Bài tập và đồ án môn học máy bơm và trạm bơ

Trờng đại học thuỷ lợi Bộ môn máy bơm v trạm bơm BAỉI TAP VAỉ ẹO AN MON HOẽC MáY BƠM Và TRạM BƠM Bieõn soaùn: NGUYEN CONG TUỉNG Nhà xuất Từ điển Bách khoa Hà Nội - 2006 Mục lục Trang Lời nói đầu .7 PhÇn thø nhất: Các tập áp dụng Phần thứ hai: Các tập mẫu 21 Bµi tËp sè 23 Bµi tËp sè 26 Bµi tËp sè 27 Bµi tËp sè 45 Bµi tËp sè 55 Phần thứ ba: Đề tài đồ án môn học trạm bơm 63 Phần thứ t: Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học trạm bơm 73 A Bố trí tổng thể công trình trạm b¬m 75 B Chän lu lợng thiết kế cho trạm bơm 76 C ThiÕt kÕ kªnh 77 D Tính toán loại cột nớc cho trạm bơm 80 E Chọn máy bơm, động máy biến áp 82 F Xác định cao trình đặt máy bơm 88 G ThiÕt kÕ nhµ máy bơm 88 H èng ®Èy 109 I ThiÕt kÕ bĨ hót 110 K ThiÕt kÕ bĨ th¸o 111 PhÇn phơ lôc: 115 Phụ lục 1: Độ cao áp lực khí trời phụ thuộc cao trình nơi đặt trạm bơm Phụ lục 2: áp lực bốc chất lỏng phơ thc nhiƯt ®é 117 Phơ lơc 3: TÝnh tỉn thÊt cét n−íc cđa ®−êng èng 117 Phô lôc 4: 124 Phô lôc 5: Các hình vẽ tham khảo 125 117 Lời nói đầu C uốn "Bài tập đồ án môn học" Bộ Môn Máy bơm Trạm bơm trờng Đại học Thuỷ Lợi biên soạn dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành thuỷ lợi, hệ quy chức trờng Cuốn sách gồm phần phần phụ lục: Phần thứ bao gồm đề tập mà sinh viên cần phải vận dụng kiến thức đà học đợc để thực nhằm hiểu sâu đặc tính làm việc máy bơm trạm bơm Phần thứ hai tập đà đợc giải sẵn có tính chất làm mẫu để sinh viên tham khảo làm tập hay đồ án thiết kế môn học nh đồ án tốt nghiệp Phần thứ ba đề tài Đồ án môn học Phần thứ t nhằm hớng dẫn cho sinh viên đặc biệt sinh viên chức làm đồ án môn học trạm bơm, đồng thời cịng cung cÊp thªm cho sinh viªn mét sè kiÕn thức cụ thể mà giáo trình điều kiện trình bày đầy đủ Phần phụ lục gồm bảng tra cứu số số liệu cần thiết cho tính toán thiết kế Cuốn tập đồ án môn học máy bơm trạm bơm giảng viên Nguyễn Công Tùng biên soạn, GS PTS Hoàng Lâm Viện, PTS Lê Chí Nguyện hiệu đính đợc Bộ Môn Máy Bơm Trạm Bơm đóng góp ý kiến Ngời biên soạn GVC Nguyễn Công Tùng Phần thứ Các bi tập áp dụng 10 11 Đề Một máy bơm đợc lắp đặt nh hình 1-1, có đờng kính chỗ vào D1 = 250mm; đờng kính chỗ máy bơm D2 = 200mm Cao trình đặt áp kế ZM = +14,50m Cao trình đặt chân không kế Zv = +14,20m Khi máy bơm làm việc với mùc n−íc bĨ hót Zh = +10m; mùc n−íc bĨ tháo Zt = +90m Đồng hồ áp kế M = 85 N/cm2 chân không kế V = N/cm2; Lu lợng đo đợc Q = 140 l/s 1) Tính cột nớc bơm? 2) Trong trờng hợp tổn thất đờng ống hút ống đẩy bao nhiêu? Hớng dẫn: Câu 1: ứng dụng lý thuyết Chơng phần thông số chủ yếu máy