TIỂU LUẬN kỹ THUẬT CHÂN KHÔNG bơm CHÂN KHÔNG ROTO VÒNG nước

Nói cách khác, bơm hút chân không là thiết bị được sử dụng để loại bỏ không khí, hơi nước hoặc chất lỏng từ một không gian khép kín để tạo ra áp suất thấp hơn áp suất khí quyển xung quan

BÁO CÁO BÀI TIỂU LUẬN

KỸ THUẬT CHÂN KHÔNG BƠM CHÂN KHÔNG ROTO VÒNG NƯỚC

Giảng viên hướng dẫn: Hoàng Minh Nam Nhóm – Lớp: 04 – A01

Sinh viên: Vũ Hoàng Khôi – 1711824

Dương Minh Khang – 1711678

Lê Nguyên Khải - 1711732

TP.HCM, 2020

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BÁO CÁO BÀI TIỂU LUẬN

KỸ THUẬT CHÂN KHÔNG BƠM CHÂN KHÔNG ROTO VÒNG NƯỚC

Giảng viên hướng dẫn: Hoàng Minh Nam Nhóm – Lớp: 04 – A01

Sinh viên: Vũ Hoàng Khôi – 1711824

Dương Minh Khang – 1711678

Lê Nguyên Khải - 1711732

TP.HCM, 2020

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1 Khái quát về chân không và bơm chân không 1

1.1 Chân không là gì? [1] 1

1.2 Bơm chân không 2

2 Giới thiệu về bơm roto 3

2.1 Khái niệm về bơm roto 3

2.2 Phân loại 3

NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH 7

3 Cấu tạo – Nguyên lý hoạt động [3] 7

3.1 Cấu tạo 7

3.2 Nguyên lý hoạt động [4] 8

3.3 Các bước tiến hành vận hành bơm [5] 8

4 Ứng dụng [3] 9

5 Ưu Nhược điểm của bơm chân không roto vòng nước 10

5.1 Ưu điểm 10

5.2 Nhược điểm 11

6 Những điều cần lưu ý khi lắp đặt bơm chân không vòng nước 11

KẾT LUẬN 13

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Một số bơm chân không dùng trong công nghiệp 2

Hình 2.1: Bơm roto dạng nón 3

Hình 2.2: Bơm roto dạng tấm phẳng 4

Hình 2.3: Bơm roto vòng nước 1 cấp 4

Hình 2.4: Bơm roto vòng nước 2 cấp 5

Hình 2.5: Bơm roto vòng dầu 5

Hình 2.6: Bơm roto vòng nước 6

Hình 3.1: Cấu tạo bơm chân không roto vòng nước 7



GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1 Khái quát về chân không và bơm chân không

1.1 Chân không là gì? [1]

Chân không trong vật lý được xác định là không gian không chứa vật chất, chân không có thể tích khác không và có khối lượng bằng không, do đó năng lượng cũng bằng không Do không có vật chất bên trong, không có sự va đập tạo ra áp suất nên không có áp suất

Trong thực tế, không có nơi nào trong vũ trụ từng được biết tới tồn tại chân không tuyệt đối Các thí nghiệm và các ứng dụng thực tế đã có thể tạo ra vùng không gian chứa ít vật chất và có áp suất thấp Những vùng không gian như vậy cũng được gọi là chân không trong kỹ thuật Như vậy, chân không được hiểu là khoảng không gian, thời gian cụ thể có mật độ vật chất thấp hoặc rất thấp Khái niệm thấp hoặc rất thấp chỉ được hiểu một cách tương đối.

Hay dễ hình dung hơn, người ta gọi trạng thái có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trung bình là chân không, và chia làm:

- Chân không thấp (P > 100Pa)

- Chân không trung bình (100Pa > P > 0.1 Pa)

- Chân không sâu (0.1Pa > P > 10 -5 Pa)

- Chân không siêu sâu (P < 10 -5 Pa) Nơi có điều kiện gần với chân không tuyệt đối nhất là khoảng không giữa các thiên thể, hoặc khoảng không nằm ngoài rìa vũ trụ.

