Tải bản đầy đủ

Giáo trình Bơm quạt máy nén TS. Lê Xuân Hòa Th.S Nguyễn Thị Ngọc Bích (ĐH SPKT TP. HCM)

T.S LÊ XUÂN HOÀ – Th.S NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

GIÁO TRÌNH

BƠM
QUẠT
MÁY NÉN
TRƯỜ NG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬ T TP HỒ CHÍ MINH
9/2004


Truong DH SPKT TP. HCM

http://www.hcmute.edu.vn

3

LỜI NÓI ĐẦU

“Bơm, quạt, máy nén” là một trong những môn học chuyên ngành quan
trọng của sinh viên ngà nh “Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh”. Cuốn sá ch nà y đượ c

biên soạn nhằm đáp ứng yêu cầu của sinh viên Trường đại học Sư phạm kỹ
thuật về sá ch tài liệu chuyên ngành.
Sách “Bơm, quạt, má y nén” gồm 8 chương có nội dung đề cập đến cá c lý
thuyết cơ bản về cá c loại máy bơm chất lỏng và chất khí, cá c loại má y quạt và
máy nén khí dùng trong công nghiệp và dân dụng, là m cơ sở cho sinh viên
inh
chuyên ngành “Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh” hiểu rõ về cá
i bơm, quạt,
icMloạ
h
C
Hvào trong thự c tế.
.
máy nén thông dụng dùng trong cá c nhà máy nhiệttđiệ
n
P
ua T
yyt,hhọc tập và nghiên cứu trong cá c
Sách sẽ phục vụ tốt cho việ c giảng Kdạ
m
phaTrườ
trường đại họ c kỹ thuật nói chung
ng đại họ c Sư phạm kỹ thuật thành
u và
S
H
D
g
n
phố Hồ Chí Minh nói Triê
runog.

h
g
i
yr
Cop

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn



Truong DH SPKT TP. HCM

http://www.hcmute.edu.vn

Mục lụ c

5

MỤC LỤC
Lờ i nó i đầu
Mục lục

Trang
3
5

Chương I : Mở đầ u

9

1.1- Và i né t về lòch sử phát triển bơm, quạ t, má y nén
1.2- Đònh nghóa và phân loạ i
1.3- Cá c thông số làm việc cơ bản
Bà i tập

9
10
12
15

Chương II: Khá i niệm chung về bơm
2.1- Đònh nghóa và phân loạ i
2.2- Cá c thông số làm việc cơ bản
Bà i tập

P.
uat T

H Su

ng D
Truo

©
ghnt
Chương III: Bơm cá
nyhridẫ
p
o
C
3.1- Khá i niệm chung về bơm cánh dẫn
3.2- Bơm ly tâm
3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.6-

h
Ky t
m
a
ph

Ho

nh

Mi
Chi

Khái niệm chung
Phương trình làm việ c của bơm ly tâm
nh hưởng củ a kết cấu cá nh đến cộ t áp củ a bơm ly tâm
Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng
Đườ ng đặ c tính của bơm ly tâm
Ứng dụng đồng dạng trong bơm ly tâm

18
18
19
26
31
31
37

37
38
40
45
46
50

3.2.7- Số vòng quay đặc trưng

53

3.2.8- Hiện tượ ng xâm thự c
3.2.9- Kiểm tra bơm

54
55

3.2.10- Điều chỉnh chế độ làm việ c của bơm
3.2.11- Ghép bơm ly tâm

56
58

3.2.12- Lự c dọ c trụ c trong bơm ly tâm - Cách khắc phụ c lự c dọ c trụ c
3.3- Bơm hướn g trục
3.3.1- Cấu tạo và phạm vi sử dụng
3.3.2- Phương trình làm việ c
3.3.3- Hình dạng cánh

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn

60
65
65
66
67


Truong DH SPKT TP. HCM

http://www.hcmute.edu.vn

Mục lụ c

6

3.3.4- Đườ ng đặ c tính
3.3.5- Điều chỉnh chế độ làm việc
Bà i tập

69
70
70

Chương IV: Bơm thể tích

86

4.1- Khá i niệm chung về bơm thể tích
4.1.1- Khái niệm chung
4.1.2- Các thô ng số làm việ c cơ bản củ a bơm thể tích
4.2- Bơm piston
4.2.1- Cấu tạo , nguyên lý làm việc

86
86
87
89
89

4.2.2- Phân loạ i

90

4.2.3- Cách tính lưu lượng củ a bơm piston
91
h
n
4.2.4- Chuyển động không ổn đònh củ a chất lỏng trong bơm.
i Mi trình
ChPhương
o
H
P.
Becnuli, cá ch khắc phục
95
uat T
h
t
y
4.2.5- p suấ t củ a bơm trong quá trình húat m K
98
ph
u
S
H quá trình đẩy
4.2.6- p suấ t củ a bơm piston trong
101
ng D
o
u
r
©T
4.2.7- Vòn g quay giớ
103
ghithạn củ a bơm piston
i
r
y
p
o
4.2.8- Đườ ngCđặ c tính
103
4.3- Bơm roto
105
4.3.1- Khái niệm chung
105
4.3.2- Bơm bánh răn g
106
4.3.3- Bơm trụ c vít
115
4.3.4- Bơm cá nh gạt
4.3.5- Bơm chân không vò ng nước
4.4- Bơm piston-roto
4.4.1- Khái niệm chung, ưu nhượ c điểm, phân loạ i
4.4.2- Bơm piston-roto hướn g kính
4.4.3- Bơm piston-roto hướn g trụ c

