Tiểu luận tìm hiểu các loại máy bơm chất lỏng

- Bơm hai miệng hút - Bơm có bánh công tác hút chất lỏng từ hai phía, cách hútnày lưu lượng bơm tăng gấp đôi, không gây lực hướng trục, bơm làm việc ổnđinh, bề vững hơn.. IV./ NGUYÊN LÝ

TIỂU LUẬN

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN……… 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……… 3

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ……… 4

LỜI MỞ ĐẦU……… 5

BƠM LY TÂM……… 6

I.Giới thiệu ……… 7

II.Đặc điểm bơm ly tâm……… 8

III.Cấu tạo bơm ly tâm……… 9

IV.Nguyên lý hoạt động bơm ly tâm……… 10

Lực hướng trục ly tâm……… 11

Một số chú ý trong kết cấu và sử dụng bơm……… 11

BƠM CÁNH GẠT……… 15

I.Giới thiệu……… 15

II.Cấu tạo và nguyên lý làm việc……… 15

1.Bơm cánh gạt tác dụng đơn……… 15

2.Bơm cánh gạt tác dụng kép……… 17

III.Các thông số làm việc và ưu nhược điểm……… 17

1.Nhược điểm của bơm cánh gạt……… 18

2.Ưu điểm của bơm cánh gạt……… 18

IV.Điều chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt……… 18

1.Bơm cánh gạt tác dụng đơn……… 19

2.Bơm cánh gạt tác dụng kép……… 19

V.Tham khảo ……… 19

VI.Ứng dụng……… 20

BƠM PISTON I.Giới thiệu ……… 21

II.Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động……… 21

III.Năng suất của bơm piston……… 22

IV.Cột áp của bơm trong quá trình đẩy và hút……… 23

V.Một số ưu nhược điểm của bơm piston……… 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI CẢM ƠN

Qua quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm, vớichuyên ngành công nghệ thực phẩm, chúng em đã tiếp thu được rất nhiều kiến thứcquý báu, rèn luyện được các kĩ năng chuyên môn để có thể tự tin ứng dụng những kiếnthức ấy khi làm việc tại các cơ sở, xí nghiệp và hơn nửa cũng là hành trang để chúng

em có những bước tiến xa hơn trong cuộc sống Chúng em xin chân thành bày tỏ lòngcảm ơn sâu sắc tới tất cả Quý Thầy, Cô Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm

TP HCM đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức giúp chúng em có được thànhquả như ngày hôm nay

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Đào Thanh Khê đã tận tình hướng dẫn chúng

em để chúng em có thể hoàn thành tốt bài tiểu luận này

Kính chúc Quý Thầy Cô Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP HCM

luôn dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành quả trong sự nghiêp trồng người

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.HCM, ngày….tháng….năm 2012.

Giáo viên hướng dẫn

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

2005100240

Nguyễn Thị Mai PhụngPhạm Ngọc Quế Hương

Các sản phẩm máy bơm thường sử dụng trong ngành công nghệ thực phẩm

gồm các loại bơm ly tâm,bơm piston,bơm cánh gạt… với các loại khác nhau phục

vụ trong các khâu riêng biệt trong quá trình chế biến sản phẩm thực phẩm phục vụ cho

con người Hôm nay nhóm chúng tôi xin giới thiệu về ba loại máy bơm thường thấytrong ngành thực phẩm của chúng ta, chúng tôi xin nêu khái quát về cấu tạo, chứcnăng từng bộ phận của một vài máy bơm,nguyên lý làm việc của từng loại khác nhau,

ưu nhược điểm của chúng, các thông số kỹ thật để chọn được máy tốt,…

Trong quá trình làm bày chúng tôi vẫn có thể mắt nhiều sai sót mong các bạn

và thầy cô bỏ qua và góp thêm nhiều ý kiến hay cho bày tiểu luận của chúng tôi lầnsau có nhiều điểm mới hơn Sau cùng chúng tôi xin cảm ơn thầy đã tạo điều kiện vàgiao đề tài này cho nhóm chúng tôi

Xin chân thành cảm ơn!

