TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BƠM LY TÂM VÀ HỆ THỐNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BƠM LY TÂM VÀ HỆ THỐNG
Kiểu bơm: НЦВ 100/75 (Bơm cứu hoả)
Hệ thống : Hệ thống cứu hoả trên tàu (nước biển)
Học viên thực hiện: Trần Xuân Trung
CÁC SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:
Số liệu bơm: Q = 100 m
3
/h (Q
4
= Q
6
= 33 m
3
/h )
p
đ
= 6,5 kG/cm
2

(p
4
= p
6
= 2,0 kG/cm
2

)
p
h

= 0,5 kG/cm
2
Chiều cao dâng 4,5m
Số liệu hệ thống: L
1-2
= 3,5 m; L
2-3
= 2,5 m; L
3-4
= 4,8 m;
L
3-5
= 5,0 m; L
5-6
= 3,5 m; L
5-7
= 4,0 m; L
7-8
= 3,5 m

Phần 1:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM LY TÂM
4
8
7
1
2
3
6
5

1. Đặc điểm bơm ly tâm
Bơm li tâm là bơm dạng cánh truyền năng lượng cho chất lỏng
dưới dạng động năng.Về kết cấu bơm có các bộ phận chính sau: vỏ bơm,
bánh cánh, trục, thiết bị làm kín.
1.1. Vỏ bơm
Vỏ bơm được chế tạo kiểu ghép ngang gồm nhiều phần ghép. Thân
bơm chia làm nhiều khoang riêng biệt với các mục đích khác nhau. Khi
khai thác, lắp đặt, sửa chữa phải chú ý tới chốt định vị, độ dày các
gioăng, thứ tự lắp ghép. Lối dẫn chất lỏng vào bánh cánh tạo thành cửa
hút.

Sơ đồ bơm li tâm
1.Lối vào 3. Lối ra 2.Bánh cánh
4.Lưỡi 5. Ống loe
1.2. Bánh cánh
Bánh cánh bơm li tâm gồm có nhiều cánh cong ghép lại với nhau
gắn trên mâm xoay. Bánh cánh quay nhờ gắn chặt với trục bằng mối
ghép then.
1.3. Trục bơm
Trục bơm là chi tiết quan trọng có nhiệm vụ truyền mômen xoắn
của động cơ lai tới bánh cánh làm cho bánh cánh quay tới bánh cánh làm
cho bánh cánh quay. Trục bơm thường là trục bậc để dễ dàng lắp ráp các
thiết bị trên trục.
φ
27
H1. Kết cấu trục bơm
1.4. Trết làm kín
Trong bơm li tâm thiết bị làm kín có nhiệm vụ làm cách biệt với
các khoang công tác với nhau không cho áp suất xâm nhập, rò chất lỏng
để đảm bảo chức năng của bơm đồng thời ngăn cách bơm với môi trường

bên ngoài.
2. Điều kiện làm việc.
-Trong quá trình làm việc bơm thường xuyên phải tiếp xúc với
nước biển có chứa lượng muối cao gây hiện tượng ăn mòn.
3. Yêu cầu kỹ thuật
3.1. Thân bơm
- Phải đảm bảo độ cứng vững, chịu được ăn mòn, va đập.
- Giữa thân bơm và bánh công tác có vành làm kín ngăn chất lỏng
chảy từ cửa đẩy về cửa hút. Khe hở cho phép 0,1 ÷ 0,5 mm. Có thể thay
đổi tuỳ theo trạng thái kỹ thuật của bơm.
- Bề mặt lắp ghép giữa nắp và vỏ bơm được gia công chính xác, có
đặt đệm làm kín tránh rò lọt không khí vào bơm.
3.2. Ổ đỡ
Lắp ghép đúng yêu cầu kỹ thuật, có bộ điều chỉnh khe hở khi ổ bi
mòn đảm bảo rôto không bị đảo.
3.3. Bánh công tác
- Đủ bền, chịu được ăn mòn khi ngâm trong nước biển.
- Lắp ghép với trục bằng mối ghép then.
3.4. Trục bơm
- Không cong vênh. Độ đảo cho phép < 0,03 mm/m.
- Đủ điều kiện bền.
- Các bích nối đảm bảo độ đồng tâm.
- Trục đỡ trên các ổ bi và có các trết làm kín
4. Nguyên tắc hoạt động :
Trước khi bơm làm việc cần phải làm cho thân bơm và đường ống
hút điền đầy chất lỏng cần bơm. Việc này gọi là mồi bơm.
Chất lỏng công tác đi qua bộ dẫn hướng vào bánh công tác. Khi
bánh công tác quay, do tác động của các cánh công tác chất lỏng sẽ quay
theo theo cùng với bánh cánh, như vậy các phần tử nước sẽ có tốc độ
vòng U hướng tiếp xúc với vòng tròn vẽ qua điểm đang xét và có tâm là

tâm quay của bánh công tác. Và khi chất lỏng chuyển động quay trong
lòng bánh công tác sẽ xuất hiện lực li tâm đẩy chất lỏng chuyển động
trong rãnh cánh ra phía ngoài xa tâm quay hơn với vận tốc tương đối W.
Như vậy vận tốc tuyệt đối của phần tử chất lỏng sẽ là :

