C4A-Van Chuyen Chat Long.pdf

Slide 1 CHƯƠNG 4A VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG 1 1 Khái quát 1 1 Khái niệm Bơm là thiết bị dùng để vận chuyển chất lỏng từ nơi này đến nơi khác 1 2 Phân loại bơm Dựa vào nguyên lý hoạt động ta chia bơm thành[.]

CHƯƠNG 4A

VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG

1 Khái quát

1.1 Khái niệm

Bơm là thiết bị dùng để vận chuyển chất lỏng từ nơi này đến nơi khác.

1.2 Phân loại bơm

Dựa vào nguyên lý hoạt động ta chia bơm thành 3 loại:

- Bơm thể tích.

- Bơm động lực.

- Bơm khí động.

2

Việc thay đổi thể tích trong bơm có thể do:

- Chuyển động tịnh tiến (bơm Pittong).

- Chuyển động quay ( bơm Roto).

Việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự thay đổi thể tích không gian làm việc trong bơm.

 Do đó thể tích và áp suất chất lỏng trong bơm sẽ thay đổi và cung cấp năng lượng cho chất lỏng.

a Bơm thể tích:

b Bơm động lực:

Việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự chuyển động quay tròn của bánh guồng trong bơm.

 Khi đó động năng của bánh guồng sẽ truyền cho chất lỏng tạo năng lượng cho dòng chảy.

4

c Bơm khí động:

Việc hút và đẩy chất lỏng nhờ sự thay đổi

áp suất của dòng khí chuyển động trong bơm tạo năng lượng cho dòng chảy.

- Bơm Ejector: Việc thay đổi áp suất dòng

khí sẽ tạo ra lực lôi cuốn chất lỏng chuyển động cùng dòng khí.

- Bơm thùng nén: Tạo áp suất trên bề mặt

chất lỏng nhằm tạo cho chất lỏng có thế năng cần thiết để chuyển động.

2 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA BƠM

2.1 Năng suất của bơm

Là thể tích chất lỏng được bơm cung cấp trong một đơn vị thời gian.

Kí hiệu: Q

Đơn vị: m3/s

Là đại lượng đặc trưng cho độ sử dụng hữu ích của năng lượng được truyền từ động cơ đến bơm.

Kí hiệu: 

6

2.3 Cột áp toàn phần của bơm

Là năng lượng riêng của chất lỏng thu được khi đi từ ống hút đến ống đẩy của bơm.

Là áp suất tại miệng ra ống đẩy của bơm.

Kí hiệu: H

Đơn vị: m Cột áp toàn phần không phụ thuộc vào

độ nhớt và khối lượng riêng của chất lỏng.

Mặt chuẩn Z = 0 Chân không kế

a Trường hợp 1: bài toán thiết kế hoặc chọn

bơm thích hợp.

Phương trình Bernoulli cho mặt cắt (1-1) và (2-2):

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

• H : chiều cao cột áp toàn phần, m

• hf = hms + hcb : tổng tổn thất trên đường ống hút

và đẩy, m

• (z2 – z1) : năng lượng (cột áp) dùng để khắc phục chiều cao nâng hình học, m

• (p2 – p1)/ρg : năng lượng dùng để thắng lại sự

chênh lệch áp suất ở 2 mặt thoáng, m

• (ω2 2 – ω1 2)/2g : năng lượng dùng để khắc phục

động năng giữa bể đẩy và bể hút, m

• hf : năng lượng do bơm tạo ra để thắng lại tổng trở lực trên đường ống, m

10

b Trường hợp 2: bài tốn thử lại bơm (đã cĩ bơm).

Mặt chuẩn Z = 0 Chân không kế

b Trường hợp 2: bài toán thử lại bơm.

(đã có bơm)

Phương trình Bernoulli cho 2 mặt cắt 1’-1’ và 2’-2’:

Lưu ý: trong trường hợp này đại lượng hf = 0 vì sự tổn thất năng lượng trên đường ống đã được đo ở hiệu 2 áp suất trên hai áp kế.

12

• (zđ – zh) : năng lượng (cột áp) dùng để khắc phục chiều cao giữa 2 đồng hồ đo áp suất, m

• (pđ – ph)/ρg : năng lượng dùng để thắng lại sự chênh lệch áp suất ở ống hút và đẩy, m

• (ωd 2 – ωh 2 )/2g : năng lượng dùng để khắc phục động năng giữa ống đẩy và ống hút, m

2.4 Công suất của bơm

Là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và cột áp H.

Công suất của bơm được xác định:

Trong đó:

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

Q: lưu lượng của bơm, m3/sH: cột áp của bơm, m

: hiệu suất toàn phần của bơmg: gia tốc trọng trường, m/s2

3 BƠM THỂ TÍCH

3.1 Bơm pittông tác dụng đơn

a Cấu tạo

16

b Nguyên tắc hoạt động:

Trong một chu kì chuyển động của pittông quá trình hút và đẩy chất lỏng được thực hiện một lần

Nhược điểm lớn nhất của bơm pittông tác dụng đơn là lưu lượng không đều.

Nhược điểm:

c Nhận xét:

Sơ đồ mô tả nguyên tắc hoạt động bơm pittông

18

Khi trục quay từ B  A, Pittông di chuyển từ phải sang trái 

chất lỏng được hút vào chứa trong xi lanh Thể tích chất lỏng hút vào đúng bằng thể tích của xilanh (π.D²/4)S

Khi trục quay từ A  B thì Pittông di chuyển từ trái sang phải 

đẩy lượng chất lỏng trong xi lanh ra ngoài

Như vậy, khi trục quay 1 vòng  lượng chất lỏng do bơm Pittông

3.2 Bơm pittông tác dụng kép

1 Cấu tạo

20

b Nguyên tắc hoạt động

- Khi trục quay nửa vòng, Pittông chuyển động từ trái

sang phải, bơm hút vào một lượng:

3.3 Bơm pittông tác dụng 3

Bơm pittông tác dụng 3 cũng tương tự như bơm pittông tác dụng kép nhưng lượng nước cung cấp sẽ đều hơn

3.4 Bơm pittông trụ sai động

24

3.5 Bơm pittông quay

- Khi roto 5 quay theo chiều kim đông hồ

Ưu điểm:

- Tạo cột áp rất lớn (có thể đạt đến 350 at khi vòng quay lớn, n=6500v/ph  dùng trong các động cơ máy bay.

- Lưu lượng đều.

Nhược điểm:

- Cấu tạo phức tạp.

- Lưu lượng nhỏ (từ 0,2 25 m3/h).

26

3.4 Các loại bơm thể tích khác

a Bơm bánh răng

Cấu tạo bơm bánh răng:

1, 2 – bánh răng ; 3 – vỏ bơm ; 4, 5 – ống hút và đẩy

Nếu coi thể tích của rãnh răng bằng thể tích của răng thì năng suất của bơm được xác định như sau:





).

( 240

D1, D2: đường kính đỉnh và chân răng, m

: hiệu suất thể tích,  = 0,7  0,8

, m3/s

Bơm bánh răng loại 3 răng

30

Bơm bánh răng thường có:

- Năng suất nhỏ, thường từ 0,3–2l/s.

- Áp suất từ 100–>200m cột nước.

b Bơm cánh trượt

Cấu tạo:

Gồm vỏ 1, bên trong trục 2 có sẻ rãnh theo hướng bán kính Trong rãnh có đặt cánh trượt 3 Khi trục quay, do lực ly tâm nên các cánh trượt văng ra phía ngoài và ép sát vào vỏ bơm, chia thân bơm thành hai vùng hút và đẩy

Cấu tạo bơm cánh trượt Cấu tạo cánh trượt

32

Năng suất của bơm cánh trượt:

z: số cánh trượt

R: bán kính vỏ máy (R = r + e), mr: bán kính rôto, m

: hiệu suất thể tích

c Bơm màng

34

d Bơm trục vít

36

Hình b: 2 trục vít.Lưu lượng thật của bơm:

Ưu điểm:

Nhược điểm:

- Khó chế tạo vì đòi hỏi độ chính xác cao.