118
123
125
125
126
133

Bà i tập

136

Chương V: Quạt

147

5.1- Khá i niệm chung về quạt
5.2- Quạ t ly tâm

147
150

5.2.1- Kế t cấ u và một số chi tiết chính
5.2.2- Các thô ng số củ a quạt ly tâm

150
151

5.2.3- Đườ ng đặ c tính của quạt ly tâm

155

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH SPKT TP. HCM

http://www.hcmute.edu.vn

Mục lụ c

7

5.2.4- Điều chỉnh quạt
5.2.5- Lựa chọn quạt theo điề u kiện cho trướ c
5.2.6- Phân loạ i quạt và một số chi tiết chính củ a quạt ly tâm

157
160
160

5.2.7- nh hưởng củ a tạp chấ t khí đến sự làm việ c củ a quạ t
5.3- Quạ t trục
5.3.1- Nhữ ng chú ý về quạ t trụ c
5.3.2 - Các phương trình cơ bản củ a quạ t trụ c
5.3.3- Nhữ ng thông số của quạ t trụ c
5.3.4- Quạt trụ c nhiều cấp

163
166
166
168
173
176

5.3.5- Điều kiệ n làm việ c củ a quạ t trục

177

5.3.6- Đặc tính củ a quạt trụ c
5.3.7- Điều chỉnh lưu lượng

177
178

Chương VI: Khá i niệm chung má y né n
6.1- Khá i niệm chung

Su
g DH

6.2- Nhiệt động họ c máy nén
n
Truo
©
t
igh
opyr
C
Chương VII: Máy né n cá nh dẫ n

uat T

y th
am K

ph

Chi
P. Ho

h

Min

7.1- Má y nén cánh dẫn ly tâm

180
180
183
195
195

7.1.1- Nguyên lý làm việc củ a máy né n ly tâm

195

7.1.2- Phương trình làm việ c của cấp máy né n
7.1.3- Tính toá n lạ i đường đặ c tính
7.2- Má y nén trục
7.2.1- Cấu tạo chung củ a máy nén trụ c, cấu tạo cấp
7.2.2- Tính chấ t, những thông số đặc trưng

196
198
201
201
202

Chương VIII: Má y nén thể tích

208

8.1- Má y nén piston

208

8.1.1- Đồ thò công ( hay đồ thò chỉ thò)
8.1.2- Ảnh hưởng củ a khoảng không chế t
8.1.3- Cách bố trí máy nén nhiều cấp
8.2- Má y nén roto

208
209
210
213

8.2.1- Cấu tạo , nguyên lý làm việc

213

8.2.2- Các thô ng số cơ bả n
8.3- Điề u chỉnh chế độ làm việ c củ a máy nén

214
216

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH SPKT TP. HCM

http://www.hcmute.edu.vn

Mục lụ c

8

8.3.1- Yêu cầu
8.3.2- Điều chỉnh bằ ng cá ch thay đổi số vòng quay
8.3.3- Điều chỉnh bằ ng tiết lưu ở ống nạ p

216
216
217

8.3.4- Điều chỉnh bằ ng cá ch mở van nạ p
8.3.5- Thay đổ i thể tích khoảng không chế t
8.3.6- Mộ t số phương phá p điều chỉnh khác
Tài liệu tham khảo

ight
opyr

C

uo

© Tr

HS
ng D

217
218
219
220

uat T

u ph

y th
am K

Chi
P. Ho

h

Min

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
9

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1- VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN BƠM, QUẠT, MÁY NÉN

Bơm, quạ t, má y nén thuộc loạ i cá c máy thuỷ lực và máy thuỷ khí.
Máy thuỷ lực thô sơ đã có từ thời cổ xưa. Guồng nước là má y thuỷ lực đầu tiên.
Guồng nước lợ i dụng năn g lượng của nước để kéo các cố i xay lương thực hoặ c đưa nướ c và o
đồng ruộng, đã được sử dụng khoảng 3000 năm trước công nguyên.
Cá c má y hút nước có sử dụng sứ c người và vậ t đượ c sử dụng ở Ai Cập hàn g mấ y
ngàn năm trước cô ng nguyên .
Bơm piston đượ c dùng ở thế kỷ thứ I trước công nguyên. Bơm piston có loạ i xích vô
cùng đượ c dùng rộng rã i ở Cai-rô để lấy nước ở độ sâu 91,5m vào thế kỷ thứ 5-6 trướ c công
nguyên.
nh
i Mi
h
C
Ho
Nói chung trước thế kỷ thứ 17 má y thuỷ khí rấ t thô usơ

TPít. loạ i.
t
a
h
Ky t
m
a
h
Bơm piston:
Su p
H
D
ong i Đức là Ôttô Henrich đã sán g chế ra bơm piston đầu
 Năm 1640 nhà vật lý họ
Tcrungườ
©
t
righnước dùng trong công nghiệp.
tiên để bơm khí
yvà
Cop
 Khoảng năm 1805 nhàb ác học người Anh là Niu Kơmen đã phát minh ra bơm piston
để lấy nước trong các nhà máy khai thác mỏ, dùng xilanh hơi ngưng tụ để tạo lực
cầ n thiết trên trục máy nhờ áp suất khí quyển.


