Xác định sự biến đổi áp suất và lưu lượng của quạt thổi cao áp trong các dây chuyền sản xuất tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THIÊN TOÀN XÁC ĐỊNH SỰ BIẾN ĐỔI ÁP SUẤT VÀ LƢU LƢỢNG CỦA QUẠT THỔI CAO ÁP TRONG CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ HÀ NỘI – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THIÊN TOÀN XÁC ĐỊNH SỰ BIẾN ĐỔI ÁP SUẤT VÀ LƢU LƢỢNG CỦA QUẠT THỔI CAO ÁP TRONG CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG Chuyên ngành: Cơ điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HỒNG THÁI HÀ NỘI – 2019 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Phạm Thiên Toàn Đề tài luận văn: Xác định biến đổi áp suất lƣu lƣợng quạt thổi cao áp dây chuyền sản xuất tự động Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số SV: CA170310 Tác giả, Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 28/09/2019 với nội dung sau: Ý kiến hội đồng: Còn nhiều lỗi soạn thảo trình bày, nhiều hình vẽ chữ * Tác giả luận văn chỉnh sửa: chỉnh sửa lại lỗi soạn thảo văn trình bày Ý kiến hội đồng: Nên bổ sung công thức tính thơng số thiết kế hình học bảng 2.1 * Tác giả luận văn chỉnh sửa: bổ sung cơng thức tính thơng số thiết kế hình học bảng 2.1 Ý kiến hội đồng:Phần xác định biến đổi diện tích khoang hút khoang đẩy theo góc quay trục dẫn động khảo sát ảnh hƣởng thông số thiết thể tích khoang hút khoang đẩy quạt chƣơng cần thể chi tiết cách tính diện tích, đƣa nhận xét cụ thể khảo sát thông số thiết kế * Tác giả luận văn chỉnh sửa: bổ sung chỉnh sửa lại chƣơng để làm bật đƣợc ý nghĩa cần thiết phải nghiên cứu đề tài luận văn Ý kiến hội đồng: Phần kết luận chƣơng sơ sài, chƣa khái quát đƣợc nội dung thực nhƣ vấn đề liên quan nghiên cứu chƣơng sau * Tác giả luận văn chỉnh sửa: sửa nội dung kết luận chƣơng Hà Nội, Ngày 06 tháng 10 năm 2019 Giáo viên hƣớng dẫn TS NGUYỄN HỒNG THÁI Tác giả luận văn PHẠM THIÊN TOÀN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS PHẠM HỒNG PHÚC LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả PHẠM THIÊN TOÀN i MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮT iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG viii LỜI MỞ ĐẦU .1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI QUẠT THỔI CAO ÁP DẠNG ROOTS .4 1.1 Lịch sử phát triển loại quạt thổi Roots .4 1.2 Các ứng dụng loại quạt thổi cao áp dạng Roots công nghiệp 1.2.2 Ứng dụng hệ thống xử lý nƣớc thải công nghiệp .6 1.2.3 Ứng dụng nuôi trồng thuỷ sản 1.2.4 Ứng dụng ngành công nghiệp nặng 1.2.5 Một số ứng dụng khác quạt thổi cao áp dạng Roots 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc loại quạt thổi cao áp dạng Roots Kết luận chƣơng .12 Chƣơng 2: THIẾT KẾ BIÊN DẠNG RÔTO CỦA QUẠT THỔI CAO ÁP DẠNG ROOTS 13 2.1 Nguyên lý hoạt động cấu tạo quạt Roots 13 2.1.1 Đặt vấn đề 13 2.1.2 Cấu tạo .13 2.1.3 Nguyên lý hoạt động 14 2.2 Phƣơng trình đƣờng epixyclơít hypơxyclơít 16 2.2.1 Phƣơng trình đƣờng Xyclơít 16 2.2.2 Phƣơng trình đƣờng epixyclơít 18 2.2.3 Phƣơng trình đƣờng hypơxyclơít .20 2.3 Tổng hợp biên dạng rôto quạt thổi cao áp dạng Roots 22 2.3.1 Loại .22 2.3.2 Loại .24 2.4 Các thông số thiết kế hình học quạt 25 Kết luận chƣơng .26 ii Chƣơng 3: THIẾT LẬP BIỂU THỨC GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH SỰ BIẾN ĐỔI THỂ TÍCH KHOANG HÚT VÀ KHOANG ĐẨY CỦA QUẠT 27 3.1 Mơ tả hình thành khoang hút khoang đẩy 27 3.2 Xác định biến đổi diện tích khoang hút khoang đẩy theo góc quay trục dẫn động .31 3.2.1 Quạt thổi cao áp dạng Roots 31 3.2.2 Quạt thổi cao áp dạng Roots 36 3.2.3 Quạt thổi cao áp dạng Roots 41 3.2.4 Quạt thổi cao áp dạng Roots 45 3.3 Khảo sát ảnh hƣởng thơng số thiết thể tích khoang hút khoang đẩy quạt .50 3.3.1 Trƣờng hợp 1: khảo sát ảnh hƣởng bán kính r 50 3.3.2 Trƣờng hợp 2: khảo sát ảnh hƣởng số Z 52 3.3.3 Trƣờng hợp 3: khảo sát ảnh hƣởng biến thiên thể tích r tăng, Z giảm 53 3.3.4 Trƣờng hợp 4: khảo sát ảnh hƣởng biến thiên thể tích r giảm, Z tăng 54 Kết luận chƣơng .56 Chƣơng 4: ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ HÌNH HỌC ĐẶC TRƢNG ĐẾN ÁP SUẤT VÀ LƢU LƢỢNG CỦA QUẠT .57 4.1 Thiết lập biểu thức xác định áp suất khoang hút khoang đẩy quạt 57 4.1.1 Phƣơng pháp tính tốn thơng số 60 4.1.2 Biến đổi áp suất khoang hút khoang đẩy .61 4.2 Ảnh hƣởng thông số thiết kế đặc trƣng đến biến đổi áp suất khoang quạt .63 4.2.1 Ảnh hƣởng số Z tới áp suất .63 4.3 Ảnh hƣởng thông số thiết lƣu lƣợng trung bình 67 4.4 Chế tạo thực nghiệm 68 4.4.1 Thông số thiết kế quạt Roots .68 4.4.2 Chƣơng trình gia cơng 68 Kết luận chƣơng .77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC .81 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮT Kí hiệu Nội dung, ý nghĩa V0(xoy) : Hệ quy chiếu gắn đĩa lăn V1(x’o’y’) : Hệ quy chiếu gắn bánh Hypơxyclơít, Epixyclơít φ : Góc quay hệ V0 V1 T : Điểm thuộc đƣờng tâm tích bánh thời điểm ban đầu MS : Điểm thuộc đƣờng tâm tích sinh thời điểm đầu P : Điểm tiếp xúc đƣờng tròn thời điểm Z : Số rôto VKD : Thể tích khoang đẩy VKH : Thể tích khoang hút r : Bán kính tâm tích sinh R : Bán kính tâm tích sinh bánh a : Khoảng cách hai trục quạt RV : Bán kính khoang quạt d : Chiều dày rôto Q : Lƣu lƣợng trung bình lý thuyết b : Độ dày bánh rơto SK : Diện tích mặt khoang vận chuyển quạt iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Quạt thổi cao áp dạng Roots Đài Loan Trung Quốc Hình 1.2 Máy hút thổi trấu cơng nghệ silo lắng Hình 1.3 Hệ thống xử lý nƣớc thải cơng nghiệp [2] Hình 1.4 Quạt thổi khí cho ao ni tơm Hình 1.5 Nhà máy nhiệt điện Hình 1.6 Quạt DRYMAC PDR-090CH sử dụng trình LP-CVD SI-N [6] Hình 1.7 Sự khác biên dạng hai phƣơng pháp thiết kế truyền thống [7] 10 Hình 1.8 Biên dạng rơto [8] .11 Hình 1.9 Các khe hở bơm Roots cánh xoắn [9] .11 Hình 2.1 Quạt thổi cao áp dạng Roots TLP Series hãng Johnson [16] 13 Hình 2.2 Cấu tạo quạt thổi cao áp dạng Roots [17] 14 Hình 2.3 Nguyên lý thành biên dạng cánh quạt 15 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động quạt thổi cao áp dạng Roots 15 Hình 2.5 Các vị trí rơto q trình quay trục 16 Hình 2.6 Ngun lý hình thành đƣờng xyclơít 17 Hình 2.7 Đƣờng xyclơít dãn dài 17 Hình 2.8 Đƣờng Tơroct 18 Hình 2.9 Ngun lý hình thành đƣờng epixyclơít 19 Hình 2.10 Nguyên lý hình thành đƣờng hypơxyclơít .21 Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc quạt thổi cao áp dạng Roots .22 Hình 2.12 Bản vẽ mặt cắt tiết diện quạt 24 Hình 2.13 Biên dạng rôto 24 Hình 2.14 Quạt thổi cao áp dạng Roots loại 25 Bảng 2.1: Các thông số thiết kế quạt thổi cao áp dạng Roots 25 Hình 2.15 Các thơng số thiết kế hình học quạt thổi cao áp dạng Roots .26 Hình 3.1 Mặt cắt thể tiết diện V khoang quạt thổi cao áp dạng Roots 27 Hình 3.2 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   28 Hình 3.3 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc    29 Hình 3.4 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí cần tính tốn S1,S2,S3,S4 .30 Hình 3.5 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí cần tính tốn 30 v Hình 3.6 Quạt thổi cao áp dạng Roots thời điểm ban đầu 32 Hình 3.7 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc    32 Hình 3.8 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   100 .33 Hình 3.9 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   50 35 Hình 3.10 Biến thiên thể tích khoang đẩy quạt thổi cao áp dạng Roots 35 Hình 3.11 Biến thiên thể tích khoang hút quạt thổi cao áp dạng Roots 36 Hình 3.12 Quạt thổi cao áp dạng Roots thời điểm ban đầu 37 Hình 3.13 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   300 .37 Hình 3.14 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   400 .39 Hình 3.15 Biến thiên thể tích khoang đẩy quạt thổi cao áp dạng Roots 40 Hình 3.16 Biến thiên thể tích khoang hút quạt thổi cao áp dạng Roots Nhận xét: Từ hình 3.15 hình 3.16 ta nhận thấy vịng quay trục dẫn động loại quạt thổi cao áp dạng Roots có chu kỳ biến đổi thể tích (mỗi rơto) biến đổi lần 40 Hình 3.17 Quạt thổi cao áp dạng Roots thời điểm ban đầu 41 Hình 3.18 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc    42 Hình 3.19 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   30 44 Hình 3.20 Biến thiên thể tích khoang đẩy quạt thổi cao áp dạng Roots 45 Hình 3.21 Biến thiên thể tích khoang hút quạt thổi cao áp dạng Roots 45 Hình 3.22 Quạt thổi cao áp dạng Roots thời điểm ban đầu .46 Hình 3.23 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   180 47 Hình 3.24 Quạt thổi cao áp dạng Roots vị trí ứng với góc   250 .49 Hình 3.25 Biến thiên thể tích khoang đẩy quạt thổi cao áp dạng Roots 50 Hình 3.26 Biến thiên thể tích khoang hút quạt thổi cao áp dạng Roots 50 Hình 3.27 Biến thiên thể tích khoang đẩy quạt thổi cao áp dạng Roots 51 Hình 3.28 Biến thiên thể tích khoang hút quạt thổi cao áp dạng Roots 51 Hình 3.29 Biến thiên thể tích khoang cửa đẩy quạt thổi cao áp dạng Roots 52 Hình 3.30 Biến thiên thể tích khoang hút quạt thổi cao áp dạng Roots theo Z 52 Hình 3.31 Biến thiên thể tích khoang cửa đẩy quạt thổi cao áp dạng Roots 53 Hình 3.32 Biến thiên thể tích khoang hút quạt thổi cao áp dạng Roots .54 Hình 3.33 Biến thiên thể tích khoang đẩy theo Z r .55 vi ... luận văn chọn “ Xác định biến đổi áp suất lưu lượng quạt thổi cao áp dây chuyền sản xuất tự động? ?? làm chủ đề nghiên cứu luận văn 12 Chƣơng THIẾT KẾ BIÊN DẠNG RÔTO CỦA QUẠT THỔI CAO ÁP DẠNG ROOTS...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THIÊN TOÀN XÁC ĐỊNH SỰ BIẾN ĐỔI ÁP SUẤT VÀ LƢU LƢỢNG CỦA QUẠT THỔI CAO ÁP TRONG CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG Chuyên ngành:... – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Phạm Thiên Toàn Đề tài luận văn: Xác định biến đổi áp suất lƣu lƣợng quạt thổi cao áp dây chuyền sản xuất tự động