường vận tốc dòng chất lỏng trong máy bơm bùn.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là:Mô phỏng trường vận tốc của dòng chất lỏng (dòng 2 pha) trong bánh công tác máy bơm bùn.Đánh giá những tác động mà dòng chất lỏng tác động vào bánh công tác máy bơm bùn.Cho nên các nội dung sẽ được đề cập trong nghiên cứu này của tôi gồm:Tìm hiểm tổng quan về lý thuyết về bơm ly tâm, bơm bùn, trường vận tốc của dòng chất lỏng.Thiết kế một bánh công tác với các số liệu và các giả thiết cho trước.Mô phỏng trường vận tốc của dòng chất lỏng (dòng 2 pha) trong bánh công tác máy bơm bùn.Đánh giá nhận xét kết quả thu được từ quá trình mô phỏng dòng chất lỏng và có thể đánh giá những tác động của nó vào bánh công tác máy bơm bùn.CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BƠM LY TÂM VÀ BƠM BÙN.CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÁNH CÔNG TÁC MÁY BƠM LY TÂM BƠM BÙNCHƯƠNG III: THỰC HIỆN MÔ PHỎNG DÒNG CHẤT LỎNG HAI PHA TRONG BÁNH CÔNG TÁC BƠM BÙN BẰNG PHẦN MỀM ANSYSCHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Mục Lục SVTH: Nguyễn Đức Huy Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí LỜI MỞ ĐẦU: Trong trình thiết kế, lắp đặt vận hành máy bơm có nhiều yếu tố tác động làm giảm hiểu sử dụng máy bơm như: giảm cột áp, giảm lưu lượng, tăng tổn thất thủy lực, gây nên tượng xâm thực máy bơm, gây mòn bánh công tác, làm giảm tuổi thọ tính kinh tế máy Đặc biệt với điều kiện làm việc khắc nghiệt với dòng chất lỏng pha máy bơm bùn ảnh hưởng nghiêm trọng tới hiệu suất thông số khác máy bơm bùn so với loại bơm thông thường khác Khi nghiên cứu trường vận tốc dòng chất lỏng bánh công tác máy bơm bùn ta khái quát trường hợp khác dòng chất lỏng điều kiện làm việc khác máy bơm bùn Biết tác động dòng chất lỏng tới bánh công tác chi tiết khác máy bơm, ta thay đổi thông số, điều kiện làm việc bơm để nâng cao nâng suất hiệu làm việc bơm bùn Vì lý mà đề tài “ Nghiên cứu trường vận tốc dòng chảy bánh công tác máy bơm bùn” chọn làm đề tài đồ án tốt nghiệp trường Mục tiêu nghiên cứu đề tài là: Mô trường vận tốc dòng chất lỏng (dòng pha) bánh công tác máy bơm bùn Đánh giá tác động mà dòng chất lỏng tác động vào bánh công tác máy bơm bùn Cho nên nội dung đề cập nghiên cứu gồm: Tìm hiểm tổng quan lý thuyết bơm ly tâm, bơm bùn, trường vận tốc dòng chất lỏng Thiết kế bánh công tác với số liệu giả thiết cho trước Mô trường vận tốc dòng chất lỏng (dòng pha) bánh công tác máy bơm bùn SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Đánh giá nhận xét kết thu từ trình mô dòng chất lỏng đánh giá tác động vào bánh công tác máy bơm bùn Cuối để hoàn thành tốt đồ án em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy T.S Nguyễn Anh Tuấn người thầy động viên giúp đỡ em nhiều mặt tinh thần kiến thức chuyên môn để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp ngày hôm Ngoài em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Th.S Nguyễn Ngọc Minh tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cuối em xin cảm ơn thầy cô môn thầy cô khoa Cơ Khí cho em kiến thức chuyên ngành kinh nghiệm quý báu với nỗ lực thân để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp hôm Một lần em xin cảm ơn ! Sinh viên thực