THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT bị hóa học bài TH GHÉP bơm LY tâm

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Xác định cột áp toàn phần của bơm, công suất và hiệu suất cho bơm ly tâm bằng việc đo đạc các thông số khi thay đổi lưu lượng bơm thí nghiệm 1.. Xây dựng đường đặc tu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

––o0o—

THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ HÓA HỌC

BÀI TH: GHÉP BƠM LY TÂM

Giảng viên hướng dẫn: ThS.Trương Văn Minh

Sinh viên thực hiện: Phan Thị Nguyễn Nhi Mssv: 18077131 – Tổ 4

Lớp học phần: DHVC15 Ngày thực hành: 25/04/2022

MỤC LỤC

1 GIỚI THIỆU 1

2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 1

3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1

3.1 Các thông số đặc trưng của bơm 1

3.1.1 Năng suất 1

3.1.2 Cột áp toàn phần 1

3.1.3 Công cung cấp 2

3.1.4 Hiệu suất bơm 2

3.2 Đặc tuyến của bơm ly tâm 3

3.2.1 Đặc tuyến thực của bơm 3

3.2.2 Đặc tuyến mạng ống 3

3.2.3 Điểm làm việc của bơm 4

3.3 Ghép bơm nối tiếp 4

3.4 Ghép bơm song song 5

4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 6

4.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm 6

4.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp 7

4.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song 7

5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 7

5.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm 7

5.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp 7

5.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song 8

6 XỬ LÝ SỐ LIỆU 8

6.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm 9

6.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp 10

6.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song 12

7 NHẬN XÉT 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

GHÉP BƠM LY TÂM

1 GIỚI THIỆU

Bơm ly tâm là loại máy vận chuyển chất lỏng thông dụng nhất trong công nghiệp hóa chất Việc hiểu nguyên lý hoạt động và đặc trưng của một bơm ly tâm là điều quan trọng cốt lõi đối với bất kì sinh viên công nghệ nào

2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Xác định cột áp toàn phần của bơm, công suất và hiệu suất cho bơm ly tâm bằng việc đo đạc các thông số khi thay đổi lưu lượng bơm (thí nghiệm 1)

Xây dựng đường đặc tuyến của mạng ống để xác định điểm làm việc của hệ 2 bơm ghép nối tiếp

Xây dựng đường đặc tuyến của mạng ống để xác định điểm làm việc của hệ 2 bơm ghép song song

3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Các thông số đặc trưng của bơm

3.1.1 Năng suất

Năng suất của bơm là thể tích chất lỏng mà bơm cung cấp được trong một đơn vị thời gian

Ký hiệu: Q

Đơn vị tính: m3/s, l/s, l/ph,

3.1.2 Cột áp toàn phần

Cột áp toàn phần là áp suất chất lỏng tại miệng ra của ống đẩy Nó được tính như sau: H= chênh lệch cột áp tĩnh + chênh lệch công áp động + chênh lệch chiều cao hình học)

H= Hs + Hv + He (m) Chênh lệch áp tĩnh:

H s=P out −P¿

Trong đó:

Pout : áp suất chất lỏng tại đầu ra, pa

Chênh lệch cột áp tĩnh:

H v=v out2 −v¿2

2 g (m) Trong đó:

v out = 4Q

π2d out : là vận tốc đầu ra, m/s

v out = 4Q

π2d¿ : là vận tốc đầu vào, m/s

Chênh lệch chiều cao hình học:

He = Zout − Zin (m)

Trong đó:

Zin : chiều cao hình học tại đầu vào, m

Zout : chiều cao hình học tại đầu ra , m

3.1.3 Công cung cấp

Công suất động cơ cung cấp đối với bơm được tính như sau:

P m = 2π n.t60 (W) Trong đó:

n: tốc độ vòng quay của bơm, vòng/phút

t: moment xoắn của trục, N.m

3.1.4 Hiệu suất bơm

Hiệu suất của bơm được tính như sau:

P m 100%

Trong đó:

Ph công suất thủy lực tác động tới chất lỏng, có thể được tính như sau:

Ph = Q.H ρ g, (w) Trong đó: Q lưu lương chất lỏng, m3/s

3.2 Đặc tuyến của bơm ly tâm

3.2.1 Đặc tuyến thực của bơm

Đường H – Q biểu diễn mối quan hệ giữa cột áp toàn phần và lưu lượng Khi cột áp toàn phần giảm khi lưu lượng tăng và ngược lại

Đường Pm – Q biểu diễn mối quan hệ giữa công suất cung cấp cho bơm và lưu lượng qua bơm Ngoài vùng hoạt động tối ưu của bơm đường này trở nên phẳng, cho một sự thay đổi lớn công suất chỉ tạo ra một sự thay đổi nhỏ về vận tốc của dòng

Đường E – Q biểu diễn mối quan hệ giữ hiệu suất và lưu lượng bơm Đối với bơm nào đó thì nó sẽ đạt hiệu suất tương ứng với năng suất nào đó

