THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO ĐƯỜNG ĐẶC TUYẾN BƠM

Trong máy bơm không có đường đặc tuyến mà chỉ có đường đặc tính. Đường đặc tính là đồ thị biểu thị các quan hệ giữa cột nước và lưu lượng, công suất và lưu lượng, hiệu suất và lưu lượng. Đường đặc tính của máy bơm có đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính thực nghiệm. Đường đặc tính lý thuyết dựa vào các phương trình cơ bản để xây dựng. Đường đặc tính thực nghiệm dựa vào thí nghiệm cụ thể trên máy bơm để xây dựng.

ĐẶC TUYẾN BƠM

1 Mục đích

- Xây dựng đường đặc tuyến của 2 bơm ly tâm: cánh thẳng và cánh cong

- Khảo sát sự ảnh hưởng của số vòng quay ( n ) và lưu lượng ( Q ) đến công suất ( N ) của bơm

2 Phương pháp

- Tiến hành thí nghiệm đo áp suất hút và đẩy của 2 bơm ở các giá trị lưu lượng khác nhau ( thay đổi lưu lượng bằng cách điều khiển van 3) tương ứng với mỗi giá trị số vòng quay

- Khảo sát ảnh hưởng của số vòng quay: thay đổi số vòng quay và tiến hành đo các giá trị áp suất tương ứng với mỗi giá trị lưu lượng

- Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng Q: cố định số vòng quay, thay đổi lưu lượng và tiến hành đo các giá trị áp suất

3 Kết quả thí nghiệm

a) Thí nghiệm 1: Bơm 1

Bảng 1: Số liệu thí nghiệm bơm 1

n (vòng/phút) Q

(GPM)

P h (cmHg)

P đ (Kg/cm 2 )

I (A)

Q (lít/phút) P h (Pa) P đ (Pa)

700,00

6,00 13,50 0,55 0,89 22,71 17425,66 53955,00 8,00 16,50 0,43 0,91 30,28 21298,03 42183,00 10,00 20,50 0,33 0,93 37,85 26461,18 32373,00 12,50 26,50 0,14 0,96 47,31 34205,92 13734,00

800,00

6,00 12,50 0,80 0,98 22,71 16134,87 78480,00 8,00 16,00 0,72 1,01 30,28 20652,63 70632,00 10,00 20,20 0,65 1,04 37,85 26073,95 63765,00 12,50 25,50 0,50 1,08 47,31 32915,13 49050,00 15,00 33,50 0,26 1,12 56,78 43241,45 25506,00

900,00

6,00 13,00 1,05 1,08 22,71 16780,26 103005,00 8,00 15,00 1,00 1,12 30,28 19361,84 98100,00

10,00 19,50 0,85 1,17 37,85 25170,39 83385,00 12,50 25,00 0,80 1,22 47,31 32269,74 78480,00 15,00 32,00 0,65 1,27 56,78 41305,26 63765,00

1000,00

6,00 13,00 1,40 1,23 22,71 16780,26 137340,00 8,00 16,00 1,32 1,28 30,28 20652,63 129492,00 10,00 20,00 1,24 1,33 37,85 25815,79 121644,00 12,50 26,00 1,12 1,40 47,31 33560,53 109872,00 15,00 33,00 0,95 1,46 56,78 42596,05 93195,00

1100,00

6,00 13,00 1,75 1,40 22,71 16780,26 171675,00 8,00 15,00 1,65 1,46 30,28 19361,84 161865,00 10,00 20,00 1,60 1,52 37,85 25815,79 156960,00 12,50 26,00 1,50 1,60 47,31 33560,53 147150,00 15,00 32,00 1,35 1,67 56,78 41305,26 132435,00

1200,00

6,00 13,50 2,10 1,60 22,71 17425,66 206010,00 8,00 16,50 2,05 1,66 30,28 21298,03 201105,00 10,00 20,50 1,95 1,74 37,85 26461,18 191295,00 12,50 26,50 1,85 1,82 47,31 34205,92 181485,00 15,00 33,00 1,70 1,91 56,78 42596,05 166770,00

1300,00

6,00 13,00 2,50 1,80 22,71 16780,26 245250,00 8,00 16,00 2,40 1,87 30,28 20652,63 235440,00 10,00 20,00 2,35 1,95 37,85 25815,79 230535,00 12,50 26,00 2,20 2,06 47,31 33560,53 215820,00 15,00 32,50 2,10 2,17 56,78 41950,66 206010,00