Bơm ly tâm

I.GIỚI THIỆU

Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, nhờ bánh công tác (cánh quạt) cơ năng củamáy chuyển sang năng lượng thủy động của dòng ra, cụ thể đó là tích số của 4 thôngsố: lưu lượng (Q), cột áp (H), trọng lượng riêng của chất lỏng (ρ) và) và gia tốc trọng lựcnơi đặt máy (g)

Bơm ly tâm có những ưu điểm sau :

-Cấu tạo đơn giản và chắc chắn, tháo lắp tiên lợi, trọng lượng kích thước khônglớn khi có năng suất lớn, diên tích đặt máy không lớn và nền máy đơn giản

-Nối trực tiếp với động cơ điên hoặc tuốc bin hơi thích ứng với kích thước của

tất cả trạm bơm và nâng cao hiệu suất của liên hợp bơm.

-Khởi động bơm nhanh và điều chỉnh đơn giản trong khoảng lưu lượng lớn

- Truyền nước đều và liên tục Có thể bơm được nhiều loại chất lỏng khác nhau,hỗn hợp chất lỏng và chất rắn

-Giá thành tương đối rẻ, sử dụng đơn giản, tiện lợi

Xét sơ đồ kết cấu cuả một bơm ly tâm đơn giản:

Cách phân loại:

Phân loại theo cột áp của bơm:

-Bơm cột áp thấp : H < 20m cột nước

-Bơm cột áp trung bình : H = (20 60)m cột nước

-Bơm cột áp cao : H > 60m cột nước.

Phân loại theo sô' lượng bánh công tác lắp nối tiếp trong bơm:

-Bơm một cấp (một bánh công tác): cột áp của bơm hạn chế ( < I0m cột nước)

bởi số vòng quay và sức bền vât liệu cánh dẫn

- Bơm nhiều cấp: gồm 2 hay nhiều bánh công tác mắc nối tiếp nhằm nâng caocột áp của bơm

Phân loại theo cách dẫn chất lỏng vào bánh công tác:

- Bơm một miệng hút - bơm có bánh công tác hút chất lỏng từ 1 phía (còn gọi

là bơm Congxon) Cách hút này lưu lượng hạn chế, phát sinh lực dọc trục

- Bơm hai miệng hút - Bơm có bánh công tác hút chất lỏng từ hai phía, cách hútnày lưu lượng bơm tăng gấp đôi, không gây lực hướng trục, bơm làm việc ổnđinh, bề vững hơn

Ngoài ra còn phân loại theo sự bố trí của trục bơm: bơm trục ngang, bơm trục

đứng

II./ĐẶC ĐIỀM BƠM LY TÂM:

Hình 2 – Mặt cắt cho thấy các bộ phận bên trong bơm ly tâm

 Bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, hóa chất, kể cả hỗn hợp các chấtlỏng và chất rắn

 Phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao:

- Cột nước bơm H = 10 ÷ hàng ngàn mét

- Lưu lượng bơm Q = 2 ÷ 100.000 m3/h

- Công suất động cơ N = 1 ÷ 6000 kW

 Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy

 Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác; η = 0,65 ÷ 0,9

 Giá thành không cao lắm

III./ CẤU TẠO CỦA BƠM LY TÂM:

Xét sơ đồ kết cấu của một bơm ly tâm đơn giản trên hình sau đây, ta thấy bơm ly tâmgồm có các bộ phận chủ yếu sau :

 Bánh công tác: kết cấu có 3 dạng chính là cánh mở hoàn toàn, mở một phần vàcánh kín Bánh công tác được lắp trên trục của bơm cùng với các chi tiết khác cốđịnh với trục tạo nên phần quay của bơm gọi là Rôto Bánh công tác được đúcbằng gang hoặc thép theo phương pháp đúc chính xác Các bề mặt cánh dẫn vàđĩa bánh công tác yêu cầu có độ nhẵn tương đối cao (tam giác 3 đến 6) để giảmtổn thất Bánh công tác và Rôto của bơm đều phải được cân bằng tĩnh và cânbằng động để khi làm việc bánh công tác không cọ xát vào thân bơm

 Trục bơm: thường được chế tạo bằng thép hợp kim và được lắp với bánh côngtác thông qua mối ghép then

 Bộ phận dẫn hướng vào Hai bộ phận này thuộc thân bơm thường

 Bộ phận dẫn hướng ra (buồng xoắn ốc) đúc bằng gang có hình dạng tương đốiphức tạp

