chương 6 máy cánh dẫn - bơm ly tâm

1

Chỉång 6

MẠY CẠN H DÁÙN - BÅM LY TÁM

6-1 Khại niãûm chung vãư MCD - Kãút cáúu , ngun l
lm viãûc ca BLT:
Mạy cạnh dáùn bao gäưm cạc loải båm v âäüng cå cạnh dáùn nhỉ
båm ly tám, båm hỉåïng trủc, cạc loải Tuabin, quảt, v mạy nẹn
cạnh dáùn.
Dỉûa vo phỉång chuøn âäüng ca dng cháút lng khi âi qua
BCT cọ thãø phán loải:
-- Mạy li tám hồûc hỉåïng tám: cháút lng chuøn âäüng theo
bạnh cäng tạc tỉì tám bạnh cäng tạc ra ngoi hồûc tỉì ngoi vo
tám theo phỉång bạn kênh.
-- Mạy hỉåïng trủc: cháút lng chuøn âäüng qua bạnh cäng tạc
theo phỉång song song våïi trủc (dc trủc)
-- Tuabin tám trủc : cháút lng chuøn âäüng qua bạnh cäng tạc
theo hỉåïng tám räưi chuøn sang hỉåïng trủc
Viãûc trao âäøi nàng lỉåüng giỉỵa cháút lng v bäü pháûn cäng tạc
(bạnh cäng tạc) âỉåüc thỉûc hiãûn nhåì cạc cạnh dáùn, nàng lỉåüng
trao âäøi ch úu l âäüng nàng. dng cháút lng chy qua mạy.

Hçnh trãn l så âäư 1 bạnh cäng tạc ca 1 båm ly tám.


2

Kãút cáúu bao gäưm bạnh cäng tạc, bao gäưm âéa 1 làõp then trãn
trủc 2. Trãn âéa 1 gàõn cạc cạnh dáùn. Bạnh cäng tạc âàût trong v

båm 4 bao gäưm bưng xồõn cọ cỉía vo 4 näúi våïi äúng hụt 5, cỉía
ra ca bưng xồõn näúi våïi äúng âáøy 6.
- Ngun l lm viãûc:
Trỉåïc khi båm lm viãûc thç thán båm, bạnh cäng tạc v äúng hụt
âỉåüc âiãưn âáưy cháút lng (mäưi båm).
Bạnh cäng tạc (1) làõp trãn trủc båm (2), khi båm lm viãûc, bạnh
cäng tạc quay, cạc pháưn tỉí cháút lng åí trong bạnh cäng tạc âỉåüc
cạnh dáùn cung cáúp nàng lỉåüng, âäưng thåìi lỉûc ly tám s âáøy cháút
lng âi ra khi BCT theo phỉång ly tám, cháút lng âỉåüc gom
vo bưng xồõn v âi vo äúng âáøy våïi ạp sút cao hån, âọ l quạ
trçnh âáøy ca båm.
Âäưng thåìi åí cỉía vo (3) ca bạnh cäng tạc tảo nãn 1 vng cọ
chán khäng, cháút lng åí bãø hụt âỉåüc liãn tủc hụt vo äúng hụt, âọ
l quạ trçnh hụt ca båm. Nhỉ váûy quạ trçnh hụt v âáøy ca båm
l liãn tủc tảo nãn dng chy liãn tủc trong hãû thäúng.
Chãnh lãûch nàng lỉåüng âån vë ca dng cháút lng åí läê vo v
läúi ra ca bạnh cäng tạc chênh l cäüt ạp ca bạnh cäng tạc.
- Båm 1 cáúp : Båm bao gäưm 1 bạnh cäng tạc, cäüt ạp ca
båm bë hản chãú do sỉïc bãưn nãn thỉåìng khäng quạ 100m cäüt
nỉåïc.
- Båm nhiãưu cáúp : âãø tảo cäüt ạp cao, bao gäưm nhiãưu bạnh
cäng tạc làõp trãn 1 trủc chung. Cäüt ạp do båm nhiãưu cáúp tảo ra l
täøng ca cạc cäüt ạp do cạc bạnh cäng tạc âån tảo nãn.
- Båm hai miãûn g hụt : hụt cháút lng vo tỉì 2 phêa, bạnh
cäng tạc bao gäưm 2 bạnh cäng tạc ca båm 1 miãûng hụt cọ cng
kêch thỉåïc v âäúi xỉïng nhau ghẹp lải, lỉu lỉåüng ca båm s tàng
gáúp âäi trong khi cäüt ạp váùn giỉỵ ngun.


