HỆ THỐNG CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG: BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1 ĐỀ TÀI HỆ THỐNG CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG Giảng viên hướng dẫn TS Đỗ Đình Nhật Trương Thị Hồng Thắm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG



BÁO CÁO THỰC HÀNH

KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1

ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG

Giảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Đình Nhật

Trương Thị Hồng Thắm – 2000006495 Ngô Thị Ngọc Hân – 2000003056 Lớp 20DTP1A

Tp.HCM, tháng 9 năm 2022

BÀI HỆ THỐNG BƠM

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Tìm hiểu các phương pháp tính toán và chọn các thông số của bơm cho phù hợp

với điều kiện kỹ thuật lắp đặt và vận hành bơm đúng kỹ thuật

- Khảo sát đường đặt tuyến và tìm điểm làm việc của bơm ly tâm trong 3 trườnghợp: khi khảo sát bơm 1, 2 bơm nối tiếp và 2 bơm song song

- Tính công suất của bơm ly tâm trong 3 trường hợp khi: khảo sát 1 bơm, 2 bơm nốitiếp và 2 bơm song song

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.Khái niệm và phân loại bơm:

A Khái niệm:

Bơm là loại thiết bị được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp,dùng để vận chuyển chất lỏng chuyển động trong ống Bơm là loại thiết bị chínhcung cấp năng lượng cho chất lỏng để thắng trở lực trong đường ống khi chuyểnđộng, nâng chất lỏng lên độ cao nào đó, tạo lưu lượng trong thiết bị công nghệ…Năng lượng của bơm được lấy từ các nguồn động năng khác

B Phân loại:

Theo nguyên lý hoạt động, bơm chất lỏng chia làm ba nhóm chính sau:

- Bơm thể tích: việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự thay đổi thể tích củakhông gian làm việc trong bơm Do đó thể tích và áp suất chất lỏng trong bơm sẽthay đổi, sẽ cung cấp năng lượng cho chất lỏng Việc thay đổi thể tích trong bơm cóthể do:

- Bơm động lực: việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự chuyển động quaytròn của các bơm, khi đó động năng của cánh quạt sẽ truyền vào chất lỏng tạo năng

lượng cho dòng chảy.Năng lượng của cánh quạt truyền vào chất lỏng có thể dướidạng:

năng cần thiết để chuyển động

2.Các thông số cơ bản của bơm:

- Năng suất của bơm: là thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống đẩy trong mộtđơn vị thời gian Ký hiệu: Q(m3/s, m3/h, l/s)

- Cột áp của bơm: là áp suất chất lỏng tại miệng ra ống đẩy của bơm hay là nănglượng riêng của chất lỏng thu được khi đi từ ống hút đến ống đẩy của bơm Kýhiệu: H (m)

- Cột áp của bơm được xác định theo công thức:

H = H 1 + H 2 + H 3 + H 4 + H 5 (m)

H3, H4: cột áp để khắc phục trở lực trong ống hút và đẩy (m)

- Công suất của bơm: là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và cột áp H Kíhiệu: N (kW hoặc HP) (house power) gọi là sức ngựa (1HP = 0.7457 kW)

- Công suất của bơm được xác định theo công thức:

N= QHρgρgg

1000 η (Kw)

Trong đó:

H: cột áp của bơm (m)

η = 0.55: hiệu suất của bơm

g = 9.81 gia tốc trọng trường (m/s2)

- Hiệu suất của bơm: là đại lượng đặt trưng cho độ sử dụng hữu ích của năng lượngđược truyền từ động cơ đến bơm Kí hiệu: η

- Chiều cao hút của bơm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sau:

suất khí quyển

- Tổn thất do sự bay hơi chất lỏng nếu áp suất trong ống hút đạt giá trị để nó bay

Hình 1: Các thông số cơ bản của bơm

P1: áp suất ở mặt thoáng bề chứa sô 1, Pa

P2: áp suất ở mặt thoáng bề chứa sô 2, Pa

Z= Z1- Z2: khoảng cách giữa 2 mặt thoáng, m

h: khoảng cách giữa áp kế và chân không kê, m

Ph, Pđ: áp suất trong đường ống hút và đẩy, Pa

Trường hợp 1: đối với bài toán thiết kế hoặc chọn bơm thích hợp, ta áp dụng

phương trình Bernulli viết cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2:

H: chiều cao cột áp toàn phần (m)

∑hf = ∑hms + ∑hcb: tổng trở lực trên đường ống hút và đẩy (m)

Trường hợp 2: đối với bài toán thử lại bơm (đã có bơm) thì ta áp dụng phương

trình Bernulli viết cho 2 mặt cắt 1’- 1’ và 2’-2’:

đường ống đã được đo ở hiệu 2 áp suất trên 2 áp kế

Khi bánh guồng quay dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng trong bánh guồng

sẽ chuyển động theo cánh hướng dòng từ tâm bánh guồng ra mép bánh guồng và

theo vỏ bơm ra ngoài Vỏ bơm được cấu tạo theo hình xoắn ốc có tiết diện lớn dần

có tác dụng làm giảm bớt vận tốc dòng chảy Khi chất lỏng trong bánh guồngchuyển động ra ngoài dưới tác dụng của lực ly tâm, sẽ tạo ra áp suất chân không tạitâm bánh guồng, do có sự chênh lệch áp suất ở bên ngoài và tâm bánh guồng chấtlỏng sẽ theo ống hút chuyển động vào bánh guồng tạo thành dòng chất lỏng chuyểnđộng liên tục trong bơm

Ưu điểm: bơm ly tâm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống vì có

nhiều ưu điểm như:

Nhược điểm:

C Hiện tượng xâm thực và chiều cao đặt bơm:

Chất lỏng chuyển động vào miệng bơm ly tâm do áp suất ở đây thấp hơn ápsuất khí quyển Điều này đã tạo điều kiện cho các khí hòa tan có trong chất lỏngbốc hơi tạo ra các bọt khí ở miệng hút của bơm Các bọt khí này cùng với chất lỏng

sẽ chuyển động trong cánh guồng, khi đó áp suất lại tăng lên, khí lại hòa tan –ngưng tụ - hòa tan xảy ra rất nhanh, thể tích bọt khí tăng lên và giảm đột ngột dẫnđén áp suất trong các bọt khí có thể đạt tới 100-1000 at Hiện tượng đó tạo ra các

va đập thủy lực, bào mòn các kết cấu kim loại tạo ra rung động và tiếng ồn Hiệntượng này gọi là hiện tượng xâm thực Hiện tượng xâm thực có hại cho bơm do đócần phải hạn chế

Một trong những biện pháp hạn chế hiện tượng xâm thực là giới hạn chiều caohút của bơm Chiều cao hút của bơm được xác định theo công thức:

Trong đó:

Pl: áp suất bể hút (N/m2)

Pt: áp suất hơi bão hòa ở miệng hút (N/m2)

D Đường đặt tuyến của bơm ly tâm:

Đặc tuyến lý thuyết của bơm ly tâm: là mối quan hệ hàm số giữa các thông số

của bơm như: cột áp, lưu lượng, công suất, hiệu suất khi số vòng quay cố định vàthay đổi H =f(Q), η= f(Q), N= f(Q) Trong đó mối quan hệ giữa cột áp và lưulượng là quan trọng nhất Đặc tuyến lý thuyết của bơm được thể hiện trên hình sau:

Hình 1: Đặc tuyến lý thuyết của bơm

Đặc tuyến thực của bơm:Trong thực tế khi hoạt động do số cánh bơm có hạn và

khi chất lỏng chuyển động trong bơm sẽ có tổn thất cột áp, đặc biệt là tổn thất nhiệtcột áp tăng theo tỉ lệ bậc hai với lưu lượng Do vậy đặc tuyến thực của bơm sẽ lànhững đường cong phi tuyến như hình vẽ:

Hình 2: Đặc tuyến thực của bơm

Mối quan hệ lý thuyết giữa các giá trị: lưu lượng Q, cột áp H, công suất N khi sốvòng quay thay đổi được thể hiện theo tỉ lệ:

d)

16

π2d42 g

P1,P2: áp suất đầu vào và ra của ống (N/m3)

Z1,Z2: chiều cao đầu vào và ra của ống (m)

l = 5,8m: chiều dài ống

λ= 0,03: hệ số ma sát

ρ: khối lượng riêng của lưu chất (kg/m3)

Điểm làm việc của bơm:

- Giao điểm của đường đặc tuyến bơm và mạng ống được gọi là điểm làm việc củabơm trong mạng ống.