3.2.2 Đặc tuyến mạng ống

Đặc tuyến mạng ống là đường cong biểu diễn mối quan hệ Hmo - Q

Hmo = C + KQ2 (m) Trong đó:

Q: lưu lượng, m3/s

Hmo: Tổn thất cột áp khi chất lỏng chuyển động trong ống dẫn, m

ρ g +(z2−z1)(m)

Trong đó:

P1, P2: áp suất đầu vào và đầu ra của ống, N/m2

z1, z2: chiều cao đầu vào và đầu ra của ống, m

L: chiều dài ống (sinh viên tự đo), m

d: đường kính trong của ống ( 27 1,8 mm)

: hệ số ma sát, sinh viên tính toán theo chế độ chuyển động của lưu chất trong hệ thống đường ống

: khối lượng riêng của lưu chất, kg/m3

: tổng hệ số trở lực cục bộ của ống

3.2.3 Điểm làm việc của bơm

Điểm làm việc của bơm là giao điểm của đặc tuyến thực của bơm và đặc tuyến mạng ống dẫn

Hình 3.1 Điểm làm việc của bơm

3.3 Ghép bơm nối tiếp

Các bơm gọi là làm việc nối tiếp nếu sau khi chất lỏng ra khỏi bơm này được đưa tiếp vào ống hút của bơm kia, rồi sau đó mới được đưa vào hệ thống đường ống Như vậy khi các bơm làm việc nối tiếp thì lưu lượng của chúng phải bằng nhau và bằng lưu lượng tổng cộng của hệ thống, cột áp của hệ thống bằng tổng cột áp toàn phần của các bơm

Q = Q1 = Q2 = …= Qn

H = H1 + H2 +…+Hn

Các bơm làm việc nối tiếp được sử dụng khi hệ thống yêu cầu áp lực cao mà một bơm không đáp ứng được

Hình 3.2 Ghép bơm nối tiếp

3.4 Ghép bơm song song

Các bơm khi làm việc cùng cấp nước vào một hệ thống đường ống gọi là làm việc song song Vì thế khi các bơm làm việc song song trong hệ thống thì chúng có cột áp bằng nhau

và bằng cột áp của hệ thống, còn lưu lượng của hệ thống sẽ bằng tổng lưu lượng của các bơm

Theo lý thuyết, khi các bơm làm việc song song với nhau thì cột áp tổng Htc của hệ thống bằng cột áp toàn phần của từng bơm:

Htc = H1 = H2 =…= Hn

Và lưu lượng tổng cộng của hệ thống bằng lưu lượng của các bơm cùng làm việc :

Q = Q1 + Q2 + …+ Qn

Như vậy các bơm làm việc nối tiếp được sử dụng khi hệ thống yêu cầu cần lưu lượng lớn

mà một bơm không đáp ứng được

Trong thực tế ta có thể ghép hai hoặc nhiều bơm làm việc song song trên cùng một hệ thống đường ống Thậm chí có những trường hợp hai trạm làm việc song song trên một hệ thống đường ống

Hình 3.3 Ghép bơm song song

4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

4.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm

Chuẩn bị

Van xả đáy phải được đóng hoàn toàn

Cho nước vào khoảng 2/3 bồn chứa

Mở hoàn toàn các van

Các lưu ý:

Mực nước trong bình phải đảm bảo 2/3 thể tích bình

Khi bật bơm mà bơm không hoạt động hoặc không có lưu lượng thì phải tắt bơm

và báo ngay cho giáo viên.

4.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp

Tiến hành như thí nghiệm 1

4.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song

Tiến hành như thí nghiệm 1

5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

5.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm

Bảng 5.1 Kết quả các thông số đặc trưng của bơm

Phút (kg/cm2) -0.20 -0.21 -0.22 -0.28 -0.30 -0.32 -0.33 -0.31 -0.33 -0.31

Pđẩy (kg/cm2) 1.20 1.10 0.95 0.80 0.62 0.55 0.50 0.40 0.45 0.40

5.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp

Bảng 5.2 Kết quả ghép bơm nối tiếp

Phút (kg/cm2) -0.21 -0.22 -0.24 -0.25 -0.32 -0.33 -0.40 -0.45 -0.42 -0.41

Pđẩy (kg/cm2) 2.35 2.15 1.90 1.70 1.35 1.10 0.65 0.70 0.40 0.40

5.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song

Bảng 5.3 Kết quả ghép bơm song song

Phút (kg/cm2) -0.51 -0.53 -0.57 -0.58 -0.62 -0.66 -0.50 -0.34 -0.30 -0.32

Pđẩy (kg/cm2) 0.77 0.70 0.62 0.55 0.50 0.35 0.40 0.70 0.55 0.44

6 XỬ LÝ SỐ LIỆU

Q = 10 L/p = 10.1060−3= ¿ 1.6 x 10-4 (m3/s)

