Trong khuôn khổ đề tài “Nguyên cứu, tính toán, thiết kế buồng hút, bể hút để cải tạo và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống các trạm bơm vừa và lớn” các tác giả đã áp dụng phương pháp mô phỏng số để nghiên cứu dòng trong buồng hút bơm khi thay đổi các thông số hình học của buồng hút. Trong phạm vi bài viết này, các tác giả dành sự quan tâm đến thông số quan trọng là độ ngập của ống hút bơm.
Trang 1* KHoA Hec cONc NGHT *
xEr euA NGHIEN c[/u AN!-t ntroruc oQ r,rcAp ONG HUT (h2) sEr,r Hgar D9NG cuA wrAy eoui nuclr,rc TRUc
6i r)
TS DrNHlNn ruAN, TS.IHAM vAx tnu,
Vi(n Bom vd Thi& biThrty Ui
T6m tit: Trong khu6n tcna ae tdi "Nghian ctru, t[nh todn, thi€t tce Uuong hilt, be hilt de cdi tao vd ndng cao hiQu qud hoqt clQng cila hQ thiing cdc tram bom via vd t6n" cdc tdc gid dd dp dung phrong phdp mO phdng so ae nghian cru ddng rrong buong htit bctm khi thay aai cic th1ng'sii htilin'h hoc cila bu6ng htit Trong phqm vi bdi bdo ndy, cdc tdc gid ddnh su quon tdm diin tlrar[ rii qu,o,n
treng ld d0 nsqp cila 6ng htit bom
Tir khda: builng hfu, bC hfu, iI\ ng\p 6ng hrtt, h2, th6ng s6 nZ
Abstract: Within the framework of topic "Research, measure and design inlet chamber to
improve productivity of medium and large pumping stations", reseqrchersapplied methodologt of
digital simulation to examine flows in inlet chamber in situation of geometric parameters of inlet chamber change' within scope of this poper, researchers would like to pay attention on inundation depth of inlet pipe in inlet chamber as a very important parameter
Keywords: inlet, suction, tank, chomber, pipe, inundation depth, h2.
r DAr vAr.q or
Nghi6n criu v€ thty lpc cria bu6ng hrit c6 vai
trd quan trgng trong thi6t k6 t6ng th€ tram bcm.
C6 nhiAu thdng s6 ann hucrng dtin ch6t luqng
thriy lgc cria bu6ng hrit bao g6m cric th6ng s6
cta m6y bom (luu lugng, duong kinh 6ng hrit,
duong kinh miQng loa hrit ), c6c th6ng s6 liCn
quan d6n b6 tri rn6y bt m (khoing c6ch tu miQng
hrit d6n driy bu6ng hrit, khoing c6ch tir miQng
hrit di5n mgc nu6c Ui5 trtt min ), c6c th6ng s6
hinh hgc cta bu6ng hrit nhu chiAu rQng bu6ng
hrit, chidu cao !u6ng hrit
Bii b5o ndy d6 cqp d6n viQc nghiOn cuu dnh
nl69 Airng m6 ph6ng s6, m6t c6ng cg nghidn
cuu hiru hi€n trong thcri dai hQ th6ng m6y tinh
vd phdn m6m tinh to6n ph6t tri6n Dti d6nh girl