Năm 1840-1850 nhàb á c học ngườ i Mỹ làVortington đã giả thiết cơ cấu củ a bơm hơi
mà trong đó piston của bơm và động cơ hơi được phân bố trên mộ t trụ c chung, sự
chuyển độ ng của piston được điều chỉnh nhờ mộ t hệ thống phân bố hơi đặ c biệ t.
Máy cánh dẫn:

Trong những năm 1751-1754 nhà bác học Euler đã viết về lý thuyết cơ bản của tuabin
nước nói riêng và của má y thuỷ khí cánh dẫn nói chung, làm cơ sở để hơn 80 năm sau, và o
năm 1830 nhà bá c học ngườ i Pháp là Phuô c-nây -rôn đã chế tạo thành cô ng tuabin nước đầ u
tiên vàv ào năm 1831 nhà bá c học ngườ i Nga là Xablucôp đã sáng chế ra bơm ly tâm và quạ t
ly tâm đầu tiên. Đây chính là những bước nhảy lớn trong lòch sử phá t triển các máy năn g
lượng.
Bơm nhiều cấp:
Nhà Bác họ c vó đại người Anh là Reynolds khi nghiên cứ u cấ u tạ o củ a bơm nhiều cấ p
đã đưa và o nhữ ng thiế t bò đònh hướn g cán h dẫn xuôi và ngược. Năm 1875 đã phá t minh ra
loại bơm tương tự như loạ i bơm nhiều cấ p hiện đại ngày nay.

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
10

Máy nén:


Phá t minh bơm không khí và dạ ng đơn giản của máy nén hiện đạ i với một chu kỳ
nén gắn liền với tê n tuổi củ a nhà vậ t lý vó đạ i người Đứ c là Gerike vào năm 1640.
Sự hoàn thiện máy nén ở thế kỷ 18-19 đã thúc đẩy sự phát triể n của công nghiệp
quặn g mỏ và luyện kim.



Vào cuố i thế kỷ 18 ở Anh nhà bá c học Vinkinsơn đã sán g chế ra máy nén piston 2
xilanh, nhà bá c học Uatt đã chế tạo thà nh công máy hút khô ng khí có truyền động
bằng hơi.



Máy nén nhiều cấp có làm lạnh trung gian xuất hiện ở Pháp vào khoảng những năm
30 củ a thế kỷ 19.



Máy nén nhiều cấp có làm lạnh trung gian giữ a các cấp nén xuấ t hiện ở Đức vào
năm 1849 do nhà bá c học Raten sáng chế ra.

nh
i Mi
h
C
P. Hto ly tâm đầu tiên dùng để
Vào năm 1831 nhà bá c học Nga Xablucôp sá ng chếatraTquạ
u
h
làm má t hầm mỏ và làm sạ ch máy.
Ky t
m
a
ph
H Sut về thuỷ khí động lự c phá t triển rấ t mạnh, có
Đặ c biệ t là 80 năm gần đâyo, nlýg D
thuyế
ru
nhiề u thà nh tựu to lớn trong
việ
t ©cTứng dụn g cá c phá t minh về lónh vực máy thuỷ khí.
h
g
i
yr
Cop
Ngà y nay máy thuỷ khí có rất nhiều loạ i với nhiề u kiểu dán g khá c nhau được dùng
trong mọ i lónh vự c củ a đời sống cũ ng như trong cô ng nghiệp và nô ng nghiệp. Để đáp ứng nhu
cầ u về năng lượng ngày cà ng to lớn của cô ng nghiệ p hiện đạ i, ngày nay người ta đã chế tạ o
được cá c tuabin cỡ lớn có công suất đến 500.000 kW hoặ c lớn hơn. Số lượng bơm, quạ t, má y
nén cũng như tuabin các chủng loạ i khá c nhau đã được sản xuấ t hàn g năm lên đế n hàng triệ u
chiế c.
Quạt:

1.2- ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

1.2.1- Đònh nghóa
Bơm là máy để di chuyển dòng môi chấ t và tăng nă ng lượng củ a dòng mô i chấ t. Khi
bơm làm việc nă ng lượng mà bơm nhận được từ động cơ sẽ chuyển hoá thành thế năng, động
năng và trong mộ t chừng mự c nhất đònh thành nhiệt năn g của dòng môi chấ t.
Máy để bơm chấ t khí, tuỳ thuộ c vào áp suất đạ t được đượ c gọi là quạ t, máy hút khí và
máy né n khí.
Quạt là máy để di chuyển chấ t khí với cơ số tăng áp  < 1,15 ( - tỷ số giữa áp suấ t
cử a ra và áp suấ t cửa vào củ a máy) hay áp suấ t đạ t được p < 1500 mmH2 O.
Máy hút khí là máy làm việ c với  > 1,15 hay á p suất đạ t được p > 1500 mmH2 O
nhưng không có làm lạn h nhân tạ o.