 Ống hút Hai loại ống này có thể làm bằng gang đúc, tôn hàn hoặc cao su

 Ống đẩy

Hình 1: Các bộ phận của bơm ly tâm

Một số dạng của bánh công tác của bơm ly tâm thường được sử dụng

IV./ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM LY TÂM:

 Trước khi bơm làm việc, cần phải làm cho thân bơm (trong đó có bánh côngtác) và ống hút được điền đầy chất lỏng, thường gọi là mồi bơm

 Khi bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng ở trong bánhcông tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị văng từ trong ra ngoài, chuyển độngtheo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩycủa bơm Đồng thời, ở lối vào của bánh công tác tạo nên vùng có chân không vàdưới tác dụng của áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào của bơm, chấtlỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút, đó là quá trình hút của bơm.Quá trình hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên tụcqua bơm

 Bộ phận dẫn hướng ra (thường có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồng xoắn ốc)

để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy được điều hòa, ổn định và còn cótác dụng biến một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết

Lực hướng trục trong bơm ly tâm

Ớ những bơm hút một phía, trong thời gian làm việc bánh công tác chịu tác dụngcủa lực hướng trục về phía ngược với hướng chuyển động của chất lỏng đi vào bơm.Lực đó sinh ra lực ma sát phụ làm tăng thêm tổn thất năng lượng, giảm năng suất vàhiệu suất của bơm.Quan sát sơ đồ bánh công tác (Hình 11-17), khi chất lỏng đi vào

bánh công tác có áp suất p i và khi đi ra áp suất tăng lên p 2 Vì p 2 lớn hơn p I nên chấtlỏng đi qua các kẽ hở giữa bánh công tác và thân bơm và các buồng trống 1 và 2 và

có thể chạy ngược về ống hút làm giảm năng suất bơm

Lực hướng trục là độ chênh áp lực tác dụng lên

hai mặt trống 1 và 2 từ hai phía, nghĩa là:

P ht = ( 7 Ĩ R2 2 - nR a 2 ) P2 - (nRỈ - nR/ ) P2 - (nR/ - nR a 2 ) P I

Sau khi biến đổi ta có:

Pht = n(Ri 2 - R a ) ( P2 - P I )

Nếu p 2 - p I = yH (cột áp của bơm) ta có:

P ht = Tĩtfỉ (Ri2 - Ro2

MỘT SỐ ĐIỂM CHÚ Ý TRONG KẾT CẤU VÀ SỬ DỤNG BƠM LY TÂM

Để làm cân bằng lực hướng trục, thường dùng các biện pháp sau đây :

miệng hút) hoặc trên đĩa sau bánh công tác có khoan những lỗ, do đó làm giảm độchênh áp suất tác dụng lên thành ngoài của bánh công tác

ngược nhau; hoặc dùng pittong cân bằng gắn vào phần cuối roto của bơm ; hoặc dùngđĩa cân bằng gắn vào trục bơm ở cấp cuối cùng

đặc tính của bơm, trong đó đặc biệt chú ý đường đặc tính cơ bản (H - Q);

- Các thiết bị và đồng hồ đo áp suất, đo chân không, đo điện nên có đầy đủ, phải

có van một chiều ở ống hút để dễ dàng khi mồi bơm và khởi động bơm;

- Trước khi khởi động bơm phải kiểm tra tình trạng bơm, dầu mỡ bôi trơn, động

cơ, các mối ghép, hệ thống điện , sau đó đổ nước để mồi bơm để cho nước điền đầyvào trong ống hút và bánh công tác của bơm, đóng khoá trên đường ống đẩy lại đểtránh quá tải động cơ khi khởi động bơm;

- Khi khởi động bơm, cho động cơ quay ổn định rồi mới từ từ mở khoá ở ốngđẩy cho đến khi đạt năng suất cần thiết;

- Trong khi bơm làm việc cần theo dõi đồng hồ đo, chú ý nghe tiếng máy để pháthiện những hiện tượng bất thường và có biện pháp xử lý kịp thời;

- Khi chuẩn bị tắt máy, làm thứ tự động tác ngược với khi cho máy chạy: đóngkhoá trên ống đẩy trước, tắt máy sau

