Khảo sát bơm ly tâm có đường đặc tính Q – H làm việc trong hệ thống bơm nước từ bể chứa lên bể chứa áp lực. Muốn vận chuyển qua hệ thống đường ống một lưu lượng Q cần cung cấp cho hệ thống một năng lượng đủ để khắc phục chiều cao bơm nước hình học và tổn thất áp lực trên ống hút, ống đẩy. Năng lượng đó được xác định theo cơng thức:
H=Hhh+hh+hđ (m) (5.4) H=Hhh+h (m)
Trong đó :
H – là áp lực yêu cầu của hệ thống (m). Hh- là tổng tổn thất áp lực trên ống hút (m). Hđ- là tổng tổn thất áp lực trên ống đẩy(m). h- là tổng tổn thất áp lực trên đường ống.
82
h=S.Q2 (5.5) Hhh- chiều cao của bơm nước hình học, xác định bằng khoảng cách theo chiều thẳng đứng tính từ mực nước trong bể hút đến bể chứa.
S- sức cản toàn phần trong hệ thống ống.
S= + bp (5.6) - sức cản dọc đường.
bp- sức cản cục bộ.
Q- lưu lượng chất lỏng di chuyển qua hệ thống (m3) Do đó:
H= Hhh+S.Q2 (5.7) Phương trình này là phương trình đặc tính đường ống biểu diễn dưới dạng đồ thị gọi là đặc tính đường ống. Đường đặc tính Q – H của máy bơm biểu diễn năng lượng H mà bơm có thể cấp được cho chất lỏng khi bơm với một lưu lượng là Q nào đó. Điều kiện làm việc ổn định của hệ thống là giữa bơm và hệ thống phải có sự cân bằng năng lượng. Điều đó có nghĩa là năng lượn H mà bơm cấp vào hệ thống phải bằng năng lượng H mà hệ thống u cầu. Đó là giao điểm của đặc tính Q – H của máy bơm nước và đặc tính đường ống của hệ thống (điểm A).
Tính tốn ống hút của máy bơm: Trị số chân không trên trục máy bơm
hck = h+𝑣 2 2𝑔+ hv= h+𝑣2 2𝑔(1+𝜁+𝑙 𝑑). (5.8) hck =h+ 16𝑄 2 2𝑔𝜋2𝑑4(1+𝜁+𝑙 𝑑). Trong đó:
h- độ cao của trục máy bơm so với mặt thoáng nước( độ cao hút ). v và Q- vận tốc trung bình và lưu lượng trong ống.
l và d- chiều dài và đường kính ống hút. và 𝜁- hệ số sức cản đường và cục bộ.
83 Trong bài tốn khảo sát ta có số liệu: l=50cm=0.5m
d: Ø21=0.021m h=25cm=0.25m
lưu lượng lớn nhất Qmax : Qmax=𝜋𝑑
2
4 √(ℎ𝑐𝑘𝑐𝑝−ℎ)2𝑔
1+Σ𝜁+𝜆𝑑𝑙 (5.9) Trong đó hckcp là trị số chân không cho phép, lớn nhất ứng với kết cấu bơm. -xác định hệ số cản dọc đường( hệ số trở kháng ma sát).
Khi dòng chảy tầng re≤2.103
=64
𝑟𝑒
khi dịng chảy rối Re104
= 1 (1.82×𝑙𝑜𝑔𝑅𝑒−1.64)2 (5.10) với Re là hệ số Reynol Trong đó: -độ nhớt của nước m2 s. -tốc độ nước m/s
Hình 5. 10: Đồ thị thể hiện độ nhớt của nước theo nhiệt độ (4)
84 độ nhớt 0,8.10-6m2/s Re=𝜔×𝑑 Υ =1.2×0.014 0.8×10−6=2.1× 104 (5.11) Re=2.1× 104 > 104 ⟹ 𝑑ò𝑛𝑔 𝑐ℎả𝑦 𝑟ố𝑖. Suy ra: 𝜆 = 1 (1.82×𝑙𝑜𝑔𝑅𝑒−1.64)2= 1 (1.82×𝑙𝑜𝑔2.1×104−1.64)2=0.02 Khảo sát thực tế ta được hckcp=7.5m và ∑=0.3 Lưu lượng lớn có thể tính gần đúng
Tính tốn vịi phun nước:
Chiều cao phun nước lên của dòng nước thẳng đứng: Hphun =𝑣2
2𝑔ℎu=𝑣2
2𝑔( 1- 𝛿dt ) (5.12) Trong đó:
V và Q – là vận tốc trung trình và lưu lượng ống đẩy cung cấp. hw – cột nước bị tổn thất do sức cản khơng khí gây nên.
