Tính toán xác định các thông số cấu tạo và động học của bơm ly tâm

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT LY TÂM
1. Nội dung
Tính toán xác định các thông số cấu tạo và động học của bơm ly tâm bao
gồm:
- Đường kính vòng chân cánh quạt: d
1
- Đường kính vòng đỉnh cánh quạt: d
2
- Vận tốc quay của cánh quạt: ω
- Bề rộng quạt: b
- Chiều cao cửa ra: a
Để thoả mãn yêu cầu về cột áp lý thuyết H
m
, chi phí không khí V( lưu lượng)
với hiệu suất của áp suất cho trước là η
h
.
2. Trình tự tính toán.
2.1. Tính chi phí không khí cần thiết.
V = λ.q
s
(m
2
/s).
q
s
= 0,379 (kg/s). Theo số liệu tính toán của bài trước.
λ: Lượng không khí cần thiết để có thể làm sạch 1kg hỗn hợp trên
mặt sàng. Lấy
λ = 2 (m
3

/s)
⇒
V = 2.0,379 = 0,758 (m
3
/s).
2.2. Tốc độ dòng khí đẩy ra ở cửa quạt.
Vận tốc dòng khí đẩy ra ở cửa quạt được xác định theo công thức.
( )
7060
100
.
"
*
"
÷
= CC
(m/s).
"
*
C
: Là vận tốc cần thiết tại vùng sàng.
1
Đối với hỗn hợp thóc và tạp chất thì
"
*
C
= 8
÷
10 (m/s). Do thất thoát và do
việc mở rộng miệng thổi cho nên tốc độ này chỉ bằng 60%

÷
70% tốc độ ở ngay
cửa ra của quạt.
Ta chọn
"
*
C
= 9 (m/s).
Vậy
( )
7060
100
.
"
*
"
÷
= CC
=
65
100
.9
= 13,8 (m/s).
đảm bảo đủ tốc độ thổi bay hạt thóc ( tốc độ thổi bay hat thóc > 11m/s).
2.3. Xác định áp suất toàn phần.
Áp suất toàn phần được xác định theo công thức sau:
H = H
t
+ H
d

H
t
: cột áp tĩnh dùng để thắng các lực cản ma sát trong quạt và trong đường
ống dẫn tới sàng.
- Đối với lực cản nội tại quat lấy
H
t1
= 15;20;30 mm cột nước.
Ta chọn H
t1
= 20mmcột nước.
đổi ra ta được H
t1
= 1,96 N/m
2
- Đối với lực cản của đường ống gồm:
H
t2
=
tb
d
lC
.2
..
2
"
.
γλ







H
t3
=
2
.
2
"
.
γξ






∑
C
H
t2
: Áp suất để thắng lực ma sát theo chiều dài đường ống.
l: Chiều dài đoạn ống: l = 1,2m

λ
: Hệ số ma sát đường ống:
- Tra trong sổ tay kỹ thuật
λ

= 0,04.
H
t3
: Áp suất để thắng lực ma sát sinh ra do đoạn ống bị gấp khúc.
ξ
: Hệ số tổn thất cục bộ.
2
- Tra trong sổ tay kỹ thuật
ξ
= 0,21.
Đường ống có 3 đoạn gấp khúc nên tổng tổn thất là:
∑
ξ
= 3.0,21 = 0,63.
γ
: khối lượng riêng không khí ở ĐKTC
γ
= 1,2 (kg/m
3
)
Với d
tb
: Đường kính ống dẫn được xác định như sau:
4
2
.
.
tb
d
tb

d
π
π
=
( )
ba
ba
.
.2 +
(*)
Với a: chiều cao cửa thổi.
b: bề rộng quạt. b = b
s
= 0,65(m). b
s
: bề rộng sàng phẳng
ta có: a =
bC
V
.
"
=
65,0.8,13
2
= 0,22 (m).
Từ (*) suy ra: d
tb
=
( )
ba

ba
+
..2
=
65,022,0
65,0.22,0.2
+
=0,33 (m).
Vậy:
H
t2
=
tb
d
lC
.2
..
2
"
.
γλ






=
( )
33,0.2

2,1.2,1.
2
8,13.04,0
= 16,6 (N/m
2
).
H
t3
=
2
.
2
"
.
γξ






∑
C
=
( )
2
2,1.
2
8,13.63,0
= 71,98 (N/m

2
).
Cột áp động:
H
d
=
2
2
"
.






