Đang tải... (xem toàn văn)
BÀI 15: BƠM, GHÉP BƠM 1. Mục đích thí nghiệm Xác định cột áp toàn phần, công suất và hiệu suất của bơm li tâm bằng cách đo đạc các thông số khi thay đổi lưu lượng chất lỏng (năng suất bơm). Xây dựng đặc tuyến mạng ống để xác định điểm làm việc của bơm. Xây dựng đặc tuyến và tìm điểm làm việc của hệ hai bơm ghép nối tiếp Xây dựng và tìm điểm làm việc của hệ hai bơm ghép song song. 2. Các công thức sử dụng 2.1 Các thông số đặc trưng của bơm 2.1.1 Năng suất Năng suất của bơm là thể tích chất lỏng mà bơm cung cấp được trong một đơn vị thời gian Ký hiệu: Q: đơn vị tính: m3s, ls, lph,… 2.1.2 Cột áp toàn phần Cột áp toàn phần là áp suất chất lỏng tại miệng ra của ống đẩy. Nó được tính như sau: H=( Chênh lệch cột áp tĩnh+ Chênh lệch cột áp động+ Chênh lệch chiều cao hình học ) H = Hs + Hv + He, (m) Chênh lệch áp tĩnh: Hs = (P_outP_in)ρg , (m) Trong đó: Pout : áp suất chất lỏng tại đầu ra, Pa Pin : áp suất chất lỏng tại đầu vào, Pa Chênh lệch cột áp động:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO THỰC HÀNH CÁC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Bài 15 : BƠM VÀ GHÉP BƠM Giáo viên hướng dẫn: Th.S Trương Văn Minh Nhóm : Tổ : BÀI 15: BƠM, GHÉP BƠM Mục đích thí nghiệm - Xác định cột áp tồn phần, cơng suất hiệu suất bơm li tâm cách đo đạc - thông số thay đổi lưu lượng chất lỏng (năng suất bơm) Xây dựng đặc tuyến mạng ống để xác định điểm làm việc bơm Xây dựng đặc tuyến tìm điểm làm việc hệ hai bơm ghép nối tiếp Xây dựng tìm điểm làm việc hệ hai bơm ghép song song Các công thức sử dụng 2.1 Các thông số đặc trưng bơm 2.1.1 Năng suất Năng suất bơm thể tích chất lỏng mà bơm cung cấp đơn vị thời gian Ký hiệu: Q: đơn vị tính: m3/s, l/s, l/ph,… 2.1.2 Cột áp tồn phần Cột áp toàn phần áp suất chất lỏng miệng ống đẩy Nó tính sau: H=( Chênh lệch cột áp tĩnh+ Chênh lệch cột áp động+ Chênh lệch chiều cao hình học ) H = Hs + Hv + He, (m) Chênh lệch áp tĩnh: Hs = , (m) Trong đó: Pout : áp suất chất lỏng đầu ra, Pa Pin : áp suất chất lỏng đầu vào, Pa Chênh lệch cột áp động: Hv =, (m) Trong đó: : vận tốc đầu ra, m/s : vận tốc đầu vào, m/s Chênh lệch chiều cao hình học: , (m) Trong : : chiều cao hình học đầu vào, m : chiều cao hình học đầu ra, m 2.1.3 Công suất cung cấp Công suất động cung cấp bơm tính sau: , (W) Trong : n: tốc độ vịng xoay bơm, vòng/phút t: moment xoắn trục, N.m 2.1.4 Hiệu suất bơm Hiệu suất bơm tính sau: E= Trong : : cơng suất thủy lực tác động tới chất lỏng, tính sau: ,(W) Trong : Q: lưu lượng chất lỏng m3/s 2.2 Đặc tuyến bơm ly tâm 2.2.1 Đặc tuyến thực bơm Hình 1: đặc tuyến bơm tốc độ bơm không đổi Đường H – Q biểu diễn mối quan hệ cột áp toàn phần lưu lượng Khi cột áp toàn phần giảm lưu lượng tăng ngược lại Đường Pm – Q biểu diễn mối quan hệ công suất cung cấp cho bơm lưu lượng qua bơm Ngoài vùng hoạt động tối ưu bơm đường trở nên phẳng, thay đổi lớn công suất tạo thay đổi nhỏ vận tốc dòng Đường E – Q biểu diễn mối quan hệ hiệu suất lưu lượng bơm Đối với bơm nàc đạt hiệu suất tương ứng với suất 2.2.2 Đặc tuyến mạng ống Đặc tuyến mạng ống đường cong biểu diễn mối quan hệ = C + K,(m) Trong đó: Q : lưu lượng, : Tổn thất cột