3

2 - 2 : Phổồng trỗnh cồ baớn cuớa maùy caùn h dỏựn :
Mọỳi quan hóỷ giổợa cọỹt aùp H do BCT taỷo ra vồùi caùc thọng sọỳ
hỗnh hoỹc (õổồỡng kờnh BCT, õọỹ cong cuớa caùnh...) vaỡ caùc
thọng sọỳ õọỹn g hoỹc (sọỳ voỡng quay, lổu lổồỹng) cuaớ BCT
Giaớ thióỳt Euler:
+ Doỡng chaớy qua BCT gọửm caùc doỡng nguyón tọỳ nhổ nhau.
+ Chuyóứn õọỹng tổồng õọỳi cuớa chỏỳt loớng trong baùnh cọng
taùc coù quyợ õaỷo truỡng khờt vồùi bión daỷng caùnh dỏựn.
Caùc õióửu kióỷn õóứ coù doỡng chaớy nhổ giaớ thióỳt trón laỡ :
+ Baùnh cọng taùc coù sọỳ caùnh dỏựn nhióửu vọ cuỡng vaỡ moớng
vọ cuỡng.
+ Chỏỳt loớng laỡm vióỷc laỡ chỏỳt loớng lờ tổồớng (khọng nhồùt)
Cọỹt aùp tờnh toaùn vồùi caùc giaớ thióỳt trón: cọỹt aùp Hl
I. Chuyóứn õọỹn g cuớa chỏỳt loớn g qua baùn h cọng taùc
bao gọửm :
-- Chuyóứn õọỹn g theo (quay cuỡng baùnh cọng taùc), u : vỏỷn tọỳc
theo (vỏỷn tọỳc voỡng), coù phổồng thúng goùc vồùi baùn kờnh taỷi õióứm
õoù.
-- Chuyóứn õọỹn g tổồng õọỳi : vỏỷn tọỳc tổồng õọỳi w tióỳp tuyóỳn
vồùi bión daỷng caùnh dỏựn.
-- Chuyóứn õọỹn g tuyóỷt õọỳi : vỏỷn tọỳc tuyóỷt õọỳi: c = u + w
1: vở trờ bừt õỏửu vaỡo caùnh: r1
2: vở trờ ra khoới caùnh: r2

4


c2
2
cu2

w2
cm2

5

2

-- : goùcu giổợa w vaỡ phổồng ngổồỹc chióửu vồùi u , bióứu thở goùc õọỹ
bọỳ trờ caùnh dỏựn trón baùnh cọng taùc .
1 : goùc õỷt caùnh taỷi cổớa vaỡo




2

2 : goùc õỷt caùnh taỷi cổớa ra
-- cu : hỗnh chióỳu cuớa c lón phổồng u

-- cm : hỗnh chióỳu cuớa c lón phổồng thúng goùc vồùi u .








II Phổồng trỗnh cọỹt aùp : (Phổồng trỗnh cồ baớn
cuớa maùy caùn h dỏựn )
1
H = (u c u c )
Bồm:
l

Tuabin:

2

2u

1

1u

g
1
H l = ( u 1 c1u u 2 c 2 u )
g

Yẽ nghộa cuớa phổồng trỗnh cồ baớn :
-- Quan hóỷ giổợa caùc thaỡnh phỏửn vỏỷn tọỳc vồùi cọỹt aùp:
Tổỡ tam giaùc vỏỷn tọỳc :
w 12 =
c12 + u12 - 2 u1. c1. cos 1
= c12 + u12 - 2 u1. c1u
1
u .c = 2 ( c + u w )
1
u .c = ( c + u w )
2
1

