Các quá trình cơ học - Chương 6: Máy bơm pot

Bơm là thiết bị chính cung cấp năng lượng cho dòng chảy
nhằm thắng tất cả trở lực trên đường đi hoặc nâng chất lỏng
lên một độ cao nào đó
Các chú ý khi chọn và sử dụng bơm:
- Bơm hoạt động bình thường, ít xảy ra hư hỏng
- Dễ điều chỉnh các thông số kỹ thuật, như áp suất, lưu lượng
- Dễ thay thế phụ tùng khi cần thiết
- Giá cả chấp nhận được
- Ngoài ra phải xét tới các lý tính và hóa tính của lưu chất tại
nơi đặt bơm nữa.
1. KHÁI NIỆM
1. KHÁI NIỆM
1.1. Phân loại bơm
1.1. Phân loại bơm
Theo nguyên lý hoạt động bơm chia làm hai nhóm chính sau
đây:
- Bơm thể tích
- Bơm động lực
1.2. Các thông số chính của bơm
1.2. Các thông số chính của bơm

Lưu lượng, ký hiệu Q;
s
m
3

Áp suất toàn phần còn gọi là cột áp – ký hiệu H; m
cl
cl
2
m;h∑+

g2
v
+
P
+z=H
∆
γ
∆
∆
1.2. Các thông số chính của bơm (tt)

Chiều cao hút của bơm – Ký hiệu Z
h
; m
cℓ
1.2. Các thông số chính của bơm (tt)
1.2. Các thông số chính của bơm (tt)

Công suất của bơm – Ký hiệu N; kW
Công suất của bơm được xác định theo công thức:
kW;
1000
gQH
=N
η
ρ
kW;
102
QH
=N

η
ρ
Hoặc:

Hệ số quay nhanh – Ký hiệu n
s
;v/phút
phut/v;
H
Q.n.65,3
=n
75,0
s

Dựa vào hệ số quay nhanh ta có thể chọn bơm như sau
•
Bơm piston và bơm rotor n
s
= 50; v/phút
•
Bơm ly tâm n
s
= (50 ÷ 500); v/phút
•
Bơm hướng tâm n
s
= (500 ÷1200); v/phút
Đặc điểm chung:
•
Lưu lượng cung cấp không đều

•
Bơm được lưu chất có độ nhớt cao hoặc rất cao
•
Làm việc áp suất cao, lưu lượng nhỏ
•
Dễ hư hỏng, sự cố.
2.1. Bơm piston
2.1. Bơm piston
2.1.1. Phân loại bơm piston
2.1.1. Phân loại bơm piston
Có các cách phân loại như sau:
Theo cơ cấu truyền động; theo số lượng cấp; theo số lần tác
động; theo vị trí piston; theo áp suất làm việc; theo năng suất
2. BƠM THỂ TÍCH
2. BƠM THỂ TÍCH
2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
2.1.3. Tính lưu lượng (năng suất)
Công thức tính là:
s
m
; i.
60
n.r2
.
4
D
32
ηψ
π
Nguyên lý làm việc của máy bơm hai tác động (Hình 6. 3)

2.1.4. Quy luật chuyển động của piston trong xilanh
Vận tốc trung bình của piston chuyển động trong xilanh là
2.1.5. Đồ thị cung cấp lưu lượng
2.1.6. Tác dụng của bầu khí
2.1.6. Tác dụng của bầu khí
2.1.7. Chiều cao hút của bơm
2.1.7. Chiều cao hút của bơm






++








ξΣ+λ+α−
γ
=
YX
g2
v
d
P

Z
2
h
h
bh
h

;m
cl
- Ở hình (H6.2) ta thấy có hai bầu khí là 9 và 6. Do có hiện
tượng mạch nhảy như đã nói ở trên nên lưu lượng của bơm
cung cấp không đều, dễ sinh ra lực quán tính. Lực này làm
tăng ma sát, khiến cho năng lượng vận chuyển của dòng yếu
đi.
- Vậy để khắc phục lực quán tính đó, trên bơm piston người ta
thường gắn thêm hai bầu khí, nhờ các bầu khí này mà lưu
lượng của dòng chảy được điều hòa hơn.
2.1.8. Đường đặc tính của bơm piston
2.1.9. Công suất chỉ thị – N
i
; kW
kW;
1000
Q.P
=N
ii
i
2.1.10. Các phụ kiện kèm theo hệ thống máy bơm
2.1.10. Các phụ kiện kèm theo hệ thống máy bơm
•

Crêpin: Vừa đóng vai trò như van một chiều gắn cuối
đường ống hút, vừa đóng vai trò như lưới chắn rác tránh lọt
vào đường ống.
•
Van một chiều: Gắn trên đường ống đẩy giúp bơm khởi
động dễ hơn.
•
Áp kế: Nên gắn đầy đủ trên ống hút và ống đẩy để kiểm
soát tính ổn định của bơm
•
Van xả gió: Giúp hệ thống tránh va đập thủy lực.
2.2. Bơm rotor
Bơm roto là một loại bơm thể tích, bơm roto có nhiều loại
khác nhau gồm bơm bánh răng, bơm cánh trượt, bơm trục vít
2.2.1. Bơm bánh răng
Năng suất xác định theo:
( )
η−
π
=
.DD
240
n.b.
Q
2
2
2
1
;m
3