áp chất lỏng chuyển động ống dẫn, m C= +( K=(+λ) Trong : P1,P2 : áp suất đầu vào đầu ống, N/m2 z1,z2 : chiều cao đầu vào đầu ống, m L: chiều dài ống ( sinh viên tự đo ), m d: đường kính ống (ϕ 271,8mm), m hệ số ma sát, sinh viên tính tốn theo chế độ chuyển động lưu chất hệ thống đường ống ρ: khối lượng riêng lưu chất, kg/m3 : tổng hệ số trở lực cục ống 2.2.3 Điểm làm việc bơm Hình 2: điểm làm việc bơm Điểm làm việc bơm làm giao điểm đặc tuyến thực đặc tuyến mạng ống dẫn 2.2.4 Ghép bơm nối tiếp Các bơm gọi làm việc nối tiếp sau đưa chất lỏng khỏi bơm đưa tiếp vào ống hút bơm kia, sau đưa vào hệ thống đường ống Như bơm làm việc nối tiếp lưu lượng chúng phải lưu lượng tổng cộng hệ thống tổng cột áp toàn phần bơm Q = Q1 = Q2 = …= Qn H = H1 + H2 +…+Hn Các bơm làm việc nối tiếp sử dụng hệ thống yêu cầu áp lực cao mà bơm khơng đáp ứng Hình 3: Ghép bơm nối tiếp 2.2.3 Ghép bơm song song Các bơm làm việc cấp nước vào hệ thống đường ống gọi làm việc song song Vì bơm làm việc song song hệ thống chúng có cột áp cột áp hệ thống, lưu lượng hệ thống tổng lưu lượng bơm Theo lý thuyết, bơm làm việc song song với cột áp tổng H tc hệ thống cột áp toàn phần bơm: Htc = H1 = H2 =…= Hn lưu lượng tổng cộng hệ thống lưu lượng bơm làm việc : Q = Q1 + Q2 + …+ Qn Như bơm làm việc nối tiếp sử dụng hệ thống yêu cầu cần lưu lượng lớn mà bơm không đáp ứng Trong thực tế ta ghép hai nhiều bơm làm việc song song hệ thống đường ống Thậm chí có trường hợp hai trạm làm việc song song hệ thống đường ống Hình 4: Ghép bơm song song Tiến hành thí nghiệm 3.1 Thí nghiệm 1: Xác định thông số đặc trưng bơm 3.1.1 Chuẩn bị - Van xả đáy phải đóng lại hồn tồn Cho nước chứa khoảng 2/3 thể tích Nếu bình chứa có nước, kiểm tra van xả đáy - trước cho nước vào Mở hoàn toàn van 3.1.2 Các lưu ý - Đảm bảo nước bính chứa khoảng 2/3 thể tích Khi bơm khơng hoạt động khơng có lưu lượng phải tắt bơm báo - cáo cho giáo viên hương dẫn Đảm bảo khơng có bọt khí hệ thống trước tiến hành nghiệm Thường xuyên kiểm trả so sánh giá trị đo lường q trình làm thí nghiệm Nếu thay đổi độ mở van đáng kể mà giá trị đo không đổi phải báo cho giáo viên hướng dẫn 3.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp 3.2.1 Chuẩn bị - Giống thí nghiệm 3.2.2 Các lưu ý - Giống thí nghiêm 3.2.3 Báo cáo - Biểu diễn đặc tuyến mạng ống (Ho-Q) đặc tuyến thực hệ thống ghép bơm - nối tiếp(H-Q) Xác định giao điểm đường đặc tuyến mạng ống đặc tuyến thực hệ thống ghép bơm nối tiếp để xác định điểm làm việc hệ thống ghép bơm nối tiếp 3.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song 3.3.1 Chuẩn bị - Giống thí nghiệm 3.3.2 Các lưu ý - Giống thí nghiệm 3.3.3 Báo cáo - Biểu diễn đặc tuyến mạng ống (Ho-Q) đặc tuyến thực hệ thống ghép bơm - song song (H-Q) Xác định giao điểm đường đặc tuyến mạng ống đặc tuyến thực hệ thống ghép bơm song song để xác định điểm làm việc hệ thống ghép bơm song song Kết 4.1 Thí nghiệm 1: Xác định thông số đặc trưng bơm ( bơm 1) Bảng thơng số đo thí nghiệm Q(L/P) Pin(Kg/cm2) Pout(Kg/cm2) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 -0,08 -0,1 -0,12 -0,125 -0,16 -0,18 -0,2 -0,22 -0,26 -0,3 