THÍ NGHIỆM VÀ BÁO CÁO ĐƯỜNG ĐẶC TUYẾN BƠM

ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

1


ĐẶC TUYẾN BƠM

I. TRÍCH YẾU

1. Mục đích.

- Xây dựng đường đặc tuyến của 2 bơm ly tâm: cánh thẳng và cánh cong.
- Khảo sát sự ảnh hưởng của số vòng quay ( n ) và lưu lượng ( Q ) đến công
suất ( N ) của bơm.

2. Phương pháp.

- Tiến hành thí nghiệm đo áp suất hút và đẩy của 2 bơm ở các giá trị lưu lượng
khác nhau ( thay đổi lưu lượng bằng cách điều khiển van 3) tương ứng với mỗi
giá trị số vòng quay.
- Khảo sát ảnh hưởng của số vòng quay: thay đổi số vòng quay và tiến hành đo
các giá trị áp suất tương ứng với mỗi giá trị lưu lượng.
- Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng Q: cố định số vòng quay, thay đổi lưu
lượng và tiến hành đo các giá trị áp suất.

3. Kết quả thí nghiệm.

a) Thí nghiệm 1: Bơm 1.

Bảng 1: Số liệu thí nghiệm bơm 1

n (vòng/phút)
Q
(GPM)
P
h

(cmHg)
P
đ

(Kg/cm
2
)
I
(A)
Q
(lít/phút)
P
h
(Pa)
P
đ
(Pa)
700,00
6,00
13,50
0,55
0,89
22,71
17425,66

53955,00
8,00
16,50
0,43
0,91
30,28
21298,03
42183,00
10,00
20,50
0,33
0,93
37,85
26461,18
32373,00
12,50
26,50
0,14
0,96
47,31
34205,92
13734,00
800,00
6,00
12,50
0,80
0,98
22,71
16134,87
78480,00

8,00
16,00
0,72
1,01
30,28
20652,63
70632,00
10,00
20,20
0,65
1,04
37,85
26073,95
63765,00
12,50
25,50
0,50
1,08
47,31
32915,13
49050,00
15,00
33,50
0,26
1,12
56,78
43241,45
25506,00
900,00
6,00

13,00
1,05
1,08
22,71
16780,26
103005,00
8,00
15,00
1,00
1,12
30,28
19361,84
98100,00
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

2

10,00
19,50
0,85
1,17
37,85
25170,39
83385,00
12,50
25,00
0,80
1,22
47,31
32269,74

78480,00
15,00
32,00
0,65
1,27
56,78
41305,26
63765,00
1000,00
6,00
13,00
1,40
1,23
22,71
16780,26
137340,00
8,00
16,00
1,32
1,28
30,28
20652,63
129492,00
10,00
20,00
1,24
1,33
37,85
25815,79
121644,00

12,50
26,00
1,12
1,40
47,31
33560,53
109872,00
15,00
33,00
0,95
1,46
56,78
42596,05
93195,00
1100,00
6,00
13,00
1,75
1,40
22,71
16780,26
171675,00
8,00
15,00
1,65
1,46
30,28
19361,84
161865,00
10,00

20,00
1,60
1,52
37,85
25815,79
156960,00
12,50
26,00
1,50
1,60
47,31
33560,53
147150,00
15,00
32,00
1,35
1,67
56,78
41305,26
132435,00
1200,00
6,00
13,50
2,10
1,60
22,71
17425,66
206010,00
8,00
16,50

2,05
1,66
30,28
21298,03
201105,00
10,00
20,50
1,95
1,74
37,85
26461,18
191295,00
12,50
26,50
1,85
1,82
47,31
34205,92
181485,00
15,00
33,00
1,70
1,91
56,78
42596,05
166770,00
1300,00
6,00
13,00
2,50

1,80
22,71
16780,26
245250,00
8,00
16,00
2,40
1,87
30,28
20652,63
235440,00
10,00
20,00
2,35
1,95
37,85
25815,79
230535,00
12,50
26,00
2,20
2,06
47,31
33560,53
215820,00
15,00
32,50
2,10
2,17
56,78

41950,66
206010,00
1400,00
6,00
13,00
2,90
2,07
22,71
16780,26
284490,00
8,00
16,00
2,85
2,13
30,28
20652,63
279585,00
10,00
20,50
2,70
2,23
37,85
26461,18
264870,00
12,50
26,00
2,55
2,35
47,31
33560,53

250155,00
15,00
34,00
2,40
2,52
56,78
43886,84
235440,00


b) Thí nghiệm 2: Bơm 2.

