VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG VÀ NÉN KHÍ
3.1. VẬN C HUYỂN CHẤT LỎNG
3.1.1. Các thông sỏ dặc trưng của bơm
Khi tính toán, đánh giá chất lượng bơm ta thường dựa vào các thòng số dặc trung chính gồm: Năng suất, áp suất toàn phần, công suất và hiệu suất.
3.1.1.1. Năìig suất của bơm
Với mọi loại bơm, năng suất được tính bằng thể tích chất lỏng được bơm cung cấp trong một đơn vị thời gian, Q [m3/s] hoặc [nrVh].
3.1.1.2. Công suảt của bơm
Được tính bằng năng lương tiêu tốn để bơm làm việc, vối các loại bơm có bộ phận dân động như động cơ điện, máy hơi nước, công suất của động cơ được tính bao gồm các dạng công suất sau đây:
a) Công suăt hữu ích
Là năng lương mà bơm tiêu tốn để tăng áp suất cho chất lỏng bằng tích sô giữa áp suất toàn phần Ap (năng lượng riêng) và lưu lượng của dòng chất lỏng qua bơm:
NUi = ọ.g.Q.H (3.1)
b) Côn g suất trên truc của bơm
Đê tạo công suất hữu ích cho bơm, công suất trên trục bơm phải bù thêm phần năng lượng tổn thất do ma sát ỏ trục, đặc trưng bởi hệ số hữu ích T|b, vậy:
Nhi Ọ-g.H.Q c) Công suất của đông cơ
Động cơ cần tiêu tôn năng lượng lớn hơn năng lượng do bơm tiêu tôn 'VÌ năng lượng được truyền từ động cơ đến bơm một phần bị tổn thất do quá trình làm việc của động cơ, sự truyền dộng giữa trục động cơ và trục bơm do ma sat tren trục. Chúng đặc trưng bỏi hệ sô đông cơ VỊtịc, hê sô truyền động TỊ,,, và hệ sô hữu ích r|b. Do đó, công suất của động cơ được tính:
N„. = (3,2)
Nđc = N t.r Ni- Nụ
d (3.3)
Thr-rlc]c Dt, -DcU-.D 1>
với TJ = r|tl.T|tlcTjb - hiệu suất của bơm.
3.1.1.3. Hiêu suất của bơm
Qua công thức (3.3) ta thấy T| là đại lượng đặc trung cho độ sử dụng hữu ích của năng lượng được truyền từ động cơ đến bơm, chuyển thành động năng để vận chuyển chất lỏng, nên được gọi là hiệu suất của bơm hay hệ sô hữu ích, được tính:
ii = -^hL = 1ih-,n „-hdo (3-4)
Tuy nhiên, để bdm làm việc an toàn, người ta thường chê tạo động cd có công suất lốn hdn công suất tính toán. Tỷ số giữa công suất thực tê và công suất tính toán cho ta hệ sô dự trữ fh
Nrr = fW(lr (3.5)
Giá trị h trong thực tế thường được chọn theo bảng sô liệu sau:
3.1.1.4. Áp suất toàn phần và chiều cao hút của bơm a) Áp suất toàn phần
Ký hiệu H [m] là đặc trưng cho năng lượng riêng do bơm truyền cho một đơn vị trọng lượng chất lỏng. Vì nó dược tính bằng chiếu cao để nâng 1 kg chất lỏng nhờ năng lượng do bơm truyền cho, nên nó không phụ thuộc vào độ nhốt và khôi lương riêng của chất lỏng.
Áp suất toàn phần của bơm đươc tính theo sd đồ d hình 3.1.