Bơm chân không roto vòng nước | Nhóm 04

1.2 Bơm chân không.

Cùng với sự phát triển quy mô công nghiệp của lĩnh vực công nghệ hóa học vào đầu thế kỷ XX, công nghệ chân không được dùng cho những quá trình yêu cầu áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Chân không được hiểu là trạng thái môi trường không có áp suất, có áp suất nhỏ hơn áp suất trung bình của khí quyển Trong điều kiện phát triển như hiện nay, môi trường chân không trở nên vô cùng cần thiết trong hoạt động sản xuất công nghiệp của nhiều lĩnh vực khác nhau Để tạo ra được một môi trường chân không như vậy, người

ta sử dụng một loại máy hút chuyên biệt, được gọi là máy bơm hút chân không.

Nói cách khác, bơm hút chân không là thiết bị được sử dụng để loại bỏ không khí, hơi nước hoặc chất lỏng từ một không gian khép kín để tạo ra áp suất thấp hơn áp suất khí quyển xung quanh (tạo môi trường chân không).

Máy bơm chân không đầu tiên được Otto von Guericke phát minh vào năm

1650, kế tục máy bơm hút đã có mặt từ thời cổ đại [1]

Những

tốc hút khí (vận tốc bơm)

 Năng suất bơm ( vận tốc dòng khí)

Hình 1.1: Một số bơm chân không dùng trong công nghiệp

 Áp suất tới hạn

 Áp suất làm việc nhỏ nhất, lớn nhất.

2 Giới thiệu về bơm roto

2.1 Khái niệm về bơm roto

Bơm roto là loại bơm mà trong đó bộ phận có chuyển động quay như bánh răng, trục quay có cánh gạc,… gọi chung là roto được đặt lệch tâm với bộ phận đứng yên là stato.

Roto có chuyển động tròn đều nên tạo ra dòng vật chất tương đối đều Nên lưu lượng và áp suất dòng vật chất trong bơm roto ổn định hơn so với các loại bơm piston.

Áp suất làm việc trong các loại bơm roto thường rất cao nhưng lại thấp hơn các loại bơm piston.

2.2 Phân loại

2.2.1 Dựa vào hình dáng cấu tạo của cửa vào buồng

 Bơm roto dạng nón

Hình 2.2: Bơm roto dạng nón

Bơm chân không roto vòng nước | Nhóm 04

Với loại thiết kế này, cửa khí vào buồng sẽ được thiết kế theo dạng hình nón Các cạnh bên trong của bánh công tác được gia công để xoay quanh bề mặt hình nón với khoảng cách phù hợp để tránh bị va chạm Cho nên loại thiết bị rất khó chế tạo và sửa chữa nhưng hiệu suất lại cao hơn các dạng thiết kế khác.

 Bơm roto dạng tấm phẳng

Hình 2.3: Bơm roto dạng tấm phẳng

Hình trên cho thấy cấu trúc của máy bơm roto loại tấm phẳng điển hình Cấu tạo cửa vào buồng là một tấm phẳng thay vì hình nón, nhưng nguyên lý làm việc là như nhau Thiết kế tấm phẳng dễ sản xuất hơn, tuy nhiên kém hiệu quả hơn thiết dạng nón

2.2.2 Dựa vào số vòng nước hoạt động

 Bơm roto vòng nước 1 cấp

Hình 2.4: Bơm roto vòng nước 1 cấp

Bơm roto vòng nước 1 cấp là loại thiết bị có kết cấu với một tầng làm việc, tạo độc chân không trung bình và lưu lượng lớn Kiểu liên kết giữa động cơ và đầu bơm có thể là loại đầu liền hoặc đầu rời dùng các kiểu truyền động khác nhau, tùy theo từng thương hiệu và từng loại không giống nhau [2] Ưu điểm của bơm này là dễ chế tạo và sữa chữa