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,15 0,8 0,6 4.2 Thí nghiệm 2: Xác định thông số đặc trưng bơm( hai bơm mắc nối tiếp) Bảng thơng số đo thí nghiệm Q(L/P) Pin(Kg/cm2) Pout(Kg/cm2) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 -0,08 -0,095 -0,1 -0,12 -0,14 -0,16 -0,2 -0,22 -0,24 -0,26 1,7 1,55 1,4 1,2 0,95 0,8 0,5 0,3 0,2 0,15 4.3 Thí nghiệm 3: Xác định thông số đặc trưng bơm( hai bơm mắc song song) Bảng thơng số đo thí nghiệm Q(L/P) Pin(Kg/cm2) Pout(Kg/cm2) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 -0,08 -0,095 -0,1 -0,12 -0,14 -0,16 -0,2 -0,22 -0,24 -0,26 1,7 1,55 1,4 1,2 0,95 0,8 0,5 0,3 0,2 0,15 Xử lý số liệu 5.1 Thí nghiệm 1: Xác định thơng số đặc trưng bơm( bơm 1) 5.1.1 Xác định đại lượng Ví dụ: Q = 10 l/ph = = 176520,6 Pa = -7845,36 Pa Đặc tuyến thực bơm Ta có: H= Trong đó: Vì: (lưu lượng đầu vào đầu nhau) H= Đặc tuyến mạng ống Ta có: Trong đó: Ta có: áp suất đầu vào đầu trình khảo sát đặt thùng nên chiều cao đầu vào đầu ống nên 10 , (đường kính ống ) (m) Bằng cách tính tương tự với giá trị Q ta thu bảng số liệu đây: Bảng số liệu Q-H: Q(m3/s) H(m) 0.000167 18.7937 0.00025 17.9939 0.000333 17.1942 0.000417 16.2445 0.0005 15.5948 0.000583 14.7950 0.000667 13.4955 0.000750 12.1959 0.000833 10.5964 0.000917 8.9970 11 Biểu đồ đường đặc tuyến bơm 20 18 16 14 12 10 0 0 0 0 0 Bảng số liệu Q(m3/s) H(m0) 0.000167 1.09872 0.00025 2.47212 0.000333 4.39488 0.000417 6.86700 0.0005 9.88849 0.000583 13.45933 0.000667 17.57953 0.000750 22.24910 0.000833 27.46802 0.000917 33.23630 12 Biểu đồ đường đặc tuyến mạng ống bơm 35 30 25 20 15 10 0 0 0 0 0 Điểm làm việc bơm ( giao điểm đường H Hmo) 35 30 25 20 15 10 0 0 0 0 0 5.1 Xác định thông số đặc trưng bơm( hai bơm mắc nối tiếp) Xử lý số liệu tương tự với thí nghiệm ta thu bảng sau: Bảng số liệu H-Q 13 Q(m3/s) H(m) 0.000167 17.79401 0.00025 16.44447 0.000333 14.99495 0.000417 13.19556 0.0005 10.89633 0.000583 9.596771 0.000667 6,997645 0.000750 5.198251 0.000833 4,39852 0.000917 3.598789 Chart Title 0 0 0 0 0 10 12 14 16 18 Biểu đồ đặc tuyến thực bơm ghép nối tiếp 14 20 Chart Title 35.00000 30.00000 25.00000 20.00000 15.00000 10.00000 5.00000 0.00000 0.000100 0.000200 0.000300 0.000400 0.000500 0.000600 0.000700 0.000800 0.000900 0.001000 Biểu đồ đặc tuyến mạng ống hai bơm ghép nối tiếp Chart Title 35 30 25 20 15 10 0 0 0 0 0 Điểm làm việc hệ thống trường hợp hai bơm mắc nối tiếp 5.2 Thí nghiệm 3: Xác định thông số đặc trưng bơm(hai bơm mắc song song) Bảng số liệu H-Q Q(m3/s) H(m) 0.000167 10.79637 0.00025 9.396838 0.000333 8.497141 0.000417 7.197578 0.0005 6.397847 15 0.000583 7.597443 0.000667 4.798385 0.000750 4.498486 0.000833 3.698755 0.000917 3.29889 Biểu đồ đặc tuyến thực hai bơm ghép song song Chart Title 18 16 14 12 10 0 0 0 0 0 Biểu đồ đường đặc tuyến mạng ống ghép song song 16 Chart Title 35.00000 30.00000 25.00000 20.00000 15.00000 10.00000 5.00000 0.00000 0.000100 0.000200 0.000300 0.000400 0.000500 0.000600 0.000700 0.000800 0.000900 0.001000 Điểm làm việc hệ thống trường hợp hai bơm mắc song song Chart Title 35 30 25 20 15 10 0 0 0 0 0 Trả lời câu hỏi Câu 1: Viết công thức tính tốn tổn thất lượng có tác dụng