Theo số bánh công tác lắp trên trục bơm

- Bơm một cấp;

- Bơm nhiều cấp (nhằm tăng cột áp).

2.3.3- Các thông số làm việc của bơm xoáy

1- Cột áp

Theo nguyên lý làm việc của bơm xoáy cho thấy quĩ đạo chuyển động tuyệt đối của chất lỏng trong bơm theo đường xoắn ốc, và cứ chuyển động được một vòng xoắn ốc dọc theo rãnh hình xuyến thì chất lỏng lại nhận thêm cơ năng của cánh dẫn một lần. Như vậy, cột áp của bơm xoáy phụ thuộc vào số lần tác dụng i của cánh dẫn lên phần tử chất lỏng trong quá trình chất lỏng chuyển động qua bơm.

Vì nguyên lý làm việc của bơm xoáy có phần giống với bơm ly tâm nên trong mỗi lần tác dụng của cánh dẫn, chất lỏng chuyển động trong rãnh giữa các cánh dẫn tuân theo phương trình Ơle: l' 1 (u2.C2u u1.C1u) g H    (2-10) Với '  l

H là cột áp lý thuyết trong mỗi lần tác dụng.

Ở bơm xoáy cũng như bơm ly tâm, người ta thường bố trí góc 1 ở lối vào cánh dẫn bằng 900, nên g C u Hl'  2. 2u Do đó g C u i H i Hl  . l'  . 2. 2u (2-11)

Số lần tác dụng i phụ thuộc vào số cánh dẫn, chiều dài của rãnh hình xuyến và lưu lượng làm việc của bơm.

Khi kể đến ảnh hưởng của số cánh có hạn và tổn thất thuỷ lực thì g C u i H  .z.H. 2. 2u (2-12)

30 Do thành phần C2u tỷ lệ với u2 nên ta có thể viết

2 . 2 2 u C u   , với  là hệ số tỷ lệ. Từ đó, ta có g u i H z H 2 . . . . 2 2     (2-13)

Vì chất lỏng chuyển động trong bơm xoáy rất phức tạp nên việc xác định từng hệ số ánh hưởng z, H, , … rất khó khăn. Nếu đặt  i.z.H. thì

g u H 2 . 2 2   (2-14)

 được gọi là hệ số cột áp của bơm xoáy, thường được xác định bằng thực nghiệm,  = (34,5).

2- Lƣu lƣợng

Lưu lượng của bơm cũng chính bằng lưu lượng của dòng chảy qua mặt cắt của rãnh hình xuyến

Q F.v

Trong đó: F - diện tích mặt cắt rãnh hình xuyến;

v - vận tốc chất lỏng dọc theo rãnh hình xuyến.

v phụ thuộc vào chế độ làm việc của bơm. Nó tỷ lệ với vận tốc vòng của bánh công tác:

u k

v . , với k là hệ số tỷ lệ.

Do đó Qk.F.u (2-15)

Nếu k = 1 thì không có sự chuyển động tương đối giữa dòng chất lỏng với cánh dẫn. Do đó, không có sự truyền cơ năng của cánh dẫn cho chất lỏng.

Chất lỏng nhận được cơ năng của cánh dẫn nhiều lần khi k  1. k càng nhỏ thì Q càng nhỏ, nhưng H càng lớn. Nhưng nếu k nhỏ quá thì cường độ dòng xoáy ở trong bơm sẽ rất lớn, nên tổn thất thuỷ lực ở trong bơm cũng sẽ rất lớn.

Thực nghiệm cho thấy bơm xoáy làm việc kinh tế nhất khi k = 0,5. Vậy lưu lượng tối ưu của bơm là

Qtôi ưu = 0,5 F.u (2-16)

3- Hiệu suất

Hiệu suất của bơm có dạng :

b Q.H.m k.m (với Q.H k) Do đó b  k hay b  0,5

Thông thường b = (0,250,45).

Ta nhận thấy bơm xoáy có hiệu suất rất thấp, đó là nhược điểm lớn thuộc về bản chất nguyên lý làm việc của bơm.

