BƠM PISTON

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
BƠM PISTON
Môn học: Cơ Lưu Chất
GVHD: Nguyễn Minh Phú
NỘI DUNG CHÍNH
1. Vai trò, cấu tạo, nguyên lý làm việc
2. Ưu và nhược điểm
3. Lưu lượng
4. Cột áp
5. Công suất
6. Hiệu suất
7. Phương trình chuyển động
8. Lưu lượng tức thời
9. Đường đặc tính
10. Điều chỉnh lưu lượng
1. Vai trò, cấu tạo, nguyên lý làm việc
1.1 Vai trò
Bơm piston có rất nhiều ứng dụng nhưng nó được dùng nhiều trong công tác khoan khai thác và thăm dò địa
chất, dầu khí, …
1.2 Cấu tạo: Gồm 10 bộ phận
1.3 Nguyên lý làm việc: bao gồm 2 quá trình
* Quá trình hút:
Khi piston di chuyển từ vị trí B2 B1, thể tích
buồng làm việc tăng dần, áp suất giảm đi và nhỏ hơn áp
suất trên mặt thoáng của bình chứa chất lỏng.
 Chất lỏng từ bể chứa sẽ dâng lên đi vào ống hút, đi qua
van hút vào khoang làm việc của bơm.
* Kết thúc quá trình hút Piston dừng ở B1, van đẩy vẫn đóng
1.3 Nguyên lý làm việc (tt)

* Quá trình đẩy:
Sau đó pison đổi chuyển động và đi ngược từ B1 
B2. Thể tích buồng làm việc giảm dần, áp suất chất lỏng
tăng lên, van hút đóng lại và van đẩy mở ra.
 Chất lỏng được ép lên van đẩy và đi theo ống đẩy ra
ngoài.

Quá trình hút và đẩy của bơm được xen kẽ nhau và được gọi là 1 chu kỳ làm việc của máy bơm
1.4 Khả năng tự hút
Khác với máy bơm ly tâm, máy bơm pison không cần mồi (điền đầy chất lỏng) trước khi khởi động, mà bơm có khả
năng tự hút.
Ta gọi:
- là thể tích khối không khí trong ống hút và buồng làm việc
- S là khoảng cách B1B2
- Thể tích không khí giãn ra = + F.S (F.S là thể tích của xi lanh)
- Và chất lỏng dâng lên theo độ cao

2. Ưu và nhược điểm
2.1 Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản, dễ thay thế, bảo dưỡng.
- Có thể tạo ra áp suất lớn.
- Có thể bơm được các dung dịch có trọng lượng riêng khác nhau.
- Áp suất và lưu lượng không phụ thuộc vào nhau.
- Máy bơm có độ bền cao.
2.2 Nhược điểm
- Chuyển động của chất lỏng qua bơm không ổn định, do đó lưu lượng của bơm bị dao động.
- Kết cấu của bơm cồng kềnh.
3. Lưu lượng của máy bơm piston
3.1 Lưu lượng lý thuyết trung bình
- Thể tích làm việc của máy bơm tác dụng đơn là:

- Thể tích làm việc của máy bơm tác dụng kép là:
F: diện tích bề mặt làm việc của mặt piston,
f: diện tích mặt cắt cần piston.
Gọi n là số vòng quay của trục bơm quay được trong một phút.

Ta có:
- Lưu lượng lý thuyết trung bình của máy bơm tác dụng đơn là
- Lưu lượng lý thuyết trung bình của máy bơm tác dụng kép là
- Lưu lượng lý thuyết trung bình của máy bơm tác dụng ba là
- Lưu lượng lý thuyết trung bình của máy bơm tác dụng bốn là

3.2 Lưu lượng trung bình thực
-
Lưu lượng trung bình thực của máy bơm piston bao giờ cũng nhỏ hơn lưu lượng lý thuyết
-
Công thức xác định:
Với là hiệu suất lưu lượng của máy bơm
ứng với máy bơm nhỏ (D<150 mm)
ứng với máy bơm vừa (D)
ứng với máy bơm lớn (D>300 mm)