lực ma sát gây ra? 17 Câu 2: Viết công thức tính tốn tổn thất lượng có tác dụng lực cục trở sát gây ra? Câu 3: Nguyên tắc hoạt động bơm ly tâm Khi bơm làm việc, bánh công tác quay, phần tử chất lỏng bánh công tác ảnh hưởng lực ly tâm bị văng từ ngoài, chuyển động theo máng dẫn vào ống đẩy với áp suất cao hơn, q trình đẩy bơm Đồng thời, lối vào bánh công tác tạo nên vùng có chân khơng 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, trình hút bơm Quá trình hút đẩy bơm trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm Trước bơm làm việc, cần phải làm cho thân bơm (trong có bánh công tác) ống hút điền đầy chất lỏng, thường gọi mồi bơm Câu 4: Khi ghép nối nối tiếp? Ưu điểm ghép nối tiếp? Khi mà hệ thống yêu cầu áp lực cao mà bơm không đáp ứng Ưu điểm việc lắp nối trực tiếp bơm trạm giúp đỡ tốn khối lượng cơng trình bào vệ máy bơm ( hay gọi nhà bao che máy bơm khỏi yếu tố môi trường nắng, mưa, gió…) , có lợi cho vận hành Câu 5: Khi ghép bơm song song? Ưu điểm ghép song song? Khi hệ thống yêu cầu lưu lượng lớn mà bơm không đáp ứng Ưu điểm việc lắp song song bơm vận chuyển lưu lượng lớn Chỉ thực điều hiệu ghép hai bơm song song đạt hiệu cao Thảo luận Đối với Thí nghiệm 1: 18 -Đường đặc tuyến thực Bơm đường cong phi tuyến tính có xu hướng H giảm Q tăng -Đường đặc tuyến mạng ống đường cong tuân theo quy luật Hàm bậc -Kết có độ tin cậy không cao thao tác sử dụng lưu lượng kế giá trị thang đo bị mờ giá trị xác định mắt thường Các giá trị Phút , Pđẩy không ổn định giá trị -Điểm làm việc bơm giao điểm đường đặc tuyến thực bơm đường đặc tuyến mạng ống -Bơm ly tâm sử dụng rộng rãi dân dụng cơng nghiệp Nó cơng cụ vận chuyển chất lỏng Đối với thí nghiệm 2: Ở ghép bơm nối tiếp, kết thu từ hệ bơm nối tiếp chưa phù hợp với quy luật mối quan hệ đại lượng đặc tuyến bơm ly tâm cột áp giảm lưu lượng tăng Điều nhận xét có thao tác đo chưa xác (đọc kết chỉnh đơn vị từ đầu) trình làm việc thực tế bơm chưa điều kiện lí tưởng nên việc xảy sai số hồn tồn xảy Lưu lượng hoạt động tối ưu hệ bơm với Q =0.000917 m3/s Ht=18.7937m (điểm làm việc) -Khi cần tăng lưu lượng dịng nên sử dụng bơm mắc nối tiếp Đối với thí nghiệm 3: - Đối với trường hợp mắc song song hình dạng đường đặc tuyến mạng ống đường đặc tuyến thực bơm trường hợp bơm nhiên mắc nối tiếp điểm làm việc thay đổi cụ thể trường hợp Q tăng H tăng so với trường hợp bơm.Việc khảo sát lưu lượng ;âu ngày ảnh hưởng đến chất lượng làm việc bơm từ phần làm kết khơng xác (do khảo sát lưu lượng nhỏ phải nén máy bơm nhiều làm ảnh hưởng máy bơm) -Khi cần tăng cột áp nên sử dụng bơm mắc song song 19 20 ... đẩy bơm Đồng thời, lối vào bánh công tác tạo nên vùng có chân khơng 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, trình hút bơm Quá trình. .. bơm Hình 2: điểm làm việc bơm Điểm làm việc bơm làm giao điểm đặc tuyến thực đặc tuyến mạng ống dẫn 2.2.4 Ghép bơm nối tiếp Các bơm gọi làm việc nối tiếp sau đưa chất lỏng khỏi bơm đưa tiếp vào... đầu vào, m/s Chênh lệch chiều cao hình học: , (m) Trong : : chiều cao hình học đầu vào, m : chiều cao hình học đầu ra, m 2.1.3 Công suất cung cấp Công suất động cung cấp bơm tính sau: , (W) Trong