VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG VÀ NÉN KHÍ

9/12/2016 Chương 3: VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG VÀ NÉN KHÍ 3.1 Vận chuyển chất lỏng 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm 3.1.2 Bơm thể tích 3.1.3 Bơm ly tâm 3.1.4 Các loại bơm khác 3.1.5 So sánh chọn bơm 3.2 Vận chuyển chất khí 3.2.1 Khái niệm chung 3.2.2 Máy nén pittông 3.2.3 Máy nén thổi khí kiểu roto 3.2.4 Máy nén thổi khí kiểu tuabin 3.2.5 Quạt gió 3.2.6 Bơm chân khơng 3.2.7 So sánh chọn máy nén, máy thổi khí 12/09/16 3.1 Vận chuyển chất lỏng 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm 3.1.2 Bơm thể tích 3.1.3 Bơm ly tâm 3.1.4 Các loại bơm khác 3.1.5 So sánh chọn bơm 12/09/16 9/12/2016 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm a) Năng suất (Pump Capacity) • Thuật ngữ thường sử dụng để diễn tả lưu lượng thể tích chất lỏng bơm vận chuyển • Kí hiệu: Q • Đơn vị: m3/s, ft3/s (cfs), gallons/minute (gpm), barrels/day (BPD) b) Chiều cao cột áp bơm (Pump Head) • Có số loại chiều cao cột áp bơm: o Cột áp hút bơm (pump suction head) o Cột áp đẩy bơm (pump delivery head) o Cột áp tổng (total head) o Một số loại khác  Cột áp hút tĩnh (static suction head_ ) cột áp đẩy tĩnh (static delivery head_ ) • Cho biết cột áp miệng hút miệng đẩy bơm lưu lượng zero • • 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm  Cột áp hút bơm (pump suction head_ ) • Cho biết cột áp miệng hút bơm bơm hoạt động  Cột áp tĩnh tổng (total static head_ ) • Cho biết độ chênh lệch cột áp đẩy tĩnh cột áp hút tĩnh o Trong tổn thất ống hút (bao gồm major loss minor loss), tính từ bồn chứa đến miệng hút bơm; vận tốc chuyển động chất lỏng ống hút bơm • Khi bồn chứa để hở 12/09/16 12/09/16 9/12/2016 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm  Cột áp đẩy bơm (pump delivery head_ ) • Cho biết cột áp miệng đẩy bơm bơm hoạt động  Cột áp tổng bơm (pump total head_ ) • Cho biết lượng bơm cung cấp cho đơn vị trọng lượng chất lỏng • Nó xác định hiệu số lượng miệng đẩy bơm miệng hút bơm o Trong tổn thất ống đẩy (bao gồm major loss minor loss), tính từ miệng đẩy bơm đến bồn chứa; vận tốc chuyển động chất lỏng ống đẩy bơm 2 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm c) Công suất hiệu suất • Công suất thủy lực (Hydraulic power_ Q chiều cao cột áp 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm ): Công suất cần thiết để tạo suất • Cơng suất cung cấp (brake power_ ): để bù cho tổn thất lượng nên công suất động phải lớn công suất thủy lực /60 o Trong đó: T_moment xoắn trục (N.m), _tốc độ vòng quay bơm (vòng/phút) • Hiệu suất bơm (Pump efficiency): tỷ số lượng hữu ích lượng cung cấp: 10 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm d) Đặc tuyến thực bơm (pump performance characteristics) • Đặc tuyến thực bơm (đặc tuyến bơm) thuật ngữ sử dụng kỹ sư nhằm biểu đạt mối quan hệ cột áp tổng bơm ( ), công suất cung cấp ( ) hiệu suất tổng bơm ( ) theo lưu lượng bơm ( ) • Chúng thường thể dạng đồ thị đường cong , , bơm hoạt động tốc độ không đổi 100% 11 12/09/16 12 12/09/16 9/12/2016 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm d) Đặc tuyến thực bơm (pump performance characteristics) • Đặc tuyến bơm ly tâm mơ tả hình bên (BP hình viết tắt brake power, tương ứng Pm) 13 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm d) Đặc tuyến thực bơm (pump performance characteristics) • Dựa vào biên dạng đường cong ta thấy rằng: o Trong đường công suất động tăng từ zero lưu lượng tăng đến lưu lượng đạt cực đại cơng suất lại giảm o Đường hiệu suất hàm lưu lượng, tăng lưu lượng tăng từ zero, đạt giá trị cực đại giá trị lưu lượng gọi “normal or design flowrate” Các điểm đường cong khác tương ứng với hiệu suất tối đa (đường đứt đoạn) gọi điểm hiệu suất tối đa (best efficiency points_BEP) 15 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm d) Đặc tuyến thực bơm (pump performance characteristics) • Dựa vào biên dạng đường cong ta thấy rằng: o Khi tăng lưu lượng lên đường cột áp giảm liên tục, có số trường hợp tăng lưu lượng từ zero cột áp tăng ít, sau lại giảm Cột áp điểm có giá trị lưu lượng zero gọi shutoff head, xuất van đường ống đẩy đóng hồn tồn, lúc hiệu suất zero Khi vận hành nên tránh trường hợp này, số loại bơm hoạt động trạng thái thời gian ngắn sinh nhiệt số tác hạt khác gây hư hỏng bơm 14 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm d) Đặc tuyến thực bơm (pump performance characteristics) • Dựa vào biên dạng đường cong ta thấy rằng: o Nó lựa chọn bơm cho trường hợp đó, người ta thường mong muốn bơm hoạt động gần BEP Do đó, đường cong hình bên có ý nghĩa quan trọng người kỹ sư đáp ứng với việc lựa chọn bơm hệ thống dòng chảy đặc thù 12/09/16 16 12/09/16 9/12/2016 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm d) Đặc tuyến thực bơm (pump performance characteristics) • Đặc tuyến bơm biểu diễn dạng đường đẳng hiệu suất: o Đẳng hiệu suất cho bơm hoạt động tốc độ khác (như hình bên) 17 d) Đặc tuyến thực bơm (pump performance characteristics) • Đặc tuyến bơm biểu diễn dạng đường đẳng hiệu suất: o Đẳng hiệu suất cho bơm hoạt động tốc độ cho đường kính cánh guồng khác (như hình bên) 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm e) Hiện tượng xâm thực bơm (cavitation) • Khái niệm: Hiện tượng xâm thực tượng thường xuyên xảy bơm turbine thủy lực Nó xảy có hình thành bọt chất lỏng (bong bóng) đặng bơm điều kiện nhiệt độ bình thường áp suất tĩnh tiến đến áp suất bay chất lỏng • Tác hại: tượng xâm thực có xu hướng làm giảm diện tích hữu ích dòng lỏng dòng chảy Đối với bơm làm giảm lưu lượng, cột áp hiệu suất tổng Ngồi gây tiếng ồn, va đập thủy lực làm bào mòn hư hỏng cánh guồng, vỏ bơm ống dẫn 19 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm 12/09/16 18 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm e) Hiện tượng xâm thực bơm (cavitation) 20 12/09/16 9/12/2016 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm f) Net Positive Suction Head (NPSH) • Để đinh rõ nguy gây tượng xâm thực, độ chênh lệch cột áp tổng ống hút, miệng hút bơm (gần cánh guồng) áp suất bay chất lỏng sử dụng Độ chênh áp gọi cột áp hút dương thực (Net Positive Suction Head_NPSH) NPSH o Trong đó: _áp suất tĩnh _vận tốc miệng hút bơm; bay chất lỏng bơm điều kiện nhiệt độ 21 _áp suất 12/09/16 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm f) NPSH  Lưu ý: Các giá trị áp suất tính theo áp suất tuyệt đối 23 f) Net Positive Suction Head (NPSH) • Trên thực tế có giá trị NPSH: o NPSHR (required): giá trị NPSH bé để tránh tượng xâm thực Đây đặc điểm kỹ thuật quan trọng bơm, cung cấp nhà sản xuất bơm, với đường đặc tuyến bơm (như hình bên) 22 12/09/16 3.1.1 Các thơng số đặc trưng bơm f) Net Positive Suction Head (NPSH) • Điều kiện để tượng xâm thực không xảy là: NPSH NPSH  Ví dụ: Một hệ thống bơm mơ tả hình bên để bơm gasoline ( 8,5 kN/m , 60 kPa) Hãy xác định lưu lượng tối đa mà bơm hoạt động mà khơng xảy tượng xâm thực Biết ống dài 50 m, đường kính 150 mm, hệ số ma sát ống 0,018, áp suất khí 0,75m, bỏ qua tổn 101 kPa, NPSH thất cục Net Positive Suction Head (NPSH) • Trên thực tế có giá trị NPSH: o NPSHA (available): giá trị NPSH xác định dựa vào điều kiện hoạt động thực tế bơm, gọi NPSH sẵn có (available) Ví dụ hệ thống bơm mơ tả hình bên (mặt chuẩn miệng hút bơm) thì: NPSH 3.1.1 Các thơng số đặc trưng bơm 12/09/16 24 12/09/16 ... (NPSH) • Trên thực tế có giá trị NPSH: o NPSHA (available): giá trị NPSH xác định dựa vào điều kiện hoạt động thực tế bơm, gọi NPSH sẵn có (available) Ví dụ hệ thống bơm mơ tả hình bên (mặt chuẩn... ích dòng lỏng dòng chảy Đối với bơm làm giảm lưu lượng, cột áp hiệu suất tổng Ngoài gây tiếng ồn, va đập thủy lực làm bào mòn hư hỏng cánh guồng, vỏ bơm ống dẫn 19 3.1.1 Các thông số đặc trưng bơm... zero cột áp tăng ít, sau lại giảm Cột áp điểm có giá trị lưu lượng zero gọi shutoff head, xuất van đường ống đẩy đóng hồn tồn, lúc hiệu suất zero Khi vận hành nên tránh trường hợp này, số loại