BÀI 15 BƠM LY TÂM VÀ GHÉP BƠM

báo cáo thực hành các quá trình thiết bị và cơ học trong công nghệ hoá BÀI 15 BƠM LY TÂM VÀ GHÉP BƠM của trường đại học Công nghiệp Tp.HCM do sinh viên biên soạn báo cáo và được giáo viên chỉnh sửa bài đúng theo yêu cầu

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

  

BÁO CÁO THỰC HÀNH CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

BƠM LY TÂM VÀ GHÉP BƠM

GVHD: Trần Thảo Quỳnh Ngân

SVTH:

Lớp học phần:

Ngày thực hành: 28.01.2020

Trang 2

MỤC LỤC

15.1 GIỚI THIỆU 4

15.2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 5

15.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

15.3.1 Các thông số đặc trưng của bơm 5

15.3.1.1 Năng suất 5

15.3.1.2 Cột áp toàn phần 5

15.3.1.3 Công suất cung cấp 6

15.3.1.4 Hiệu suất bơm 6

15.3.2 Đặc tuyến của bơm ly tâm 7

15.3.2.1 Đặc tuyến của bơm 7

15.3.3 Đặc tuyến mạng ống 7

15.3.4 Ghép bơm nối tiếp 8

15.3.5 Ghép bơm song song 8

15.4 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 9

15.4.1 Sơ đồ hệ thống 9

15.4.2 Trang thiết bị, hoá chất 9

15.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 9

15.5.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trung của bơm 9

15.5.1.1 Chuẩn bị 9

15.5.1.2 Các lưu ý 10

15.5.1.3 Báo cáo 10

15.5.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp 10

15.5.2.1 Chuẩn bị 10

15.5.2.2 Các lưu ý 10

15.5.2.3 Báo cáo 10

15.5.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song 10

15.5.3.1 Chuẩn bị 10

15.5.3.2 Các lưu ý 11

15.5.3.3 Báo cáo 11

15.6 KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 11

Trang 3

15.6.1 Kết quả 11

15.6.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm 11

15.6.1.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp 12

15.6.1.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song 12

15.6.2 Xử lý số liệu 13

15.6.2.1 Thí nghiệm1: Xác định các thông số của bơm 13

15.6.2.2 Thí nghiệm2: Ghép bơm nối tiếp 15

15.6.2.3 Thí nghiệm3: Ghép bơm song song 18

15.7 NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN 22

15.8 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

Trang 4

BÀI 15: BƠM LY TÂM VÀ GHÉP BƠM

15.1 GIỚI THIỆU

Bơm ly tâm là loại máy vận chuyển chất lỏng thông dụng nhất trong công nghệ hoá chất Việc hiểu nguyên lý hoạt động và đặc trưng của một bơm ly tâm la điều quan trọng nhất cốt lõi đối với bất kỳ sinh viên công nghệ nào

Hình 15.1 Cấu tạo bơm ly tâm

Bơm ly tâm chuyển năng lượng cung cấp từ motor điện hoặc tuabin để chuyển thành năng lượng động học (động năng) và sau đó chuyển thành năng lượng áp suất chất lỏng mà đang được bơm Các biến đổi năng lượng xuất hiện do tác dụng của 2 phần chính của bơm, cánh guồng và buồng xoắn ốc hay bộ khuếch tán Bánh guồng là bộ phận quay mà truyền năng lượng do động cơ cung cấp thành năng lượng động học Bộ xoắn ốc hay bộ khuếch tán là bộ phận tĩnh mà chuyển năng lượng động học thành thế năng (áp suất) Tất cả các dạng năng lượng liên quan đến hệ thống chuyển động chất lỏng được diễn tả trong các thuật ngữ cột áp (chiều cao cột chất lỏng) Chất lỏng quá trình đi vào đầu hút và sau đó vào mắt (tâm) của cánh guồng Khi bánh guồn chuyển động, nó quat chất lỏng đặt vào khoảng trống giữa các cánh đi ra ngoài và tạo ra gia tốc ly tâm Khi chất lỏng rời tâm cánh guống, một vùng áp suất thấp được tạo ra làm cho chất lỏng bên ngoài tràn vào Vì dạng cánh guồng là cong, chất lỏng được đẩy tiếp tuyến và theo hướng xuyên tâm do lực ly tâm Tác động của lựa này bên trong bơm giống như lực mà giữ nước trong cái gàu mà đang quay ở đầu dây