kdt qui, cdc tdc gia dC xu6t viCc dua viro c6c ti€u chi d6nh gi6chdtluqng thty lUc cta dong ch6y ViQc d6nh gi6 dga tr6n k€t qu6 m6 ph6ng, k6t hqp vdi cdc ktit qui nghi€n criu thuc nghi6m cria
cdc thc gid khric
2 NGHTtN CtrIJ TONG QUAN Vs ANH
rilI_ oNG CUA DQ NGAP SAU CU,q, MrENG
nur nronN CHAT LIIgI{c DONG TRONG
BUONG HUT 2.1 Yai trd cria h2 vir v6n tld xo6y mIt
thodng
hz ld khoing c6ch tt m{t thoang d6n mi€ng
vio cira born (Hinh l), t4m goi ld d6 ngAp cria
6ng hrit KhoAng crich ndy r6t quan trong vi dnh hu&ng dt5n sg t4o thdnh xoiiy xu6t ph6t ttr m4t thoring o l6i vAo cira born Khi vdo 6ng hrit cria
ldm phrit sinh tAi m6t c6n bing l6n crinh b6nh
TAP CHITAINGUYEN NUdC S6I-ZOII
Trang 2* KHoA Hec cOxc NGHE *
cdng t6c bom do v4y sinh dao dQng c6 chu ki',
giim 6p sudt cpc bQ, c6 th6 xu6t hiQn xdm thlrc
khi Ddi khi lo4i xo6y niry kh6ng mang theo khi
viro 6ns hut
Itinh 1, So d6 miin tinh todn bu1ng hilt
Ta co thd phdn loai xo6y tir mflt tho6ng theo
cuong dQ xo6y nhu dO nghf cua Hecker (1984)
ftinh 2):
- Loai I - Chuydn dQng nhi6u chQm tr€n b6
mat cuong d0 nh6, trong phamvi m4t tho6ng;
d6n c6c di€u kien trong vtrng vdo 6ng hrit;
- Loai 3- xo6y sgi xu6t hiQn tr6n m[t thoang
dugc cu6n toi ldi vio i5ng hrit, nhtmg kh6ng hA
mang theo khi;
- Loai 4- Xo6y m?nh, d4ng 6ng kh6i, c6 th6
hrit theo c6c vdt liQu vi v4t th€ n6i trong UC trrit;
- Loa 5- \10t xo6y d4ng 6ng kh6i hrit c6c mqt
ktri mQt cach gian do4n, vi mang vdo 6ng xo6y;
- Lo4i 6- \10t xo6y cucrng d0 mAnh, hft khi
li€n tgc tu mdt thoagrg d6n tOi vdo 6ng hft, lam
anh huong d6n dong chiy vd c6 th€ ldm gi6m
higu suAt cua bcrm.
Hai lo4i xoal' dAu co th6 xem lir khdng dnh
huong xAu diin dong viro bom, c6c loai xo6y cdn
lai d6u co nhimg 1'tiu t6 co the t6c dQng nguy
hi6m d€n ho4t dQng cua bom, n6n cAn tr6nh
Nguy6n nhdn cria viqc hinh th6nh xo6y tr€n
mflt thoang dugc nhi6u thc gi| kh6c nhau phAn
tich Theo F Suerich-Gulick et al (2006), Quick (1962) lorp bi6n d thenh Ue nrit vi bu6ng hft 6nh hu&ng m?nh dtin viQc hinh thenh xo6y tr6n m[t thoang Cudng d0 cua xoSy m{t tho6ng, ngay trong trulng hqp n6 htit theo khi, phg thuQc vdo
vi tri d4t 6ng trong bu6ng hrit, vi duong nhi6n
Khi tdng i.2 c6 thC ldm gidm xo6Y mflt tho6ng Tuy nhi6n c6 nhirng truong hqp tdng h2
nhung l4i lim tdng sg t4o xo6y bA mat do dflc
tinh kh6ng dimg ctra dong chAY.
$t!|sffi!dr$r*l
vrBf*f
*traltF
a,d.