Nguyễn Đức Huy SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BƠM LY TÂM VÀ BƠM BÙN 1.1 Tổng quan bơm ly tâm 1.1.1 Khái nệm, cấu tạo phân loại bơm ly tâm 1.1.1.1 Khái niệm bơm ly tâm Cách lâu xuất thiết bị thô sơ phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu cho nông nghiệp, lấy nước cho sinh hoạt gầu với đối trọng kiểu cần vọt giếng, bánh xe nước có gắn gầu Và thời gian dài, người ta dùng bơm để hút nước, vận chuyển nước từ thấp lên cao để phục vụ cho nhu cầu họ Nhưng ngày với phát triển khoa học kỹ thuật phạm vi sử dụng bơm mở rộng nhiều Bơm không vận chuyển nước mà sử dụng để vận chuyển dầu, quặng, hỗn hợp nhiều pha khác nhau… sử dụng nhiều lĩnh vực khác dân dụng, nông nghiệp, công nghiệp hóa chất, dầu mỏ, tàu thủy … Đã có nhiều nghiên cứu định nghĩa bơm khác nhau, định nghĩa coi bơm là: “ Bơm loại máy thủy lực biến đổi động thành lượng để vận chuyển dòng chất lỏng lên cao, xa tạo nên áp suất cần thiết hệ thống truyền dẫn thủy lực.” “ Bơm ly tâm loại bơm cánh dẫn với dòng chất lỏng có hướng xa trục bơm” Năng lượng chủ yếu bơm động năng, áp Sự chuyển động động làm quay hệ thống bánh công tác làm dịch chuyển chất lỏng tiếp xúc với bánh công tác từ chuyển đổi lượng học động thành động dòng chất lỏng 1.1.1.2 Cấu tạo bơm ly tâm Xét sơ đồ kết cấu máy bơm ly tâm đơn giản hình 1.1 sau đây, ta thấy bơm ly tâm gồm có phận chủ yếu sau : SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí hình 1.1: sơ đồ cấu tạo máy bơm ly tâm (1 ,4– đĩa sau,2 – Trục,3 – Đĩa trước, – Cánh bánh công tác, – Buồng xoắn, – Ống hút, – Ống dẩy) - Bánh công tác: bánh công tác kết cấu có dạng cánh mở hoàn toàn, mở phần cánh kín Bánh công tác lắp trục bơm với chi tiết khác cố định với trục tạo nên phần quay bơm gọi Rôto Bánh công tác đúc gang thép theo phương pháp đúc xác Các bề mặt cánh dẫn đĩa bánh công tác yêu cầu có độ nhẵn tương đối cao để giảm tổn thất Bánh công tác Rôto bơm phải cân tĩnh cân động để làm việc bánh công tác không cọ xát vào thân bơm hình 1.2: số loại bánh công tác máy bơm ly tâm - Trục bơm: thường chế tạo thép hợp kim đầu lắp với bánh công tác thông qua mối ghép then bulông, đầu lắp với trục động qua khớp nối Trục bánh công tác lắp trục tạo thành rôto bơm SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp - Ngành: Kỹ thuật khí Bộ phận dẫn hướng vào: thường chế tạo liền với nắp bơm, loại bơm cấp ống dẫn dòng vào thường có dạng hình côn Vận tốc dòng chất lỏng tăng dần từ ống hút đến lối vào bơm đảm bảo cho vận tốc dòng chất lỏng phân bố đề theo tiết diện đối xứng qua trục trước lối vào bánh công tác Ở bơm nhiều cấp phận đẫn dòng vào có dạng xoắn - Bộ phận dẫn hướng ra: (buồng xoắn ốc) đúc gang có hình dạng tương đối phức tạp thiết kế có hình dạng phù hợp với đường dòng chất lỏng khỏi bánh công tác Buồng xoắn có nhiệm vụ dẫn chất lỏng sau khỏi bánh công tác vào ống đẩy cho tổn thất thủy lực nhỏ - Ống hút ống đẩy : Hai loại ống làm gang đúc, tôn hàn cao su có nhiệm vụ dẫn chất lỏng vào máy cho tổn thất sinh chuyển động dòng chất lỏng nhỏ 1.1.1.3 Phân loại bơm ly tâm Theo số bánh công tác lắp nối tiếp trục - Bơm ly tâm cấp: có bánh công tác lắp trục thông thường có cột áp H ≤ 100m cột nước hình 1.3: bơm ly tâm cấp - Bơm