Bảng 2: Số liệu thí nghiệm bơm 2

n
(vòng/phút)
Q
(GPM)
P
h

(cmHg)
P
đ

(Kg/cm
2
)
I (A)
Q

(lít/phút)
P
h
(Pa)
P
đ
(Pa)
700,00
2,00
1,75
0,32
0,75
7,57
2258,88
31392,00
3,00
3,60
0,05
0,72
11,36
4646,84
4905,00
4,00
4,80
0,00
0,71
15,14
6195,79
0,00
800,00

2,00
2,00
0,70
0,78
7,57
2581,58
68670,00
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

3

3,00
3,00
0,37
0,76
11,36
3872,37
36297,00
4,00
4,50
0,08
0,74
15,14
5808,55
7848,00
5,00
5,50
0,00
0,70
18,93

7099,34
0,00
900,00
2,00
2,00
1,05
0,83
7,57
2581,58
103005,00
3,00
3,50
0,70
0,80
11,36
4517,76
68670,00
4,00
5,00
0,37
0,77
15,14
6453,95
36297,00
5,00
6,00
0,08
0,75
18,93
7744,74

7848,00
1000,00
2,00
2,00
1,50
0,91
7,57
2581,58
147150,00
3,00
2,50
1,12
0,86
11,36
3226,97
109872,00
4,00
4,00
0,75
0,82
15,14
5163,16
73575,00
5,00
5,50
0,40
0,80
18,93
7099,34
39240,00

1100,00
2,00
2,00
2,00
1,01
7,57
2581,58
196200,00
3,00
2,50
1,60
0,95
11,36
3226,97
156960,00
4,00
4,00
1,20
0,90
15,14
5163,16
117720,00
5,00
5,00
0,82
0,86
18,93
6453,95
80442,00
1200,00

2,00
2,00
2,55
1,15
7,57
2581,58
250155,00
3,00
3,50
2,12
1,06
11,36
4517,76
207972,00
4,00
4,00
1,68
1,00
15,14
5163,16
164808,00
5,00
5,50
1,25
0,94
18,93
7099,34
122625,00
1300,00
2,00

2,00
3,20
1,31
7,57
2581,58
313920,00
3,00
2,50
2,67
1,21
11,36
3226,97
261927,00
4,00
4,00
2,25
1,13
15,14
5163,16
220725,00
5,00
5,50
1,75
1,05
18,93
7099,34
171675,00
6,00
6,50
1,32

0,97
22,71
8390,13
129492,00
7,00
8,00
0,95
0,93
26,50
10326,32
93195,00
1400,00
3,00
2,50
3,40
1,40
11,36
3226,97
333540,00
4,00
4,00
2,88
1,30
15,14
5163,16
282528,00
5,00
5,00
2,35
1,20

18,93
6453,95
230535,00
6,00
6,50
1,88
1,10
22,71
8390,13
184428,00
7,00
8,00
1,43
1,04
26,50
10326,32
140283,00
8,00
9,50
1,00
0,99
30,28
12262,50
98100,00

Bảng 3: Số liệu chung cho cả 2 bơm.

Nhiệt độ
t (
o

C)
30
Áp suất khí quyển
P
a
(mmHg)
760
Khối lượng riêng của nước
3
)
996
Đường kính ống hút
D
h
(m)
0,034
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

4

Đường kính ống đẩy
D
đ
(m)
0,027
Hiệu suất bơm
η
0,8
Tiết diện ống hút
A

h
(m
2
)
0,00090792
Tiết diện ống đẩy
A
đ
(m
2
)
0,00057256
Hằng số
π
3,14159265
Tổng tổn thất ( ma sát, cục
bộ)
∑h
0
Chênh lệch chiều cao hút và
đẩy
∆Z
0
Quy đổi thể tích
1 G ( Gallon)
3,785 lít
Quy đổi áp suất
1 at
760 mmHg

II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM

1. Khái niệm về bơm.

- Vận chuyển chất lỏng: là quá trình cung cấp năng lượng từ bên ngoài vào bên
trong chất lỏng để thắng được trở lực trong đường ống, từ đó chất lỏng có thể
di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác.
- Thiết bị cung cấp năng lượng cho chất lỏng gọi là bơm.
- Theo nguyên lý hoạt động, chất lỏng được chia thành 3 nhóm:
 Bơm thể tích: Pittong, màng, bánh răng, cánh trượt, trục vít…
 Bơm áp suất: Ejector, thùng nén…
 Bơm động lượng: bơm ly tâm

2. Các thông số kỹ thuật bơm.

a) Lưu lượng (Q): là lượng chất lỏng cung cấp lên đường ống đẩy trong một
đơn vị thời gian. Đơn vị tính: m
3
/s, lít/phút…

b) Cột áp (H): là phần năng lượng riêng mà chất lỏng nhận được khi di chuyển
qua bơm. Cột áp phụ thuộc vào cấu tạo của hệ thống.
2
;
2
P
H Z h m
gg





     



- Trong đó:

Z
: Chênh lệch thế năng giữa hai vị trí (1) và (2).