 Bơm roto vòng nước 2 cấp

Hình 2.5: Bơm roto vòng nước 2 cấp

Đây là loại bơm có cấu tạo 2 tầng làm việc nối tiếp nhau, có 1 tầng dài hơn và 1 tầng ngắn hơn với mục đích là tạo đước độ chân không cao hơn sâu hơn, lưu lượng cũng lớn hơn, khỏe hơn cho các ứng dụng đòi hỏi áp suất chân không sâu Kiểu liên kết

Bơm chân không roto vòng nước | Nhóm 04

giữa động cơ và đầu bơm chủ yếu là đầu rời, truyền động theo nhiều kiểu khác nhau có thể là truyền động kiểu khớp nối hoặc truyền động theo kiểu dây đai [2]

2.2.3 Dựa vào loại chất lỏng sử dụng trong bơm

 Bơm roto vòng dầu

Hình 2.6: Bơm roto vòng dầu

 Bơm roto vòng nước

Hình 2.7: Bơm roto vòng nước

Đây là hai loại bơm có nguyên lý hoạt động tương tự nhau, nhưng thay vì bơm roto vòng dầu sử dụng dầu để làm kín và làm mát thì bơm roto vòng nước thì lại sử

dụng nước để làm điều đó Việc dùng nước có nhiều ưu điểm hơn so với dùng dầu vì giá thành rẻ, thích hợp để sử dụng trong môi trường có lưu chất ngưng tụ, nhiều bụi bẫn hay có chất gây ô nhiễm,… Nhưng bơm roto vòng dầu lại cho áp suất chân không sâu hơn bơm roto vòng nước, kích thước thiết bị nhỏ hơn và không bị gỉ bên trong Chi tiết về những vấn đề này sẽ được trình bày cụ thể hơn trong các phần tiếp theo của bài báo cáo.

NHỮNG NỘI DUNG CHÍNH

3 Cấu tạo – Nguyên lý hoạt động [3]

3.1 Cấu tạo

1) Cổng hút 2) Cổng xả 3) Vòng nước 4) Roto (bánh công tác) 5) Lỗ hút

6) Lỗ xả 7) Tấm chắn 8) Thân máy bơm 9) Khí được nén trong bơm

Như hình trên mô tả, bơm chân không roto vòng nước bao gồm một bánh công tác được đặt lệch tâm với thân Chất lỏng (nước) được đưa vào sao cho đảm bảo lượng nước chỉ ngang bằng với trục bơm khi khởi động để tránh tình trạng motor quá tải Dưới tác dụng quay của roto, nước chuyển động và tăng tốc tạo thành hình vành khăn bám lên thành vỏ do lực ly tâm.

1 3 4 5 7 8

2

6 9

Hình 3.8: Cấu tạo bơm chân không roto vòng nước

Bơm chân không roto vòng nước | Nhóm 04

3.2 Nguyên lý hoạt động [4]

Quá trình làm việc của một chu trình quay roto diễn ra như sau:

 Tại vị trí A, cánh quạt sát với thân máy bơm nhất, do đó chất lỏng được lấp đầy toàn bộ thể tích của buồng.

 Trong nửa vòng quay đầu (từ A đến B), chất lỏng (nước) dưới tác dụng của lực

ly tâm sẽ dịch chuyển dần ra khỏi buồng giữa hai cánh quạt khiến thể tích khoảng không trong buồng tăng lên Sự tăng thể tích dẫn đến sự giảm áp suất trong buồng, đó chính là động lực để hút không khí từ môi trường cần tạo chân không vào cổng hút đến bơm Áp suất chân không được tạo ra từ trục của bơm

do sự di chuyển của nước Do đó, lỗ hút được thiết kế cho khí đi vào từ trục của bơm.

Trong nửa vòng quay sau (từ B đến A), chất lỏng dần chạy ngược trở lại buồng chứa khiến khoảng không bị giảm, khí trong buồng bị nén lại và sau cùng là đẩy

ra ngoài qua lỗ xả (6) và cổng xả (2) Quá trình trên lặp lại liên tục cho từng buồng cánh quạt Trong mỗi vòng quay, các buồng đều lần lượt thực hiện các chức năng hút – nén – xả khiến bơm hoạt động gần như liên tục Khí liên tục được hút vào cổng hút và đồng thời được đẩy ra cổng xả.