Hình 3.1. Sơ dố đặt bơm:
1 - bể chứa chất lỏng; 2 - bơm;
3 - nơi chứa chất lỏng dược bơm dến
Nđ„ V ỉ <1 1 - 5 5-50 >50
p 2 - 1,5 1,5 -1,2 1,2 - 1,15 1,1
Phương trình Bernoulli cho mặt 1—1 và 1—1':
p1 , wỉ = Pv , < , rr . 1, Pể 2ể PáT 2ể Phương trình Bernoulli cho mật 2—2' và 2-2:
Pr , =P-2 ,wỉ ,rr J
+ 77“ - + + n <T +
Pể 2ể Pể 2S
trong đó p [ - áp suất ơ bể chứa 1;
p-> - áp suất ỏ bể chứa 2\
pv - áp suất ơ cửa vào của bơm;
pv - áp suất ở cửa ra của bơm;
Hh - chiều cao hút;
H(\ - chiểu cao đẩy;
Hl = Hh + HíI - tổng chiều cao;
h - khoảng cách giữa chân không kê (ông hút) và áp kê (ông đẩy).
w 1, LU; - vận tốc của dòng chất lỏng trong ông hút và ông đẩy;
. wv, WY - vận tốc dòng chất lỏng ơ cửa vào và cửa ra của bơm. /imh và /im,ị - tốn thất áp suất do lực ma sát và lực ỳ của chất lỏng trên đường ông hút và đẩy/
Từ phương trình (3.6) và (3.7) ta có:
Chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của bơm:
(3.6)
(3.7)
P> -p I wí - ^ ỉ - + w\ + H&+ Hh + hr
2ể -ã
JL = ELZ£I _ _
pg pg pg
Trong thực tê vận tốc ¿Vj và IV; bằng nhau, nên wr, - wf = 0, phương trình (3.10) có thể viết:
+ (3.10)
pg pg
w'ị — wẸ
4-h (3.11)
Trong phương trình (3.11) có các đại lượng:
Hỵ + H J = Hị - chiều cao hình học mà bơm cần đưa chất lỏng đên;
/im h + /im.,1 = hm - tổng tổn thất áp suất do ma sát và lực ỳ.
Để xác định áp suất toàn phần của bơm, người ta thường đặt một chân không kế trên đường ống hút và một áp kế trên đường ống đẩy, khi đó áp suất toàn phần được tính:
Vì wị ~ w> nên w'ị — wf = 0, vậy:
Qua công thức (3.14) ta thấy chiều cao hút của bơm phụ thuộc vào áp suất thùng chứa (thường bằng áp suất khí quyển nếu thùng hơ), và áp suất vào bơm (áp suất hút), vận tốc, trơ lực do ma sát và quán tính. Chiều cao hút của bơm tăng khi áp suất ở bình chứa tăng và giảm vói sự tăng của áp suất hút, vận tốc và trở lực trên đường ống hút.
Áp suất hút (ơ cửa vào của bơm) pvđược quyết định bởi áp suất hơi bão hoà của chất lỏng pb]l, do đó phụ thuộc vào nhiệt độ. Trong thực tế pv phải lốn hơn/>bh của chất lỏng được bơm. Do dó, chiều cao hút:
Ở bể hở, áp suất Pị— pa(áp suất khí quyển), nên chiều cao hút không vươt quá chiếu cao côt chất lỏng ứng vói 1 at. Giá trị này phụ thuọc vao chiều cao nơi đặt bơm so vói mặt nước biển. Ví dụ, khi bơm nước ơ
20°c, bơm dược đặt ngang mực nưốc biển, thì chiều cao hút không vượt quá 10 m, vì 1 at ~ 10 mH20. Nhưng nếu đặt bơm ơ độ cao 2000 m so với mặt nước biển thì chiều cao hút chỉ còn 8,1 m, vì tại đây 1 at a 8,1 mH,0.
Áp suất hơi bão hoà của chất lỏng tăng theo nhiệt độ và ơ nhiẹt đọ SOI của chất lỏng nó bằng áp suất khí quyên. Do đó, khi nhiệt độ cua chat long tăng chiều cao hút sẽ giảm. Ngoài ra, khi tính toán chiếu cao hút cua bơm,
H = — = Pđ ~ Ph +h+w* (3.12)
Rể PS ' 2S
Pbh + PS V PS
-Wỉ- + ht
2 g (3.14a)
người ta cần tính tổn thất áp suất do ma sát trên ống hút, quán tính cánh guông và hiện tượng xâm thực.
Hăng sô trỏ lực do xâm thực được tính theo công thức thực nghiệm- hxt =
Q - năng suất của bơm, m Vs- n - số vòng quay của trục bơm, 1/s* H - áp suất toàn phần của bơm