Nhan đề : Ảnh hưởng của thông số thiết kế đặc trưng đến lưu lượng và áp suất của quạt thổi Roots mới Tác giả : Tống Công Khánh Người hướng dẫn: Nguyễn Thùy Dương Từ khoá : Quạt thổi Roots; Quạt thổi; Quạt Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về quạt thổi Roots; sự hình thành và phương trình biên dạng rôto; ảnh hưởng của thông số thiết kế đến lưu lượng trung bình và hiệu suất thể tích; khảo sát lưu lượng tức thời và biến thiên áp suất của quạt thổi.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Ảnh hưởng thông số thiết kế đặc trưng đến lưu lượng áp suất quạt thổi Roots TỐNG CÔNG KHÁNH Khanh.TCCA190059@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thuỳ Dương Viện: Cơ khí HÀ NỘI, 5/2020 Chữ ký GVHD 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: Tống Công Khánh Đề tài luận văn: Ảnh hưởng thông số thiết kế đặc trưng đến lưu lượng áp suất quạt thổi Roots Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số SV: CA190059 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 28/05/2020 với nội dung sau: STT Nội dung chỉnh sửa Trang Sửa tiêu đề chương 15 Thay đổi cấu trúc chương 42 Kiểm tra biến tích phân d, d,… 22-30 Chỉnh sửa trích dẫn 28-40 Trình bày lại phần Tài liệu tham khảo 61-62 Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Mẫu 1c BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TỐNG CƠNG KHÁNH Ảnh hưởng thơng số thiết kế đặc trưng đến lưu lượng áp suất quạt thổi Roots Chuyên ngành : CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THUỲ DƯƠNG Lời cảm ơn Trong trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn, tác giả nhận động viên khuyến khích tạo điều kiện giúp đỡ nhiệt tình cấp lãnh đạo, thầy giáo, giáo, anh chị em phịng lab, bạn bè gia đình Tác giả bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, phịng Sau đại học trường Đại học Bách khoa Hà Nội đặc biệt thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy tạo điều kiện, đóng góp ý kiến cho tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn thạc sĩ Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thuỳ Dương, TS Nguyễn Hồng Thái, NCS Trần Ngọc Tiến trực tiếp tận tình bảo giúp đỡ tác giả tiến hành hoạt động nghiên cứu khoa học để hồn thành luận văn Cảm ơn tới gia đình tác giả ln hỗ trợ khuyến khích tác giả suốt trình học tập thực luận văn Trong luận văn, chắn tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tác giả mong muốn nhận ý kiến, đóng góp quý báu đến từ quý thầy cô, ban cố vấn để luận văn hồn thiện Tóm tắt nội dung luận văn Quạt thổi Roots loại máy thủy lực rôto không tiếp xúc với biên dạng rôto tổ hợp hai đường cong epixyclơít hypơxyclơít Ưu điểm loại quạt lưu lượng lớn loại quạt thổi thơng thường có kích thước Do đó, ứng dụng phổ biến nhiều ngành công nghiệp khác như: chế biến thực phẩm, vận chuyển dầu, xử lý nước thải, sản xuất nông nghiệp hay hệ thống sấy máy chế biến nông nghiệp… Loại quạt thổi Roots phát minh anh em nhà Roots từ năm 1860 [1], người sáng lập công ty Roots Blower Ngày nay, chúng cịn ứng dụng làm máy hút chân khơng ngành cơng nghiệp hóa chất Ngồi ra, chúng cịn ứng dụng động tăng áp để nạp khí bổ sung áp suất khí đầu vào cho động ô tô đại công suất lớn Kể từ đời đến quạt thổi Roots nhà khoa học giới khơng ngừng nghiên cứu tìm cách cải thiện chất lượng làm việc để nâng cao hiệu suất quạt thổi