- Khó sửa chữa, phục hồi.

- Bơm được cả dung dịch đặc như: bùn, mật, đường, hoa quả nghiền

- Làm việc êm, ổn định.

- Tuổi thọ cao.

38

e Bơm vòng nước

4 BƠM LY TÂM

4.1 Cấu tạo

1 – guồng 2 – vỏ bơm 3 – ống hút 4 – ống đẩy 5 – xupáp

Cấu tạo cánh guồng và bánh guồng

42

CÁC LOẠI CÁNH BƠM LY TÂM

4.2 Nguyên tắc hoạt động

- Khi bánh guồng quay  xuất hiệnlực ly tâm  đưa chất lỏng từ tâm ramép bánh guồng

- Vỏ bơm được cấu tạo hình xoắn ốc,

có tiết diện lớn dần, có tác dụng làmgiảm bớt vận tốc đồng thời tăng áplực dòng chảy

- Khi chất lỏng ra khỏi tâm  áp suấttại tâm sẽ giảm (chân không) chênh lệch áp suất bên ngoài và tâmbánh guồng  chất lỏng sẽ theo ốnghút chuyển động vào tâm

- Nếu bánh guồng quay liên tục tạothành dòng liên tục trong bơm 44

4.3 Hiện tượng xâm thực và cách khắc phục

Hiện tượng xâm thực: là hiện tượng các khí hòa

tan có trong chất lỏng  bốc hơi tạo ra các bọt khí ởmiệng hút của bơm Các bọt khí này cùng chất lỏng sẽchuyển động trong cánh guồng Khi đó áp suất lại tănglên, khí lại hoà tan ngược lại vào chất lỏng Do quá trìnhbay hơi - ngưng tụ - hòa tan khí xảy ra rất nhanh, thểtích bọt khí tăng lên và giảm đột ngột dẫn đến áp suấttrong các bọt khí tăng lên rất lớn Hiện tượng này tạo ra

sự va đập thủy lực  bào mòn các kết cấu kim loại, tạo

ra sự rung động và tiếng ồn

Ta sẽ tăng áp suất chất lỏng ở cửa vào của bơm bằng cách giảm chiều cao hút  đặt bơm thấp hơn mực chất lỏng trong bể hút

Cách khắc phục:

4.4 Tính chiều cao hút của bơm

Áp dụng phương trình Bernoulli cho 2 mặt cắt (0–0) (trên bề mặt thoáng bể hút) và (b-b) (tại cửa vào của bơm):

1 2

1

n

n Q

Q

2

1 2

2

1 2

N

Thực tế, quan hệ này không đúng hoàn toàn như trên mà nó thay đổi khi một trong các thông số của bơm thay đổi.

4.6 Đặc tuyến của bơm ly tâm

48

Các thông số cơ bản: năng suất Q, cột áp H, số vòngquay n, và công suất tiêu thụ N và hiệu suất bơm η.

Trong thực tế, năng suất của bơm thay đổi hay áp suấtcủa chất lỏng thay đổi  các đại lượng khác cũng thayđổi theo

Về lý thuyết, ta có thể tìm được mối quan hệ giữacác đại lượng Q, H, N và n theo định luật tỉ lệ, nhưngtrong thực tế không hoàn toàn đúng như vậy

Do đó người ta phải dựa vào thực nghiệm bằngcách thay đổi độ mở của van trên ống đẩy, đo độ thayđổi của năng suất Q, áp suất P, công suất N và tính rahiệu suất tương ứng với từng số vòng quay Kết quả talập được quan hệ (Q–N), (Q-H) và (Q-) trên đồ thị