Cdraf|tfr$
l'aridr., glfr griir
IIinh 2 Phdn loqi xody mfit thodng theo Alden
Research LaboratorY ( I 984)
Xo6y m{t tho6ng phu thuQc 16r nhi6u veo
dic tinh cua dong ch6y vd tinh 6n dinh cta ddng, vd d{c biet la phg thuQc vdo sl5 Fr cria
dong vio Chinh vi nhirng lf do trOn mi viQc
x6c dinh mQt gi6 tri h2 tOi ttri€u th6a mdn tti6u kiQn kh6ng tAo xo6y m{t tho6ng khdng phii
don giin Hon nfia, trong nhi6u trudng hqp cdn co nhfrng biQn ph6p b6 sung d€ cAi thiqn
diAu kiqn dong chiy o l6i vao bom nhim giim
su hinh thSnh xo6y khi bom v4n hinh o v6i d0
ngip thuc t6
TAP CHTTAI NGUYEN NUdC SO 1-201 7
E
Trang 3* KHOA HQC CONG NGHE *
lj, qua phdn tich thu nguy6n, thi PTNTL My da
chimg minh duoc ring h2 phg thuQc sO f gien
ri
quan d€n lru luong vir ducrng kinh 6ng hft), va
chinh vi r'61' c6ng thric h2lD:(l+2.3Fr), voi
Fr:.','(gD)t't.
2i DQc didm ctra c6c hQ th6ng bu6ng hrit thWc
te le kich thuoc rAt l6n, do v4y Re s€ r6t ton
Theo ly thu1.€t co bin cria Co hgc ch6t l6ng thi
trong truong hqp ndy dong chdy sE hoirn todn
r6i r a do r dv dnh huong cria s6 Re nho kh6ng
1:
oang f.e.
Lua chon phuong 6n nghiCn ci?u
1/ V6i mgc ti6u rd so6t l4i c6c c6ng thric tfnh
^ c6c th6ng s6 tr4m bom sri dgng chinh th6ng
trong c6c co sd nghiOn cr?u vd thiilt ttit - 56 tay
K! thuflt thtry lqi h2lD:(0.6-0.8), nh6m dA tdi sC chgn cilc gi6 tri hz tinh toan ki6m nghi€mtrong khoang cdc giittri tr6n: hzlD: 0,7 4, vd 1,2.
2lDarlhgi6 k6t luirn s€ ducy c ktit hqrp voi cdc ktit
qua thgc nghiem vd tinh to6n ctra circtirc gii kh6c
3 NGHIEN CI.ru TU6 PTTONG SO
Md hinh tinh bii to6n dong trong buting hft
bom dugc trinh bdy trong hinh l, voi c6c kich thu6c co bdn cho trong bdng2, D:1,35m.
Bing 2 c6c trudng hgp tfnh torin
Truong
hon
hr
(m)
hr/D hz
(m)
(m)
Br'/D G
(m)
G/D Lmin
(m)
LrinD Z^in
(m)
3.1 MO hinh hinh hgc
,x
Trong phAn tinh todn md phong dong trong
bu6ng hrit bcnn Q:6000m'/h c6c kich thu6c hinh
hoc co ban dugc x6c dinh theo khuytin ciio cua 56
tay thitit tti ffuiy lqi DC dAm bio dong vdo 6n
dinh tru6c khi vdo bu6ng hrit, dti ddm b6o d0
chinh x6c tinh to6n, chi€u dii pnan t6nfr hft trudc
i r
^
do dugc lay th€m 5m, bdng khoang 4 ldn duong
kinh vdo 6ng hrit
FIinh 2 Cac kich thvoc hinh hoc bu6ng hilt md
phong ddng cho rnrdng hqp 1, ltru luqng
O:6000m3 h
IIinh 3 Cdc kfch thudc hinh hpc bu6ng htit m6
phdng ddng cho TH2, Q:6000m3/h
3.2 Chia luoi
Vi: nguy€n tAc miAn tinh toan cirng dugc chia min thi k6t qua tinh toan nhQn duo c cd.ng chinh xdc,
tuy nhi6n, viQc d6 d6ng nglria voi viQc dung lugng tinh toan ting theo, cA vO b0 nh6 m6y tinh ffin thdi gian tinh toiin, vi viQc ndy ddi hdi dAu tu lon hon
ve mi6t bi, thdi gian, vd do vfy ldm tnng gi6 thanh nghidn cr?u Vi vay cdn lga chgn sO lugng phan tu luoi vira dir cho k6t qua tinh toan hqp ly, mi v6n