Trong đó, vấn đề lưu lượng đặt lên hàng đầu, mà lưu lượng quạt thổi lại phụ thuộc vào thể tích khoang đóng khí, hút/đẩy Dẫn đến tốn đặt cải tiến biên dạng rơto để thể tích khoang đóng khí lớn tạo thay đổi khoang hút/đẩy nhằm tạo áp suất hút cửa vào áp suất đẩy cửa Nghiên cứu vấn đề có hai hướng là: Sử dụng tổ hợp nhiều đường cong làm biên dạng rôto; Phát triển đường cong làm biên dạng rôto Với hai hướng nghiên cứu cho đời nhiều sáng chế sáng chế cải tiến nhằm tăng lưu lượng máy giảm kích thước thiết kế Do đó, luận văn tác giả tiến hành phát triển đường cong sở lý thuyết ăn khớp bánh khơng trịn để cải tiến biên dạng rôto quạt thổi Roots nhằm tăng hiệu suất thể tích lưu lượng kích thước lại giảm Tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng thông số thiết lưu lượng, áp suất hiệu suất thể tích quạt thổi cải tiến luận văn, nhằm đưa phương án thiết kế tối ưu MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUẠT THỔI ROOTS 1.1 Lịch sử phát triển quạt thổi Roots 1.2 Nguyên lý hoạt động cấu tạo 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Cấu tạo nguyên lí hoạt động 1.3 Ứng dụng quạt thổi Roots 1.4 Tình hình nghiên cứu nước 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 13 Kết luận chương 14 CHƯƠNG SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHƯƠNG TRÌNH BIÊN DẠNG RƠTO 15 2.1 Đặt vấn đề 15 2.2 Nguyên lý hình thành biên dạng 15 2.3 Tổng hợp biên dạng rôto 16 2.4 2.3.1 Thiết lập phương trình elip lăn đường lăn đối tiếp 17 2.3.2 Thiết lập phương trình biên dạng đỉnh 19 2.3.3 Thiết lập phương trình đường chân 24 Đường ăn khớp 28 Kết luận chương 31 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA THƠNG SỐ THIẾT KẾ ĐẾN LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH VÀ HIỆU SUẤT THỂ TÍCH 32 3.1 Xác định lưu lượng trung bình 32 3.1.1 Lưu lượng trung bình 32 3.1.2 Lưu lượng riêng 32 3.2 Hiệu suất thể tích 33 3.3 Điều kiện hình thành biên dạng rôto 34 3.4 Khảo sát ảnh hưởng thông số thiết biên dạng, lưu lượng trung bình hiệu suất thể tích 35 3.5 Ảnh hưởng thông số đến kích thước quạt thổi 38 Kết luận chương 41 CHƯƠNG KHẢO SÁT LƯU LƯỢNG TỨC THỜI VÀ BIẾN THIÊN ÁP SUẤT CỦA QUẠT THỔI 42 4.1 4.2 Xác định lưu lượng tức thời 42 4.1.1 Lưu lượng tức thời 42 4.1.2 Ảnh hưởng thông số thiết lưu lượng quạt Roots 51 Áp suất quạt thổi 53 4.2.1 Biến đổi áp suất khoang làm việc 53 4.2.2 Ảnh hưởng thông số thiết biến thiên áp suất 57 Kết luận chương 58 CHƯƠNG KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 63 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Một số mẫu quạt thổi Roots [5] Hình 1.2 Quạt thổi Roots TLP Series hãng Johnson Pump [6] Hình 1.2 Quạt thổi Roots TLP Series hãng Johnson Pump [6] Hình 1.3 Các vị trí rơto q trình trục Hình 1.4 Cấu tạo quạt thổi Roots Hình 1.5 Ứng dụng quạt thổi Roots Hình 1.6 Biên dạng rôto Palmer Knox [8] Hình 1.7 Thiết kế rôto Litvin [9,10] Hình 1.8 Mơ tả hình thành biên dạng TH Costopoulos [11] Hình 1.9 Đường trơchoid [12] Hình 1.10 Biên dạng rôto theo nghiên cứu Yaw-Hong Kang [13] Hình 1.11 Biên dạng rơto theo ý tưởng Cai Ying-jie [14] Hình 1.12 Nghiên cứu rò rỉ Laurent-Charles Valdes [15] 10 Hình 1.13 Mơ tả khe hở rò rỉ nghiên cứu A Burmistrov [16] 10 Hình 1.14 Kết nghiên cứu Vande Voorde [17] 11 Hình 1.15 Kết nghiên cứu ZF Huang ZX Liu [18] 11 Hình 1.16 Kết nghiên cứu Liu Xiaomin Lu