WUC
+=
Kết quả là khi ra khỏi bánh cánh chất lỏng đã được bơm truyền
cho năng lượng để tăng tốc độ từ C
1
(ở mép vào bánh cánh) lên C
2
(ở
mép ra bánh cánh). Sau khi ra khỏi bánh cánh chất lỏng có tốc độ lớn
được đưa vào buồng xoắn ốc có tiết diện lớn dần từ trong ra ngoài nhằm
làm giảm tốc độ của dòng chất lỏng và như vậy biến một phần cột áp
động của dòng chảy thành cột áp tĩnh, tăng áp lực chất lỏng ở đường ống
đẩy.
Đồng thời khi chất lỏng chuyển vào bánh công tác thì tạo ra độ
chân không ở cửa hút làm cho chất lỏng luôn được điền đầy vào bơm,
chất lỏng 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 tục trong bơm.
Phần 2:
TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BƠM
Chương 1:
THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BƠM
1. Kiểu bơm và hệ thống: Bơm ly tâm.
2. Lưu lượng bơm: Q
b

= 100 m
3
/h.
3. Áp suất đẩy: P
d
= 6,5 Kg/cm
3
.
4. Áp suất hút: P
h
= 0,5 Kg/m
3
.
5. Chiều cao chất lỏng: Z
1
= 4,5 m.
6. Chất lỏng bơm: Nước biển.
7. Nhiệt độ chất lỏng: t= 27
0
C.
8. Áp suất khí quyển: 1at= 110 Kg/cm
2
.
9. Trọng lượng riêng chất lỏng: γ= 1025 Kg/m
3
.
10. Áp suất hơi bão hòa: 0,01÷ 0,03 Kg/cm
2
.
11. Vận tốc chất lỏng: 2÷ 5 m/l.

12. Hiệu suất thể tích của bơm: η
0
= 0,95÷0,98. Chọn η
0
=0,96.
13. Lưu lượng lý thuyết: Q= = =104,16 m
3
/h.
14. Cột áp bơm:
H
b
= = = 58,54 mH
2
O
15. Năng lượng dự trữ:
Δh = + = =
5,29 (mH
2
O)
16. Số vòng quay giới hạn:
η
S
= = = 3649 (vòng/ phút).
17. Số vòng quay thực tế: n ≤ n
gh

18. Số vòng quay cho phép:
n
cp
= (0,7 = (vòng).

19. Hệ số cao tốc:
n
S
= = = 583 (vòng/phút)
20. Cộp áp giới hạn của bánh cánh:
H
i.max
=0,0165.
=0,0165. = 64,4 mH
2
O
21. Số cấp: i= = =1,04. Chọn i = 1
22. Cột áp do một cấp tạo ra: H
i
= = = 64,4 mH
2
O
23. Hệ số cao tốc của 1 bánh cánh:
n
SK
= = 79,29 (vòng/ phút)
Chọn n
SK
= 79 vòng/phút
24. Hiệu suất tuyệt đối:
η
0
= = = 0,964
25. Lưu lượng lý thuyết:
Q

T
= = =103,73 m
3
/h= 0,0288 m
3
/s
26. Năng lượng dự trữ chống xâm thực:
Δh=10. =10. = 3,89mH
2
O
27. Năng lượng dự trữ cho phép:
Δh
CP
= = 2,59÷3,53 mH
2
O
28. Chiều cao hút chân không cho phép:
H
CKCP
=
= = 2,44 mH
2
O
29. Đường kính quy dẫn của bánh cánh:
D
qd
= (3,6 6,5).10
3
. =(3,6 6,5).10
3

.
= 77,4÷139,7 mm
30. Hệ số thủy lực của bơm:
Η
TL
= 1- = 1- = 0,74
31. Cột áp lý thuyết của bánh cánh: H
LT
= = = 87 mH
2
O
32. Bán kính đỉnh của bánh công tác:
r
2
= = = 0,16 m = 160 mm
33. Vận tốc vòng đỉnh cánh:
u
2
= = = 48,5 m/s
34. Bán kính trung bình các mép vào bánh cánh công tác:
r
1
= = = 0,08 m
35. Thành phần hướng kính của vận tốc tại của vào:
C
0r
= C
0
= (0,065 ÷ 0,085)
= (0,065 ÷ 0,085) = 4÷5 m/s

Chọn C
0r
= 4,5 m/s
36. Vận tốc vòng của mép vào cánh:
u
1
= = = 24,3 m/s
37. Góc vận tốc tương đối tại của vào:
tgβ
1∞
= => β
1∞
= arctg = arctg = 10,5
0
38. Góc đạt cánh tại của vào:
= β
1∞
+δ = 10,5
0
+6
0
= 16,5
0
( với δ là góc va)
39. Thành phần hướng kính của vận tốc tuyệt đối tại của vào:
C
r1
= Ѱ
1
.C

0r
= 1,15.4,5= 5,175 m/s
40. Vận tốc tương đối của chất lỏng ở của vào bánh cánh:
W
1
= = = 18,22 m/s
41. Vận tốc tuyệt đối tại của ra khỏi bánh cánh:
W
2
= = = 15,2 m/s
42. Thành phần hướng kính của vận tốc tuyệt đối tại của ra khỏi
bánh cánh:
C
r2
= K.c
2m
. = 1,2.0,012 . = 5,2 m/s
43. Góc cực đại của bánh cánh tại của ra khỏi cánh :
= = 0,342
=> β
2d
= 20
0
44. Số cánh của bánh công tác:
z = 6,5
= 6,5 = 6.1 (cánh).
Chọn z = 6 (cánh)
45. Hệ số tính toán đến độ nhớt chất lỏng:
φ = (0,55 ÷ 0,65) +0,6sinβ
2d

=(0,55 ÷ 0,65) +0,6sin20
0
= 0,76÷ 0,86
46. Hệ số luân chuyển tính đến số cánh đến cột áp:
µ
z
= = = 0,6
47. Cột áp lý thuyết khi z = ∞ (lý tưởng):
H
LT∞
= = = 145 mH
2
O
48. Vận tốc vòng ở đỉnh cánh:
U
2
=
= = 37,2 m/s