1400,00

6,00 13,00 2,90 2,07 22,71 16780,26 284490,00 8,00 16,00 2,85 2,13 30,28 20652,63 279585,00 10,00 20,50 2,70 2,23 37,85 26461,18 264870,00 12,50 26,00 2,55 2,35 47,31 33560,53 250155,00 15,00 34,00 2,40 2,52 56,78 43886,84 235440,00

b) Thí nghiệm 2: Bơm 2

Bảng 2: Số liệu thí nghiệm bơm 2

n (vòng/phút)

Q (GPM)

P h (cmHg)

P đ (Kg/cm 2 ) I (A)

Q (lít/phút) P h (Pa) P đ (Pa) 700,00

2,00 1,75 0,32 0,75 7,57 2258,88 31392,00 3,00 3,60 0,05 0,72 11,36 4646,84 4905,00 4,00 4,80 0,00 0,71 15,14 6195,79 0,00

800,00 2,00 2,00 0,70 0,78 7,57 2581,58 68670,00

3,00 3,00 0,37 0,76 11,36 3872,37 36297,00 4,00 4,50 0,08 0,74 15,14 5808,55 7848,00 5,00 5,50 0,00 0,70 18,93 7099,34 0,00

900,00

2,00 2,00 1,05 0,83 7,57 2581,58 103005,00 3,00 3,50 0,70 0,80 11,36 4517,76 68670,00 4,00 5,00 0,37 0,77 15,14 6453,95 36297,00 5,00 6,00 0,08 0,75 18,93 7744,74 7848,00

1000,00

2,00 2,00 1,50 0,91 7,57 2581,58 147150,00 3,00 2,50 1,12 0,86 11,36 3226,97 109872,00 4,00 4,00 0,75 0,82 15,14 5163,16 73575,00 5,00 5,50 0,40 0,80 18,93 7099,34 39240,00

1100,00

2,00 2,00 2,00 1,01 7,57 2581,58 196200,00 3,00 2,50 1,60 0,95 11,36 3226,97 156960,00 4,00 4,00 1,20 0,90 15,14 5163,16 117720,00 5,00 5,00 0,82 0,86 18,93 6453,95 80442,00

1200,00

2,00 2,00 2,55 1,15 7,57 2581,58 250155,00 3,00 3,50 2,12 1,06 11,36 4517,76 207972,00 4,00 4,00 1,68 1,00 15,14 5163,16 164808,00 5,00 5,50 1,25 0,94 18,93 7099,34 122625,00

1300,00

2,00 2,00 3,20 1,31 7,57 2581,58 313920,00 3,00 2,50 2,67 1,21 11,36 3226,97 261927,00 4,00 4,00 2,25 1,13 15,14 5163,16 220725,00 5,00 5,50 1,75 1,05 18,93 7099,34 171675,00 6,00 6,50 1,32 0,97 22,71 8390,13 129492,00 7,00 8,00 0,95 0,93 26,50 10326,32 93195,00

1400,00

3,00 2,50 3,40 1,40 11,36 3226,97 333540,00 4,00 4,00 2,88 1,30 15,14 5163,16 282528,00 5,00 5,00 2,35 1,20 18,93 6453,95 230535,00 6,00 6,50 1,88 1,10 22,71 8390,13 184428,00 7,00 8,00 1,43 1,04 26,50 10326,32 140283,00 8,00 9,50 1,00 0,99 30,28 12262,50 98100,00

Bảng 3: Số liệu chung cho cả 2 bơm

Đường kính ống đẩy Dđ (m) 0,027

Tổng tổn thất ( ma sát, cục

Chênh lệch chiều cao hút và

1 Khái niệm về bơm

- Vận chuyển chất lỏng: là quá trình cung cấp năng lượng từ bên ngoài vào bên trong chất lỏng để thắng được trở lực trong đường ống, từ đó chất lỏng có thể

di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác

- Thiết bị cung cấp năng lượng cho chất lỏng gọi là bơm

- Theo nguyên lý hoạt động, chất lỏng được chia thành 3 nhóm:

 Bơm thể tích: Pittong, màng, bánh răng, cánh trượt, trục vít…

 Bơm áp suất: Ejector, thùng nén…

 Bơm động lượng: bơm ly tâm

2 Các thông số kỹ thuật bơm

a) Lưu lượng (Q): là lượng chất lỏng cung cấp lên đường ống đẩy trong một

đơn vị thời gian Đơn vị tính: m3/s, lít/phút…

b) Cột áp (H): là phần năng lượng riêng mà chất lỏng nhận được khi di chuyển

qua bơm Cột áp phụ thuộc vào cấu tạo của hệ thống

2

; 2

P





- Trong đó:

  Z : Chênh lệch thế năng giữa hai vị trí (1) và (2)

g





: Chênh lệch áp năng giữa hai vị trí (1) và (2)

2g





: Chênh lệch động năng giữa hai vị trí (1) và (2)

  h : Tổng tổn thất trên đường ống do mát sát, cục bộ

  : Khối lượng riêng của chất lỏng

 g : gia tốc trọng trường

c) Chiều cao hút của bơm ( H ) : Phụ thuộc vào áp suất bão hoà và cấu tạo h

đường ống hút

2

2

h

         

- Trong đó:

 P a : Áp suất khí quyển

 P h : Áp suất của ống hút

 h : Vận tốc hút

 h : Hệ số ma sát đường ống hút

 l h : Chiều dài đường ống hút

 d h : Đường kính đường ống hút

   h : Tổng hệ số trở lực cục bộ

d) Công suất bơm (N): Là năng lượng mà bơm tiêu thụ trong một đơn vị thời

gian

;

QH g





- Trong đó:

 Q : Lưu lượng của chất lỏng

 H : Chiều cao cột áp

  : Hiệu suất bơm

Q

H

3 Đường đặc tuyến của bơm ly tâm

( )

H f Q

n const





4 Sơ đồ quy trình thí nghiệm

Pd?y Phút Phút Pd?y

2 1

3

4

Hình 2: Sơ đồ quy trình thí nghiệm

- Trong đó:

 (1) : Bồn chứa nước

 (2) : Bơm ly tâm

 (3) : Áp kế

 (4) : Lưu lượng kế

Hình 1: Đồ thị đặc tuyến bơm

III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1 Kết quả tính toán

Bảng 4: Kết quả tính toán của bơm 1

n

(vòng/phút)

I (A)

Q (lít/phút) P h (Pa) P đ (Pa) V h

(m/s)

V đ (m/s)

H (mH 2 O) N (W)

700,00

0,89 22,71 17425,66 53955,00 0,42 0,66 7,32 33,83 0,91 30,28 21298,03 42183,00 0,56 0,88 6,52 40,19 0,93 37,85 26461,18 32373,00 0,69 1,10 6,06 46,68 0,96 47,31 34205,92 13734,00 0,87 1,38 4,96 47,81

800,00

0,98 22,71 16134,87 78480,00 0,42 0,66 9,70 44,83 1,01 30,28 20652,63 70632,00 0,56 0,88 9,37 57,73 1,04 37,85 26073,95 63765,00 0,69 1,10 9,23 71,13 1,08 47,31 32915,13 49050,00 0,87 1,38 8,45 81,35 1,12 56,78 43241,45 25506,00 1,04 1,65 7,12 82,28

900,00

1,08 22,71 16780,26 103005,00 0,42 0,66 12,27 56,74 1,12 30,28 19361,84 98100,00 0,56 0,88 12,05 74,25 1,17 37,85 25170,39 83385,00 0,69 1,10 11,15 85,89 1,22 47,31 32269,74 78480,00 0,87 1,38 11,39 109,72 1,27 56,78 41305,26 63765,00 1,04 1,65 10,84 125,25

1000,00

1,23 22,71 16780,26 137340,00 0,42 0,66 15,79 72,98 1,28 30,28 20652,63 129492,00 0,56 0,88 15,39 94,86 1,33 37,85 25815,79 121644,00 0,69 1,10 15,13 116,57 1,40 47,31 33560,53 109872,00 0,87 1,38 14,74 141,94 1,46 56,78 42596,05 93195,00 1,04 1,65 13,98 161,58

1100,00

1,40 22,71 16780,26 171675,00 0,42 0,66 19,30 89,22 1,46 30,28 19361,84 161865,00 0,56 0,88 18,57 114,47 1,52 37,85 25815,79 156960,00 0,69 1,10 18,74 144,41 1,60 47,31 33560,53 147150,00 0,87 1,38 18,55 178,68 1,67 56,78 41305,26 132435,00 1,04 1,65 17,87 206,47