- Trong quá trình làm việc, điểm làm việc của bơm không được phép nằm trongvùng không ổn định của bơm

Hình 3: Điểm làm việc của bơm

E Ghép bơm:

- Trong các trạm bơm cấp nước cũng như thoát nước, khi yêu cầu vận chuyển mộtlưu lượng nước lớn người ta thường sử dụng nhiều bơm cùng làm việc

- Các bơm khi làm việc cung cấp nước vào một hệ thống đường ống gọi là làm việcsong song Vì thế khi các bơm làm việc song song trong hệ thống thì chúng có cột

áp bằng nhau và bằng cột áp yêu cầu của hệ thống, còn lưu lượng của hệ thống sẽbằng tổng lưu lượng của các bơm

- Trong thực tế người ta có thể ghép hai hoặc nhiều bơm làm việc song song trêncùng một hệ thống đường ống Thậm chí có những trường hợp hai trạm làm việcsong song trên một hệ thống đường ống Để xác định điểm làm việc của từng bơmphải dựng đường đặc tính tổng cộng của chúng khi làm việc song song

Hai bơm cùng đặc tính làm việc song song:

-Trên hình giới thiệu hai bơm làm việc cùng đặc tính Q-H làm việc song song trêncùng đường ống

Hình 4: Đặc tính làm việc song song của hai bơm giống nhau

Giao điểm giữa hai đường đặc tính đường ống DE và đường đặt tính tổng cộngQ-H(1+2) là điểm làm việc của hai bơm ghép song song, hoành độ cho lưu lượngtổng cộng Q(1+2), tung độ cho cột áp tổng cộng H(1+2) Từ điểm 2 kẻ đường song song

vậy khi hai bơm làm việc song song trong hệ thống, chngs luôn tuân theo điều kiện(1) và (2) Từ đồ thị ta thấy:

Q-H(1+2) = H1 = H2

Q1 = Q2 = Q(1+2)

2

Từ điểm 1 kẻ đường song song với trục tung được điểm 3 và 4 cho công suất

và hiệu suất của tưng fbowm khi làm việc song song trong hệ thống

ống xác định điểm làm việc của từng bơm trong hệ thống cho lưu lượng Q, cột áp

H Từ điểm 5 kẻ đường song song với trục tung được điểm 6 và 7 xác định côngsuất và hiệu suất của tùng bơm khi làm việc riêng lẽ.

Từ đồ thị ta thấy:

2Q1 = Q(1+2)< 2Q

Tức là lưu lượng tổng cộng của hai bơm ghép song song trên một hệ thốngđường ống nhỏ hơn tổng lưu lượng của chúng khi làm việc riêng lẽ trong hệ thống Nguyên nhân của sự giảm lưu lượng này là do khi các bơm làm việc song song, lưulượng trong đường ống tăng lên sẽ làm tăng tổn thất cột áp Do đó cột áp toàn phầncủa bơm cũng tăng lên, điểm làm việc lùi về phía có cột áp lớn, vì thế lưu lượngcủa bơm khi làm việc song song bị giảm đi so với khi làm việc riêng lẽ

Sự làm việc song song của hai bơm có lợi nhất trong trường hợp điểm làmviệc 1 ứng với giá trị hiệu suất lớn nhất Điều đó có thể thực hiện được nếu chọnbơm hợp lý Khi chọn bơm, lấy lưu lượng của mỗi bơm bằng nữa lưu lượng tínhtoán, còn cột áp toàn phần xác định ứng với giá trị lưu lượng tính toán

Các bơm gọi là làm việc nối tiếp nếu sau khi ra khỏi bơm này, chất lỏngđược đưa tiếp vào ống hút của bơm kia, rồi sau đó mới được đưa vào hệ thống.Như vậy khi các bơm làm việc nối tiếp, lưu lượng của chúng bằng nhau và bằnglưu lượng tổng cộng của hệ thống

Hệ thống 2 bơm (cùng đặc tính) ghép nối tiếp

Hệ thống 2 bơm (cùng đặc tính) ghép nối tiếp

Trên hình giới thiệu đặc tính của hai bơm giống nhau làm việc nối tiếp.Đặctính tổng cộng của hai bơm được dụng bằng cách: ứng với mỗi điểm trên đườngđặc tính của bơm, giữ nguyên hoành độ và nhân đôi tung độ Ví dụ điểm c trên

làm việc của hai bơm trong hệ thống.Từ đường đặc tính xác định được lưu lượng

Q(1+2) và cột áp H(1+2) của hai bơm làm việc nối tiếp Lưu lượng của mỗi bơm

Q1 = Q2 = Q(1+2)

Và cột áp

H1 = H2 = Hρg (1+2)

2

Trên hình giới thiệu đường đặc tính của hai bơm giống nhau ghép nối tiếp

trên A là điểm làm việc của hai bơm ghép nối tiếp, D là điểm làm việc riêng lẽ củatừng bơm cũng trong hệ thống ấy Từ đồ thị thấy rằng, trong trường hợp này khighép hai bơm là việc nối tiếp không những có khả năng tăng cột áp mà còn tăng cảlưu lượng của hệ thống

Hình 5: Đặc tính làm việc của hai bơm ghép nối tiếp (cùng đặc tính) khi H hh >H 0

Hình 6: Đặc tính làm việc của hai bơm ghép nối tiếp (cùng đặc tính) khi H hh <H 0

III PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

1 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm

- Mở công tắc tổng

- Mở tất cả các van

Thí nghiệm 1: Khảo sát duy nhất bơm 1 ( bơm 2):

- Mở công tắc bơm 1 (bơm 2)

- Mở 1/4 van hoàn lưu (van 5)

-Khóa van 1, van 3 khi khảo sát bơm 1

- Khóa van 2, van 3 khi khảo sát bơm 2

Thí nghiệm 2: Khảo sát 2 bơm ghép song song:

- Mở công tắc cả 2 bơm

- Khóa van 3

- Khóa 1/

4 van hoàn lưu (van 5)

Thí nghiệm 3: Khảo sát 2 bơm ghép nối tiếp:

- Mở công tắc cả 2 bơm

- Khóa van 1, van 2

- Khóa 1/4 van hoàn lưu (van 5)

 Ứng với mỗi thí nghiệm ghi giá trị I và U

 Ứng với mỗi chế độ lưu lượng ta ghi giá trị áp suất hút ở đầu vào và áp suất đẩy

KHẢO SÁT 2 BƠM MẮC SONG SONG

Bảng trung bình 2 BƠM song song

I= 8A U=220V lần 1

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Q(L/p) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

P h 9999.15 9999.15 9999.15 9999.15 10665.76 13332.2 14665.42 15998.64 18665.08 21331.52 23997.96 26664.4 29330.84 34663.72 37330.16

P đ 235359.6 230456.3 220649.63 215746.3 205939.65 196133 191229.7 176519.7 171616.4 161809.7 152003.1 147099.75 137293.1 122583.1 107873.15

I=8A U=220V lần 2

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Q(L/p) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

P h 9999.15 9999.15 9999.15 10665.76 11998.98 13332.2 14665.42 15998.64 18665.08 21331.52 23997.96 26664.4 30664.06 35996.94 36663.55

P đ 235359.6 230456.3 225552.95 215746.3 205939.65 201036.33 191229.7 181423.03 171616.4 156906.4 152003.1 142196.43 1274864.5 107873.2 98066.5

I=8A U=220V lần 3

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Q(L/p) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

P h 9999.15 9999.15 9999.15 9999.15 10665.76 13332.2 14665.42 17331.86 21331.52 21331.52 25331.18 27997.62 29330.84 35996.94 39996.6

P đ 235359.6 225553 220649.63 215746.3 210842.98 201036.33 191229.7 171616.38 166713.1 161809.7 147099.8 142196.43 132389.78 112776.5 98066.5

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Q(L/p) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

- Chỉ có bơm 1 xuất hiện điểm làm việc còn bơm 2, 2 bơm song song, 2 bơm

nối tiếp không xuất hiện điểm làm việc trên sơ đồ (Mức độ tin cậy của kết

- Nguyên nhân:

+ Do sai số trong quá trình thí nghiệm

+ Trình độ chuyên môn chưa cao

+ Do thiết bị không vệ sinh trước khi sử dụng

+ Vận hành hệ thống bơm trong quá trình thí nghiệm có sai sót

- Điểm làm việc của bơm 1 khá gần với vùng làm việc không ổn định và nằm

khá thấp cho thấy hiệu xuất làm việc của máy bơm không cao

VI TRẢ LỜI CÂU HỎI

Câu 1 Nêu mục đích của bài thí nghiệm?

hợp với điều kiện kỹ thuật lắp đặt và vận hành bơm đúng kỹ thuật

trường hợp: khảo sát 1 bơm, 2 bơm nối tiếp và 2 bơm song song

nối tiếp và 2 bơm song song

Câu 2 Có mấy loại máy bơm, ưu nhược điểm?

sau:

 Bơm thể tích: việt hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự thay đổi

thể tích của không gian làm việc trong bơm Do đó thể tích và áp suấtchất lỏng trong bơm sẽ thay đổi, sẽ cung cấp năng lượng cho chấtlỏng

 Bơm động lực : việt hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự chuyển

động quay tròn của các máy bơm, khi đó động năng của cánh quạt sẽtruyền vào chất lỏng tạo ra năng lượng cho dòng chảy

 Bơm khí động: việt hút và đẩy chất lỏng được thực hiện nhờ sự thay

đổi áp suất của dòng khí chuyển động trong bơm và tạo năng lượngcho dòng chảy

Câu 3 Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm?

 Cấu tạo: bơm ly tâm gồm vỏ bơm 3, bánh guồng trên đó có các kính hướng

dòng Bánh guồng được gắn trên trục truyền 1, ống hút 4 và ống đẩy 2

 Nguyên lý hoạt động: khi guồng bánh quay dưới tác dụng của lực ly tâm chất

lỏng trong bánh guồng sẽ tạo chuyển động theo cánh hướng dòng từ tâmbánh guồng ra mép bánh guồng và theo vỏ bơm ra ngoài Vỏ bơm được cấutạo theo hình xoắn ốc có tiết diện lớn dần có tác dụng làm giảm bớt vận tốcdòng chảy Khi chất lỏng trong bánh guồng chuyển động ra ngoài dưới tácdụng của lực ly tâm, sẽ tạo ra áp suất chân không tại tâm bánh guồng, do có

sự chênh lệch áp suất ở bên ngoài và tâm bánh guồng chất lỏng sẽ theo ốnghút chuyển động vào bánh guồng, tạo thành dòng chất lỏng chuyển động liêntục trong bơm

Câu 4 Khi nào cần ghép bơm nối tiếp, giải thích?

cao mà một bơm không thể đáp ứng được

Câu 5 Khi nào cần ghép bơm song song, giải thích?

lưu lượng nước lớn nên người ta cần sử dụng nhiều bơm cùng làm việc

Câu 6 Nêu cách xây dựng đường đặc tuyến bơm, mạng ống?

 Đường đặc tuyến của bơm: trong thực tế khi hoạt động do số cánh bơm có

hạn và khi chất lỏng chuyển động trong bơm sẽ có tổn thất cột áp, đặc biệt làtổn thất cột áp tăng theo tỉ lệ bậc hai với lưu lượng Do vậy đặc tuyến thựccủa bơm sẽ là những đường cong phi tuyến như hình vẽ:

Hình 2: đặc tuyến thực của bơm

khi số vòng quay thay đổi được thể hiện theo tỉ lệ:

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

 Z1,Z2: chiều cao đầu vào và đầu ra của ống, m

 l = 5,8m: chiều dài ống.

   38,25: tổng hệ số trở lực cục bộ trong ống

 = 0,03: hệ số ma sát

Câu 7 Chiều cao hút của bơm là gì? Tại sao chiều cao này lại bị giới hạn, giới hạn tối đa là bao nhiều?

để loại trừ khả năng giao động trong bơm nên giảm chiều cao hút khoảng 1đến 1,5m so với giá trị bảng trên

Câu 8 Dựa vào chi tiết nào của bơm để phân biệt bơm cao áp và bơm thường?