d - đường kính tiết diện ra
Zdt – hệ số sức cản của dòng tia. Theo Liuge:
𝛿dt= 𝐾𝐻
1+𝐾𝐻 (5.13) H: cột nước toàn phần ở miệng lổ ra : H= 𝑣2
2𝑔 K: hệ số bằng ; K = 0.00025 𝑑+1000 𝑑3 ; với d là đường kính lỗ ra ( m) 𝛿𝑑𝑡 = 𝐾𝐻 1+𝐾𝐻 = 0,00025 0,014+1000.0,0143 𝑥 4 0,00025 1+0,014+1000.0,0143 𝑥 4= 3,772 Chiều cao dâng nước:
Hphun= H ( 1 - 𝛿𝑑𝑡 ) = 4 ( 1 − 0.057 ) = 3,772 𝑚 (5.14) Tổn thất: 4 – 3,772= 0,228 m
5.1.3 Nguồn lưu trữ năng lượng aquy
Ta không dùng aquy làm nguồn lưu trữ năng lượng điện cho máy bơm - Để tiết kiệm chi phí đầu tư
85
- Mục tiêu của đề tài là dùng nước để phục vụ tưới tiêu cho nơng – lâm nghiệp
Vì vậy khi trời nắng pin mặt trời sẻ tạo ra mức năng lượng điện cần thiết cung cấp nguồn điện cho máy bơm để bơm nước lên bồn.
- Để tránh mặt trời nắng gắt điện áp có thể tăng vọt gây hư haị cho máy bơm khi ta chọn động cơ DC không chối chan – BLDC (Brushles Dc motor ) (11) là một dạng động cơ đồng hộ tuy nhiên động cơ BLDC kích từ bằng một loại nâm châm vĩnh cửu dán trên rotor. Động cơ đồng bộ là động cơ có tốc độ quay của rotor bằng tốc độ quay của từ trường, tốc độ quay của rotor được xác định bằng công thức.
𝜗 =120 𝑥 𝑓
𝑛 (5.15) Với: 𝜗 𝑙à tốc độ của rotor, f là tần số Hz và n là số cực từ
+ Do máy được kích từ bằng nam châm vĩnh cửu nên giảm tổn hao đồng và sắt trên rotor hiệu suất động cơ cao hơn.
+ Động cơ kích từ nam châm vĩnh cửu khơng cần chối chan và vành trượt nên khơng tốn chi phí bảo trì chối chan. Ta cũng có thể thay đổi đặc tính động cơ bằng cách thay đổi đặc tính của nam châm kích từ và cách bố trí nam châm trên rotor.
+ Một số đặc tính nổi bật của động cơ BLDC khi hoạt động. Mật độ từ thơng khe hở khơng khí lớn.
Tỷ lệ cơng suất/ khối lượng máy điện cao.
Tỷ lệ momen/ qn tính lớn (có thể tăng tốc nhanh).
Vận hành nhẹ nhàng (dao động của momen nhỏ) thậm chí ở tốc độ thấp ( để đạt được điều khiển vị trí một cách chính xác ).
Momen điều khiển được ở vị trí bằng không. Vận hành ở tốc độ cao
Pin mặt trời được lắp sao cho hứng nguồn ánh sáng nhất của mặt trời Pin mặt trời sinh ra điện áp theo dây dẩn qua qua bộ điều khiển tại đây làm tăng điện áp ra và ổn định diện áp ra, bộ điều khiển được tích hợp điểm dị cơng suất cực đại
86
gọi là điểm MPP, điểm MPP được dò bằng giải thuật P&O, điện áp tăng khi qua bộ điều khiển để cung cấp điện áp cho máy bơm nước hoạt động
Tính kích cỡ tấm pin mặt trời [10]