P
g


: Chênh lệch áp năng giữa hai vị trí (1) và (2).

2
2g


: Chênh lệch động năng giữa hai vị trí (1) và (2).
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

5


h

: Tổng tổn thất trên đường ống do mát sát, cục bộ.


: Khối lượng riêng của chất lỏng.

g
: gia tốc trọng trường.


c) Chiều cao hút của bơm (
h
H
) : Phụ thuộc vào áp suất bão hoà và cấu tạo
đường ống hút.
2
1;
2
a h h h
hh
h
P P l
H h m
g g g d





     






- Trong đó:

a
P
: Áp suất khí quyển.

h
P
: Áp suất của ống hút.

h

: Vận tốc hút.

h

: Hệ số ma sát đường ống hút.

h
l
: Chiều dài đường ống hút.

h
d
: Đường kính đường ống hút.


h


: Tổng hệ số trở lực cục bộ.

d) Công suất bơm (N): Là năng lượng mà bơm tiêu thụ trong một đơn vị thời
gian.
;
QH g
NW




- Trong đó:
 Q : Lưu lượng của chất lỏng.
 H : Chiều cao cột áp.


: Hiệu suất bơm.

ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

6

Q
H
3. Đường đặc tuyến của bơm ly tâm.
()H f Q
n const











4. Sơ đồ quy trình thí nghiệm.

Pd?y Phút
P
d
?y
P
hút

2
1
3
4

Hình 2: Sơ đồ quy trình thí nghiệm

- Trong đó:
 (1) : Bồn chứa nước.
 (2) : Bơm ly tâm.
 (3) : Áp kế.
 (4) : Lưu lượng kế.



Hình 1: Đồ thị đặc tuyến bơm
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

7


III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1. Kết quả tính toán.

Bảng 4: Kết quả tính toán của bơm 1.

n
(vòng/phút)
I

(A)
Q
(lít/phút)
P
h
(Pa)
P
đ
(Pa)
V
h

(m/s)
V
đ

(m/s)
H
(mH
2
O)
N (W)
700,00
0,89
22,71
17425,66
53955,00
0,42
0,66
7,32

33,83
0,91
30,28
21298,03
42183,00
0,56
0,88
6,52
40,19
0,93
37,85
26461,18
32373,00
0,69
1,10
6,06
46,68
0,96
47,31
34205,92
13734,00
0,87
1,38
4,96
47,81
800,00
0,98
22,71
16134,87
78480,00

0,42
0,66
9,70
44,83
1,01
30,28
20652,63
70632,00
0,56
0,88
9,37
57,73
1,04
37,85
26073,95
63765,00
0,69
1,10
9,23
71,13
1,08
47,31
32915,13
49050,00
0,87
1,38
8,45
81,35
1,12
56,78

43241,45
25506,00
1,04
1,65
7,12
82,28
900,00
1,08
22,71
16780,26
103005,00
0,42
0,66
12,27
56,74
1,12
30,28
19361,84
98100,00
0,56
0,88
12,05
74,25
1,17
37,85
25170,39
83385,00
0,69
1,10
11,15

85,89
1,22
47,31
32269,74
78480,00
0,87
1,38
11,39
109,72
1,27
56,78
41305,26
63765,00
1,04
1,65
10,84
125,25
1000,00
1,23
22,71
16780,26
137340,00
0,42
0,66
15,79
72,98
1,28
30,28
20652,63
129492,00

0,56
0,88
15,39
94,86
1,33
37,85
25815,79
121644,00
0,69
1,10
15,13
116,57
1,40
47,31
33560,53
109872,00
0,87
1,38
14,74
141,94
1,46
56,78
42596,05
93195,00
1,04
1,65
13,98
161,58
1100,00
1,40

22,71
16780,26
171675,00
0,42
0,66
19,30
89,22
1,46
30,28
19361,84
161865,00
0,56
0,88
18,57
114,47
1,52
37,85
25815,79
156960,00
0,69
1,10
18,74
144,41
1,60
47,31
33560,53
147150,00
0,87
1,38
18,55