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
11

Máy nén khí là máy làm việ c với  > 1,15 hay á p suấ t đạ t đượ c p > 1500 mmH2O và
có làm lạnh nhâ n tạo ở nơi xảy ra quá trình nén khí.
1.2.2- Phân loại
a- Phân loại theo nguyên tắ c tá c dụng của má y với dòng môi chất trong quá trình là m
việ c
Máy để chuyển chất lỏ ng và khí

Máy nén
khí

Cho nướ c sạ ch
và dung dòch

Phun tia

Thể tích
h
Su p
H
D
ng
Truo
©
t
Cánh dẫ n
gh
pyri

Co

Cho chấ t lỏng có
độ nhớt cao

h

Phun tia

uat

y th
am K

Thể tích
Cánh dẫ n

Cho hỗn hợp đấ t,
tro và nước

n
PhunCtia
i Mi
h
Ho
TP.

Cánh dẫ n

Thể tích
Cánh dẫ n

Hình 1.1 - Sơ đồ phân loạ i theo nguyê n tắ c tá c dụng củ a máy với dòng môi chấ t.
b- Phân loại theo tính chất trao đổi năng lượng và cấu tạo
Bơm có ba loạ i:
1. Bơm cánh dẫn : gồm
 Bơm ly tâm
 Bơm hướng trụ c
 Bơm hướng chéo
 Bơm xoáy
2. Bơm thể tích: gồm
 Bơm piston
 Bơm roto
 Bơm piston-roto
3. Bơm phun tia
Quạt chỉ có loạ i cá nh dẫn gồm:
1. Quạ t ly tâm
2. Quạ t trục
Máy nén có ba loạ i:
1. Máy nén cánh dẫn : gồm

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
12

 Máy nén ly tâm
 Máy nén trục
2. Máy nén thể tích: gồm
 Máy nén piston
 Máy nén roto
3. Máy nén phun tia

1.3 - CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CƠ BẢN

1.3.1- Cột áp

PB,vB
B

ua
PK
A ,v
y Ath
ham
Su p A
HA

y
zB

Cop

ruo
t©T

h
yrig

B

tT

Chi
P. Ho

h

Min

z
ngA D

Hình 1.2 – Sơ đồ máy thuỷ khí trong hệ thống

Khả năng trao đổi năng lượng của máy thuỷ khí với dòng môi chấ t đượ c thể hiệ n
bằng mức chênh lệ ch năng lượng đơn vò của dòng môi chấ t ở 2 mặ t trướ c và sau máy.
Năn g lượng đơn vò tại mặ t cắt A-A:
p A  A v 2A

eA  zA 
2g

Năn g lượng đơn vò tại mặ t cắt B-B:
eB  zB 
Trong đó :

p B  B v 2B

2g


z - độ cao hình họ c
p,v – á p suấ t và vận tố c của dòng chảy
 - hệ số điều chỉnh động năng

Chênh lệ ch năng lượng đơn vò củ a dòng môi chấ t qua máy thuỷ khí giữ a A và B là :

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
13

e BA  z B  z A 

p B  p A  B v 2B   A v 2A

2g




Nếu e BA  0 - dòn g môi chất được máy cấp cho nă ng lượng, vậy máy là bơm (chất
lỏng hoặc khí).



Nếu e BA  0 - máy được dòng mô i chấ t cấp cho năn g lượng, vậy máy là động cơ
thuỷ khí.

Vậy cộ t áp củ a máy thuỷ khí là năng lượng đơn vò củ a dòng mô i chấ t trao đổi với má y
thuỷ khí. Cộ t áp củ a má y thuỷ khí là:
p B  p A  B v 2B   A v 2A

H  zB  zA 
2g


(1.1)

Thành phần thế năng đơn vò gọi là cột áp tónh, ký hiệ u Ht :
Ht  zB  z A 

pB  pA


Chi
P. Ho

T
huat
t
y
Thành phần độn g năng đơn vò gọi là cộ tpáhpam
độKng, ký hiệu Hđ :
u
S
g 2DH
 B v 2BTruon
v
A A
H đ  ght ©
i
r
2
g
y
Cop
Vậy :

h
Min (1.2)

H  H t  Hđ

(1.3)
(1.4)

1.3.2- Lưu lượng
Đònh nghóa:
Lưu lượng là lượng mô i chấ t chuyển động qua máy trong mộ t đơn vò thời gian. Tuỳ
thuộ c đơn vò đo có lưu lượng thể tích, lưu lượng khối lượng, lưu lượng trọng lượng.


Tính bằng đơn vò thể tích, ký hiệ u Q gọi là lưu lượng thể tích, có đơn vò đo là m3 /s,
m3/h, l/s.