2.3.4- Đƣờng đặc tính của bơm xoáy

Đặc tính thực nghiệm của bơm xoáy được thể hiện trên hình 2.15. Qua đó, ta có nhận xét sau:

- Độ dốc của đặc tính lớn.

- Khi Q = 0 thì cột áp và công suất làm việc của bơm lớn nhất. - Chế độ làm việc của bơm tối ưu khi Q  0,5 F.u .

31

Các đường đặc tính H0, H1, H biểu diễn cột áp của bơm phụ thuộc vào tốc độ quay n và số cánh dẫn z của bánh công tác. Khi bơm làm việc với n0  n1 thì đường H0 cao hơn đường H1. Đường H1 cao hơn đường H khi z1  z với n như nhau.

Như vậy, ta thấy cột áp của bơm xoáy phụ thuộc vào tốc độ quay làm việc n và số cánh dẫn z.

Hình 2.15- Đặc tính thực nghiệm của bơm xoáy

Do điều kiện chống xâm thực trong bơm xoáy xấu hơn nhiều so với các loại bơm cánh dẫn khác nên để nâng cao khả năng chống xâm thực và để có đường đặc tính làm việc của bơm tốt hơn, người ta thường ghép bơm xoáy với bơm ly tâm, gọi là bơm ly tâm – xoáy.

2.3.5- Ƣu nhƣợc điểm

1- Ƣu điểm

- Có khả năng tự hút.

- Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, làm việc tin cậy. - Khối lượng sửa chữa các chi tiết theo định kỳ ít.

- Cột áp cao [H = (60100) m] trong khi lưu lượng nhỏ (và đều).

2- Nhƣợc điểm

- Hiệu suất rất thấp, lưu lượng nhỏ, công suất tổ hợp nhỏ. - Cột áp hút không lớn so với bơm ly tâm.

3– Lƣu ý khi sử dụng

Cần tuân thủ theo những qui định trong “Hướng dẫn sử dụng” của nhà chế tạo. Bơm dễ bị nóng khi làm việc ở chế độ không tải.

32

2.5- TUABIN THUỶ LỰC

Tuabin thuỷ lực là loại động cơ thuỷ lực cánh dẫn (kiểu thuỷ động), hoạt động được là nhờ thế năng (áp năng) và động năng của dòng chất lỏng chảy liên tục qua nó.

Hình 2.13- Cấu tạo tuabin thuỷ lực xung kích

Dựa vào thành phần thế năng (áp năng) và động năng mà bánh công tác nhận được từ dòng chất lỏng, người ta chia tuabin thuỷ lực làm hai loại: tuabin phản lực và tuabin xung lực.

Ở tuabin phản lực, dòng chất lỏng qua nó biến đổi cả về áp năng và động năng (áp suất ở lối vào và lối ra khác nhau); còn ở tuabin xung kích, bánh công tác chỉ nhận năng lượng ở dạng động năng.

Theo cách bối trí dòng chảy qua bánh công tác ta có tuabin hướng trục, tuabin hướng tâm hay ly tâm và tâm - trục.

Cấu tạo tuabin thuỷ lực hướng tâm được thể hiện trên hình 2.13.

Tuabin thuỷ lực được sử dụng chủ yếu ở nhà máy thuỷ điện. Trong kỹ thuật, tuabin thuỷ lực được sử dụng ở hệ truyền động thuỷ lực thuỷ động (khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực).

Nếu coi chất khí là chất lỏng đặc biệt thì nguyên lý truyền động thuỷ động được minh hoạ trên hình 2.14.

33

Hình 2.14

Hệ truyền động thuỷ lực thuỷ động gồm có bơm (ly tâm) và động cơ thuỷ lực kiểu tuabin thuỷ lực.

Dạng bánh công tác ở khớp nối thuỷ lực được thể hiện trên hình 2.15.

Hình 2.15- Bánh bơm và bánh tuabin của khớp nối thuỷ lực

35

CHƢƠNG 3