178,68
1,67
56,78
41305,26
132435,00
1,04
1,65
17,87
206,47
1200,00
1,60
22,71
17425,66
206010,00
0,42
0,66
22,88
105,78
1,66
30,28
21298,03
201105,00
0,56
0,88
22,79
140,45
1,74
37,85
26461,18
191295,00

0,69
1,10
22,32
172,00
1,82
47,31
34205,92
181485,00
0,87
1,38
22,13
213,16
1,91
56,78
42596,05
166770,00
1,04
1,65
21,51
248,61
1300,00
1,80
22,71
16780,26
245250,00
0,42
0,66
26,83
124,04
1,87

30,28
20652,63
235440,00
0,56
0,88
26,23
161,70
1,95
37,85
25815,79
230535,00
0,69
1,10
26,27
202,43
2,06
47,31
33560,53
215820,00
0,87
1,38
25,58
246,37
2,17
56,78
41950,66
206010,00
1,04
1,65
25,46

294,26
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

8

1400,00
2,07
22,71
16780,26
284490,00
0,42
0,66
30,85
142,60
2,13
30,28
20652,63
279585,00
0,56
0,88
30,75
189,55
2,23
37,85
26461,18
264870,00
0,69
1,10
29,85
230,01

2,35
47,31
33560,53
250155,00
0,87
1,38
29,10
280,21
2,52
56,78
43886,84
235440,00
1,04
1,65
28,67
331,36


Bảng 5: Kết quả tính toán của bơm 2.

n
(vòng/phút)
I
(A)
Q
(lít/phút)
P
h
(Pa)
P

đ
(Pa)
V
h

(m/s)
V
đ

(m/s)
H
(mH
2
O)
N (W)
700,00
0,75
7,57
2258,88
31392,00
0,14
0,22
3,45
5,31
0,72
11,36
4646,84
4905,00
0,21
0,33

0,98
2,27
0,71
15,14
6195,79
0,00
0,28
0,44
0,64
1,97
800,00
0,78
7,57
2581,58
68670,00
0,14
0,22
7,29
11,24
0,76
11,36
3872,37
36297,00
0,21
0,33
4,11
9,51
0,74
15,14
5808,55

7848,00
0,28
0,44
1,40
4,33
0,70
18,93
7099,34
0,00
0,35
0,55
0,74
2,83
900,00
0,83
7,57
2581,58
103005,00
0,14
0,22
10,81
16,65
0,80
11,36
4517,76
68670,00
0,21
0,33
7,49
17,32

0,77
15,14
6453,95
36297,00
0,28
0,44
4,38
13,50
0,75
18,93
7744,74
7848,00
0,35
0,55
1,61
6,18
1000,00
0,91
7,57
2581,58
147150,00
0,14
0,22
15,33
23,62
0,86
11,36
3226,97
109872,00
0,21

0,33
11,58
26,76
0,82
15,14
5163,16
73575,00
0,28
0,44
8,06
24,85
0,80
18,93
7099,34
39240,00
0,35
0,55
4,75
18,31
1100,00
1,01
7,57
2581,58
196200,00
0,14
0,22
20,35
31,35
0,95
11,36

3226,97
156960,00
0,21
0,33
16,40
37,90
0,90
15,14
5163,16
117720,00
0,28
0,44
12,58
38,78
0,86
18,93
6453,95
80442,00
0,35
0,55
8,90
34,30
1200,00
1,15
7,57
2581,58
250155,00
0,14
0,22
25,87

39,86
1,06
11,36
4517,76
207972,00
0,21
0,33
21,75
50,27
1,00
15,14
5163,16
164808,00
0,28
0,44
17,40
53,63
0,94
18,93
7099,34
122625,00
0,35
0,55
13,29
51,18
1300,00
1,31
7,57
2581,58
313920,00

0,14
0,22
32,39
49,92
1,21
11,36
3226,97
261927,00
0,21
0,33
27,14
62,73
1,13
15,14
5163,16
220725,00
0,28
0,44
23,12
71,27
1,05
18,93
7099,34
171675,00
0,35
0,55
18,31
70,52
0,97
22,71

8390,13
129492,00
0,42
0,66
14,13
65,30
0,93
26,50
10326,32
93195,00
0,49
0,77
10,61
57,24
1400,00
1,40
11,36
3226,97
333540,00
0,21
0,33
34,47
79,67
1,30
15,14
5163,16
282528,00
0,28
0,44
29,45

90,76
1,20
18,93
6453,95
230535,00
0,35
0,55
24,26
93,47
1,10
22,71
8390,13
184428,00
0,42
0,66
19,75
91,29
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

9

1,04
26,50
10326,32
140283,00
0,49
0,77
15,43
83,23
0,99

30,28
12262,50
98100,00
0,56
0,88
11,32
69,77


2. Đồ thị.