Tính bằ ng đơn vò khối lượng, ký hiệu M gọ i là lưu lượng khố i lượng, có đơn vò đo là
kg/s, kg/h.
M  Q



Tính bằng đơn vò trọng lượng, ký hiệ u G gọi là lưu lượng trọng lượng, có đơn vò đo
là N/s, N/h, kG/s.
G  Q  gQ  gM
1.3.3- Công suất và hiệu suất
Cần phâ n biệ t rõ hai loạ i công suấ t:



Công suấ t thuỷ lực

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn

(1.5)


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu



http://www.hcmute.edu.vn
14

Công suấ t trên trụ c

a- Công suất thuỷ lự c: ký hiệ u Ntl (có đơn vò đo là W) là cơ nă ng mà dòng chấ t lỏng
trao đổ i với máy thuỷ lực trong mộ t đơn vò thời gian.
Công suấ t thuỷ lực được tính bằng tích của cộ t áp vớ i lưu lượng trọng lượng củ a máy.
N tl  GH  QH

(1.6)

b- Công suất làm việ c: ký hiệu N (có đơn vò đo làW) là cô ng suất trên trục của má y
khi máy làm việc. Cô ng suất thuỷ lự c khác công suấ t trên trục. Quá trình làm việc trong máy
cà ng hoàn thiệ n thì N và Ntl càng ít khá c nhau.


Đối với bơm: N > Ntl
N

N tl QH




Hệ số  < 1 gọ i là hiệu suất của bơm.


Đối với động cơ: N < Ntl

uat T

y th
am K

Chi
P. Ho

h

(1.7)

Min

h
N  N tl  QH H Su p
(1.8)
D
g
n
uo
© Trt của động cơ thuỷ lự c.
hut suấ
Hệ số  < 1 gọ i là rhiệ
g
i
y
Cop
c- Hiệu suất của máy thuỷ lự c, ký hiệu  ( đo bằng % hoặc không có đơn vò đo) dùng
để đá nh giá tổn thấ t năn g lượng trong qúa trình máy trao đổi nă ng lượng với dòng mô i chấ t.
Từ công thức (1.7) và (1.8) ta có :
B 

N tl
N

(1.9)

Đ 

N
N tl

(1.10)

Trong điều kiện làm việ c, các hiệ u suất phụ thuộc và o rấ t nhiề u yếu tố: loạ i máy ,
kích thước và cấ u tạo của má y, loạ i mô i chấ t chuyển động trong má y, chế độ làm việc củ a
máy, các đặ c tính củ a mạ ng mà máy làm việ c trong đó.
Để đán h giá hiệu năng lượng củ a hệ thống chung gồm có máy và động cơ của nó,
ngườ i ta còn sử dụng hiệu suấ t của hệ thống ht:
 ht 

N tl
N ĐĐ

Trong đó NĐĐ – công suấ t điện để khở i động động cơ.
Để tính hiệ u suất chung củ a máy thuỷ lự c, ngườ i ta đán h giá thông qua các dạng tổ n
thất.

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
15

e- Tổn thất năng lượ ng trong máy thuỷ lự c: có 3 dạng


Tổn thấ t cộ t áp củ a dòng môi chấ t chảy qua máy gọi là tổn thấ t thuỷ lự c, đượ c đán h
giá bằng hiệ u suấ t thuỷ lự c, còn gọi là hiệu suấ t cột áp, ký hiệu  H



Tổn thất do ma sá t củ a cá c bộ phận cơ khí trong máy thuỷ lực gọ i là tổn thấ t cơ khí,
được đá nh giá bằ ng hiệu suấ t cơ khí, ký hiệu CK



Tổn thấ t do rò rỉ mô i chất làm giảm lưu lượng làm việ c củ a máy gọi là tổn thất lưu
lượng đượ c đán h giá bằn g hiệu suấ t lưu lượng, ký hiệu Q
Hiệ u suấ t chung của máy thuỷ lực là:
 = H.Q.CK

(1.11)

BÀI TẬP

Bài I-1

nh
i Mi
h
C
Một máy thủy lự c (bơm nước) tiêu hao công suấ t trên trục. HNo = 18,9 kW, hiệu suấ t củ a
P
máy = 0,71. Xá c đònh cá c thông số củ a bơm: lưu lượng,th
cộuat táT
p.
y
am K
h
p
Su p
D
Biế t áp suất dư tại cử a ra ncủ
aHbơm 2  50,8m và độ chân không ở cử a và o
g

ruo
t©T
h
g
i
yr
p CK
Copốn g hú t D1 = 100mm, đường kính ống đẩy D2 = 75mm,1 = 2 = 1 .
 3m , đường kính


Hình 1.3
Giải:
1) Công thức tính cộ t á p:
H

Hay

p 2  p1 v 22  v12

, bỏ qua độ cao hình họ c theo đề bài
2g


p AK  p CK v 22  v 12
H

2g


Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
16

Vận tố c v 1 , v2 được xác đònh từ phương trình liên tụ c: Q = v1 S1 = v2 S2
Ta có:

v1 

Q 4Q

S1 d 12

;