Trang 5

Ý tưởng chủ đạo là năng lượng được tạo ra bởi lực ly tâm là năng lượng động học Lượng năng lượng cung cấp cho chất lỏng thì tỷ lệ với vận tốc ở gò hay cánh đuôi của cánh guồng Cánh guồng càmh quay nhanh hay cánh guồng càng lớn thì vận tốc cao hơn ở cánh đuổi cánh guồng càng lớn và năng lượng cung cấp cho chất lỏng càng lớn Năng lượng động học này của chất lỏng thoát ra khỏi cánh guồng được sử dụng bằng cách tạo ra một trở kháng đối với dòng Trở kháng đầu tiên được tạo ra bởi bộ xoắn ốc của bơm (vỏ bơm) mà hãm chất lỏng và làm cho nó chuyển động chậm lại Trong đầu đẩy, chất lỏng giảm tốc hơn nữa và vận tốc của nó được chuyển thành áp suất theo nguyên lý Bernoulli

Ghép bơm là vấn đề rất cần thiết và quan trọng trong công nghiệp bởi vì nó mang lại nhiều lợi ích và đáp ứng được nhu cầu thực tế cần thiết Cho nên trong bài thí nghiệm này chúng ta sẽ làm thí nghiệm và nghiên cứu khi chúng ta ghép 2 bơm nối tiếp, song song với nhau các thông số kỹ thuật của hệ thống ghép bơm thay đổi như thế nào so với lý thuyết

15.2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Xác định cột áp toàn phần, công suất và hiệu suất của bơm ly tâm bằng cách đo đạc các thông số khi thay đổi lưu lượng chất lỏng (năng suất bơm)

- Xây dựng đường đặc tuyến của mạng ống để xác định điểm làm việc của bơm

- Xây dựng đường đặc tuyến hệ 2 bơm ghép nối tiếp

- Xây dựng đường đặc tuyến của hệ 2 bơm song song

15.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

15.3.1 Các thông số đặc trưng của bơm

15.3.1.1 Năng suất

Năng suất của bơm là thể tích chất lỏng mà bơm cung cấp được trong một đơn vị thời gian

Ký hiệu: Q Đơn vị tính: m3/s, l/s, l/ph,

Trang 6

15.3.1.2 Cột áp toàn phần

Cột áp toàn phần là áp suất chất lỏng tại miệng ra của ổng đẩy Nó được tính như sau:

H = (Chênh lệch cột áp tĩnh + Chênh lệch cột áp động + Chênh lệch chiều cao hình học)

H = Hs + Hv + He, (m)

Chênh lệch áp tĩnh:

Hs = P out −P¿

ρg , (m) Trong đó: P out: áp suất chất lỏng tại đầu ra, Pa

Pin : áp suất chất lỏng tại đầu vào, Pa

Chênh lệch cột áp động:

Hv = v out2 −v¿2

2 g , (m)

Trong đó: vout = π d 4Q

out

2 : là vận tốc tại đầu ra, m/s

vin = π d 4 Q

¿

2 : là vận tốc tại đầu vào, m/s

Chênh lệch chiều cao hình học:

He = zout - zin , (m) Trong đó:zin: chiều cao hình học tại đầu vào, m

zout: chiều cao hình học tại đầu ra, m

15.3.1.3 Công suất cung cấp

Công suất động cơ cung cấp với bơm được tính như sau:

Pm = 2πnt60 , (W)

Trang 7

Trong đó: n: tốc độ vòng quay của bơm, vòng/phút

t: moment xoắn của trục, N.m

15.3.1.4 Hiệu suất bơm

Hiệu suất của bơm được tính như sau:

E = P h

P m.100%

Trong đó: Ph: công suất thuỷ lực tác động tới chất lỏng, có thể được tính như sau:

Ph = QHρg , (W) Trong đó: Q: lưu lượng chất lỏng, m3/s

15.3.2 Đặc tuyến của bơm ly tâm

15.3.2.1 Đặc tuyến của bơm

Hình 15.2 Đặc tuyến của bơm ở một tốc độ bơm không đổi

Đường H – Q biểu diễn mối quan hệ giữa cột áp toàn phần và lưu lượng Khi cột áp toàn phần giảm khi lưu lượng tăng hoặc ngược lại

Đường Pm – Q biểu diễn mối quan hệ giữa công suất cung cấp cho bơm và lưu lượng qua bơm Ngoài vùng hoạt động tối ưu của bơm đường này trở nên phẳng, do một sự thay đổi lớn công suất chỉ tạo ra một sự thay đổi nhỏ về vận tốc của dòng Đường E – Q biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất và lưu lượng bơm Đối với 1 bơm nào đó thì nó sẽ đạt hiệu suất tương ứng với năng suất nào đó

Trang 8

15.3.3 Đặc tuyến mạng ống

Đặc tuyến mạng ống là đường cong biểu diễn mối quan hệ Hmo – Q:

Hmo = C + KQ2 , (m) Trong đó: Q: lưu lượng, m3/s

Hmo: Tổn thất cột áp khi chất lỏng chuyển động trong ống dẫn, m

C = P2−P1

ρg + (z2 – z1) , (m)

K = (∑ξ +λ 1 d¿ 16

π d42 g

Trong đó: P1,p2: áp suất đầu vào và đầu ra của ống, N/m2

Z1, z2: chiều cao đầu vào và đầu ra của ống, m

L: chiều dài của ống, m

λ: hệ số ma sát

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

∑ξ: tổng hệ số trở lực cục bộ của ống

15.3.4 Ghép bơm nối tiếp

Các bơm gọi là làm việc nôi tiếp nếu sau khi ra khỏi bơm này, chất lỏng được đưa tiếp vào ống hút của bơm kia, rồi sau đó mới được đưa vào hệ thống Như vậy khi các bơm làm việc nối tiếp, lưu lượng của chúng bằng nhau và bằng lưu lượng tổng cộng của hệ thống, cột áp của hệ thống bằng tổng cột áp của các bơm

Q = Q1 = Q2 = = Qn

H = H1 + H2 + + Hn Các bơm làm việc nối tiếp được sử dụng khi hệ thống yêu cầu áp lực cao mà một bơm không đáp ứng được

Trang 9

15.3.5 Ghép bơm song song

Các bơm khi làm việc cùng cấp nước vào một hệ thống đường ống gọi là làm việc song song Vì thế khi các bơm làm việc song song trong hệ thống thì chúng có cột áp bằng nhau và bằng cột áp yêu cầu của hệ thống, còn lưu lượng của hệ thống sẽ bằng tổng lưu lượng của các bơm

Theo lý thuyết, khi các bơm làm việc song song với nhau thì cột áp tổng Htc của hệ thống bằng cột áp toàn phần của từng bơm:

Htc = H1 = H2 = Hn và lưu lượng tổng cộgn của hệ thống bằng tổn lưu lượng của các bơm cùng làm việc:

Q = Q1 + Q2 + Qn Như vậy các bơm làm việc nối tiếp được sử dụng khi hệ thống yêu cầu cần lưu lượng lớn mà một bơm không đáp ứng được

Trong thực tế ta có thể ghép hai hoặc nhiều bơm làm việc song song trên cùng một hệ thống đường ống Thậm chí có nhữung trường hợp hai trạm làm việc song song trên một hệ thống đường ống

15.4 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

15.4.1 Sơ đồ hệ thống

Hình 15.6 (Sgk – tr.146)

15.4.2 Trang thiết bị, hoá chất

- Chất lỏng sử dụng trong hệ thống là nước tính khiết

- Các thông số cần thiết cho việc tính toán:

+ Công suất thiết kể của bơm: N = 0,37 kW

+ Lưu lượng tối đa của bơm: Qmax = 90 l/ph

+ Đường kính ống có ký hiệu như sau: ϕ 27 ×1,8mm

+ λ = 0,03: hệ số ma sát

Trang 10

+ Thước dây

15.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

15.5.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trung của bơm

15.5.1.1 Chuẩn bị

- Van xả đáy phải được đóng hoàn toàn

- Cho nước vào bình chứa khảong 2/3 thể tích bình chứa Nếu bình chưa có nước thì kiểm tra van xả đáy trước khi cho nước vào