1200,00

1,60 22,71 17425,66 206010,00 0,42 0,66 22,88 105,78 1,66 30,28 21298,03 201105,00 0,56 0,88 22,79 140,45 1,74 37,85 26461,18 191295,00 0,69 1,10 22,32 172,00 1,82 47,31 34205,92 181485,00 0,87 1,38 22,13 213,16 1,91 56,78 42596,05 166770,00 1,04 1,65 21,51 248,61

1300,00

1,80 22,71 16780,26 245250,00 0,42 0,66 26,83 124,04 1,87 30,28 20652,63 235440,00 0,56 0,88 26,23 161,70 1,95 37,85 25815,79 230535,00 0,69 1,10 26,27 202,43 2,06 47,31 33560,53 215820,00 0,87 1,38 25,58 246,37 2,17 56,78 41950,66 206010,00 1,04 1,65 25,46 294,26

1400,00

2,07 22,71 16780,26 284490,00 0,42 0,66 30,85 142,60 2,13 30,28 20652,63 279585,00 0,56 0,88 30,75 189,55 2,23 37,85 26461,18 264870,00 0,69 1,10 29,85 230,01 2,35 47,31 33560,53 250155,00 0,87 1,38 29,10 280,21 2,52 56,78 43886,84 235440,00 1,04 1,65 28,67 331,36

Bảng 5: Kết quả tính toán của bơm 2

n

(vòng/phút)

I (A)

Q (lít/phút) P h (Pa) P đ (Pa) V h

(m/s)

Vđ (m/s)

H (mH 2 O) N (W)

700,00

0,75 7,57 2258,88 31392,00 0,14 0,22 3,45 5,31 0,72 11,36 4646,84 4905,00 0,21 0,33 0,98 2,27 0,71 15,14 6195,79 0,00 0,28 0,44 0,64 1,97

800,00

0,78 7,57 2581,58 68670,00 0,14 0,22 7,29 11,24 0,76 11,36 3872,37 36297,00 0,21 0,33 4,11 9,51 0,74 15,14 5808,55 7848,00 0,28 0,44 1,40 4,33 0,70 18,93 7099,34 0,00 0,35 0,55 0,74 2,83

900,00

0,83 7,57 2581,58 103005,00 0,14 0,22 10,81 16,65 0,80 11,36 4517,76 68670,00 0,21 0,33 7,49 17,32 0,77 15,14 6453,95 36297,00 0,28 0,44 4,38 13,50 0,75 18,93 7744,74 7848,00 0,35 0,55 1,61 6,18

1000,00

0,91 7,57 2581,58 147150,00 0,14 0,22 15,33 23,62 0,86 11,36 3226,97 109872,00 0,21 0,33 11,58 26,76 0,82 15,14 5163,16 73575,00 0,28 0,44 8,06 24,85 0,80 18,93 7099,34 39240,00 0,35 0,55 4,75 18,31

1100,00

1,01 7,57 2581,58 196200,00 0,14 0,22 20,35 31,35 0,95 11,36 3226,97 156960,00 0,21 0,33 16,40 37,90 0,90 15,14 5163,16 117720,00 0,28 0,44 12,58 38,78 0,86 18,93 6453,95 80442,00 0,35 0,55 8,90 34,30

1200,00

1,15 7,57 2581,58 250155,00 0,14 0,22 25,87 39,86 1,06 11,36 4517,76 207972,00 0,21 0,33 21,75 50,27 1,00 15,14 5163,16 164808,00 0,28 0,44 17,40 53,63 0,94 18,93 7099,34 122625,00 0,35 0,55 13,29 51,18

1300,00

1,31 7,57 2581,58 313920,00 0,14 0,22 32,39 49,92 1,21 11,36 3226,97 261927,00 0,21 0,33 27,14 62,73 1,13 15,14 5163,16 220725,00 0,28 0,44 23,12 71,27 1,05 18,93 7099,34 171675,00 0,35 0,55 18,31 70,52 0,97 22,71 8390,13 129492,00 0,42 0,66 14,13 65,30 0,93 26,50 10326,32 93195,00 0,49 0,77 10,61 57,24

1400,00

1,40 11,36 3226,97 333540,00 0,21 0,33 34,47 79,67 1,30 15,14 5163,16 282528,00 0,28 0,44 29,45 90,76 1,20 18,93 6453,95 230535,00 0,35 0,55 24,26 93,47 1,10 22,71 8390,13 184428,00 0,42 0,66 19,75 91,29