2

1u

2u

1

2

2

2

1

2

2

1

2

Thay vaỡo phổồng trỗnh cồ baớn:
- ọỳi vồùi bồm

2

2

2


6
H l =

1
c 2 2 + u 2 2 w 2 2 ) ( c1 2 + u 1 2 w 1 2 )
(
2g

[

ỷt:

u 2 2 u 1 2 w 1 2 w 2 2 c 2 2 c1 2
=
+
+
2g
2g
2g
2
2
2
2
u u1
w w2
H ltộnh = 2
+ 1
2g
2g
2
2
c c1
H lõọỹng = 2
2g



Hl

]

= Hltộnh + Hlõọỹng

Nhỏỷn xeùt:
- Cọỹt aùp õọỹng laỡ phỏửn õọỹng nng õồn vở cuớa doỡng chaớy
õổồỹc tng lón khi õi qua bồm.
- Cọỹt aùp tộnh õổồỹc taỷo ra bồới sổỷ chónh lóỷch cuớa 2 thaỡnh
phỏửn vỏỷn tọỳc u, w cuớa doỡng chaớy taỷi lọỳi vaỡo wvaỡ lọỳi ra cuớa baùnh
c
cọng taùc.
-- Nóỳu c1u= 0, tam giaùc vỏỷn tọỳc taỷi cổớa vaỡo cho thỏỳy:
u
1

1

c12 = w 12 u12

1

Khi õoù phổồng trỗnh cồ baớn cuaớ bồm caùnh dỏựn seợ laỡ:
1
H = ( u c )
g
l

2

2u

ióửu kióỷn c1u= 0 goỹi laỡ õióửu kióỷn chaớy vaỡo thúng goùc
-- Cọỹt aùp thổỷc H seợ beù hồn cọỹt aùp Hl do coù tọứn thỏỳt nng lổồỹng

do chỏỳt loớng laỡ chỏỳt loớng thổỷc vaỡ do sọỳ caùnh dỏựn laỡ hổợu haỷn (Z
caùnh). Do õoù:
H = H . Z .Hl
H : hióỷu suỏỳt thuớy lổỷc (0,8 ữ 0,96)
Z : hóỷ sọỳ aớnh hổồớng khi xeùt õóỳn sọỳ caùnh laỡ hổợu haỷn. Goỹi
Z laỡ sọỳ caùnh cuớa baùnh cọng taùc :


7

Theo Stodola:

Z = 1


sin 2
Z

Trong tờnh toaùn gỏửn õuùng thổồỡng lỏỳy bũng 0,8
6.3 ổồỡn g õỷc tờnh cuớa bồm ly tỏm - Sổỷ laỡm vióỷc cuớa
bồm trong hóỷ thọỳn g lổồùi :
I. ổồỡng õỷc tờnh cuớa bồm: bióứu dióựn mọỳi quan hóỷ giổợa
cọỹt aùp H (nng lổồỹng maỡ bồm cung cỏỳp cho chỏỳt loớng) (vaỡ hióỷu
suỏỳt) theo lổu lổồỹng Q khi sọỳ voỡng quay cuớa truỷc bồm
n=const.
II. ióứm laỡm vióỷc cuớa bồm trong hóỷ thọỳng lổồùi
Khi bồm laỡm vióỷc trong lổồùi:
Q bồm = Q lổồùi
H bồm = H lổồùi
Giao õióứm A cuớa õổồỡng õỷc tờnh bồm vaỡ õổồỡng õỷc tờnh

lổồùi chờnh laỡ õióớm laỡm vióỷc cuớa bồm trong hóỷ thọỳng lổồùi.
Q bồm = Q A

H bồm = H A

N tr =

Q A H A
A

III. Sổỷ õióửu chốnh bồm ly tỏm:õióửu chốnh bồm õóứ cung cỏỳp
cho hóỷ thọỳng lổồùi 1 lổu lổồỹng Q' theo yóu cỏửu (Vduỷ:Q'=30 lit/s).
1) ióửu chốnh van trón õổồỡng ọỳng õỏứy, giổợ nguyón sọỳ voỡng
quay cuớa bồm (õỷc tờnh lổồùi bở thay õọứi (õ 'õ), giổợ nguyón
õỷc tờnh bồm)
Khi

H'luoi = H luoi tinh +

8
g 2


l h
2
1 ld
' 1

+

+

+

Q
h
h
d
4
4
dd
d
d
d
h h d d

(*)