bơm Câu 2: Cột nớc đà đợc tính câu cột nớc máy bơm tạo nhằm phần để khắc phục độ cao địa hình (Hđh = Zt − Zh) vµ tỉn thÊt ë èng hót vµ èng ®Èy ht Tỉn thÊt ®ã sÏ b»ng ht = H Hđh Chú ý: Cột nớc mà máy bơm tạo cột nớc đà tính đến tổn thất sinh máy bơm 12 Hình 1-1: Sơ đồ bố trí tổ máy bơm 13 Đề Một tổ máy bơm đợc lắp nh hình 1-2 Động nối trực tiếp với máy bơm không qua thiết bị truyền động, đờng kính chỗ vào chỗ máy bơm D1 = 1100mm; D2 = 900mm Khi máy bơm làm việc ngời ta đo đợc lu lợng Q = 1,2m3/s Số đo chân không kế thứ HCK = 2,8m chân không kế thứ hai H'CK = 1,35m 1) Tính cột nớc bơm? 2) Tính công suất hiệu quả, công suất bơm công suất tổ máy biết hiệu suất bơm b = 0,82 hiệu suất động đc = 0,92 Hớng dẫn: Câu 2: Công suất tổ máy đợc tính bằng: Nt = Nhq ηt ηt: HiƯu st cđa tỉ m¸y ηt = ηb η®c ηtrd ηtrd: HiƯu st trun ®éng động bơm nối cứng nên trd = 1,0 Hình 1-2: Sơ đồ bố trí tổ máy bơm Đề Một máy bơm có đờng kính chỗ vào D1 = 250mm, đờng kính chỗ D2 = 200mm đặt cao trình (hình 1-3) Zđm = +8,0m, bơm nớc từ bể hút có cao trình Zh = +10,0m lên bể tháo có mực nớc Zt = +60m 1) Để đo áp lực chỗ vào chỗ máy bơm ngời ta lắp loại đồng hồ gì? Vì sao? 2) Nếu vị trí đồng hồ nh hình vẽ; số đo đồng hồ 3,0kg/cm2 đồng hồ 60 kg/cm2 Lu lợng đo đợc Q = 250 l/s Tính cột nớc b¬m ξch: HƯ sè tỉn thÊt cét n−íc áp lực đoạn ống xảy co hẹp (Xem hình 4P.L) V: Vận tốc dòng chảy sau nơi ống bÞ co hĐp (m/s) D1/D2 ξch 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.50 0.49 0.49 0.46 0.43 0.35 0.29 0.18 0.07 Hình 4-P.L: ống co hẹp đột ngét 5) Tỉn thÊt cét n−íc ¸p lùc tr−êng hợp ống mở rộng hmr = mr (V1 - V2)2/2g (6) Trong ®ã: ξmr: HƯ sè tỉn thÊt (Xem h×nh 5-P.L) V1: VËn tèc tr−íc më èng (m/s) V2: VËn tèc sau më èng (m/s) o θ ξmr 7.5 10 12.3 15 0.078 0.125 0.183 0.340 0.299 17.3 0.361 20 22.5 0.425 0.491 H×nh 5-P.L: Mở rộng 6) Tổn thất cột nớc áp lực cút nối, hc (m): Trong đó: c: Hệ sè tỉn thÊt t¹i èng cong (cót cong) V: VËn tốc dòng chảy (m/s) Trị số c phụ thuộc vào tỷ số bán kính tâm cút R với ®−êng kÝnh èng D vµ gãc më cđa cót ∅ 150 22,50 300 450 600 900 0,75 0,24 0,29 0,33 0,40 0,47 0,56 0,13 0,15 0,17 0,21 0,25 0,30 1,5 0,07 0,08 0,10 0,13 0,14 0,17 0,06 0,07 0,08 0,10 0,12 0,14 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,11 ∅ R/D H×nh 6-P.L: èng cong (cót cong) 7) Tổn thất cột nớc áp lực cút nèi gÊp khóc, hgk (m): hgk = ξgk Error! (m) (8) Trong đó: gk: Hệ số tổn thất cút nối gấp khúc (Xem hình 7-P.L) V: Vận tốc dòng ch¶y (m/s) o θ ξgk o o o o o 15 30 45 60 90 0.042 0.12 0.24 0.45 1.12 Hình 7-P.L: Hệ số tổn thất cút nối gấp khúc đơn giản