ly tâm nhiều cấp có nhiều bánh công tác lắp nối tiếp trục, số cấp từ 2÷8 cấp Trong trường hợp đặc biệt lên tới 18 cấp Trong bơm ly tâm nhiều cấp dòng chất lỏng nối tiếp chuyển động qua tất bánh công tác Cột áp bơm tổng cột áp tất bánh công tác SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí hình 1.4 bơm ly tâm nhiều cấp Theo số dòng chất lỏng qua bánh công tác - Bơm ly tâm miệng hút: có dòng chất lỏng chảy qua bánh công tác - Bơm lý tâm hai miệng hút: hai dòng chát lỏng chảy qua bánh công tác Bánh công tác bơm hai miệng hút coi hai bánh công tác làm việc song song với lắp đối xứng với trục Lưu lượng bơm tổng lưu lượng bánh công tác, cột áp bơm cột áp bánh công tác Hình 1.5 bơm ly tâm miệng hút Phân loại theo cột áp - Bơm ly tâm cột áp thấp: H= (5÷40) m cột nước - Bơm ly tâm cột áp trung bình: H= (40÷200) m cột nước - Bơm ly tâm cột áp cao: H ≥ 200 m cột nước phân loại theo lưu lượng - bơm ly tâm lưu lượng nhỏ SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp - bơm ly tâm lưu lượng trung bình - bơm ly tâm lưu lượng lớn Ngành: Kỹ thuật khí phân loại theo vị trí trục bơm - bơm trục ngang - bơm trục đứng Ngoài cách phân loại nhiều cách phân loại khác theo kết cấu võ bơm, theo phương pháp nối trục, theo phương pháp dẫn dòng vào dẫn dòng khỏi bánh công tác, theo dạng chất lỏng vận chuyển… 1.1.2 Nguyên lý hoạt động phạm vi sử dụng Do bơm ly tâm loại bơm cánh dẫn nên có nguyên lý hoạt động bơm cánh dẫn Nguyên lý tác dụng máy bơm cánh dẫn tác dụng tương hỗ cánh dẫn với dòng chất lỏng chảy bao quanh cánh Khi bánh công tác quay, cánh dẫn tác động lên dòng chảy truyền cho dòng chảy Các phần tử chất lỏng bánh công tác ảnh hưởng lực ly tâm bị dồn từ ngoài, chuyển động theo máng dẫn vào ống đẩy với áp suất cao hơn, trình gọi trình đẩy bơm Đồng thời lối vào bánh công tác tạo nên vùng chân không tác dụng áp suất bể chứa lớn áp suất lối vào bơm, chất lỏng bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút Đó trình hút bơm Quá trình hút đẩy bơm trình liên tục tạo nên dòng chảy qua bơm Trong bánh công tác máy bơm, động dòng chất lỏng thay đổi lớn Ở phận dẫn dòng ra, phần động biến thành áp để hạn chế tổn thất dòng chất lỏng vận chuyển đường ống Trong bánh công tác bơm ly tâm, dòng chất lỏng chảy bao quanh cánh dẫn chuyển động ly tâm theo phương hướng kính lợi dụng công lực ly tâm bơm làm việc ổn định, bánh công tác chúng quay với vận tốc không đổi dòng chất lỏng máng dẫn bánh công tác buồng lưu thông chuyển động ổn định Vì vận tốc quay bánh công tác tăng tới giá trị lớn Máy bơm nói chung bơm ly tâm nói riêng có nhiều ứng dụng kinh tế quốc dân, nông nghiệp, công nghiệp đời sống Bơm ly tâm sử SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí dụng rộng rãi công nghiệp đời sống hàng ngày có ưu điểm: chạy êm, lưu lượng điều hòa, vận tốc quay lớn, nối trục tiếp với động điện, loại bỏ cấu biên tay quay, xupap, bầu khí,… móng nhẹ không chiếm nhiều diện tích; điều chỉnh rộng rãi, rẻ tiền, vận hành đơn giản, cấu tạo không phức tạp, bơm chất lỏng đặc, hiệu suất cao,… Nhưng nhược điểm như: phải có phận mồi nước, không nên tạo áp suất at, hiệu suất bơm có công suất nhỏ không lớn lắm, suất phụ thuộc vào chiều cao H,… Máy bơm có