- Khi bơm làm việc chất lỏng không lên hoặc lên ít, cần dừng máy và kiểm tralại:

+ Các van hoặc khoá trên ống đẩy;

+ Ống hút không kín hoặc chưa đuổi hết không khí ra khi mồi bơm;

+ Lưới chắn rác bị lấp kín hoặc miệng ống hút không ở đúng độ sâu cần thiết cách mặt thoáng bể hút

V./Phương trình cơ bản của bơm ly tâm

Để thiết lâp được phương trình cơ bản của bơm, ta giả thiết khi bơm làm việc không có tổn thất thuỷ lực và bánh công tác có vô số bản lá Điều đó cho phép ta xem dòng chảy trong bánh công tác gồm những dòng nguyên tố và tốc độ của những chất điểm trên bề mặt dòng nguyên tố được xác đinh như nhau.

Ứng dụng phương trình mô men động lượng Đối với bơm ta có biểu thức

mô men quay của trục (Hình 11-2):

Hình 11-2

M =

Công suất trên trục của bánh công tác: N = M ( : vận tốc góc)

Cột suất thủy lực: ( cột áp lý thuyết)

Vì bỏ qua tổn thất thủy lực, N = Ntl, nghĩa là gQ T H t = M :=>

Vì: R 1 = u 1 ; R 2 = u 2 - vận tốc theo chiều quay

cosa 1 = C 1u ; C 2 cosa 2 = C 2u - Thành phần vân tốc tuyệt đối chiếu theo

phương u, nên:

Đó là phương trình cơ bản của bơm ly tâm hay còn gọi

là phương trình ơle của bơm.

Trong các bơm ly tâm hiện đại C 1 vuông góc vớiU 1  a 1 = 90 o

Cột áp thực tế của bơm ly tâm nhỏ hơn cột áp lý thuyết do 2 nguyên nhân:

Do tổn thất thuỷ lực trong bơm; Do có số bản lá nhất định nên không phải tất cả các chất điểm của chất lỏng đều chuyển động bằng nhau.Nó làm giảm tốc

độ tuyệt đối hay hình chiếu của tốc độ tuyệt đối trên phương tốc độ quay.

Vây phương trình để tính cột áp thực tế của bơm có dạng.

Trong đó: H - Cột áp toàn phần của bơm

- Hiệu suất thuỷ lực của bơm, phụ thuộc vào cấu tạo bơm, chất

lượng chế tạo các chi tiết bơm và kích thước bơm.

Máy thuỷ lực cánh gạt được sử dụng nhiều trong hệ thống máy công cụ, khoan, doa,phay, tiện, mài

trong rãnh của roto và luôn có khuynh hướng đi ra tì vào thành vỏ bơm nhờ lò xo Khirôto quay, các bản phẳng này trượt trong các rãnh và gạt chất lỏng, nên gọi là cánhgạt Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và rôto gọi là thể tích làm việc.

Với kết cấu bơm cánh gạt như trên, một vòng quay máy thể hiện một lần hút và mộtlần đẩy còn gọi là bơm tác dụng đơn Bơm càng nhiều cánh gạt thì lưu lượng càngđều, thông thường số cánh gạt có từ 4 đến 12 cánh

Nhược điểm của bơm cánh gạt tác dụng đơn là gây lên lực hướng kính lệch (từkhoang đẩy)

• Nguyên lý làm việc :

Giả sử khi làm việc roto quay

theo chiều mũi tên, thể tích

được đẩy vào ống đẩy 6

Để chất lỏng không bị chảy ngược từ B về A cũng như không bị chẹt trong các thểtích làm việc thì phải bố trí sao cho khi cánh gạt này bắt đầu gạt chất lỏng (vị trí I) thìcánh kia bắt đầu thôi không gạt chất lỏng nữa (ra khỏi vị trí II)

Lưu lượng tức thời của bơm phụ thuộc vào diện tích bề mặt làm việc và tốc độ vòngcủa cánh gạt, như vậy lưu lượng bơm không đều, nó nhỏ nhất khi cánh gạt bắt đầu vào

vị trí I và lớn nhất khi cánh gạt ở vị trí C

Để bơm có lưu lượng đều hơn , ta tăng số cánh gạt lên từ 6 đến 12 cánh

2 Bơm cánh gạt tác dụng kép:

Khác với trường hợp bơm tác dụng đơn, để tăng thể tích làm việc trong quá trình hút

và quá trình đẩy người ta không bố trí roto và stato lệch tâm nhau mà mặt trong củastato có dạng những cung tròn có bán kính khác nhau nối tiếp nhau Hai khoang hút và