/s
2.2.2. Bơm trục vít
2.2.2. Bơm trục vít
Năng suất được tính theo:
Bơm động lực gồm các loại sau đây: bơm ly tâm, bơm hướng
trục, bơm turbin,… dùng rộng rãi trong các ngành kinh tế và
trong dân dụng.
3.1. Bơm ly tâm
3.1. Bơm ly tâm
- Lưu chất khi đi qua bơm được nhận thêm công do lực ly tâm
sinh ra nhờ rôto trong thân bơm hoạt động
- Ưu điểm: dễ sử dụng, dễ điều chỉnh các thông số kỹ thuật,
trong quá trình làm việc không hư hỏng lặt vặt, có thể bơm lưu
chất có độ nhớt khá cao, chi tiết rôto rất ít hao mòn do lực ma
sát cơ học không đáng kể, đặc biệt không cần nhập ngoại và
giá thành chấp nhận được.
3. BƠM ĐỘNG LỰC
3. BƠM ĐỘNG LỰC
3.1. 1. Phân loại bơm ly tâm
3.1. 1. Phân loại bơm ly tâm
Như các loại bơm khác, bơm ly tâm cũng được phân loại theo
nhiều cách khác nhau:

Phân loại theo áp suất

Phân loại theo số cấp

Phân loại theo phương thức chuyển chất lỏng vào

Phân loại theo hệ số quay nhanh n

s
•
n
s
= (40 ÷ 80) v/phút → bơm quay chậm
•
n
s
= (80 ÷ 150) v/phút → bơm quay vừa
•
n
s
= (150 ÷ 500) v/phút → bơm quay nhanh
•
n
s
= (500 ÷ 1200) v/phút → bơm hướng trục
3.1. 2. Cấu tạo và nguyên lý
3.1. 2. Cấu tạo và nguyên lý
3.1. 3. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm

Điểm (1) – Lưu chất vào rôto, bán kính r
1
; m

Điểm (2) – Lưu chất ra khỏi rôto, bán kính r
2
; m

U: vận tốc vòng của lưu chất cùng với rôto; m/s


W: vận tốc tương đối của lưu chất từ điểm (1) ra điểm (2)

C: vận tốc tuyệt đối của lưu chất đi qua rôto;

α: góc tạo bởi véc tơ và

β: góc tạo bởi véc tơ và
Ký hiệu:
s/m;U+W=C
→→→
→
C
→
U
→
W
→
U
Mối quan hệ giữa cánh và sơ đồ vận tốc chuyển động trong
cánh bơm biểu diễn ở hình sau:
3.1. 3. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm (tt)

Phương trình bơm ly tâm có dạng tổng quát
( ) ( ) ( )
cl
c
2
1
2

2
b
2
2
2
1
a
2
1
2
2
lt
m;
g2
C-C
+
g2
W-W
+
g2
U -U
=H
   
3.1. 3. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm (tt)
3.1. 3. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm (tt)

Ý nghĩa vật lý các số hạng
- (a): Là sự biến thiên áp suất do lực ly tâm tác dụng lên lưu chất để làm
cho nó chuyển động từ điểm (1) ra điểm (2)
- (b) Là sự thay đổi áp suất do sự thay đổi áp suất khi đi qua rôto

- (c) Sự biến thiên động năng của dòng lưu chất từ điểm (1) ra điểm (2)

Phương trình cơ bản của bơm ly tâm do Euler tìm ra:
g
cosCUcosCU
H
111222
lt
α−α
=

Để tránh sự va đập làm hư bơm, cho α
1
= 90
0
, do vậy
g
cosCU
H
222
lt
α
=
3.1. 4. Áp suất toàn phần
3.1. 4. Áp suất toàn phần
cl
222
lt
m;k
g

cosCU
=H η
α
Trong đó


















−
ε
+
=
2
2
1
r

r
1
1
z
2
1
1
k
; hệ số tuần hoàn lưu chất
3.1. 5. Tính năng suất (lưu lượng)
3.1. 5. Tính năng suất (lưu lượng)
Năng suất bơm ly tâm xác định bằng công thức thực nghiệm:
Q = η.π.D.B.Cr ; m
3
/s
3.1. 5. Tính năng suất (lưu lượng) (tt)
3.1. 6. Đường đặc tính của bơm ly tâm
Về mặt lý thuyết quan hệ giữa (H – Q) là quan hệ bậc
nhất, còn thực tế thì mối quan hệ này thuộc loại bậc 2, có dạng
H = f (Q)
3.1. 7. Điểm làm việc của bơm
Hai đường cong (H – Q) và trở lực Σh cắt nhau tại điểm (A)
hình (H6.11). Điểm (A) đó gọi là điểm làm việc của bơm, có
thể điều chỉnh điểm (A) này theo yêu cầu kỹ thuật.

A [Q
A
; H
A
; η

A
]
3.1. 8. Đường đặc tính tổng hợp
3.1. 9. Đường đặc tính khi bơm gắn vào mạng ống
cl
KQ=H
B→A
2
const=H
m;h∑+
g2
v
+P+Z=H
2
đ
t
  
 
Δ
ΔΔ
H = Const + KQ
2
; m
cl