nhiều loại khác nhau, chúng dùng để vận chuyển loại chất lỏng chất lỏng đặc, chất lỏng có độ nhớt lớn, chất lỏng nóng, chất lỏng dễ bay hơi…., kể hỗn hợp nước với chất rắn Trong loại bơm thì bơm ly tâm loại máy sử dụng phổ biến Trong công nghiệp, máy bơm ly tâm dùng để cấp nước cho nhu cầu kỹ thuật nhà máy cấp nước nồi nhà máy nhiệt điện, cấp nước cho hệ thống mát nhu cầu vệ sinh khu công nghiệp Máy bơm ly tâm dùng công nghiệp khai thác mỏ xây dựng để hát hỗn hợp nước với đất vận chuyển hỗn hợp bùn quặng Trong công nghiệp dầu mỏ, máy bơm ly tâm dùng để hút dầu từ giếng vẩn chuyển sản phẩm dầu mỏ Ngày việc vận chuyển dầu mỏ theo đường ống sử dụng phổ biến với khoảng cách xa đến hàng nghìn km Thực tế tính toán sử dụng cho thấy việc vận chuyển theo đường ống kinh tế nhiều so với phương tiện vẩn chuyển khác Do hiểu kinh tế cao việc vận chuyển theo đường ống nên người ta nghiên cứu sử dụng đường ống để vận chuyển loại nguyên liệu hạt rời hàng hóa khác Trong công nghiệp hóa chất, máy bơm ly tâm ứng dụng rộng rãi để vận chuyển dung dịch hóa chất axit, kiềm, muối … Trong công nghiệp đời sống, máy bơm ly tâm dùng để tười tiêu, cung cấp nhu cầu nước sinh hoạt… SVTH: Nguyễn Đức Huy Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí 1.2 Bơm bùn chất lỏng vận chuyển 1.2.1 Bơm bùn Định nghĩa: Bơm hút bùn ly tâm loại bơm cánh dẫn dùng để vận chuyển hỗn hợp nước bùn đất Nó sử dụng nhà máy hút bùn dùng công tác nạo vét kênh mương Vì bơm bùn dùng để vận chuyển dòng chất lỏng pha có tính chất đặc thù riêng biệt nên bơm có đặc diểm riêng để đáp ứng yêu cầu vận hành sử dụng bao gồm: - Tất tiết diện lưu thông máng dẫn, bánh công tác phận dẫn dòng phải đảm bảo lưu thông đất đá tạp chất khác có kích thước định - Bơm phải có kết cấu cho chi tiết làm việc bị mài mòn nhất, hỗn hợp nhiều pha có tính mài mòn cao - Cần phải đảm bảo điều kiện thuận tiện sửa chữa thay phận bị mài mòn - Do điều kiện phải lưu thông tạp chất có kích thước lớn qua bánh công tác, nên bánh công tác có số máng dẫn đủ rộng số bánh công tác từ đến cánh Các cánh phải có đủ độ bền độ dày để đảm bảo thời gian đến lúc phải thay cánh dài Trong kết cấu, cấu tạo bơm bùn phẩn quan trọng bánh công tác Vì phận luôn quay với tốc độ cao tiếp xúc trực tiếp với dòng chất lỏng nhiều pha có độ mài mòn cao có xuất hạt rắn có kích thước khác Bánh công tác quay để truyền động đến dung dịch bùn đẩy lên cao Một phần động chuyển thành lượng áp suất trước khỏi bánh công tác Và bánh công tác, cánh phận bánh công tác, phận khác để bảo vệ, giữ cân cho cánh vận hành Thông thường, bơm bùn sử dụng 02 loại cánh cánh ráp cánh trơn Cánh ráp hiệu việc thay đổi lượng nên sử dụng hiệu suất trọng hàng đầu, với bánh công tác rộng thuận lợi Hạn chế cánh ráp phức tạp chế tạo bị mòn nhiều bơm dung dịch bùn có hạt thô Vì vậy, bơm hạt thô sử dụng cánh trơn SVTH: Nguyễn Đức Huy 10 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Click biểu tượng Ngành: Kỹ thuật khí hình làm việc điền tên pha dòng chất lỏng Sand water Click chuột vào Sand: Tại mục Location chọn Passage mục Morphology phần Option chọn Dispersed Solid mục Mean Diameter điền kích thước trung bình hạt rắn mục Domain Motion phần option chọn Rotating điền