dam b6o gi6 thanh nghi6n ctnr tong vung cho
phdp Nh6m MPS da tham kh6o cdc nghidn cuu
Trang 4* KHOA HQC CONC NGHE *
cta c6c titc giittrong c6c nh6m nghi€n cr?u vd dong
nong bu6ng hrit trdn th6 gioi, vd thuc hi€n c6c tinh
toan ki€m nghiQm cho bai toiin cira minh d6 chon
sO phan tu lucyi chia phu hgp
Trong cdc tinh toiin cria nh6m, miAn nghidn
bu6ng hfit vd r,ung bcnn Do bi6n d6i cria dong
chdy trong rung budng hrit vd born ld nhidu n6n
luoi duoc chia min hon trong c6c r.ung ndy Trong
bdi to6n m6 phong ndy, todur mi6n tinh todn duoc
chia ldm 3 wng nho: rung (1) phan kCnh hrit,
vung (2) bu6ng hrit vd vung (3) 6ng hrit
v6i s6 lugng cp th6 tong timg ving nhu sau:
vung (l) Ue nrit duoc chia thanh 454.272(267
288) phAn tu lu6i, vung bu6ng hft (2) duoc chia
thanh 2.761.620 (1 540 416) phAn tu vd vr)ng
bcrm (3) duoc chia thdnh 749.064 (353 736)
phAn tu ludi T6ng cQng todn midn tfnh duoc
chia thdnh 3.964.956 (2.161440) phAn tri luoi.
Ilinh 4 Chia ludi theo cdc miin
33 Didu kiQn bi6n
n'l
Dreu krQn bien 6p dung cho c6c ving trong
todn midn tinh dugc th6 hien tr6n hinh 3, gdm :
- O l6i vdo miAn tinh: dirng diAu kipn bi6n
ltru lugng khdi d l6i vdo Luu luqng
Q:6000m31h:1,666m3/s, tuong duong vdi luu
luqng tlOi tOO:tgfs
- O l6i ra miAn tinh: dtrng di6u ki6n bi6n v4n
.A ,:,
toc o lOi ra Ap dqng di6u kiQn bAo todn luu
lugng, khi gi6 thit5t ring kh6ng c6 su birin dang
cria mdt tho6ng Khi d6 vfn t6c ra o mdt cat 6ng bom ld v:2.2645m/s
- Tai virng bu6ng hrit: di6u kiQn bi6n thenh
,an il = 0 trdn thanh ngdn giira ciic bcrm vd sau
born O phAn kh6ng c6 thinh ran ap dgng di6u ki6n bi€n dOi xtmg
- Tr€n mdt tho ne ap dturg di6u kiQn bi6n d6i xtmg
#,
IIinh 5 Diiu kiQn biAn ftong t*ng miin nh6
trong todn miin tlnh todn
3.4 Lr;a chgn m{t cit tdy k6t qui theo ti6u chi tl6nh gi6
ViQc lua chon c6c m[t c6t trong midn dong chdy dd xu6t tctlt qui d6nh gii ctrc th6ng s6 thriy
luc duoc thuc hiQn dua trdn ddc tnmg vft lf cria dong Ngodi ra, nh6m MPS cdn tham kh6o crlc
vi tri c6c m{t cdt niry Tr6n co sd c6c ti€u chi
duqc de ra, c6c phdn tich, so siffi s€ dga tr€n
c6c ktlt qud sau:
1/ Trucng vQn t6c trong k6nh vd bu6ng hrit
dti so s6nh ve A9 d6ng ddu v4n tdc m{t tho6ng; quan s6t duong dong tr€n m{t thoring so s6nh xu
huong hinh thanh xo6y m{t tho6ng;
2/ Ducrng ddng vd mat ddng cuong dQ xoriy d6
3/ Cucrng dQ xo6y theo phuong z trong ving
gita d6y vd born Ae eann gi6 vd gi6 tri 6p sudt
nh6 nh6t, m6t trong nhtng nguy€n nhdn t4o bgt
khi tru6c khi vdo bom:
TAP CHITAINGUYEN NUdC S6 I-ZOi 7 11
Trang 5* KHOA HQC COXC NGHE *
Ilinh 6.vi tr[ cdc mdt cdt xuil kAt qud ddnh gid
A: vi tri tlnh NPSH, B: c*a vdo ting hilt, C: vi tri
- J.