K'

ióứm laỡm vióỷc laỡ A' coù caùc thọng sọỳ laỡm vióỷc mồùi Q,H.
A'(Q,H) xaùc õởnh trón õổồỡng õỷc tờnh bồm taỷi lổu lổồỹng Q'.
Yóu cỏửu: Xaùc õởnh 'õ õóứ hóỷ thọỳng laỡm vióỷc taỷi A' : xaùc õởnh
tổỡ pt (*) vồùi Q,H

8

Âiãưu chènh lỉu lỉåüng bàòng cạch âọng dáưn van trãn âỉåìng äúng
âáøy tỉïc l âỉa thãm vo hãû thäúng 1 sỉïc cn thy lỉûc (täøn tháút
qua van). Phỉång phạp âiãưu chènh ny khäng cọ låüi vãư tênh kinh
tãú nàng lỉåüng, nhỉng âån gin, dãù váûn hnh nãn âỉåüc sỉí dủng
räüng ri våïi cạc båm cäng sút nh.
Van âiãưu chènh thỉåìng âàût trãn âỉåìng äúng âáøy, trạnh âàût van
trãn âỉåìng äúng hụt vç cọ thãø dáùn âãún xám thỉûc, nh hỉåíng âãún
sỉû lm viãûc ca hãû thäúng.
2) Âiãưu chènh bàòng cạch thay âäøi säú vng quay ca trủc
båm (thay âäøi âỉåìng âàûc tênh båm, giỉỵ ngun âỉåìng âàûc tênh
lỉåïi): âiãøm lm viãûc An' âỉåüc xạc âënh trãn âỉåìng âàûc tênh lỉåïi.
Sỉí dủng phphạp ny khi cọ thãø âiãưu chènh âỉåüc säú vng quay
ca âcå dáùn âäüng båm.
Vâãư: xạc âënh n' sao cho âàûc tênh måïi ca båm càõt âàûc tênh
lỉåïi tải An' (lỉu lỉåüng Q'): sỉí dủng l thuút tỉång tỉû trong
MCD.
Bàòng phỉång phạp ny, c lỉu lỉåüng v cäüt ạp âãưu gim khi säú
vng quay gim, khäng cọ mäüt pháưn nàng lỉåüng täøn tháút no
phạt sinh thãm v do âọ phỉång phạp ny cọ nhiãưu ỉu âiãøm so
våïi phỉång phạp trãn, tuy nhiãn váùn khäng âỉåüc thäng dủng
bàòng phỉång phạp trãn do phi sỉí dủng âäüng cå âiãûn cọ thãø
thay âäøi säú vng quay l ráút täún kẹm.
2.4 Ghẹp båm:
I. Ghẹp song song:
Mäüt hãû thäúng lỉåïi cọ thãø âỉåüc cung cáúp cháút lng båíi nhiãưu
båm. Khi lỉu lỉåüng thay âäøi låïn do u cáưu lỉåïi, viãûc âiãưu chènh

9

lổu lổồỹng õổồỹc thổỷc hióỷn tọỳt nhỏỳt laỡ bũng caùch gheùp song song
caùc bồm vaỡ thay õọứi sọỳ bồm laỡm vióỷc õóứ thay õọứi lổu lổồỹng.

Q = Q1 + Q2 + Q3 + ...
Hlổồùi = H1 = H2 = H3 = ...

II. Gheùp nọỳi tióỳp:
Trong trổồng hồỹp hóỷ thọỳng coù yóu cỏửu vóử cọỹt aùp lồùn hồn cọỹt aùp
cuớa 1 bồm, ta coù thóứ gheùp nọỳi tióỳp caùc bồm õóứ thoớa maợn yóu cỏửu
vóử cọỹt aùp cuớa hóỷ thọỳng. Cọỹt aùp laỡm vióỷc cuớa hóỷ thọỳng bũng tọứng
cọỹt aùp cuớa caùc bồm gheùp khi bồm laỡm vióỷc taỷi chóỳ õọỹ lổu lổồỹng
naỡy.
Q1 = Q2 =.......= Qlổồùi
Hlổồùi= H1+H2+...
Khi õióửu kióỷn cho pheùp, vióỷc choỹn 1 bồm khaùc coù õuớ cọỹt aùp yóu
cỏửu õóứ laỡm vióỷc trong hóỷ thọỳng seợ thuỏỷn tióỷn vaỡ kinh tóỳ hồn
nhióửu so vồùi gheùp nọỳi tióỳp caùc bồm.
2.5 Luỏỷt tổồng tổỷ (õọửn g daỷn g) trong maùy caùn h dỏựn :
tổồng tổỷ hỗnh hoỹc + cuỡn g hióỷu suỏỳt
I - Caùc tióu chuỏứn tổồng tổỷ:
Hai maùy thuớy lổỷc laỡ tổồng tổỷ khi thoớa maợn 3 tióu chuỏứn tổồng
tổỷ sau:
1) Tióu chuỏứn tổồng tổỷ hỗnh hoỹc:
Kyù hióỷu M, N: hai maùy tổồng tổ