tốc độ quay 1450 v/p mục Angulag Vetocity Click chuột vào water điền thông số hình bên Sau chọn Apply để update liệu SVTH: Nguyễn Đức Huy 46 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Trong phần Fluid Models: mục Tubulence chọn mô hình toán K-Epsilon Sau chọn Apply để update liệu chọn OK để đống cửa sổ làm việc Bước tạo điều kiện biên cho toán: Click chuột vào mục R1 vừa tạo, chọn insert > Boundary Đền tên dòng R1 inlet, R1 outlet, R1 wall SVTH: Nguyễn Đức Huy 47 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Click đúp chuột vào phần R1 inlet để thiết lập điều kiện biên đầu vào cho toán: Trong phần Basic Settings mục Boundary Type chọn inlet Trong mục INBlock Location chọn INFLOW, mục Frame Type chọn Rotating Trong phần Boundaary Details: Mục Mass And Momentum chọn Normal Speed điền thông số vận tốc đầu vào cho toán, thông số phần thiết kế đường nhân bánh công tác lấy Trong phần Fluid Values click chọn sand mục Boundary Conditions điền tỉ lệ cát vào mục Volume Fration Và click chọn water điền tỷ lệ nước dòng pha Sau chọn apply để cập nhật liệu chọn OK để đóng cửa sổ làm việc Click đúp chuột vào phần R1 outlet để thiết lập điều kiện biên đầu cho toán: Trong phần Basic Settings: Mục Boudary Type chọn Opening Mục Location chọn Passage OUTFLOW chọn Rotating mục Frame Type Trong phần Boundary Details: SVTH: Nguyễn Đức Huy 48 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Trong phần Mass And Momentum, chọn Opening Pres and Dim mục option điền giá trị áp suất vào mục Relative Pressure Sau đso nhấn Apply OK để update liệu Click đúp chuột vào R1 Wall để thiết lập điệu kiện biên cho toán: Trong phần Basic Settings: Chọn Wall mục Boundary Type; Chọn mục BLADE, INBlock HUB, Passage HUB, Passage SHROUD, INBlock SHROUD phần Location Trong phần Boundary Details chọn No Slip Smoth Wall, sau nhấn Apply OK để update Wall liệu Bước tạo mặt interface cho toán: Click chuột phải vào mục interfaces insert > chọn Domain Interface cửa sổ tạo interface xuất hiện: Trong mục Bassic Setting: Mục Domain (Filter) chọn R1 SVTH: Nguyễn Đức Huy 49 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Mục Region List chọn INBlock PER tương tự phần interface sile chọn INBlock PER2: Lặp lại bước để tạo mặt chung thứ cho toán: sau nhấn apply OK để cập nhật liệu Bước thiết lập slover control cho toán: Click chuột vào mục slover control: Điền số bước nhảy lớn để hội tụ mục Max Iterations, tùy vào toán để điền thông số cho hợp lý Diền tiêu chuẩn hội tụ mục convergence Criteria: SVTH: Nguyễn Đức Huy 50 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Nhấn apply ok để hoàn thành thiết lập toán 3.3.3 T hực bước Solution Sau hoàn thành xong phần setup điều kiện biên cho toán ta bước vào phần solution: từ hình làm việc ANSYS chọn solution để khởi chạy cửa sổ làm việc: SVTH: Nguyễn Đức Huy 51 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Cửa sổ làm việc solution xuất hiện: Trong phần Run Definition: Chọn Platform MPI Local Parallel mục Run Mode Sau chọn Start Run để bắt đầu chạy toán mô Kết sau chạy chương trình xong SVTH: Nguyễn Đức Huy 52 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí 3.3.4 Xử lý kết (Results) Sau phần solution