1,04 26,50 10326,32 140283,00 0,49 0,77 15,43 83,23 0,99 30,28 12262,50 98100,00 0,56 0,88 11,32 69,77

2 Đồ thị

Đồ thị 1: Đường đặc tuyến của bơm 1 với các tốc độ quay khác nhau

0,00 5,00 10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

700 vòng/phút

800 vòng/phút

900 vòng/phút

1000 vòng/phút

1100 vòng/phút

1200 vòng/phút

1300 vòng/phút

1400 vòng/phút

0,00 50,00 100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

22,71 30,28 37,85 47,31 56,78

700 vòng/phút

800 vòng/phút

900 vòng/phút

1000 vòng/phút

1100 vòng/phút

1200 vòng/phút

1300 vòng/phút

1400 vòng/phút

H, mH 2 O

Q, lít/phút

N, W

Q, lít/phút

0,00 5,00 10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

7,57 11,36 15,14 18,93 22,71 26,5

700 vòng/phút

800 vòng/phút

900 vòng/phút

1000 vòng/phút

1100 vòng/phút

1200 vòng/phút

1300 vòng/phút

1400 vòng/phút

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00

7,57 11,36 15,14 18,93 22,71 26,5

700 vòng/phút

800 vòng/phút

900 vòng/phút

1000 vòng/phút

1100 vòng/phút

1200 vòng/phút

1300 vòng/phút

1400 vòng/phút

Đồ thị 2: Đường đặc tuyến của bơm 2 với các tốc độ quay khác nhau

H, mH 2 O

Q, lít/phút

Q, lít/phút

N, W

IV NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN

1 Nhận xét thông qua kết quả thí nghiệm

 Theo kết quả thí nghiệm, khi lưu lượng tăng thì độ chân không ở đầu hút tăng

và áp suất dư đầu đẩy giảm Điều đó khẳng định: khi lưu lượng tăng với tiết diện ống không đổi thì vận tốc tăng làm cho áp suất tuyệt đối trong phương trình Bernoulli giảm, do đó áp suất chân không đầu hút tăng và áp suất dư đầu đẩy giảm

 Đường đặc tuyến bơm 1 có dạng giống lý thuyết ở các chế độ tốc độ vòng quay khác nhau của bơm Dựa vào hai đồ thị đặc tuyến bơm H = f (Q) và N =

f (Q) của bơm số 1, ta nhận định bơm số 1 có β đặc trưng cho hình dáng cánh guồng nhỏ hơn 900 (β < 900) nên bơm 1 là bơm có cánh guồng cong về phía sau

 Đường đặc tuyến của bơm 2 ở các chế độ tốc độ vòng quay khác nhau thì công suất N đạt cực đại tại một giá trị lưu lượng nhất định Từ đó có thể nhận biết ứng với mức lưu lượng nào thì công suất bơm lớn nhất hoặc cột áp bơm lớn nhất

 Dựa vào đồ thị, ta thấy khi tăng số vòng quay thì cột áp và công suất đều tăng

ở cả 2 bơm

2 Các yếu tố cần khắc phục

- Cần có thiết bị đọc chỉ số áp suất chính xác hơn, ví dụ như đồng hồ điện tử thay vì phải dùng mắt xác định trên kim vạch

Trong quá trình tính toán và sử dụng phương trình Bernoulli, một số giả thuyết đã được đặt ra nhằm làm đơn giản quá trình tính toán:

- Xem chênh lệch độ cao giữa miệng hút và đẩy là không đáng kể:   Z 0

- Bỏ qua các trở lực trên đường ống hút và đẩy:   h 0

- Xem hệ số hiệu chỉnh vận tốc là 1 trên đường ống hút và đẩy:  1  2  1

Trong quá trình tính toán, đã sử dụng một số công thức và dữ liệu trong các tài liệu sau:

[1] Ts Trần Xoa, Ts Nguyễn Trọng Khuôn , Sổ Tay Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Hoá Chất, Tập 1- NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội

[2] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam- Các Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học, Quyển 2- NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM

[3] Hoàng Minh Nam, Nguyễn Hữu Hiếu – Tập bài giảng Các Quá Trình Và Thiết Bị

Cơ Học-ĐHBK 2014