Thiết kế máy thủy luân

Đặc biệt ở các vùng cao nơi có các nguồn nước với lưu lượng lớn nhưng cột áp thấp mà điện lưới chưa kéo đến thì lúc này ta có thể lợi dụng các nguồn thủy năng này để có thể bơm nước vào

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-♥ 

♥ -ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY THỦY LUÂN

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Thành & Võ Văn Lanh

Giáo viên hướng dẫn : TS Huỳnh Văn Hoàng

Đà Nẵng 2010

NỘI DUNG THIẾT KẾ

I MỤC ĐÍCH – Ý NGHĨA – KINH TẾ KỸ THUẬT

III TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TUỐC BIN(LANH).

IV TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BƠM(THÀNH).

I MỤC ĐÍCH – Ý NGHĨA – KINH TẾ KỸ THUẬT.

Nền kinh tế nước ta chủ yếu là nông nghiệp, vì thế nhu cầu nước cho các cánh đồng vào các vụ mùa là điều tất yếu Đặc biệt ở các vùng cao nơi có các nguồn nước với lưu lượng lớn nhưng cột

áp thấp mà điện lưới chưa kéo đến thì lúc này ta có thể lợi dụng các nguồn thủy năng này để có thể bơm nước vào các cánh đồng.Máy thủy luân là một thiết bị có thể đáp ứng được yêu cầu này.Cấu tạo của máy thủy luân được chia ra làm hai bộ phận chính: tuốc bin và bơm Tuốc bin có nhiệm vụ biến đổi năng lượng của dòng nước thành cơ năng trên trục quay kéo bơm để bơm nước

Vì thế chúng em được nhận đề tài này với các thông số sau:

Thông số của tuốc bin: Q = 3 m3/s; H = 2m

Thông số của bơm: Q = 1 m3/s; H = 5 m

II SƠ LƯỢC VỀ BƠM VÀ TUỐC BIN

1.SƠ LƯỢC VỀ BƠM

Bơm là máy dùng để di chuyển chất lỏng và tăng năng lượng của dòng chất lỏng

Trong kĩ thuật có 3 loại bơm được sử dụng rộng rãi: bơm li tâm, bơm hướng trục và bơm píttông

Với thông số của đề tài thì ta chọn sơ bộ bơm cần thiết kế là bơm li tâm

Q(m 3 /h)

H(m) 10000

Sơ đồ kết cấu bơm ly tâm1.Bộ phận hướng dòng; 2.BCT của bơm; 3.Vòng làm kín;

4.Trục bơm; 5.Ổ bi đỡ chặn; 6.Đai ốc hãm; 7.Đệm; 8.Bộ phận dẫn dòng ra

2 SƠ LƯỢC VỀ TUỐC BIN.

Tuốc bin là loại động cơ chạy bằng sức nước, được dùng để biến đổi năng lượng dòng nước thành cơ năng

Tuốc bin thường làm việc ở phạm vi cột nước H = 2 ÷ 2000m ứng với các trị số lưu lượng khác nhau

H = 2 ÷ 70m thường sử dụng tuốc bin hướng trục

H = 10 ÷ 400m sử dụng tuốc bin tâm trục

H = 200 ÷ 2000m sử dụng tuốc bin gáo

Như vậy với thông số của đề tài thì ta chọn tuốc bin cần thiết kế

là tuốc bin hướng trục

Vì tài liệu tham khảo còn ít nên em chọn tuốc bin cần thiết kế theo loại tuốc bin mô hình đồng dạng

III TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TUỐC BIN(LANH)

Tuốc bin hướng trục có hai loại: cánh quạt và cánh quay Hướng chảy vào, ra BCT theo phương dọc trục Tuốc bin hướng trục có các bộ chính sau:

Cấu tạo tuốc bin1-Ống hút, 2- BCT, 3- Bộ phận hướng dòng,4- Buồng xoắn, 5- Cơ cấu điều chỉnh, 6- Trục

1

2

3 4

5 6

TUỐC BIN MÔ HÌNH CQ20/150

TUỐC BIN MÔ HÌNH CQ20/150

ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP CHÍNH CỦA TUỐC BIN CQ20/150

ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỔNG HỢP CHÍNH CỦA TUỐC BIN CQ20/150

TÍNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TUỐC BIN

Công suất tính toán trên trục của tuốc bin:

N = ρ.g.H.Q.ηT

Trong đó: g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

ηT: hiệu suất tuốc bin, chọn ηT = 0,87

H: cột nước tính toán, H = 2 m

Q: lưu lượng tính toán, Q = 3 m3/s

N =1000.9,81.2.3.0,87 = 51208 W = 51,208 kW

Theo ĐĐTTHC và tuốc bin mô hình ta chọn:

Số vòng quay quy dẫn: n1’ = 135 vg/ph

Lưu lượng quy dẫn: Q1’ = 1200 l/s

Tính đường kính BCT D1:

Chọn D1 = 1,4m

Tính số vòng quay trên trục của tuốc bin:

m H

Q

Q D

tt I

33 ,

1 2 2 , 1

3 '.

ph

vg D

H

n

n Itt tt 140 /

4,1

2.135'

1

=

=

=

Sơ đồ tính toán các kích thước chính của tuốc bin

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA TUỐC BIN

Xác định đường kính trục:

N: công suất trên trục N = 51,208 kW

n: số vòng quay của trục n = 140 vg/ph

C: hệ số tính toán, phụ thuộc vào ứng suất xoắn cho phép Đối với thép C45 thì C = 150 ÷ 170 Chọn C = 165.Chọn d1 = 130 mm

mm n

N C

1 ≥ =

0 24

4 , 1 14 , 3

0

Z D

Hình vẽ thiết kế bộ phận hướng dòng

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN HÌNH DẠNG PRÔFIN CÁNH:

Cơ sở để tính toán và chọn hình dạng prôfin cánh:

Tính toán chọn biên dạng cánh:

Biên dạng cánh BCT tuốc bin

Bản vẽ chế tạo BCT tuốc bin

Sơ đồ tính toán thủy lựcTính toán thủy lực:

Vận tốc vòng:

s m D

3 60

.

.

u

g H

c u =

s m

c u 2 , 82 /

96 , 9

81 , 9

D

t tb 0,75

4

95,0.14,3

=

= π

Mômen uốn:

140 4 14 , 3 2

87 , 20 3

9810

2

.

=

=

n Z

H Q M

tl

γ

N.m 546,33

]

.

).

1 ln 1

( 8 3

3 2 [

8

.

.

2 1 2 2

3 3

=

D n

d

d d H

g d

d Z

D H

u

π

η η

γ

β1 = 14,23 = 14o13’

β2 = 8,58= 8o34’

β∞ =10,71 = 10o42’

s m

c

71 , 10 sin

05 ,

1 sin

Tính toán buồng xoắn:

Vì đây là tuốc bin cở nhỏ nên ta chọn buồng tuốc bin là buồng xoắn hở chữ nhật

Từ các thông số:

Ntb = 51,208 kW

n = 140 vg/ph

ph vg

Q

98,0

N C

Chọn dt = 130 mm

Bản vẽ chế tạo BCT bơmThiết kế hình dạng cánh BCT bơm:

TÍNH TOÁN PHẦN DẪN DÒNG CỦA BƠM(THÀNH)

V THIẾT KẾ TRỤC

Khi máy làm việc thì ổ bi đỡ của tuốc bin - bơm chịu các lực sau:

- Lực dọc trục tác dụng lên BCT của tuốc bin Fztb

- Lực dọc trục của bơm Fzb

D H

2

1

kN D

M

vt = =

Bản vẽ chế tạo trục

Bản vẽ tổng thể máy

Kết cấu đơn giản, dễ lắp ráp tại nơi sử dụng.

Em xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn đã giúp chúng

em hoàn thành đồ án này

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-♥ 

♥ -ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY THỦY LUÂN

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Thành & Võ Văn Lanh

Giáo viên hướng dẫn : TS Huỳnh Văn Hoàng

Đà Nẵng 2010