2 khoang đẩy được bố trí đối xứng nhau qua tâm của vỏ Để tăng chiều dài khe hẹp,giảm lực dẫn động các cánh gạt và tránh cho cánh gạt không bị kẹt người ta bố trí cáccánh gạt nằm nghiêng so với phương hướng kính một góc = 60 đến 130 (Chú ý khi bốtrí nghiêng như vậy, bơm chỉ làm việc theo một chiều)

Mặt trong của vỏ bơm không phải là mặt trụ, tâm roto và tâm stato trùng nhau, không

có độ lệch tâm

BC và FG :2 cung có bán kính không đổi r1

DE và AH : 2 cung có bán kính không đổi r2

Khi roto quay theo chiều mũi tên, chất lỏng được hút vào từ CD sau đó được đưa vàoEF

Tại phía kia, chất lỏng được trút vào từ GH, sau đó được đưa vào AB

Vậy ta có :

CD , GH :Hai bọng hút nối với ống hút

AB , EF :Hai bọng đẩy nối với ống đẩy

Như vậy trong một vòng quay có 2 quá trình hút và đẩy chất lỏng : bơm tác dụng kép Các bọng hút và bọng đẩy được ngăn cách nhau nhờ kết cấu của vỏ bơm làm cho cáccánh gạt liên tiếp nhau gạt trên các cung đồng tâm

Do lực hướng trục triệt tiêu lẫn nhau ( 2 bọng đẩy đối xứng ) nên áp suất làm việctrong bơm tác dụng kép có thể lớn hơn trong bơm tác dụng đơn

Để cánh gạt trượt dễ dàng trong rãnh, cánh có thể bố trí nghiêng 1 góc = 6 đến 13ngược phía chiều quay của roto

III CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM

1.Nhược điểm của bơm cánh gạt :

- Loại máy này yêu cầu việc lọc chất lỏng khắt khe khi làm việc

- Nhược điểm của bơm cánh gạt tác dụng đơn là gây lên lực hướng kính lệch

2 Ưu điểm của bơm cánh gạt :

- Kết cấu nhỏ gọn đơn giản

- Có khả năng điều chỉnh lưu lượng mà không phải thay đổi số vòng quay (

bơm tác dụng đơn )

- Sử dụng trong hệ thóng bôi trơn , truyền động thuỷ lực , hệ thống cường

hoá tay lái

- Làm việc tốt hơn với chất lỏng là dầu , nếu dùng nước thì sự rỉ sét sẽ gây

ra ma sát lớn giữa cánh gạt và rãnh làm giảm khả năng làm việc

IV.ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG CỦA BƠM CÁNH GẠT:

1 Bơm cánh gạt tác dụng đơn:

Đối với bơm tác dụng đơn có thể điều chỉnh lưu lượng bằng cách thay đổi độ lệch tâm

e :

Nếu 2 tâm trùng nhau : e = 0 => Q = 0

Nếu 2 tâm lệch nhau : emax Qmax

Xê dịch thành vỏ về phía bên kia , máy làm việc đổi chiều , buồng đẩy trở thànhbuồng hút

2 Bơm cánh gạt tác dụng kép:

Đặc điểm : Do các cung BC , DE , FG , AH có bán kính không đổi và đồng tâm vớiroto nên chiều cao làm việc h của lá cánh cũng không đổi , do các cánh thay nhau gạtchất lỏng trong 2 cung DE , AH nên lưu lượng không thay đổi theo góc quay

Q của bơm cánh gạt tác dụng kép = const nên do đó áp suất làm việc cũng không đổi

Đó là ưu điểm nổi bật của bơm cánh gạt tác dụng kép

V THAM KHẢO:

Khoảng làm việc của bơm cánh gạt thông thường như sau:

• Tốc độ tối thiểu khi có tải 500-600v/p

• Tốc độ tối đa khi có tải 2000-3000v/p

• Lưu lượng tới 600 l/p