chạy xong, click đúp chuột vào phần Results hình làm việc ANSYS: Bước 1: tạo mặt phẳng vùng cần xem kết quả: Click chuột vào biểu tượng công cụ chọn plane, chọn mặt phẳng xy mục Method, chọn khoảng cách phù hợp mục Z, sau Apply để tạo mặt phẳng Bước 2: tạo contour mặt phẳng vừa tạo: Click chuột phải vào mục plane vừa tạo, chọn insert > contour để tạo contour Bước : Trong mục contou vừa tạo, chọn Pressure, water velocity, sand velocity mục Variable chọn Apply để kết : SVTH: Nguyễn Đức Huy 53 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Hình 3.1 : Contour áp suất máy bơm bùn SVTH: Nguyễn Đức Huy 54 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Hình 3.2 : Contour vận tốc nước máy bơm bùn Hình 3.3 vectơ vận tốc nước bánh công tác máy bơm bùn SVTH: Nguyễn Đức Huy 55 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Hình 3.4 Contour vận tốc cát máy bơm bùn Hình 3.5 Vec tơ vận tốc vủa cát bánh công tác máy bơm bùn SVTH: Nguyễn Đức Huy 56 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí Nhìn kết áp suất bánh công tác ta thấy rằng, áp suất bánh công tác máy bơm biến thiên tăng dần từ sát trục bơm cánh bánh công tác Giá trị biến thiên từ - 82174,1 Pa đến 104240 Pa, điều phù hợp với đặc điểm máy bơm, cửa vào máy bơm có áp suất nhỏ nhận giá trị âm để tạo nên vùng chân không tác dụng áp suất bể chứa lớn áp suất lối vào bơm, chất lỏng bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút tạo nên trình hút bơm Ở trình đẩy bơm, phần tử chất lỏng bánh công tác ảnh hưởng lực ly tâm bị dồn từ ngoài, chuyển động theo máng dẫn vào ống đẩy với áp suất cao tạo nên vùng áp cao phần bánh công tác Ngoài áp suất mặt trước bánh công tác lớn mặt sau bánh công tác, điều hoàn toàn với lý thuyết, giúp cho bánh công tác truyền lượng cho dòng chất lỏng Với giá trị áp suất thu từ kết có sai số 2,9% so với thông số đầu vào cho thấy kết mô sát với tính toán chấp nhận kết Về kết trường vận tốc nước ta thấy trường vận tốc nước bánh công tác bơm ly tâm phân bố tăng dần từ Vận tốc thấp vị trí tiếp xúc nước với đĩa sau bánh công tác có giá trị lớn điểm xa mặt trước cánh dẫn đạt giá trị 12,37 m/s Ngoài vận tốc mặt trước mặt sau cánh dẫn có phân bố khác Ở mặt trước cánh dẫn, vận tốc tăng dần từ trục bơm đến điểm xa cánh dẫn bánh công tác Ở mặt sau cánh dẫn vận tốc có thay đổi hơn, đặc biệt từ 1/3 cánh đến mép mặt sau cánh dẫn vận tốc gần không đổi Nguyên nhân cho không thay đổi dòng chảy bánh công tác dòng liên tục có chênh lệch áp suất giừa mặt trước mặt sau cánh dẫn với thay đổi vận tốc nên tạo nên dòng xoáy cục máng dẫn bánh công tác điều làm cho vận tốc mặt sau cánh dẫn có thay đổi vận tốc Tương tự nhìn vào kết trường vận tốc vủa cát cho thấy trường vận tốc cát giống trường vận tốc nước bánh công tác máy bơm bùn Vận tốc phân bố tăng dần từ ngoài, giá trị vận tốc lớn cát đạt 11,6 m/s lý việc dó cát hạt rời rạc có kích thước định, cát có khối lượng riêng 1600 kg/m cao 1,6 lần so với nước ( khối lượng SVTH: Nguyễn Đức Huy 57 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí riêng nước đạt sấp sỉ 1000kg/m 3) cát có vận tốc nhỏ so với vận tốc nước SVTH: Nguyễn Đức Huy 58 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Quá trình mô