4. Bố cục của Luận ỏn
2.2.3. Nghiờn cứu thực nghiệm trờn mụ hỡnh vật lý
Sau khi chế tạo, bơm mụ hỡnh được tiến hành thớ nghiệm trờn giỏ thử bơm của Viện Bơm và Thiết bị thủy lợi (Hỡnh 2.8) với đầy đủ cỏc thiết bị đo ỏp suất, lưu lượng, mụ men, vũng quay cú dải đo rộng. Cỏc thụng số đo được đưa về trung tõm xử lý số liệu để tớnh toỏn cỏc thụng số cần thiết phục vụ cho việc xõy dựng cỏc đường đặc tớnh năng lượng của bơm (nguồn [19]).
Design Modeler
• Xõy dựng mụ hỡnh bài toỏn;
• Ngoài ra cú thể xõy dựng mụ hỡnh tớnh bằng cỏc phần mềm 3D như Solidworks, Inventor Professional...;
Meshing
• Chia lưới mụ hỡnh tớnh và vựng khụng gian tớnh Domain; • Định nghĩa cỏc đường, mặt và khối của mụ hỡnh.
Ansys Flow CFX
• Khai bỏo, đặt cỏc điều kiện biờn để tớnh toỏn; • Tiến hành cỏc cụng việc tiền xử lý số liệu;
57
Cỏc thiết bị chớnh của hệ thống thớ nghiệm bao gồm: a/ Thiết bị động lực
Bơm hướng trục mụ hỡnh được đặt nằm ngang dẫn động bởi động cơ điện xoay chiều 55 Kw, vũng quay 1500 v/ph (số vũng quay cú thể thay đổi bằng bộ biến tần để phự hợp với số vũng quay của bơm thớ nghiệm).
Thõn bơm tại vị trớ bỏnh cụng tỏc cú dạng hỡnh cầu để cú thể xoay gúc cỏnh bỏnh cụng tỏc khi thớ nghiệm bơm.
Với giỏ thử này cỏnh bỏnh cụng tỏc mụ hỡnh cú kớch thước tối đa là cầu 352mm. Kớch thước này tương tự với quy chuẩn thử nghiệm bơm của nứơc ngoài.
Với cụng suất và vũng quay của động cơ nờu trờn và với kớch thước mụ hỡnh
352 mm , trờn giỏ thớ nghiệm này cú thể thử cỏc loại bơm mụ hỡnh cú thụng số làm việc tối ưu trong phạm vi: Q = 50 - 1500 m3/h; H = 2 - 20 m; N đến 55kw.
Ống hỳt của bơm cú dạng cụn để tạo trường vận tốc đều ở lối vào. Ống đẩy của bơm đường kớnh 370 mm được nối với thõn bơm mụ hỡnh.
Ống đẩy cú tổng chiều dài 20 m. Trờn đú được lắp van tiết lưu và cỏc thiết bị đo lưu lượng dạng cảm ứng từ.
b/ Thiết bị đo
Thiết bị đo giỏ thớ nghiệm gồm cú:
Thiết bị đo lưu lượng do hóng SIEMEN Cộng hoà Liờn bang Đức (CHLB Đức) chế tạo. Thiết bị đo dựa trờn nguyờn lý cảm ứng điện từ cú độ chớnh xỏc 0.3%, cú thể đo được lưu lượng từ 0 ữ 4500 m3/h. Thiết bị cú ký hiệu là 7ME2531 400.
Thiết bị đo ỏp suất do hóng HBM CHLB Đức chế tạo. Thiết bị cú độ chớnh xỏc 0.1%, cú thể đo được ỏp suất từ 0 ữ 2 bar. Thiết bị cú ký hiệu là PE200.
Thiết bị đo mụ men do hóng HBM CHLB Đức chế tạo. Thiết bị cú độ chớnh xỏc 0.1%, cú thể đo được mụ men từ 0 ữ 1kNm. Thiết bị cú ký hiệu là T32FN.
Thiết bị đo vũng quay do hóng HBM CHLB Đức chế tạo. Thiết bị cú độ chớnh xỏc 0.1%, cú thể đo được số vũng quay từ 0 ữ 10.000 v/ph. Thiết bị được gắn đồng thời trờn bộ đo momen cú ký hiệu là T32FN.
Cỏc tớn hiệu đo được đưa về trung tõm mỏy tớnh để xử lý số liệu bằng chương trỡnh thu thập và xử lý số liệu NEXVIEW (Hóng HBM-CHLB Đức), tớnh toỏn cỏc thụng số cần thiết để xõy dựng đường đặc tớnh.
c/ Hệ thống thu thập và xử lý số liệu
Cỏc tớn hiệu đo lường từ cỏc thiết bị đo được đưa về khối xử lý trung tõm. Khối này cú chức năng xử lý và hiển thị kết quả đo. Khối này bao gồm:
- Bộ thu thập và biến đổi tớn hiệu analog ra digital sau đú đưa vào mỏy tớnh. - Card giao tiếp và phần mềm đo lường, xử lý kết quả đo và hiển thị trờn màn hỡnh của mỏy tớnh.
Kết quả cỏc phộp đo Q, P, M, n cũng như giỏ trị của cỏc thụng số đó được tớnh toỏn khỏc như H, N, h . . . được hiển thị đồng thời trờn màn hỡnh mỏy tớnh và được lưu trữ phục vụ cho cụng tỏc xử lý sau này.
d/. Cỏc thiết bị phụ trợ . - Hệ thống đường ống và bỡnh chứa
58
- Cỏc van khớ nộn gõy tải lắp trờn cỏc đường ống - Bơm chõn khụng
- Hệ thống điện, điều khiển …
Trong quỏ trỡnh thớ nghiệm tiến hành đo đạc cỏc thụng số cần thiết để tớnh toỏn cỏc thụng số đặc tớnh của bơm. Cỏc thụng số cần đo đạc, tớnh toỏn gồm:
- Lưu lượng của bơm: Lưu lượng của bơm được đo bằng thiết bị đo lưu lượng cảm ứng điện từ. Thụng số đo được tớnh bằng m3/s và được truyền tới trung tõm xử lý số liệu.
- Cột ỏp của bơm: Cột ỏp của bơm được xỏc định trờn cơ sở của phương trỡnh Bộcnuli viết cho hai mặt cắt vào và ra khỏi bơm:
𝐻 = 𝐸 − 𝐸 = + + 𝑍 − 𝑍 + ℎ (2-56)
: độ chờnh ỏp giữa hai mặt cắt vào và ra khỏi bơm được đo bởi thiết bị đo - độ chờnh ỏp lắp ở hai điểm trờn ống hỳt và ống đẩy.
Z2 – Z1 = 0 do tõm hai mặt cắt nằm trờn cựng một mặt phẳng v2 và v1 : vận tốc trờn ống hỳt và vận tốc trờn ống đẩy
hw; tổn thất trong bơm, giữa hai mặt cắt đo ra vào và ra - Cụng suất trờn trục bơm:
Cụng suất trờn trục bơm xỏc định theo mụ men và vũng quay của trục bơm theo cụng thức sau: Ntr = Mω = Mπn/30 (Nm). (2-57)
Cụng suất hữu ớch của bơm: N = γQH = 9810.QH (KW) (2-58) Hiệu suất của bơm:
= . (%) (2-59)
Cỏc số liệu thớ nghiệm và cỏc thụng số tớnh toỏn được xuất thành bảng kết quả đo và tớnh toỏn cỏc thụng số làm việc của bơm mụ hỡnh.