v2 

Q
4Q
 2
S 2 d 2

Thay các giá trò vào ta đượ c phương trình đườ ng đặc tính lưới:
H

p AK  p CK
16
16
16Q 2
16Q 2



 53,8  Q 2 

2 4
2 4
2
4
2.9,81. 2 .0,14
2g d 2 2g d 1

 2.9,81. .0,075





H  53,8  3437,3Q 2
2) Công thức tính cô ng suấ t tiêu hao trên trụ c: N 
Hay

H

QH


N 18,9.10 3.0,71 1,379


9,81.10 3.Q
Q
Q

h
Min
i
h
C
Kết hợp 2 phương trình cộ t á p, ta thu đượ c phương trình bậ. cHo3 theo lưu lượng Q:
P
at T
u
h
t
1,379
3
53,8  3437,3Q 2 
hay 3437
,3QKy
 53,8Q  1,379  0
am
h
p
u
Q
S
H
D
uong
r
3
T
Giả i phương trình taigthu
ht ©đượ c: Q = 0,025 m /s = 25 l/s
r
y
Cop
Vậy cộ t áp sẽ là :
H  53,8  3437,3. 0,025 2  55,95m
Đáp số : Q = 25 l/s ; H = 55,95 m
Bài I-2
Một máy bơm nướ c tiêu hao công suất trên trụ c N = 5,5 kW. Tính các thông số : cộ t
p
áp, lưu lượng và hiệu suấ t củ a bơm. Biế t á p suất dư ở cử a ra của bơm 2  20m (cộ t nước)

p
và áp suất chân không tại cử a vào củ a bơm CK  4m , tốc độ trong đường ống đẩy v = 4

m/s, đườn g kính ố ng đẩy d2 = 75mm, đường kính ống hút d 1 = 100mm.

Hình 1.4

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT I.Mở
TP. HCM
Chương
đầu

http://www.hcmute.edu.vn
17

Đáp số : Q = 17,65 l/s ; H = 24,56m ; N = 4,24kW ;  = 0,75
Bài I-3
Một máy bơm nước có tỷ số


p
 0,01475 có á p suấ t ra 2  60m ; áp suất và o
Ht


p CK1
 3m đường kính ống hút D1 = 200mm, đường kính ống đẩy D2 = 150mm.

Xá c đònh các thông số củ a bơm: H, Q, N. Biế t hiệu suấ t  = 76% và z1-2 = 0.
Đáp số : H = 64m ; Q = 92 l/s ; N = 76kW
Bài I- 4
Một bơm nướ c đặ t cách bể hút A với độ cao hút zh = 1,36m. Hệ số tổn thấ t trong
đường ố ng hú t  = 4.

nh
Tính các thông số củ a bơm: lưu lượng , cộ t áp và công suấ t trênhtrụ
i Mci. Biế t áp suấ t dư ở
C
p
P. Ho
cử a ra củ a bơm 2  81,86m và chân khô ng ở cử a vàoth
bơm
uat TH CK  4 m ;đường kính ống hút
y

am K
h
p
u
và đẩy D1 = 300mm, D2 = 200mm; hiệ u suấ
DH tScủa bơm  = 76%.
g
n
ruo
t©T
h
g
i
yr
Cop

Hình 1.5
Đáp số : Q = 820 m3 /h ; H = 88m ; N = 259 kW.

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT II.Khá
TP. HCM
Chương
i niệm chung về bơm

http://www.hcmute.edu.vn
18

CHƯƠNG II : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BƠM
2.1- ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

2.1.1- Đònh nghóa
Bơm là máy để tạo ra dòng chất lỏ ng. Hay nói cách khá c, bơm là máy dùng để di
chuyển chấ t lỏng và tăng năng lượng củ a dòng chấ t lỏng. Khi bơm làm việ c năn g lượng mà
bơm nhậ n đượ c từ động cơ sẽ chuyển hoá thành thế năng, động năng và trong mộ t chừng
mực nhấ t đònh thành nhiệ t năng củ a dòng chấ t lỏng.
Vậy bơm là loại máy thuỷ lự c dùng để biến đổi cơ năn g củ a động cơ thàn h năn g
lượng để vậ n chuyển chất lỏng hoặ c tạo nên áp suất cần thiế t trong hệ thống truyề n dẫn thuỷ
lự c.
2.1.2- Phạm vi sử dụn g




Chi
P. Ho

h

Min

Bơm được sử dụng rộng rã i trong nhiề u lãnh vực: uat T
h
Ky t
m
a
Trong nông nghiệp:bơm là thiết bò khô
nhg thể thiếu để thự c hiện thuỷ lợi hoá chă n
Su p
H
D
nuôi trồng trọt.
ng
Truo
©
t
h
Trong cô ng nghiệ
ypr:igbơm đượ c sử dụng trong cá c công trình khai thá c mỏ, quặ ng dầ u
Cop
hay các cô ng trình xây dựng.



Hiệ n nay trong kỹ thuậ t vận chuyển , phát triển xu hướn g dù ng bơm và đường ống dẫ n
để vận chuyển các sản phẩm củ a ngành khai thá c mỏ ( quặng dầu), hoá chấ t, nguyê n
vậ t liệ u xây dựn g, … và đó là phương tiện vậ n chuyển thuậ n lợi và kinh tế.