Những đường cong biểu diễn mối quan hệ này gọi là đặc

tuyến của bơm

• Cách xây dựng đặc tuyến thực của bơm

bằng thực nghiệm

Ta dùng van trên ống đẩy để thay đổi lưu lượng

từ 0 đến Qmax Ứng với từng độ mở của van ta

đo lưu lượng(Q) và cột áp(H). 50

- Đo lưu lượng Q:

+ Khi lưu lượng nhỏ: dùng thùng để đo rồi

chia cho thời gian tương ứng khối nước trong thùng

+ Khi lưu lượng lớn: dùng các thiết bị đo như:

Ventury, màng chắn, ống Pito đặt trực tiếp trên ốngđẩy hoặc lưu tốc kế để đo

- Đo cột áp H:

Dùng chân không kế và áp kế đặt trước và saubơm áp dụng phương trình Bernoully viết cho 2 mặtcắt đặt 2 đồng hồ đo áp suất tính H theo công thức:

( ) ( ) ( )

Khi chọn bơm và điều kiện làm việc, ngoài đặc tuyếnbơm ta còn phải dựa vào đặc tuyến mạng ống Như vậybơm được chọn sẽ thích hợp với trở lực của đường ống.

4.7 Đặc tuyến mạng ống và điểm làm việc của bơm

Đặc tuyến mạng ống biểu thị mối quan hệ giữa lưulượng và cột áp cần thiết (Ho) Cột áp được tính bằngtổng chiều cao hình học mà chất lỏng cần được đưa lênchiều cao z, tổng trở lực trong đường ống hf và độchênh lệch áp suất ở hai đầu ống hút và ống đẩy(P2–P1)/g

Phương trình Ho = C + KQ2 gọi là đặc tuyến

D

L

K td

2

16

4 2

* Nếu tăng năng suất lên Q3 > Q1 thì áp suất do bơm tạo ra sẽ nhỏ hơn áp suất cần thiết bơm phải đạt được để thắng trở lực mạng ống Do đó bơm không làm việc được.

* Nếu giảm năng suất xuống Q2 < Q1 thì bơm

sẽ tạo ra áp suất lớn hơn trở lực của mạng ống Các van trên đường ống được đóng bớt để tăng trở lực, nếu không bơm sẽ tự động tăng Q và H đến điểm M.

Điểm làm việc của bơm

4.8 Ghép bơm

a Ghép bơm song song

Ghép song song càng bất lợi khi trở lực đường ống càng lớn Nó chỉ thích hợp với các mạng ống đơn giản (trở lực nhỏ).

Lúc đó đặc tuyến

đường nét đứt thì năng suất QI-II sẽ tăng lên. 54

b Ghép bơm nối tiếp

Ghép bơm nối tiếp thì lưu lượng cũng tăng từ

Q1 lên Q Tuy nhiên không đáng kể và cột áp tăng

từ H1 lên H nhưng H<2H1

Ưu điểm:

- Lưu lượng đều

- Số vòng quay lớn gắn trực tiếp với động cơ

- Cấu tạo đơn giản, gọn

- Năng suất lớn và áp suất tương đối nhỏ

Nhược điểm: - Hiệu suất thấp (thấp hơn bơm Pittiong)

- Khả năng tự hút kém

- Nếu tăng áp suất thì năng suất giảm nhanh.56

5 BƠM HƯỚNG TRỤC

Ưu điểm: - Sử dụng phổ biến, rộng rãi.

- Cấu tạo đơn giản, gọn gàng.

- Trở lực nhỏ.

6 BƠM SỤC KHÍ

58

7 BƠM TIA (Bơm Ejecto)

Ưu điểm:

- Đơn giản

- Không cần động cơ

- Có khả năng kết hợpviệc hút chất lỏng vàhòa trộn nên được sửdụng rộng rãi trongcông nghiệp

Nhược điểm:

- Chỉ bơm được chấtlỏng nào cho phép trộnlẫn với chất lỏng đi qua

- Hiệu suất thấp 60

THANKS !!!