trường vận tốc dòng chất lỏng hai pha bánh công tác máy bơm bùn CFX ANSYS thực qua bước: tính toán thiết kế bánh công tác sử dụng VISTA CFD tích hợp ANSYS, dựng mô hình 3D cho toán mô chia lưới cho mô hình vừa tạo tên sở bánh công tác vừa thết kế, thực setup – tạo kiện biên điều kiện ràng buộc khác cho toán mô phỏng, thực solution – chạy giải mô hình toán với phần hình học điều kiện biên thiết lập phần trước, cuối thực xử lý kết Nhìn từ mục 3.3.4 Xử lý kết ta thấy rằng: trường vận tốc dòng chất lỏng hai pha bánh công tác máy bơm bùn đươc phân bố tăng dần giá trị từ lối vào đến lối bánh công tác kể pha nước pha cát Việc phân bổ thực nhờ lực tương hộ bánh công tác dòng chất lỏng Bánh công tác quay, cánh dẫn tác động lên dòng chất lỏng, truyền cho dòng chất lỏng Các phần tử chất lỏng bánh công tác ảnh hưởng lực ly tâm bị dồn từ ngoài, chuyển động theo máng dẫn vào ống đẩy với áp suất cao vận tốc lớn nhiều so với lối vào bánh công tác Việc có khác vận tốc nước cát có chênh lệch khối lượng riêng tính chất pha Cát hạt rắn rời rạc hòa lẫn nước với kích thước trung bình 70 μm thiết lập toán, có khối lượng riêng 1600kg/m3 lớn nhiều so với khối lượng riêng nước nên có vận tốc thấp nước khỏi bánh công tác Việc phân bố áp suất vận tốc dòng chất lỏng mặt trước mặt sau cánh dẫn hoàn toàn khác Vận tốc mặt trước cánh dẫn tăng dần từ biên bánh công tác, mặt sau bánh công tác vận tốc lại có khác biệt thay đổi biên bánh công tác Nguyên nhân có khác biệt có chênh lệch áp suất mặt trước mặt sau bánh công tác với thay đổi vận tốc tạo nên vòng xoáy cục mặt sau bánh công tác nên vận tốc mặt sau có thay đổi SVTH: Nguyễn Đức Huy 59 Lớp: 53M-TBTC Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật khí TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] TS Nguyễn Anh Tuấn Ths Nguyễn Ngọc Minh, 2014 Máy bơm nước Hà Nội: Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ [2] Trang wep: http://voer.edu.vn/c/nguyen-ly-lam-viec-cua-may-bom-lytam/b826960c/de610d0f Tài liệu tiếng anh: [3] http://orange.engr.ucdavis.edu/Documentation12.1/121/CFX/xtutr.pdf [4]http://dspace.thapar.edu:8080/dspace/bitstream/10266/3108/1/Prashant+final+thesis pdf http://www.engineeringtoolbox.com/density-materials-d_1652.html SVTH: Nguyễn Đức Huy 60 Lớp: 53M-TBTC [...]... tiến hành nghiên cứu về dòng chảy trong bánh công tác máy bơm bùn Một bánh công tác được thiết kế ra để sử dụng cho quá trình mô phỏng sau đó, sử dụng phần mềm ANSYS CFX để mô hình hóa lại bánh công tác máy bơm bùn và đồng thời mô phỏng lại dòng chảy qua bánh công tác đó Ngoài ra Chander Kant Susheel còn nghiên cứu sự biến đổi của các thông số khác nhau như áp suất, vận tốc ảnh hưởng đến dòng chảy như... hoặc bơm các hạt dễ vỡ, độ nhớt cao và khí bị đẩy vào Bánh công tác lưu lượng xoáy được sử dụng khi có sự tắc bánh công tác hoặc khi bơm các hạt dễ vỡ Hạn chế: Hiệu suất thấp hơn (đáng kể) bánh công tác kín và bánh công tác nửa hở Ngoài ra còn có nhiều thành phần khác của bánh công tác cũng ảnh hưởng tới hiệu suất cũng như hoạt động của bánh công tác như: - Đường kính bánh công tác: Đường kính bánh công. .. phỏng Sáu bánh công tác của máy bơm được chế tạo khác nhau bằng cách thay đổi kích thước và bề rộng