Trong ngà nh chế tạo máy , bơm đượ c sử dụng phổ biế n, nó là một trong nhữ ng bộ
phận chủ yếu củ a hệ thống điều khiển và truyền động thuỷ lự c trong máy.
2.1.3- Phân loại
a. Theo nguyên lý làm việ c và cấu tạo của bơm (tương tự như phân loạ i ở trên)
b. Theo công dụng:







Bơm cấp nước nồi hơi ( trong cá c nhà máy nhiệt điện)
Bơm dầ u ( trong các hệ thống truyền độn g thuỷ lự c)
Bơm nhiên liệu
Bơm cứ u hoả
Bơm hoá chấ t…
c. Theo phạ m vi cột áp và lưu lượng sử dụng:

Người ta chia bơm thà nh cá c loạ i: bơm có cộ t áp cao, trung bình hoặ c thấp ; bơm có
lưu lượng lớn, trung bình hoặc nhỏ.

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT II.Khá
TP. HCM
Chương
i niệm chung về bơm

http://www.hcmute.edu.vn
19

Trong kỹ thuậ t có 3 loạ i bơm được sử dụng rộng rã i là bơm ly tâm, bơm hướng trục và
bơm piston. Biể u đồ phân bố phạm vi sử dụng củ a các loạ i bơm thông dụng trên được thể
hiện trên hình 2.1
H,m
10000
Bơm
piston

1000

Bơm ly tâm
100

10

nh
Bơm hướngCtrụ
i cMi
h
Ho
TP.
t
1
a
u
Q, m3 /h
y th
100 m K1000
10000
10
a
h
Su p
H
D
g n g của các loạ i bơm thông dụng
2.1 – Phạm virusử
ndụ
T o
©
t
h
yrig
2..2 - CÁC THÔ
CoNpG SỐ LÀM VIỆC CƠ BẢN
P4
4

4
Bể chứa



ống đẩy
K2

z
3
y

3

AK

CK

ống hút

zh

p1= pa
1

Động cơ

K1 2
Bơm
1

Bể hú t
Hình 2.2 – Sơ đồ hệ thống bơm
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn

Hình


Truong DH
SPKT II.Khá
TP. HCM
Chương
i niệm chung về bơm

http://www.hcmute.edu.vn
20

Bơm bao giờ cũng làm việ c trong mộ t hệ thống đường ống. Để biết rõ công dụ ng, quá
trình làm việ c và các thông số cơ bả n của bơm, ta nghiên cứu sơ đồ thiế t bò củ a mộ t bơm làm
việ c trong hệ thống đơn giản trên hình 2.2
Khi bơm làm việc, chất lỏng từ bể hút qua lưới chắ n rá c theo ống hút đi vào bơm. Sau
khi qua bơm, chất lỏ ng được bơm cấp cho năng lượng chảy và o ống đẩy để lên bể chứa. Từ
bể chứa chấ t lỏng đượ c phân phối về các nơi tiê u thụ. Trong hệ thống truyền động thuỷ lực,
chất lỏng sau khi ra khỏi bơm có áp suấ t cao, qua bộ phậ n phân phối đi và o độ ng cơ thuỷ lự c
để thực hiện cá c chuyển độ ng củ a nhữn g cơ cấu làm việ c.
Bơm có 5 thông số làm việ c cơ bả n: lưu lượng Q, cột á p H, công suất N, hiệu suấ t 
và cộ t á p hú t cho phép [HCK]. Ta sẽ lầ n lượt nghiê n cứu cá c thông số này .

2.2.1- Lưu lượng
Là lượng chấ t lỏng mà bơm vận chuyển đượ c trong một đơn vò thờM
i gian.
nh
i i
h
C
o
P. HQ
Tuỳ thuộc đơn vò đo có 3 loạ i lưu lượng: lưu lượng thể
có đơn vò đo là m3 /s, l/s,
Ttích
t
a
u
y th g/s…; lưu lượng trọng lượng G có
Kkg/h,
m3/h…; lưu lượng khối lượng M có đơn vò đo là kg/s,
m
a
h
Su p
đơn vò đo là N/s, N/h, kG/s,…
H
D
g
ruon
Txá
©
t
Lưu lượng củ a bơm
đượ
c
c
đònh
bằng các dụng cụ đo trung bình lắp trên ống đẩ y
h
yrig
p
o
như ống Venturi, lưuC lượng kế kiểu màn g chắn hoặ c các dụng cụ đo trung bình bằng thùng
lường hoặ c cân đặt ở cuố i ống đẩy . Cá c loạ i dụng cụ đo này chỉ xá c đònh đượ c giá trò trung
bình củ a lưu lượng trong mộ t đơn vò thời gian nà o đó.

2.2.2- Cột áp: ký hiệu H (m)
Là năn g lượng đơn vò mà bơm truyề n đượ c cho chất lỏng. Từ sơ đồ hệ thống làm việ c
củ a bơm (hình 2.2), ta có:
H = era - evào = e3 - e2

p
v2 
p
v2  
H   z h  y  3  3    z h  2  2 
 2g  
 2g 

H y

p 3  p 2 v 23  v 22

2g


Trong đó : p 2, p3 – là cá c á p suấ t tuyệ t đối
p 2  p a  p CK ;
p 3  p a  p AK
pCK, pAK – là trò số áp suất đọc đượ c trên chân không kế và áp kế.

Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn

(2.1)


Truong DH
SPKT II.Khá
TP. HCM
Chương
i niệm chung về bơm

Do đó:

http://www.hcmute.edu.vn
21

p 3  p 2 p AK  p CK




Công thức tính cộ t á p củ a bơm sẽ thành:
H y

p AK  p CK v 32  v 22

2g


(2.2)

Trong hệ thống bơm ta lấy hệ số hiệu chỉnh động năn g  = 1 vì dòng chảy trong hệ
thống bơm có tiế t diện ố ng nhỏ và vậ n tốc nướ c lớn ngườ i ta thường coi là dòng chảy rối và
được gọi là dòng chảy rố i kích thước bé.
Nếu đườn g kính ống hút và đường kính ống đẩy bằn g nhau và khô ng trích lưu lượng
trên đường ốn g đẩy thì v2 = v3 và khoảng cách y có thể bỏ qua ( y  0 ) thì trò số cộ t áp có thể
xá c đònh bằ ng cá c trò số đọc đượ c củ a áp kế và châ n khô ng kế lắp ở miệng vào và ra củ a
bơm:
nh
p  p CK
i Mi (2.3)
h
C
H  AK
Ho

TP.
t
a
u
h
Ky t
m
a
h củ a bơm đang làm việ c như pCK, pAK … mà
Khi không có cá c số liệu đo được cụ uthể
S p
H
D
chỉ có các số liệu yêu cầ u củ a hệ uthố
nngg làm việ c như p1 , p4 , z … ta có thể tính cộ t áp yêu
Tr o
©
t
hnăng lượng ở bể hú t và bể chứa như sau:
cầ u của bơm theo các giá rtrò
y ig
Cop
Viế t phương trình năng lượng Bernoulli cho mặt cắt (1-1) và (2-2):

Hay

p
v2
p 1 v 12

 z h  2  2  h wh
 2g
 2g

(2.4)


v2
p 2 p1 v 12 


  z h  2  h wh 

 2g 
2g


(2.5)

hwh – tổng tổ n thấ t năn g lượng ở ống hút.
Từ đây ta thấy, nếu p1 = pa và v 1 nhỏ thì áp suất ở miệng vào củ a bơm p2 < pa tứ c là p2
phả i được đo bằng chân không kế.
Phương trình năng lượng Bernoulli cho mặ t cắt (1-1) và (2-2) còn được viế t đơn giả n
là :
e 1  e 2  h wh

hay

e 2  e 1  h wh

Tương tự ta viết phương trình năng lượng Bernoulli cho mặ t cắt (3-3) và (4-4):

Hay

p
v2
p 3 v 32

 z d  4  4  h wd
 2g
 2g

(2.6)


v2
p 3 p 4 v 23 


  z d  4  h wd 

 2g 
2g


(2.7)

hwđ – tổng tổ n thấ t năn g lượng ở ống đẩy.
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn


Truong DH
SPKT II.Khá
TP. HCM
Chương
i niệm chung về bơm

http://www.hcmute.edu.vn
22



v 23
v2
nhỏ hơn  z d  4  h wd  rất nhiề u nên p3 > p4 ; nếu p4 = pa thì
2g
2g


p3 > pa tứ c là áp suất ở miệng ra củ a bơm phả i được đo bằng áp kế.
Ta thấy, thường

Phương trình năng lượng Bernoulli cho mặ t cắt (3-3) và (4-4) còn được viế t đơn giả n
e 3  e 4  h wd

là :

Thay e2 và e3 vào phương trình cột áp , ta có :
H  e 3  e 2  e 4  h wd   e 1  h wh 
 e 4  e1  h wh  h wd  e 4  e 1  h w
Hay

H  z 4  z1 

p 4  p1 v 24  v 12

 hw

2g

p 4  p 1 v 24  v12

 hw
Hz

2g

Chi
P. Ho

h
Min (2.8)

uat T
hw = hwh + hwđ – tổ ng tổn thấ t nă ng lượng trongKyhệththống.
am
u ph
S
H
Từ công thức (2.4) ta thấy cộ t nágp D
yê u cầu củ a bơm dùng để khắc phụ c:
uo
r
T

 Chênh lệ ch độpycao
righhình học giữ a mặ t thoáng bể chứa và bể hút, còn gọi là độ cao
o
C
dâng z


Độ chênh áp suất trên mặt thoán g bể chứa và bể hút



Độ chênh động năn g giữ a bể chứa và bể hút



Tổn thấ t năng lượng trong hệ thống đường ống hw.

p 4  p1


v 24  v 12
2g

Cột áp củ a bơm làm việ c trong một hệ thống cũ ng chính là cộ t áp củ a hệ thống.
Cá c thành phần z và

p 4  p1
là nhữn g đạ i lượng khôn g thay đổi đối với một hệ thống


cho trước, do đó:
Ht  z 

p 4  p1


gọi là cột áp tónh của hệ thống

(2.9)

v 42  v12
và hw là nhữ ng đạ i lượng thay đổi theo lưu lượng củ a hệ
2g
thống, tứ c là phụ thuộ c vận tố c dòng chấ t lỏng trong ống, do đó :
Còn cá c số hạ ng

Hd 

v 24  v 12
 hw
2g

- gọi là cột áp động của hệ thốn g

Vậy : H = Ht + Hđ
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn

(2.10)
(2.11)



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×