10

Hai maùy tổồng tổỷ hỗnh hoỹc khi chuùng õọửng daỷng, nghộa laỡ coù
caùc goùc bọỳ trờ caùnh dỏựn giọỳng nhau, sọỳ caùnh dỏựn nhổ nhau vaỡ
caùc kờch thổồùc tổồng ổùng tyớ lóỷ, kóứ caớ õọỹ nhỏỳp nhọ bóử mỷt.
( , )M = ( , )N
DM bM lM
=
=
= . = lM ữ N
DN bN lN

l MữN : hóỷ sọỳ tổồng tổỷ hỗnh hoỹc.
2) Tióu chuỏứn tổồng tổỷ õọỹng hoỹc:
u 1M u 2 M c 1M
=
=
= . = v
u 1 N u 2 N c1 N
u
R
n
v = 2M = M 2M = M lM ữ N
u 2 N N R 2 N n N

v : hóỷ sọỳ tổồng tổỷ õọỹng hoỹc.
3) Tióu chuỏứn tổồng tổỷ õọỹng lổỷc hoỹc:
Hai maùy tổồng tổỷ õọỹng lổỷc hoỹc khi tyớ lóỷ giổợa caùc cỷp lổỷc tổồng
ổùng taùc duỷng lón 2 baùnh cọng taùc laỡ bũng nhau.
P1M P2 M
=
= . = P

P1N P2 N

P : hóỷ sọỳ tổồng tổỷ õọỹng lổỷc hoỹc.
II - Caùc phổồng trỗnh tổồng tổỷ cuớa maùy caùn h dỏựn :
Mọỳi quan hóỷ giổợa caùc thọng sọỳ laỡm vióỷc (Q, H, N) cuớa 2 maùy
tổồng tổỷ.
1) Phổồng trỗnh tổồng tổỷ lổu lổồỹng :
Q lM FM c mM
=

= 2l v
Q lN FN c mN
v =

u M R M M
n
=

= l M
u N R N N
nN
3

D n
QM
n
= 3l M = M M
QN
n N DN n N

(5.1)

Kóỳt luỏỷn: Tố sọỳ lổu lổồỹng tyớ lóỷ bỏỷc 3 vồùi tố sọỳ õổồỡng kờnh vaỡ tố
lóỷ bỏỷc 1 vồùi tố sọỳ sọỳ voỡng quay.


11

2) Phổồng trỗnh tổồng tổỷ cọỹt aùp:
2

n D
HM
= 2l M = M
HN
n N DN

2

nM


n
N

2

(5.2)

Kóỳt luỏỷn: Tố sọỳ cọỹt aùp tyớ lóỷ bỏỷc 2 vồùi tố sọỳ õổồỡng kờnh vaỡ tố lóỷ

bỏỷc 2 vồùi tố sọỳ sọỳ voỡng quay.
3) Phổồng trỗnh tổồng tổỷ cọng suỏỳt: khi laỡm vióỷc vồùi
cuỡng 1 loaỷi chỏỳt loớng:
3

n D
NM
= 5l M = M
NN
n N DN

5

nM


n
N

3

(5.3)