3.3 Các bước tiến hành vận hành bơm [5]

 Cấp nước và kiểm tra mực nước cho bơm

- Trong quá trình hút đẩy của máy bơm chân không vòng nước sẽ luôn có một lượng nước nhất định theo không khí ra ngoài Vì vậy ta phải thường xuyên kiểm tra lượng nước trong bơm Lượng nước phù hợp để cấp cho bơm khi khởi động là ngang bằng với trục bơm.

 Kiểm tra dị vật, rò rỉ nước hoặc chân không

 Kiểm tra nguồn điện và cấp điện cho bơm

 Theo dõi thường xuyên, dùng các van để hiệu chỉnh

- Trong quá trình hoạt động tốc độ cao của bơm, phải luôn quan sát theo dõi

để hiệu chỉnh các thông số vật lý ở mức cho phép Đặc biệt cần chú ý đến thông số nhiệt độ, áp suất và lượng nước còn lại.

4 Ứng dụng [3]

Trong công nghiệp sản xuất hiện nay, môi trường chân không là một trong những điều kiện không thể thiếu để phục vụ trong công nghiệp sản xuất Bơm chân không roto vòng nước là một trong những thiết bị thiết yếu để tạo ra môi trường chân không phục vụ trong các quá trình đó.

Các ứng dụng của bơm chân không roto vòng nước phục vụ trong các lĩnh vực sau đây:

1) Trong lĩnh vực hóa chất và dược phẩm: Ứng dụng trong các quá trình chưng cất, làm lạnh, lọc, kết tinh, cô đặc, sấy khô, nén khí thải, thu hồi dung môi, 2) Trong công nghiệp thực phẩm: Ứng dụng trong đóng chai, khử mùi xà lách

và chất béo, khử trùng gia vị hoặc trà, sản xuất chất ngọt, sản xuất xúc xích, vận chuyển nguyên liệu, bảo quản thực phẩm được lâu hơn, tránh xảy ra quá trình oxy hóa, …

3) Trong công nghiệp gỗ: Sấy gỗ 4) Trong công nghiệp bột giấy và giấy: Tách nước của giấy ướt, tạo lớp phủ giấy

5) Trong xử lí nước: Sục khí vào nước, quá trình xả hoặc lọc, loại bỏ khí Clo trong nước

6) Trong công nghiệp in: Bơm hút chân không đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình tạo ra những sản phẩm in hoàn hảo Máy bơm hút chân không được sử dụng vào quá trình chuẩn bị trước khi in nhằm giúp giấy được ép chặt vào lô in, đồng thời loại bỏ bụi giấy trên bề mặt lô giấy trước khi được phun mực in.

Bơm chân không roto vòng nước | Nhóm 04

7) Trong công nghiệp sản xuất ống nhựa: Đóng vai trò quyết định trong việc định hình kích thước và hình dáng sản phẩm.

8) Đối với hộ gia đình: Máy bơm nước chân không dùng để cấp nước cho các

hộ gia đình, điều áp đường ống dẫn nước, hệ thống phun tưới vườn cây, chăn nuôi.

Nhìn chung bơm chân không roto là một thiết bị có thể sử dụng hoạt động trong các lĩnh vực đa dạng khác nhau để tạo nên môi trường chân không cần thiết.

5 Ưu Nhược điểm của bơm chân không roto vòng nước

5.1 Ưu điểm

 Áp suất nhỏ nhất có thể đạt được 33mBara

 Lưu lượng khí trung bình

 Vì sử dụng nước là chất bịt kín, nên bơm có thể làm việc trong môi trường ẩm, chất bị ô nhiễm, khi đi qua bơm, các chất bị ô nhiễm (axit, bazo, rượu, hơi ẩm, ) có thể bị hòa tan hoặc pha lãng bằng lớp nước

 Vật liệu chế tạo bơm rất đa dạng: Chỉ cần kim loại có thể đúc khuôn hoặc các loại thép không gỉ

 Bơm chân không roto vòng nước thích hợp với các chu trình khởi động/dừng lại trong 1 giờ

 Thiết kế bơm đơn giản, chi phí thấp tuổi thọ cao, không phức tạp khi vận hành, sửa chữa và bảo trì đơn giản.