Đồ thị 1: Đường đặc tuyến của bơm 1 với các tốc độ quay khác nhau.










0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00
700 vòng/phút
800 vòng/phút
900 vòng/phút
1000 vòng/phút
1100 vòng/phút
1200 vòng/phút
1300 vòng/phút
1400 vòng/phút
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
22,71 30,28 37,85 47,31 56,78
700 vòng/phút
800 vòng/phút
900 vòng/phút
1000 vòng/phút
1100 vòng/phút
1200 vòng/phút
1300 vòng/phút
1400 vòng/phút
H, mH
2
O
Q, lít/phút

N, W
Q, lít/phút
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

10

0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
7,57 11,36 15,14 18,93 22,71 26,5
700 vòng/phút
800 vòng/phút
900 vòng/phút
1000 vòng/phút
1100 vòng/phút
1200 vòng/phút
1300 vòng/phút
1400 vòng/phút
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00

60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
7,57 11,36 15,14 18,93 22,71 26,5
700 vòng/phút
800 vòng/phút
900 vòng/phút
1000 vòng/phút
1100 vòng/phút
1200 vòng/phút
1300 vòng/phút
1400 vòng/phút



Đồ thị 2: Đường đặc tuyến của bơm 2 với các tốc độ quay khác nhau.

H, mH
2
O
Q, lít/phút
Q, lít/phút
N, W
ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

11



IV. NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN

1. Nhận xét thông qua kết quả thí nghiệm.

 Theo kết quả thí nghiệm, khi lưu lượng tăng thì độ chân không ở đầu hút tăng
và áp suất dư đầu đẩy giảm. Điều đó khẳng định: khi lưu lượng tăng với tiết
diện ống không đổi thì vận tốc tăng làm cho áp suất tuyệt đối trong phương
trình Bernoulli giảm, do đó áp suất chân không đầu hút tăng và áp suất dư đầu
đẩy giảm.
 Đường đặc tuyến bơm 1 có dạng giống lý thuyết ở các chế độ tốc độ vòng
quay khác nhau của bơm. Dựa vào hai đồ thị đặc tuyến bơm H = f (Q) và N =
f (Q) của bơm số 1, ta nhận định bơm số 1 có β đặc trưng cho hình dáng cánh
guồng nhỏ hơn 90
0
(β < 90
0
) nên bơm 1 là bơm có cánh guồng cong về phía
sau.
 Đường đặc tuyến của bơm 2 ở các chế độ tốc độ vòng quay khác nhau thì công
suất N đạt cực đại tại một giá trị lưu lượng nhất định. Từ đó có thể nhận biết
ứng với mức lưu lượng nào thì công suất bơm lớn nhất hoặc cột áp bơm lớn
nhất.
 Dựa vào đồ thị, ta thấy khi tăng số vòng quay thì cột áp và công suất đều tăng
ở cả 2 bơm.

2. Các yếu tố cần khắc phục.

- Cần có thiết bị đọc chỉ số áp suất chính xác hơn, ví dụ như đồng hồ điện tử
thay vì phải dùng mắt xác định trên kim vạch.

V. PHỤ LỤC

Trong quá trình tính toán và sử dụng phương trình Bernoulli, một số giả thuyết đã
được đặt ra nhằm làm đơn giản quá trình tính toán:

- Xem chênh lệch độ cao giữa miệng hút và đẩy là không đáng kể:
0Z
.
- Bỏ qua các trở lực trên đường ống hút và đẩy:
0h
.
- Xem hệ số hiệu chỉnh vận tốc là 1 trên đường ống hút và đẩy:
12
1




VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trong quá trình tính toán, đã sử dụng một số công thức và dữ liệu trong các tài liệu
sau:

ĐẶC TUYẾN BƠM GVHD: NGUYỄN SỸ XUÂN ÂN

12

[1]. Ts Trần Xoa, Ts Nguyễn Trọng Khuôn , Sổ Tay Quá Trình Và Thiết Bị Công
Nghệ Hoá Chất, Tập 1- NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội.
[2]. Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam- Các Quá
Trình Và Thiết Bị Cơ Học, Quyển 2- NXB Đại Học Quốc Gia TP. HCM.
[3]. Hoàng Minh Nam, Nguyễn Hữu Hiếu – Tập bài giảng Các Quá Trình Và Thiết Bị
Cơ Học-ĐHBK 2014.