mat cat ti|u chi 3, D: vi trl mdt cdt tiAu chi 4, E:
vi tr[ mfit cat ffiu chf 5.
4/ G6c xoin cria ddng o tru6c l6i vio cta
t , , -or
bom theo khuy€n ciio cira HI 0:5-7o,lon nhdt ld
mdn: /u,\
0=tan-Lt-l:lJl
v-rv'r
\ u /-\,r-l
Trong d6
u: \'dn tdc doc tryc trung binh
d:D' : Duong kinh 6ng
n: so vong quay
- i A a
ul: \an toc tlep tuyen
ur:\'dn tdc theo phuong z
5/ D9 kh6ng d6ng d6u phdn b6 van tdc l6i
.;
vdo dng hirt, so srlnh vdi ti6u chi cia HI ld d0
kh6ng ddng d0u vfln t6c ndy phii <l0o/o
6/ NPSH s l6i veo cria bcrm dC d6nh ei6 khi
ning chdng xAm thqc cira bom
Vi tri c6c m{t cht ny ktit qud so siinh dugc
th€ hien u€n hinh 6.
Velocity magnitude ( m/s)
- 2.50
t 2.25
,ti z.m
1.50
t.z )
' i 1.0O
0.75
tlii$
k 0.s0
K
I 0.2s
I
0.00
4 KEr QUA
4.1 HQi tg cria crflc d4i luqng tinh toin
TrOn hinh 6 trinh bey kiit qu6 hQi tp cria qu6 trinh tinh c6c th6ng si5 ctra ddng chdy, g6m bio
toirn luu lugng, vfln t6c theo cilc phuong vi c6c
A,
thdng s6 xody Tuy c6c gi6 tri tinh khdng hQi tu
vA mQt gi6 tri, nhung khoing bii5n thi€n cria c6c
gi6 tri tinh toan trong khoing l0-5 di5n l0-3,
.^
trong khodng sai s6 ch6p nh4n duqc 56 lAn lflp thri nghiQm i20000 lAn, tuong duong voi 600s
-,, 1^.
vat ly Vdi ket quA ndy, ta thdy c6 th6 ldy k6t
qui o thoi di€m 300s vflt lf dO phdn tich
le+0O 1+o1
1c-O2
1+O3 1+04 1+O5 1FO6 'le-07
0 20@0 40000 60000 80@0 100@0 1
IIinh 7 H1i tu cila cdc dqi luqng tinh todn
4.2 So srinh vd truirng phin b6 v$n t6c vir
xu hufng hinh thinh xoiy m{t thoring Truong phan b6 vfln t6c t4i mflt cit nim trCn
mdt phdng xoz
Velocity magnitude (m/s)
- 2.50
:ttq
$s -' tr: z.oo t.75 t.50
ii:r r'zs
- 1.00 :'': O.7S
*.1S
ffi 0.50
I o.2s 0.m (a) hz: l.0m (hzlD=0,74) (b) hz :1.62 m (h2lD:1,2)
Ilinh 8 Trudng phdn bii vdn tiic tqt m(t cdt d giiia bom
12 TAP CHITAI NGUYEN NUdC 56 1-2017
Trang 6* KHoA Hec c0Nc NGHp *
Trdn hinh 8 trinh bdy bitin ttOi cria modul vfn
t6c trong bu6ng hrit vd 6ng bom tr6n m{t phing
dOi xung xoz K6t quA cho thdy dS d6ng d€u van
t6c trong 6ng bcm t6t hon trong trulng hqp (b)
V€locity magnitude (m,/s)
^,^ F zlP i
t; ss-" , '
F,i-F
::: ' 'b,&r ,.i,:-,
(a) hz: 1.0m (h2lD:0,74)
so voi trudng hqp (a) tr6n m{t c6t ndy k6 cd o l6n c4n l6i veo 6ng vd trong dudrng 6ng