 Tiếng ồn và rung động nhỏ khi vận hành

 Cánh quạt (Roto) không ma sát với kim loại với vỏ, hạn chê được mài mòn cơ học

5.2 Nhược điểm

 Vì sử dụng nước làm chất bịt kín nên áp suất chân không bị giới hạn bởi áp suất hơi của nước bịt kín tại điều kiện nhiệt độ vận hành, do vậy bơm roto vòng dầu có

độ chân không sâu hơn so với vòng nước, cũng vì như vậy nên khi ta thay đổi nhiệt

độ nước làm kín sẽ dẫn đến thiết bị hoạt động không ổn định

 Phải xử lí nước nịt kín trước khi cho vào bơm, yêu cầu phải là nước mềm, nếu như nước cứng thì dẫn đến tình trạng đóng cặn, giảm thể tích buồng bơm

 Chắc chắn sẽ xảy ra sự hòa trộn giữa khí phân tán và nước bịt kín, vì vậy khi muốn hoàn lưu nước làm kín, cần tốn chi phí để làm mát, bơm, quạt, điện và bộ phận và hóa chất để xử lý nước

 Vi khuẩn có thể tích tụ.

 Hiệu suất thấp Với các ưu điểm trên bơm chân không roto vòng nước là một thiết bị thích hợp tốt để lựa chọn phục vụ cho các quá trình sản xuất trong công nghiệp ngày này, đặc biệt đối với ngành công nghệ hóa học và thực phẩm, với các ưu điểm của mình bơm chân không roto vòng nước có thể mang lại hiệu quả, một sự lựa chọn tốt hơn so với bơm roto vòng dầu và các thiết bị tạo môi trường chân không khác như bơm piston, bơm cách gạt,…

Tuy nhiên bơm vẫn có một số hạn chế nhất định về mặt kỹ thuật, tùy vào nhu cầu sử dụng của người sản xuất, mà bơm roto vòng nước có thể được lựa chọn, hoặc có thể thay thế bởi các loại bơm khác.

6 Những điều cần lưu ý khi lắp đặt bơm chân không vòng nước

 Theo khuyến cáo của nhà sản xuất khi lắp đặt bơm ta có các lưu ý sau đây:

 Đế của bơm chân không phải được lắp đặt ở mức đáy móng Bốn góc của đế phải được trang bị cao su chống sốc hoặc bắt vít để lắp đặt để đảm bảo hoạt động ổn định của bơm chân không và độ rung thấp.

 Bơm chân không vòng nước phải được lắp đặt ở nơi rắn và chắc trên mặt đất có đủ không gian xung quanh để kiểm tra, bảo dưỡng và bảo trì.

Bơm chân không roto vòng nước | Nhóm 04

 Đối với máy bơm có nước làm mát, nước làm mát phải được kết nối theo quy định của nhà sản xuất.

 Khi van điện từ được lắp đặt tại cổng bơm, van và bơm chân không sẽ hoạt động đồng thời.

 Trong đường kết nối, người dùng có thể cài đặt van và máy đo chân không phía trên đầu vào của bơm chân không và kiểm tra áp suất giới hạn của bơm chân không bất

cứ lúc nào [4]



KẾT LUẬN

Bơm chân không roto vòng nước là loại bơm cánh trượt sử dụng vòng nước để vận hành hút và đẩy không khí liên tục từ môi trường cần tạo chân không sang môi trường ngoài Với nhiều ưu điểm có thể kể đến như giá thành rẻ, làm việc ổn định tại nhiều điều kiện khác nhau, lưu lượng lớn, … Bơm chân không roto vòng nước đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại đòi hỏi môi trường làm việc dưới áp suất chân không Do đó, trên thị trường xuất hiện rất nhiều mẫu mã bơm

và giá thành cạnh tranh phù hợp với từng nhu cầu sử dụng khác nhau.