C
γ
=
( )
2
2
8,13
.2,1
= 114,3 (N/m
2
).
vậy: H = H
t1
+ H

t2
+ H
t3
+ H
d
= 1,96 + 16,6 + 71,98 + 114,3 = 204,84 (N/m
2
).
2.4. Xác định bề rộng quạt.
3
Lấy bề rộng quạt bằng chiều rộng sàng phẳng.
b = b
s
= 0,65(m).
2.5. Xác định chiều cao cửa thổi.
Chiều cao cửa thổi a được xác định từ công thức.
bC
V
a
.
"
=
=
65,0.8,13
2
= 0,22 (m).
chiều cao a được kiểm tra bằng công thức.
a = i.L
s
.sinδ

L
s
: Chiều dài sàng: ta có
F
s
= L
s
.b
s
= 0,875 với b
s
= 0,65
⇒
L
s
= 0,57 (m).
i : hệ số chỉ phần chiều dài sàng có luồng không khí thổi trực tiếp
chọn : i = 0,6
δ : góc nghiêng hướng thổi so với mặt sàng
chọn δ = 60
0

⇒
sinδ = 0,866.
⇒
a = 0,6.0,6.0,866 = 0,3096 > 0,2 chọn lại δ.
chọn δ = 35
0

⇒

sinδ = 0,57
a = 0,6.0,6.0,57 = 0,205 ≈ 0,2.
Vậy chọn góc nghiêng δ = 35
0
là phù hợp nhất.
2.6. Xác định đường kính quạt.
với. d
s
: đường kính cửa hút
d
1
: đường kính vòng chân cánh quạt
d
2
: đường kính vòng đỉnh cánh quạt
Diện tích ở cửa vào cửa quạt.
F =
'
.2 C
V
=
4
2
.
s
d
π

⇒
d

s
=
'
.
.2
C
V
π
C
’
: vận tốc dòng khí tại cửa vào, theo kinh nghiệm nên chọn C
’
nằm trong
giới hạn
C
”
≥ C
’
≥ 0,5.C
”
4
↔ 13,8 ≥ C
’
≥ 0,5.13,8
↔ 13,8 ≥ C
’
≥ 6,9 ta chọn C
’
= 7 (m/s).
⇒

d
s
=
7.14,3
2.2
= 0,47 (m).
đường kính d
1,
d
2
được chọn dựa vào các biểu thức sau
d
1
≤ d
s
= 0,43 (m).
d
2
≥ 1,4.d
s
= 1,4.0,43 = 0,602 (m).
Ta chọn d
1
= 0,36 (m), d
2
= 0,65 (m).
Vì với d
1
, d
2

như vậy ta có.
1
2
d
d
=
36,0
65,0
= 1,8( thoả mãn nằm trong khoảng 1,75 ÷ 2).
Và ta có
1
d
a
=
65,0
2,0
= 0,3 ≤ 0,5. nên chọn vỏ quạt là vỏ hình trụ.
*/ Kiểm tra lại các thông số đã tính và lựa chọn.
η
h
=
m
H
H
nếu η
h
= 0,5 ÷ 0,6 thì các thông số được lựa chọn là phù hợp.
H
m
=

( )
3
2
12
2
2
...
ϕϕγ
UU −
.
Trong đó γ là khối lượng riêng không khí γ = 1,2
với các giá trị :
1
.
1
1
1
1
αγ
γ
ϕ
tgtg
tg
+
=
2
.
2
1
1

2
αγ
ϕ
tgtg+
=
1
.
1
1
1
3
αγ
ϕ
tgtg+
=
5