IV - Sọỳ voỡn g quay õỷc trổng n s (hóỷ sọỳ tố tọỳc ):
Sọỳ voỡng quay õỷc trổng ns duỡng trong tióu chuỏứn hoùa maùy caùnh
dỏựn, ns õỷc trổng cho mọỹt kióứu maùy.
Sọỳ voỡng quay õỷc trổng n s õổồỹc xaùc õởnh ồớ chóỳ õọỹ thióỳt kóỳ
(Q,H,n,max,D)
óứ õỷc trổng cho 1 kióứu maùy, ngổồỡi ta õởnh nghộa 1 maùy mỏựu
(mọ hỗnh) vồùi caùc thọng sọỳ cuớa maùy mọ hỗnh õổồỹc quy õởnh

nhổ sau:
HS = 1m cọỹt nổồùc
Cọng suỏỳt thuớy lổỷc:NS = .Q.H=1 maợ lổỷc = 0,736 KW (õn cuợ)

QS = 0,075 m3/s
nS : sọỳ voỡng quay/phuùt cuớa maùy mỏựu
S = max : hióỷu suỏỳt thióỳt kóỳ, tổùc laỡ hióỷu suỏỳt lồùn nhỏỳt maỡ maùy
õaỷt õổồỹc khi laỡm vióỷc vồùi caùc thọng sọỳ thióỳt kóỳ.
Nóỳu coù 1 maùy thổỷc laỡm vióỷc vồùi caùc thọng sọỳ Q, H, n, N vaỡ
tổồng tổỷ vồùi maùy mỏựu õỷc trổng QS, HS=1m, nS, NS=0,736KW
thỗ:
2

HS
n
= 2l S l =
n
H

HS n

H ns


12
3
2

QS
n

H n
= 3l S = S
Q
n H nS

2

3


Thay

nS =

H 4
Q
n S
H
QS

HS = 1m QS = 0,075 m3/s

n S = 3,65

n Q
H3 4

(5.4)

Trong cọng thổùc trón n(v/ph) H(m) Q(m3/s)

Cọng thổùc trón thổồỡng sổớ duỷng cho bồm vỗ vồùi caùc thọng sọỳ
yóu cỏửu khi thióỳt kóỳ 1 bồm laỡ n, Q, H do õoù dóự daỡng suy ra giaù
trở sọỳ voỡng quay õỷc trổng.
Vồùi 1 Tuabin, caùc thọng sọỳ thióỳt kóỳ thổồỡng laỡ cọỹt nổồùc H, sọỳ
voỡng quay n vaỡ cọng suỏỳt N. Xeùt hai Tuabin tổồng tổỷ ta seợ coù:
2

HS
n
= 2l S l =
n
H
5

3

NS
n H 2
= 5l S = S
n H
N

HS n

H ns
n

nS

2

5


Thay


H 2 N
ns = n s
H NS

Ns = 0,736 KW (n cuợ)
Hs = 1m
n S = 1,167

n N
H

(5.5)

5
4

Trong cọng thổùc trón n(v/ph), H(m) N(kW)
nghộa mồùi : Ns = 1 KW

nS =

n N
5

H4

(5.6)

Sọỳ voỡng quay õỷc trổng coù yù nghộa rỏỳt lồùn trong tờnh toaùn thióỳt
kóỳ vaỡ sổớ duỷng caùc maùy thuớy lổỷc caùnh dỏựn. Trong taỡi lióỷu kyợ
thuỏỷt vóử thióỳt kóỳ vaỡ sổớ duỷng maùy, caùc trở sọỳ tờnh toaùn, caùc daỷng
õổồỡng õỷc tờnh rhổỷc nghióỷm vaỡ hỗnh daỷng kóỳt cỏỳu baùnh cọng
taùc cuớa caùc maùy caùnh dỏựn õóửu cho theo n s. Sọỳ voỡng quay õỷc


13

trổng õổồỹc tờnh toaùn ồớ õióửu kióỷn laỡm vióỷc coù hióỷu suỏỳt cao nhỏỳt
cuớa maùy (chóỳ õọỹ thióỳt kóỳ)
Caùc loaỷi bồm khaùc nhau coù caùc sọỳ voỡng quay õỷc trổng tổồng
ổùng:
Bồm piston vaỡ bồm roto: ns<= 40 v/ph (maùy thóứ tờch)
Bồm ly tỏm:
ns= 40 ữ 300 v/ph
Bồm hổồùng cheùo
ns= 300 ữ 600 v/ph
Bồm hổồùng truỷc
ns= 600 ữ 1200 v/p