Jun [19] 12 Hình 1.17 Kết mơ số Hsieh [20] 13 Hình 1.18 Kết nghiên cứu Shu-Kai Sun [21] 13 Hình 2.1 Biên dạng rôto truyền thống 16 Hình 2.2 Nguyên lý hình thành biên dạng rơto quạt thổi Roots 16 Hình 2.3 Các thông số elip tọa độ cực 17 Hình 2.4 Đường lăn hai rôto 17 Hình 2.5 Đồ thị tỉ số truyền góc 2 theo 1 19 Hình 2.6 Đặt hệ quy chiếu thiết lập phương trình đường đỉnh 19 Hình 2.7 Tọa độ điểm M hệ 0{O0x0y0} 20 Hình 2.8 Tọa độ điểm O2 hệ 0{O0x0y0} 20 Hình 2.9 Tọa độ điểm O2 hệ 1{O1x1y1} 21 Hình 2.10 Đồ thị đường đỉnh cải tiến 24 Hình 2.11 Đặt hệ quy chiếu thiết lập phương trình đường chân 24 Hình 2.12 Tọa độ điểm M hệ 0{O0x0y0} 24 Hình 2.13 Tọa độ điểm O2 hệ 0{O0x0y0} 25 Hình 2.14 Đồ thị đường chân cải tiến 28 Hình 2.15 Mơ biên dạng rơto 2D, 3D 28 Hình 2.16 Thiết lập phương trình đường ăn khớp 29 Hình 2.17 Đồ thị đường ăn khớp 31 Hình 3.1 Diện tích Sk 32 Hình 3.2 Diện tích rơto 33 Hình 3.3 Kích thước diện tích khoang quạt thổi 34 Hình 3.4 Kích thước rơto vi phạm điều kiện hình thành biên dạng 35 Hình 3.5: Ảnh hưởng thơng số thiết biên dạng rơto 36 Hình 3.6 Các biên dạng rôto thay đổi hệ số 1 36 Hình 3.8 Hiệu suất thể tích thay đổi hệ số 1, 2 37 Hình 3.9 Lưu lượng trung bình thay đổi hệ số 1, 2 38 Hình 3.10 Thơng số quạt thổi Roots 38 Hình 3.11 Ảnh hưởng thơng số thiết kích thước hướng kính 40 Hình 3.12 Ảnh hưởng thông số thiết khoảng cách trục 40 Hình 3.13 Mặt cắt mẫu quạt thổi có thơng số lưu lượng kích thước hướng trục 41 Hình 4.1 Mặt cắt thể tiết diện S khoang hút khoang đẩy 43 Hình 4.3 Diện tích tiết diện S ABCD 44 Hình 4.4 Diện tích tiết diện khoang hút trường hợp 44 Hình 4.5 Diện tích tiết diện khoang hút trường hợp 46 Hình 4.6 Diện tích tiết diện khoang hút trường hợp 46 Hình 4.7 Diện tích tiết diện khoang hút trường hợp 47 Hình 4.8 Diện tích tiết diện khoang hút góc 1 đặc biệt 47 Hình 4.9 Biến thiên thể tích quạt thổi Roots 48 Hình 4.10 Sự phụ thuộc thể tích khoang hút theo tham số 2 biến thiên theo đối số 1 50 Hình 4.11 Sự phụ thuộc thể tích khoang đẩy theo tham số 2 biến thiên theo đối số 1 50 Hình 4.12 Sự phụ thuộc thể tích khoang hút theo tham số 1 biến thiên theo đối số 1 50 Hình 4.13 Sự phụ thuộc thể tích khoang đẩy theo tham số 1 biến thiên theo đối số 1 50 Hình 4.14 Sự thay đổi lưu lượng biến thiên theo đối số 1 51 Hình 4.15 Sự thay đổi lưu lượng theo tham số 2 biến thiên theo đối số 1 52 Hình 4.16 Sự thay đổi lưu lượng theo tham số 1 biến thiên theo đối số 1 52 Hình 4.17 Phân tố thể tích khoang hút 53 Hình 4.18 Biến thiên áp suất khoang đẩy 56 Hình 4.19 Biến thiên áp suất khoang hút 56 Hình 4.20 Sự phụ thuộc áp suất khoang hút theo 2 57 Hình 4.21 Sự phụ thuộc áp suất khoang đẩy theo 2 57 Hình 4.22 Sự phụ thuộc áp suất khoang hút theo 1 58 Hình 4.23 Sự phụ thuộc áp suất khoang đẩy theo 2 58 ... SÁT LƯU LƯỢNG TỨC THỜI VÀ BIẾN THIÊN ÁP SUẤT CỦA QUẠT THỔI 42 4.1 4.2 Xác định lưu lượng tức thời 42 4.1.1 Lưu lượng tức thời 42 4.1.2 Ảnh hưởng thông số thiết lưu lượng. .. luận văn: Tống Công Khánh Đề tài luận văn: Ảnh hưởng thông số thiết kế đặc trưng đến lưu lượng áp suất quạt thổi Roots Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số SV: CA190059 Tác giả, Người hướng dẫn... lượng quạt Roots 51 Áp suất quạt thổi 53 4.2.1 Biến đổi áp suất khoang làm việc 53 4.2.2 Ảnh hưởng thông số thiết biến thiên áp suất 57 Kết luận chương 58 CHƯƠNG KẾT