Trwdng philn b6 vQn t6c ei mgt thodng
velocity magnitude (m/s)
lo'
s; -o28
o.24
i:::
: o.r:
bo.*
ro.g
I os
',',1.i:r:':r:ii ':
'
FsS Li
u_ "_i (b) hz : 1.62 m (h2/D:1,2)
IIinh 9 Trudng phdn bii vqn t6c Ui mdt thodng
Bi0u di6n cac duong itdng modul van t6c t6n tinh d6i xring vd v4n t6c trdn m6t tho6ng
m4t thor{ng dugc tinh bay tOn hinh 9 cho hai
trtrong hqp (a) ve (b) MQt crich tdng quaq hinh dnh
dong ch6y dugc phan 6nh kh6 tuong rl6ng cho hai
truong hgp nay: d vung xa 6ng hrit dong kh.i dCq
voi gi6 d van tOc nr:ong hSp (a) l<m hon trong
tuong hqp (b) DiAu nay hqp ly vi ti6t diQn chiy cu,a
tuong hqp O) lon hon do 6ng hit dAt cao hon, titlt
D6 quan s6t rd hon v4n t6c d vtrng bi€n dOi
nhi€u ld vtrng s6t 6ng hirt, c6c mdt trich d c6c vf
tri kh6c nhau dugc lga chgn, ta nh4n th6y:
1- Tei vi trf dong viro truc diQn vdi 6ng hrit,
vfn t6c dAu <14t gi6 tri nh6 nh6t vd l6n ddn phfa
ngodi vi tri ndy DiAu ndy hoin todn hqp lf ve
m4t v4t l;f, vd ta t4m tt4t t6n ld di6m drmg v4t lf;
2- T6n t4i ving dong quAn d g6c bu6ng hrit;
dong quAn d vf trf ndy o truong ho-" (a) ldn hon
vd phric tap hon truong hqp (b);
3- Ngodi ditim dtmg v4t l;f, xu6t hiQn mQt
s6 vi tri vpn t6o x6p xi (0) trong virng ldn c4n
6ng hrit, nhtmg khdng trung khop giira hai
trudng hqp 56 luqng vi tri ndy trong trudng
ho p (a) nhi€u hon trong trucrng hcr,p (b)
Gradient thay d6i v4n tdc cria truong hqp (a)
c6 vd l6n hon truong hqp (b) Dong trong
trudng hqp (b) bitin dgng it hcrn vd xu6t hiQn
(cdn nfta)
TAI LIEU THAM KHAO
"Vortex detection in pump sumps by means of
CFD" (2010)XXIV Latin American Congress
on Hydraulics, Punta del Este, Uruguay - Paper
[2] Okamura T., Kyoji K and Matsui J.
(2007), "CFD Prediction and Model Experiment
Proceedings of the 9th Asian International Conference on Fluid Machinery Jeju, Korea
t3] Nagahara, T.o Sato T., Okamura T
(2003), "Measurement of the Flow around the Submerged Vortex Cavitation in a Pump Intake
Symposium on Cavitation Osaka Japan P l-7.
[a]Abir Issa (2009): Etudes hydrauliques de
I'influence des geometries des bassins sur
I'alimentation des pompes Engineering Sciences Arts et Metiers ParisTech 2009
Ngttdi phdn bi€n: TS TrAn Vtn Cdng
raP cHfrAt NGUYeN ruudC S6 I