Phút = -0.20 kg/cm2 = -0.20 x 98066.5 = -19613.3Pa

Pđẩy = 1.20 kg/cm2 = 1.20 x 98066.5 = 117679.8Pa

Tra nước ở T = 250C, ρnước = 997 kg/cm3, Zout = 1.25 m và Zin = 0.95 m

He = Zout - Zin = 1.25 - 0.95 = 0.3 m

H s=P out ρ g −P¿ = 117679.8−(−19613.3)997 x9.81 = 14.04 m

H v=v out2 −v¿2

2g = 0 (lưu lượng đầu vào = lưu lượng đầu ra)

H = Hs + Hv + He = 14.04 + 0 + 0.3 = 14.34 m

C = P2−P1

ρ g + (Z2 - Z1) = 0.3 (m)

Vì áp suất đầu ra và vào tại quá trình này đều đặt trong 1 thùng nên P2 – P1 = 0

K=¿ = (27.65 + 0,03× 5.560.0234¿× 16

Hmo = C +KQ2 = 0.3 + 30110283.32 x (1.6x10-4)2 = 1.07

6.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm

Co 90

(0.75)

Co chữ T (1.5)

Van thường (2)

Van khóa

Bảng 6.1 Các thông số để tính toán

K=¿ = (27.65 + 0,3.0.02345.56 ¿.π 0,0234164 2.9,81 = 30110283.32

Bảng 6.2 Kết quả tính toán của một bơm ly tâm

STT Q.10-4

(m3 /s)

Phút

(Pa)

Pđẩy

(Pa)

Hs

(m)

He

(m)

H (m)

Hmo

(m)

0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.0010 5

10 15 20 25 30 35

Hình 6.1 Điểm làm việc của 1 bơm

6.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp

Bảng 6.3 Các thông số để tính toán

K=¿ = (30.65 + 0,03× 6.350.0234¿× 16

Co 90

(0.75)

Co chữ T (1.5)

Van thường (2)

Van khóa

Bảng 6.4 Kết quả tính toán của hai bơm ghép nối tiếp

STT

Q.10-4

(m3 /s) Phút

(Pa)

Pđẩy

(Pa)

Hs

(m)

He

(m)

H (m)

Hmo

(m)

0.00010 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.001

5 10

15

20

25

30

35

Hình 6.2 Điểm làm việc của bơm ghép song song

6.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song

Bảng 6.5 Các thông số để tính toán

Co 90

(0.75)

Co chữ T (1.5)

Van thường (2)

Van khóa

K=¿ = (31.9 + 0,03.0.02347.29 ¿.π 0,0234164 2.9,81=35710105.61

Bảng 6.6 Kết quả tính toán của hai bơm ghép song song

STT

Q.10-4

(m3 /s) Phút

(Pa)

Pđẩy

(Pa)

Hs

(m)

He

(m)

H (m)

Hmo

(m)

0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0009 0.0010 5

10 15 20 25 30 35

Hình 6.3 Điểm làm việc của bơm ghép song song

7 NHẬN XÉT

Trong bài thí nghiệm thấy có sự thay đổi lưu lượng ảnh hưởng đến các thông số đặc trưng của bơm: lưu lượng nước hồi lưu, áp suất, chiều cao… Bài thí nghiệm có sai số vì do làm tròn số, bơm không ổn định, điều chỉnh lưu lượng chưa chính xác làm cho thông số áp suất không ổn định Hệ số trở lực cục bộ có sự ảnh hưởng lớn đến kết quả

Khi bơm ghép nối tiếp: cột áp hệ thống tăng nhanh nhưng lưu lượng không đổi Khi các bơm hoạt động nối tiếp thì lưu lượng của các bơm bằng nhau và bằng lưu lượng của hệ thống Đồng thời, cột áp của hệ thống bằng tổng cột áp toàn phần của các bơm

Khi ghép bơm song song thì cột áp giảm nhẹ và nhỏ hơn khi ghép nối tiếp Nếu muốn giữ nguyên lưu lượng và tăng cột áp thì ta sử dụng phương án ghép bơm nối tiếp Còn muốn giữ nguyên cột áp và tăng lưu lượng thì ta cần phải dùng phương án là ghép bơm song song Tuy nhiên tùy theo một mục đích công nghệ nào đó mà ta có thể phối hợp hai phương pháp này

để đạt kết quả tốt nhất Khi các bơm hoạt động song song thì lưu lượng của hệ thống bằng tổng lưu lượng của các bơm Đồng thời, mỗi bơm có cột áp bằng nhau và bằng luôn cột áp

hệ thống

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tài liệu hướng dẫn thực hành các quá trình & thiết bị trong công nghệ hóa học, Khoa công nghệ hóa học Trường đại học công nghiệp TP.HCM, 2017

[2] Tập thể tác giả, Sổ tay quá trình & thiết bị trong công nghệ hóa chất, tập 1 & 2, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2012