- Mở hoàn toàn tất cả các van

15.5.1.2 Các lưu ý

- Đảm bảo mực nước trong bình chứa khoảng 2/3 thể tích bình

- Khi bơm bật nhưng bơm không hoạt động hoặc không có lưu lượng thì phải tắt ngay bơm vào báo cáo ngay cho giáo viên hướng dẫn

- Đảm bảo không có bọt khí trong hệ thống trước khi tiến hành thí nghiệm

- Thường xuyên kiểm tra và so sánh các giá trị đo trong quá trình làm thí nghiệm

15.5.1.3 Báo cáo

- Biểu diễn đặc tuyến mạng ống (Ho – Q) và đặc tuyến thực của bơm (H-Q)

- Xác định giao điểm của đường đặc tuyến của mạng ống và đặc tuyến thực của bơm để xác định điểm làm việc của bơm

15.5.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp

15.5.2.1 Chuẩn bị

Giống thí nghiệm 1

15.5.2.2 Các lưu ý

15.5.2.3 Báo cáo

- Biểu diễn đặc tuyến mạng ống (Ho – Q) và đặc tuyến thực của hệ thống ghép 2 bơm nối tiếp (H-Q)

Trang 11

- Xác định giao điểm của đường đặc tuyến của mạng ống và đặc tuyến thực của hệ thống ghép 2 bơm nối tiếp để xác định điểm làm việc của hệ thống ghép 2 bơm nối tiếp

15.5.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song

15.5.3.1 Chuẩn bị

15.5.3.2 Các lưu ý

15.5.3.3 Báo cáo

- Biểu diễn đặc tuyến mạng của ống (Ho – Q) và đặc tuyến thực của hệ thống ghép 2 bơm song song (H – Q)

- Xác định giao điểm của đường đặc tuyến của mạng ống và đặc tuyến thuẹc của hệ thống ghép 2 bơm song song để xác định điểm làm việc của hệ thống ghép 2 bơm song song

15.6 KẾT QUẢ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU

15.6.1 Kết quả

15.6.1.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm

Bảng 1: Thí nghiệm 1: Kết quả Xác định các thông số đặc trưng của bơm

Tốc độ

bơm n (rpm)

Phút (kg/cm2) Pđẩy (kg/cm2) xoắn độngMoment

cơ t (N.m)

Trang 12

9 54 1260 -0,29 0,55 0.50

15.6.1.2 Thí nghiệm 2: Ghép bơm nối tiếp

Bảng 2: Thí nghiệm 2: Kết quả Ghép bơm nối tiếp

STT Q (LMP) Tốc độbơm

n (rpm) Phút (kg/cm2) Pđẩy (kg/cm2)

Moment xoắn động

cơ t (N.m)

15.6.1.3 Thí nghiệm 3: Ghép bơm song song

Bảng 3: Thí nghiệm 3: Kết quả Ghép bơm song song

bơm

n (rpm)

Phút (kg/cm2) Pđẩy (kg/cm2) Moment

xoắn động cơ

t (N.m)

Trang 13

3 24 1260 -0,12 1,75 0.37

15.6.2 Xử lý số liệu

15.6.2.1 Thí nghiệm1: Xác định các thông số của bơm

Co 90o (0,75) Co chữ T,co 45o (1,5) Van thường (2) Van khoá (6,4)

- Tổng hệ số trở lực cục bộ

- Chiều dài ống: L = 5,695 (m) = 5,7 (m)

- Đường kính trong của ống (ϕ 27×1,8mm): D = 27−(2× 1,8)=0,0234(m)

- Hệ số ma sát: λ=0,03

Q = 6 (l/ph) = 6× 1060−3 = 1×10-4 (m3/s)

Phút = -0,07 kg/cm2 = -0,07 × 98066,5 = - 6864,66 (Pa)

Pđẩy = 1,5 kg/cm2 = 1,5 ×98066,5 = 147099,75 (Pa)

- Chênh lệch áp tĩnh:

Hs = P out −P¿

ρg = 147099,75+6864,651000 ×9,81 =15,69(m)