4. Cột áp
Khả năng truyền năng lượng của bơm với dòng dung dịch
được thể hiện bằng sự chênh lệch năng lượng đơn vị của dòng
dung dịch ở hai mặt cắt trước sau của máy bơm.
Ta có năng lượng đơn vị tại mặt cắt (A - A):
Năng lượng đơn vị tại mặt cắt (B – B)
là áp suất dòng chảy tại mặt cắt (A – A) và (B – B)
là vận tốc dòng chảy tại mặt cắt (A - A), (B - B)
là hệ số điều chỉnh động năng

là trọng lượng riêng của chất lỏng bơm

Độ chênh lệch năng lượng hai mặt cắt (A – A), (B – B) là:
- Nếu > 0: Thì chất lỏng được máy cung cấp cho năng lượng. Hay là máy thực hiện quá trình bơm, máy
thuỷ lực gọi là máy bơm.
- Nếu < 0: chất lỏng truyền năng lượng cho máy thuỷ lực, máy gọi là động cơ thuỷ lực.
 Từ đó ta rút ra định nghĩa: Cột áp H của máy bơm là năng lượng đơn vị (tức năng lượng) trọng lượng
chất lỏng của chất lỏng trao đổi được với máy thuỷ lực.

Công thức cột áp:
Trong đó:
Thành phần thế năng đơn vị là cột áp tĩnh
(m)
Thành phần động năng đơn vị là cột áp động
(m)
(mét cột nước)

5. Công suất
Công suất của động cơ (N
đc
) là chi phí cho quá trình bơm làm việc bao gồm các thành phần sau:
5.1 Công suất thủy lực:
Công suất để nâng một lưu lượng Q lên độ cao H trong 1 đơn vị thời gian được gọi là công suất thủy lực hay công
suất có ích
Công suất thủy lực chính là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với bơm trong 1 đơn vị thời gian.

5.2 Các hệ số

Chi phí công suất để thắng các tổn hao thủy lực, tổn hao thể tích, tổn hao cơ khí, được đánh giá bằng hệ số
+ Tổn hao thủy lực : bao gồm chi phí để thắng các sức cản thủy lực do ma sát với thành ống và các tổn hao cục

bộ do thay đổi tốc độ dòng chảy khi chất lỏng chuyển động từ bể chứa đến ống đẩy. Ngoài ra còn để thắng lực
quán tính của van.
Trong đó và là cột áp thực tế và lý thuyết

+ Tổn hao thể tích : được xác định bằng hệ số hút đầy:
Trong đó và là lưu lượng thực thế và lý thuyết
 Như vậy, công suất trên trục của piston là công suất làm việc hay công suất chỉ báo
+ Tổn hao cơ khí : là các tổn hao từ động cơ đến trục của piston.

Như vậy, công suất của động cơ sẽ là:
Trong đó:
là trọng lượng riêng của chất lỏng bơm
Q là lưu lượng cần đưa lên
H là độ cao cần đưa lên

6. Hiệu suất
Hiệu suất toàn phần của máy bơm được xác định theo công thức:
Thông thường

7. Phương trình chuyển động
: chiều dài thanh truyền
: bán kính của tay quay
: hành trình của piston
: tốc độ góc của trục khuỷu

: góc quay của tay quay từ điểm chết trái
: quãng đường chuyển động của piston từ vị trí điểm chết trái.
Một vòng quay của trục khuỷu thì piston di chuyển được quãng đường là 2S.

Vận tốc trung bình của piston sẽ là:

Giả thiết chiều dài thanh truyền lớn hơn tay quay nhiều lần, lúc này khi tay quay quay được 1 góc thì piston di
chuyển được một đoạn là x.

Ta có:
Suy ra:


Phương trình vận tốc tức thời của piston là:
Gia tốc tức thời của piston là:
