Bài giảng valve pumps chương 2 hệ thống bơm

Bài giảng:
Valve – Pumps
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG BƠM

Th.S Dương Viết Cường

1

BM. Lọc - Hóa dầu


CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG BƠM

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

2


2.1 Nguyên lý hoạt động chung của
Bơm – Máy nén
Nguyên lý thể tích được ứng dụng để thiết kế và chế tạo
bơm và máy nén. Đối với bơm thì lưu thế là các chất lỏng,
còn đối với máy nén thì lưu thể là các chất khí hay hơi.
Nguyên lý chính của máy là tạo ra một dung tích thay đổi
từ nhỏ đến lớn và ngược lại Khi dung tích của máy từ giá
trị bằng không tăng dần đến giá trị lớn nhất có thể được là
quá trình hút lưu thể. Khi dung tích giảm dần về giá trị

không là quá trình nén và đẩy lưu thể. Cứ một lần hút và
đẩy, máy vận chuyển được một lưu lượng lưu thể nhất
định. Dung tích này phụ thuộc vào cấu tạo và vòng quay
của máy cũng như tính chất và áp lực của lưu thể. Trong
quá trình máy hoạt động sự thay đổi trạng thái của lưu thể
luôn tuân theo định luật sau đây:
PV= const và PVk = const
(k = 1,4)
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

3


2.2 PHÂN LOẠI MÁY BƠM
Theo nguyên lý làm việc bơm được chia làm hai loại: Bơm
thể ch và bơm động học.
•
Bơm thể ch thực hiện quá nh hút đẩy chất lỏng ra khỏi
bơm do thay đổi thể ch của không gian làm việc nhờ một bộ
phận chuyển động tịnh ến (pi ông) hoặc quay (rôto), do đó
thế năng và áp suất chất lỏng tăng lên. Loại này gồm có bơm
pi ông, bơm rôto (bơm răng khí, bơm cánh trượt, bơm trục vít)
•
Bơm động học hút và đẩy chất lỏng, như vậy làm tăng áp
suất chất lỏng do cung cấp động lượng nhờ va đập của các cánh
(bơm ly tâm, bơm hướng trục) hoặc nhờ ma sats của tác nhân
làm việc (bơm xoáy lốc bơm a, bơm trục vít…) hoặc nhờ tác
dụng của trường điện từ (bơm điện từ) hoặc các trường lực

khác.
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

4


2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM
• 1. Năng suất (lưu lượng)
Năng suất của bơm là thể ch chất lỏng mà bơm cung cấp vào
ống trong một đơn vị thời gian. Lưu lượng được ký hiệu là Q và
thường đo bằng m3/s; l/s, m3/h.
• 2. Công suất bơm
Công suất của bơm là công suất êu hao để tạo ra lưu lượng Q
và chiều cao áp lực H.
 Công suất hữu ích: là năng lượng mà bơm tiêu tốn để tăng
áp cho chất lỏng:

N hi  .g.H.Q

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

5


 Công suất trên trục của bơm: Là phần công suất
bù cho phần năng lượng tổn thất do ma sát ở

trục, đặc trưng bởi hệ số hữu ích:
N tr 

N hi .g.H.Q

b
b

 Công suất của động cơ: Động cơ tiêu tốn năng
lượng lớn hơn bơm vì năng lượng được truyền
từ động cơ đến bơm một phần bị tổn thất do quá
trình là việc của động cơ, sự truyền động giữa
trục động cơ và bơm, do ma sát trên trục:
N đc 
BM. Lọc - Hóa dầu

N tr
.g.H.Q
N

 hi
tr .đc đc .tr .b

Th.S Dương Viết Cường

6


2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM
• 3. Chiều cao áp lực hay áp suất toàn phần của bơm

Chiều cao áp lực là lượng tăng năng lượng riêng của chất lỏng
khi đi từ miệng hút đến miệng đẩy của bơm và thường được
nh bằng mét cột chất lỏng (đôi khi cũng được nh bằng mét
cột nước) và được ký hiệu là H.
p2  p1
v22  v12
H  z1  z2 
  hth   htd 
Trong đó:
.g
2.g
z1 – chiều cao hút, m
z2 – Chiều cao đẩy, m
p2, p1 - áp suất ở thùng phía đẩy và thùng vá hút N/m;
p
là hiệu psuất
áp suất ở hai đầu ống, là khối

.g
lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)
 hth,  htd ,- trở lực thuỷ lực trong ống hút và trong ống
đẩy.
2

BM. Lọc - Hóa dầu

1

Th.S Dương Viết Cường

7


2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM

Trong đó:
v2h 1.l 1
 hth  2g( d   h )
1

v2d  2 .l 2
 htd  2g( d   d )
2

vh, vd - vận tốc chất lỏng trong ống hút và ống đẩy
1,  2- hệ số trở lực ma sát trong ống hút và ống đẩy
l1, l2 – chiều dài ống hút và chiều dài ống đẩy, m
d1, d2 - đường kính ống hút và ống đẩy, m
 h ,  -d tổng trở lực trong ống hút và trong ống đẩy
v2, v1 – vận tốc chất lỏng ở thùng đảy và thùng hút,
là hiệu số áp suất động học (động năng) giữa
v  v
2g và phía đẩy
phía hút
2
h

BM. Lọc - Hóa dầu

2

d

Th.S Dương Viết Cường

8


• Chiều cao hút của bơm:

P1  Pv v 22  v12
z1 


  h th 
g  g
2g


Áp suất hút Pv được quyết định bởi áp
suất hơi bão hòa của chất lỏng Pbh do đó
phụ thuộc vào nhiệt độ. Trong thực tế Pv>
Pbh do đó, chiều cao hút phải thỏa mãn:

P1  Pbh v 22  v12
z1 


  h th 
g  g
2g


BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

9


2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM
• 4. Hiệu suất
là đại lượng đặc trưng cho độ sử dụng hữu ích của năng
lượng được truyền từ động cơ đến bơm, chuyển thành
động năng để vận chuyển chất lỏng nên được gọi là hiệu
suất của bơm:
N hi



N dc

 tr .dc .b

Để làm việc an toàn ta thường chế tạo động cơ có công
suất lớn hơn công suất tính toán.

N tt  .N đc

Giá trị  được xác định theo bảng:
Nđc, W


BM. Lọc - Hóa dầu

<1

1-5

5 - 50

> 50

2 – 1,5

1,5 – 1,2

1,2 – 1,15

1,1

Th.S Dương Viết Cường

10


2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM
Giá trị của công suất chung phụ thuộc vào cấu tạo của
bơm, vào chất lượng chế tạo, vào mức độ mài mòn và vào
điều kiện vận hành. Hiện nay người ta đẫ chế tạo được
bơm pi ông với = 0,60 – 0,92; các bơm
 ly tâm với =

0,68 – 0,90; các bơm hướng
trục với = 0,70 – 0,85. Bơm

 hiệu suất chung càng cao.
càng lớn thì

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

11


2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM
• 5. Hệ số quay nhanh
Hệ số quay nhanh của bơm là số vòng quay của bơm mẫu tác dụng đơn, một
cấp đòng dạng hình học với nó và có áp lực HM = 1 m, năng suất QM = 0,075
m3/s. Như vậy hệ số quay nhanh được xác định theo công thức:
(vg/ph)
3,65n
Q
Trong đó:
ns 
0,75
H
ns – số vòng quay của bơm, vg/Viết phương trình dao động
Q – năng suất của bơm, m3/s
H – chiều cao áp lực của bơm, m
Dựa vào hệ số quay nhanh thính theo công thức trên ta có thể lựa chọn
được bơm thích hợp theo bảng dưới đây:

Loại bơm
ns, vg/ph
Bơm pi ông và rôto
< 50
Bơm ly tâm
50 - 300
Bơm hướng chéo
300 - 500
Bơm hướng trục
500 - 1200

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

12


2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BƠM
• 6. Cột áp hút chống xâm thực NPSH:
NPSH (Net Positive Suction Head) tạm gọi là cột áp hút đầu
vào là một trong các thông số quan trọng trong lắp đặt và
vận hành bơm. Nếu cột áp hút đầu vào bơm nhỏ so với yêu
cầu thì khi bơm làm việc hay xảy ra hiện tượng xâm thực
bơm.
Xâm thực là sự phá huỷ liên tục của lưu chất đối với bề mặt
vật liệu bơm, đó là do cột áp hút đầu vào hữu ích NPSHA
nhỏ làm áp suất đầu vào bơm giảm xuống bằng áp suất bay
hơi tương ứng với nhiệt độ hiện tại của chất lỏng. Sư bay
hơi mãnh liệt của chất lỏng tạo ra khối lượng bọt rất lớn liên

tục tách ra khỏi bề mặt vật liệu tiếp xúc với dòng chẩy đồng
thời các hạt chất lỏng không ngừng lao vào để thế chỗ các
bọt khí tách ra nên va đập thuỷ lực rất lớn làm rỗ và phá huỷ
kim loại. Để tránh rơi vào vùng hai pha và tách khí, người ta
phải tạo cho chất lỏng một lượng áp suất bổ sung bù cho sự
tổn hao trên bằng cách tạo cột áp thuỷ tĩnh Hs giữa bồn
chứa và nơi đặt bơm.
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

13


Bơm Piston
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bơm Piston:

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

14


Bơm Piston
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bơm Piston:

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

15


Bơm Piston

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

16


Bơm Piston
• Pitông 2 chuyển động qua lại trong xi
lanh 1 nhờ cơ cấu chuyển động gồm
trục O, biên 5 và thanh truyền 4, con
trượt. Dung tích xi lanh nằm giữa hai
điểm chết của pittông bằng dung tích
chất lỏng trong mỗi lần hoạt động của
pittông ở điều kiện lý thuyết. Khi
pittông chuyển động sang phải thì van
8 đóng, van 7 mở, chất lỏng từ bể 11
được hút lên xilanh. Khi pittông đến
điểm chết bên phải thì hoàn thành quá
trình hút. Sau đó pittông chuyển động
ngược lại thì van 7 đóng và van 8 mở
ra, chất lỏng sẽ được đẩy lên bể chứa
10. Khi pittông đến điểm chết trái thì
quá trình đẩy hoàn thành. Như vậy, cứ

mỗi vòng quay của trục O thì bơm
thực hiện được một chu trình hút và
đẩy.
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

17


Bơm Piston

• Bơm piston tác dụng kép

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

18


Bơm Piston

• Bơm piston tác dụng ba:

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

19

Bơm Piston
• Bầu khí và tác dụng của bầu khí:
- Do piston chuyển động không đều nên chất lỏng
được đẩy ra khỏi cửa đẩy cũng không đều và có gia
tốc trong bơm piston làm xuất hiện lực quá tính tác
dụng ngược lại chiều chuyển động của chất lỏng, làm
tăng trở lực và tổn thất áp suất trong bơm.
- Bầu khí là những buồng kín chứa không khí thông
với ống hút và ống đẩy để bơm làm việc an toàn,
không bị va đập thủy lực và những trấn động lớn.
- Bầu khí được lắp ngay trước của hút và cửa đẩy của
bơm.
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

20


Bơm Piston
- Nguyên tắc làm việc của bầu khí:
Khi chất lỏng đi vào ống đẩy vượt quá giá tị trung
bình thì một lượng thừa chất lỏng được giữ lại trong
bầu khí. Khí đó mức chất lỏng trong bầu khí tăng lên
và thể tích khí giảm xuống tương ứng và ngược lại
khi lưu lượng tức thời của chất lỏng giảm xuống dưới
mức trung bình thì không khí trong bầu khí giãn ra và
đẩy lượng chất lỏng trong bầu khí ra ống, làm lưu

lượng cũng như vận tốc chất lỏng trong ống đẩy điều
hòa hơn.
Trong một số trường hợp vận chuyển các chất lỏng có
áp suất hơi bão hòa lớn thì bơm piston lại không có
bầu khí vì không khí chứa trong bầu khí được trộn
với chất lỏng tạo ra hỗn hợp gây cháy nổ cao.
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

21


Bơm Piston
• Cấu tạo Xilanh:
Xilanh thường được chế tạo
bằng thép hoặc đúc bằng
gang hoặc bằng vật liệu có
độ bền hóa học cao như:
ferosilic, thép chịu axit..
Mặt trong của xilanh được
gia công kỹ, đạt độ nhẵn cao
để giảm ma sát, đôi khi còn
được tráng phủ một lớp
đồng nhẵn cho thuận tiện
khi sửa chữa.
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

22


Bơm Piston
• Piston: Có 2 dạng là kiểu đĩa
hoặc kiểu Pơlônggiơ.
 Kiểu Đĩa: Có một đĩa bằng
gang hay bằng thép được nối
với cán của piston. Trên đĩa
có lắp các vòng đệm bằng cao
su, kim loại hay các vật liệu
tổng hợp.

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

23


Bơm Piston
 Kiểu Pơlôngiơ: có
dạng hình trụ rỗng
được đúc bằng gang
nếu có đường kính
lớn và bằng thép nếu
có đường kính nhỏ và
áp suất lớn. Bề mặt
của Pơlongio được
gia công nhẵn hoặc

được tráng phủ một
lớp đồng
BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

24


Bơm Piston
• Van của bơm: Van dùng trong bơm piston có nhiều
loại khác nhau nhưng loại thường dùng nhất van đĩa,
van hình vành khăn, van cầu, van bi và van bản lề.
Van được lựa chọn theo từng trường hợp cụ thể của
bơm như: Tính chất của chất lỏng cần bơm, số vòng
quay của bơm. Chẳng hạn, van đĩa và van bi được
dùng cho chất lỏng có độ nhớt cao, số vòng quay nhỏ
và năng suất thấp.

BM. Lọc - Hóa dầu

Th.S Dương Viết Cường

25