III/ Tổn thất cột nớc áp lùc cưa van Tỉn thÊt cét n−íc ¸p lùc sinh phụ thuộc vào kiểu van đợc sử dụng Tổn thất cột nớc áp lực hvan (m) đợc tính bằng: hvan = ξvan Error! (m) (9) Trong ®ã: ξvan: HƯ số tổn thất van V: Vận tốc dòng chảy tr−íc van (m/s) HƯ sè ξvan phơ thc vµo chđng loại kích thớc van 1) Van phẳng: Bảng 3-1: Hệ số tổn thất van phẳng: Kích th−íc (mm) 50 100 150 200 250 300 vµ lín h¬n ξvan 0,19 0,16 0,15 0,11 0,05 RÊt nhá 2) Van b−ím: B¶ng 3-2: HƯ sè tỉn thÊt cđa van b−ím KÝch th−íc (mm) 100 ÷ 200 300 ÷ 450 500 ÷ 600 700 ÷900 1000 ξvan 3,2 ÷ 1,8 1,4 ÷ 0,7 0,60 ÷ 0,45 0,40 ÷ 0,35 0,30 ữ 0,25 3) Van nắp (bản lề trên) Bảng 3-3: HƯ sè tỉn thÊt cho van n¾p KÝch th−íc (mm) 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 ξvan 1,32 1,27 1,21 1,16 1,11 1,05 1,00 0,99 0,98 0,96 0,94 0,92 4) Van hình quạt (quạt thép) Bảng 3-4: Hệ số tổn thất van qu¹t KÝch th−íc (mm) 800 900 1000 1250 1350 1500 1650 1800 2000 ξvan 0,92 0,89 0,85 0,78 0,73 0,68 0,62 0,57 0,50 IV/ Tỉn thÊt cét n−íc áp lực lới chắn rác: Tổn thất cột nớc ¸p lùc cã thĨ tÝnh b»ng c«ng thøc thùc nghiƯm cña Kirschmer: hc = β sin θ (t/b)4/3 Error! (10) Trong đó: hc: Tổn thất cột nớc áp lực qua lới chắn rác (m) : Hệ số phụ thuộc vào cấu trúc lới chắn (Xem hình 8-P.L) : Góc nghiêng lới (độ) t: Độ dày lới (mm) b: Khoảng trống (mm) V1: Vận tốc dòng chảy trớc lới Tuy nhiên thực tế, có nhiều rác mắc lới nên tổn thất cột nớc ¸p lùc thùc tÕ lín h¬n nhiỊu so víi tÝnh toán Khi tính theo công thức sau: hc = 6,69 sin θ (t/b)4/3 exp (0,074.γw a/H) Error! Trong ®ã: h: Độ chênh lệch mực nớc rác (m) a: Độ cao rác chắn (m) Khối lợng riêng rác ớt = 200 kg/m3 Tuy nhiên để định sơ bé ng−êi ta cã thĨ ¸p dơng c¸c sè liƯu sau: - Loại lới chắn rác điều khiển tay: 0,2 ữ 0,4 (m) - Loại lới chắn rác vận hành tự động: 0,1 ữ 0,15 (m) Hình 8-P.L: Tổn thất qua lới chắn rác (11) 10 phụ lục 4: Quy cách vẽ đồ án môn học Hình 9-PL: Kích thớc vẽ Hình 10-PL: Kích thớc khung tên 11 phụ lục 5: p.l 5-1 lới chắn rác Hình 1: Cấu tạo lới chắn rác có kích thớc lỗ 2,1 x 9m p.l 5-2 cÊu t¹o khíp nèi èng 12 Hình 2: Cấu tạo khớp nối ống bê tống cốt thép Hình 3: Cấu tạo khớp nối ống bê tông cốt thép ứng suất trớc a) Trớc lắp; 1) èng nèi gang; 2) Vßng cao su b) Khi l¾p xong; vμ 4) Cèt thÐp ngang vμ däc ứng suất trớc Hình 4: Cấu tạo khớp nối ống bê tông cốt thép ứng suất trớc ống thép 1) èng nèi gang; 2) Vßng cao su; 3vμ cèt thÐp øng suÊt tr−íc däc vμ ngang; 5) èng thÐp Φ 1000mm, δ = 10mm; vμ 7: Vμnh chặn v ống nối tiếp Hình 5: Khớp nối cứng ống bê tông cốt thép ống xuyên tờng 1) ống áp lực bê tông cốt thép; 2) Vòng dây gai; 3) ống nối bê tông cốt thép 13 4) Vữa xi măng Hình 6: Khớp nối mềm ống thÐp a) èng máng δ < 15 mm; b) chiÒu dμy èng δ ≥ 15mm; c) chiÒu dμy èng δ 35 - 40mm 1) Vòng đệm gai lõi cao su 2) Đinh bu lông nắp ép; 3) Vòng chặn; 4) Đồng; 5) Vòng gai cao su Hình 7: Khớp nối mềm ống bê tông cốt thép 1, 2) đầu ống chính; 3) Vữa xi măng; 4) Vòng cøng; 5, 7) Vá bäc èng b»ng thÐp; 6) Vμnh chặn, )Vòng cao su; 10,11) Vạnh chặn; 9,12) Cốt thép Hình 8: ống xuyên tờng a) Khớp nối sắt: 1) ống sắt gắn tờng; 2) Vòng đỡ; 3) Vật đệm; 4) Nắp ép b) Khớp nối dây đay: 1) Vòng dây đay; 2) Nhựa đờng nóng chảy; 3) Dây gai nhét chặt: 4) Vnh đay; 5) Bản gỗ p.l 5-3 cấu tạo nh máy bơm Hình 8: Cắt ngang nhà máy bơm kiểu móng tách rời 14 Hình 9: Nhà máy bơm kiểu buồng khô (bơm ly tâm hai cưa n−íc vµo) 15 a) Khi hs ≤ 1) èng dÉn n−íc; 2) BĨ hót; 3) Läc hót 4) èng hót; 5) èng co hĐp; 6) èng nèi; 7) Máy bơm b) hs < 1) Kênh dẫn; 2) Đoạn nối tiếp; 3) Bể hút; 4) Khớp nối chống thấm; 5) Buồng bơm; 6) Phần mềm nh máy Hình 10: Nhà máy bơm kiểu buồng ớt Tỷ lệ Cắt ngang nh máy 16 b) Mặt dọc 17 c) Mặt Hình 11: Nhà máy bơ m kiểu khối tảng, bơm hớng trục 18 a) Bể tháo van cánh bớm 1) Kênh hút; 2) ống hút; 3) Tầng bơm; 4) Khớp nối chống lún; 5) Bể tháo; 6) Kênh tháo b) Bể tháo kiểu xi phông Hình 12: Nhà máy kiểu khối tảng, bơm ly tâm trục đứng 19 1) Kênh dẫn; 2) Đoạn nối tiếp; 3) Bể hút 4) Móng khối tảng; 5) Buồng bơm; 7) Tầng động cơ; 10) Gian điều khiển (kW) Ng (kW) 90o Đờng ống đẩy dài 200m, 6,10 20 htd = 0,029x200 ( 31,85Q ) x 0,2 2x9,81 = 1499,4 Q2 Tuú theo loại nhà máy có cấu tạo tầng, tầng hay tầng Các kích thớc chiều rộng, dài, cao tầng phải chọn lựa để đảm bảo cho tầng Nên chọn kích thớc lớn từ kết tính toán cho tầng Ví dụ xác định chiều rộng nhà máy kiểu buồng phải chọn lựa từ kết tính toán chiều rộng tầng: tầng hút, tầng bơm, tầng động lÊy kÝch th−íc lín nhÊt D1/D2 ξmr 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.98 0.82 0.82 0.70 0.56 0.41 0.20 0.12 0.04 a) b) ... khảo làm tập hay đồ án thiết kế môn học nh đồ án tốt nghiệp Phần thứ ba đề tài Đồ án môn học Phần thứ t nhằm hớng dẫn cho sinh viên đặc biệt sinh viên chức làm đồ án môn học trạm bơm, đồng thời... thiết cho tính toán thiết kế Cuốn tập đồ án môn học máy bơm trạm bơm giảng viên Nguyễn Công Tùng biên soạn, GS PTS Hoàng Lâm Viện, PTS Lê Chí Nguyện hiệu đính đợc Bộ Môn Máy Bơm Trạm Bơm đóng góp... trực tiếp với máy bơm tr = Hình 2-2: Sơ đồ lắp ráp máy bơm 5- Đờng kính cửa vào máy bơm Dv = 6- Đờng kính cửa máy bơm Dra = 250 mm 7- Sơ đồ lắp ráp máy bơm nh hình 2-2 áp lực 300 mm Bài giải: 1)