- Chênh lệch cột áp động:

vout = vin (vận tốc đầu vào và đầu ra là như nhau)

Trang 14

Hv = v out2 −v¿2

2 g =¿0 (m)

- Chênh lệch chiều cao hình học:

He = zout – zin = 1,25 – 0,95 = 0,3 (m)

- Cột áp toàn phần: Htp = Hs + Hv + He = 15,69 + 0 + 0,3 = 15,99 (m) = 16 (m)

C = P2−P1

K = (∑ξ +λ l d¿ 16

π d42 g = (27,65+0,03 × 5,70,0234)× 16

Hmo = C + KQ2 = 0 + 30265679,78× (10-4)2 = 0,3 (m)

- Công suất cung cấp

Pm = 2πnt60 = 2π ×1260 ×0,3260 = 42,22 (W)

Bảng 4: Phần xử lý số liệu TN1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm

Q (m3/s) Phút (Pa) Pđẩy (Pa) Pm (W) Htp (m) Hmo (m)

Trang 15

0 10 20 30 40 50 60 70

0

5

10

15

20

25

30

35

Đ c tuyến của bơm ặ Lưu lượng Q, l/phĐ c tuyến của ống ặ

Hình : Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giũa cột áp và lưu lượng

15.6.2.2 Thí nghiệm2: Ghép bơm nối tiếp

Co 90o (0,75) Co chữ T,co 45o (1,5) Van thường (2) Van khoá (6,4)

∑ξ = 13 ×0,75+7× 1,5+2× 2+1× 6,4=30,65

- Chiều dài ống (lúc đo): L = 6,4 (m)

- Hệ số ma sát: λ=0,03

Q = 7 (l/ph) = 7× 1060−3 = 1,67×10-4 (m3/s)

Phút = -0,07 kg/cm2 = -0,07 × 98066,5 = - 6864,65 (Pa)

Pđẩy = 1,5 kg/cm2 = 4 ×98066,5 = 392266 (Pa)

Hs = P out −P¿

ρg = 392266+6864,651000 ×9,81 =40,686 (m)

Trang 16

vout = vin (lưu lượng đầu vào và đầu ra là như nhau)

Hv = v out2 −v¿2

2 g =¿0 (m)

- Chênh lệch chiều cao hình học:

He = zout – zin = 1,25 – 0,95 = 0,3 (m)

- Cột áp toàn phần: H = Hs + Hv + He = 40,686 + 0 + 0,3 = 41 (m)

C = P2−P1

K = (∑ξ +λ l d¿ 16

π d42 g = (30,65+0,03 × 6,40,0234)× 16

Hmo = C + KQ2 = 0 + 33640002,82 × (1,67x10-4)2 = 0,46 (m)

- Công suất cung cấp

Pm = 2πnt60 = 2π ×1260 ×0,5760 = 75,2 (W)

Bảng 5:Phần xử lý số liệu TN2: Ghép bơm nối tiếp

Q (m3/s) Phút (Pa) Pđẩy (Pa) Pm (W) Htp (m) Hmo (m)

Trang 17

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Đ c tuyến của bơm ặ Đ c tuyến của ống ặ

Lưu lượng Q, l/ph

Hình : Đồ thị biểu diễn sự giao điểm và điểm làm việc của bơm

15.6.2.3 Thí nghiệm3: Ghép bơm song song

Co 90o (0,75) Co chữ T,co 45o (1,5) Van khoá (6,4)

∑ξ = 12×0,75+7×1,5+1× 6,4=31,9

- Chiều dài ống: L = 7,3 (m)

- Hệ số ma sát: λ=0,03

Q = 8 (l/ph) = 8× 1060−3 = 1,3×10-4 (m3/s)

Phút = -0,07 kg/cm2 = -0,07 × 98066,5 = - 6864,65 (Pa)

Pđẩy = 2,3 kg/cm2 = 2,3 ×98066,5 = 225553 (Pa)

Hs = P out −P¿

ρg = 225552,95+6864,651000 ×9,81 =23,7(m)

vout = vin (lưu lượng đầu vào và đầu ra là như nhau)

Hv = v out2 −v¿2

2 g =¿0 (m)

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	281,92 KB