lối ra bánh công tác Từng bánh công tác được thiết kế theo đường kính và tỷ lệ các hạt rắn riêng cho từng bánh công tác máy bơm Các bánh công tác có thể thay đổi độ lớn và hướng của lực dọc trục Do tăng số lượng và kích thước bánh công tác máy bơm nên lực dọc trục của bánh công tác gây ra tăng lên Khi tăng... vận tốc ảnh hưởng đến dòng chảy như thế nào trong bánh công bánh công tác Sự biến đổi áp suất từ đầu vào đến đầu ra của bánh công tác dọc theo rãnh xoắn bánh công tác cũng được nghiên cứu Đặc tính hiệu suất của máy bơm cũng được chú ý đến Kết quả nghiên cứu thấy được rằng, hiệu suất của máy bơm giảm khi tăng tốc độ dòng chảy và nồng độ của cát trong dịch Công suất đầu vào cần thiết tại các trục cũng... những bánh công tác nhỏ - Bánh công tác nửa hở được sử dụng để khắc phục những hạn chế của bánh công tác kín Bánh công tác nửa hở phụ thuộc vào đường kính của bánh công tác, kích cỡ và kết cấu của chất rắn, không khí bị đẩy vào, độ nhớt cao, v.v Hạn chế: Hiệu suất thấp hơn (không đáng kể) so bánh công tác kín - Bánh công tác lưu lượng xoáy: được sử dụng đối với chất rắn to, mềm, chất liệu sợi hoặc để vận. .. dòng chảy liên tục của các chất rắn Tuy nhiên, tốc độ cao gây ra tổn thất năng lượng do dư thừa và đôi khi gây nên sự ăn mòn Dòng chảy của bùn trong máy bơm rất khác so với dòng chảy chất lỏng đồng nhất trong nhiều khía cạnh: đối với trường hợp thứ hai, bản chất của dòng chảy phụ thuộc vào tính chất vật lý của chất lỏng 1.3 Các nghiên cứu trên thế giới về mô phỏng dòng chất lỏng hai pha trong bơm bùn. .. kính bánh công tác ảnh hưởng đến lượng đẩy ra tại mọi tốc độ Đường kính bánh công tác càng lớn thì lượng đẩy ra càng nhiều - Chiều rộng bánh công tác: Chiều rộng bánh công tác ảnh hưởng đến lưu lượng của bơm tại mọi tốc độ Chiều rộng bánh công tác lớn mà chạy chậm thì lưu lượng cũng bằng chiều rộng bánh công tác nhỏ mà chạy nhanh, nhưng điều quan trọng nhất là cánh và nắp bảo vệ bánh công ảnh hưởng... Đường kính trục lắp bánh công tác: Chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn bằng 70 (mm) Đường kính lắp moayơ bánh công tác: Chọn dmo = 100 (mm) • Xác định các kích thước vào của bánh công tác Lưu lượng lý thuyết của bánh công tác: Vận tốc trước cửa vào của bánh công tác: (công thức 5.13/t.145/MBN) Đường kính mép vào: (công thức: 5.14/t.145/MBN) Chọn đường kính theo tiêu chuẩn là 170 mm Vận tốc c’1m trước... sự truyền cơ năng từ bánh công tác được dẫn động bằng động cơ tới dòng chất lỏng cần vận chuyển Khi bơm được dẫn động, bánh công tác quay truyền cơ năng cho cả dòng chất lỏng Các hạt rắn là cát và nước dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài theo máng dẫn của bánh công tác Khi dòng chất lỏng bị đẩy đến lối ra của bánh công tác thì cũng là lúc chúng đạt được vận tốc lớn nhất, đồng thời... các máy quy mô lớn Sự giảm áp suất càng tăng lên khi có sự suất hiện của các hạt rắn trong dòng chất lỏng, vận tốc của các hạt ở trong máng dẫn lớn hơn vận tốc bề mặt Một lý do khác cho sự tăng cao của công suất đầu vào và giảm của áp suất là sự bất ổn của các hạt trong dòng chất lỏng hai pha hơn ở dòng một pha Các ứng dụng của dòng chảy hai pha trong vận chuyển chất lỏng trong công nghiệp đòi hỏi vận