BÀI TIỂU LUẬN các quá trình thủy lực1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
BỘ MÔN LỌC HOÁ DẦU

MÔN HỌC:

CÁC QUÁ
LỰC VÀ CƠ
LIỆU RỜI

TRÌNH THỦY
HỌC VẬT

BÀI TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI :Tìm hiểu về bơm, quạt và máy nén trong công nghệ
hoa học.
GVHD :VŨ VĂN TOÀN
SV
:
LỚP : LỌC HÓA DẦU K58
MSV :1321

Vũng Tàu, tháng 10/2015

1


Mục lục
Trang
LỜI
MỞ

ĐẦU
.....................................................................................................................................
4
PHẦN
1:
MÁY
BƠM
.....................................................................................................................................
4
1.1. Bơm thể tích
.....................................................................................................................................
5
1.1.1. Bơm píttông
.....................................................................................................................................
5...................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
1.1.2. Bơm písttôn-roto
.....................................................................................................................................
9
1.2 .BƠM ĐỘNG HỌC
.....................................................................................................................................
11
1.2.1.
Bơm
cánh
quạt
.....................................................................................................................................
11
1.2.2.
Một

số
loại
bơm
khác
.....................................................................................................................................
17
1.3 CHỌN BƠM
2


.....................................................................................................................................
18.................................................................................................................................
PHẦN 2 MÁY NÉN KHÍ
.....................................................................................................................................
19
2.1.ĐỊNH
NGHĨA
VÀ
PHÂN
LOẠI
.....................................................................................................................................
19
2.1.1.
Định
nghĩa
.....................................................................................................................................
19
2.1.2.
Phân
loại

.....................................................................................................................................
19
2.2.
CÁC
THÔNG
SỐ
CƠ
BẢN
CỦA
MÁY
NÉN
.....................................................................................................................................
20
2.3.
CÁC
PHƯƠNG
TRÌNH
TRẠNG
THÁI
CỦA
KHÍ
.....................................................................................................................................
20
2.4
.
MÁY
NÉN
THỂ
TÍCH
.....................................................................................................................................

22
2.4.1.
Máy
nén
pittong
.....................................................................................................................................
22
2.4.2. Máy nén roto và máy thổi roto
.....................................................................................................................................
24
2.5.
MÁY
NÉN
ĐỘNG
HỌC
.....................................................................................................................................
25
2.5.1. Máy nén ly tâm
3


.....................................................................................................................................
25
2.5.2. Máy nén động học khác
.....................................................................................................................................
30
PHẦN
3
QUẠT
.....................................................................................................................................

31
3.1.
KHÁI
NIỆM
.....................................................................................................................................
31
3.2. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO CỦA QUẠT LI TÂM
.....................................................................................................................................
32
3.2.1.
Phân
loại
theo
cơ
chế
ổ
đĩa
.....................................................................................................................................
33
3.2.2.
Vòng
bi
.....................................................................................................................................
34
3.2.3.
Bộ
giảm
rung
và
van

.....................................................................................................................................
35
3.2.4.
Quạt
sườn
.....................................................................................................................................
35
3.3.

Nguyên

tắc

4

làm

việc


.....................................................................................................................................
37
3.3.1.
Vận
tốc
tam
giác
.....................................................................................................................................
37
3.3.2.

Sự
khác
biệt
giữa
quạt
và
máy
thổi
.....................................................................................................................................
38
3.4.
Xếp
hạng
các
loại
quạt
ly
tâm
.....................................................................................................................................
39
3.5.
Tổn
thất
trong
quạt
ly
tâm
.....................................................................................................................................
40
3.5.1.

Tổn
thất
vùng
cánh
quạt
nạp
khí
.....................................................................................................................................
40
3.5.2.
Tổn
thất
do
rò
rỉ
.....................................................................................................................................
40
3.5.3.
Tổn
thất
do
cánh
quạt
.....................................................................................................................................
40
3.5.4.
Tổn
thất
do
khuếch

tán
và
xoắn
ốc
.....................................................................................................................................
40
3.5.5.
Ma
sát
do
đĩa
.....................................................................................................................................
40

Kết luận...............................................................................
5


LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngày nay ngày càng nhiều
những máy móc hiện đại được con người chế tạo. Những máy móc này, có thể
giảm nhẹ sức lao động, nâng cao năng suất, giúp cuộc sống con người trở nên thoải
mái và dễ chịu hơn. Máy móc mà con người phát minh ra, đều là sự kế thừa, học
hỏi và áp dụng từ những kiến thức khoa học được phát hiện từ trước đến nay.
Bơm, quạt, máy nén là những máy rất quan trong và có ứng dụng rộng rãi để
vận chuyển nguyên liệu và năng lượng trong các hệ thống công nghệ.Không có
bơm quạt và máy nén chắc chắn sẽ không thực hiên được các quá trình liên tục để
sản xuất ra các sản phẩm cần thiết như :sợi hóa học thức ăn tổng hợp ,phân đạm
xăng dầu, hoa chất, phụ gia công nghiệp …Vấn đề thông gió ,thải các khí thải công
nghiệp , dịch thải nhằm bảo vệ môi trường lao động ,trong bất cứ nhà máy nào

cũng phải cần tới bơm, quạt và máy nén.
Sự hoạt động của bơm quạt và máy nén có ảnh hưởng lớn tới hoạt động của toàn
bộ dây truyền công nghệ đến môi trường , đén quá trình điều khiển ,đến năng xuất
của máy và giá thành sản phẩm . Chính vì vậy việc hiểu biết và nắm vững nguyên
lý làm việc cấu tạo tính toán thiết kế sữa chữa ,lắp ghép và vận hành các máy bơm,
quạt và máy nén là hết sức cần thiết.

PHẦN 1:

MÁY BƠM

Máy bơm nước là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài (cơ
năng, điện năng, thủy năng…) và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy
đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống
đường ống.

6


Người ta chia máy bơm nước ra nhiều loại dựa vào những đặc điểm như:
nguyên lý tác động của cánh bơm vào dòng nước, dạng năng lượng làm chạy máy
bơm, kết cấu máy bơm, mục đích bơm, loại chất lỏng cần bơm… Trong đó thường
dùng đặc điểm thứ nhất để phân loại máy bơm; theo đặc điểm này máy bơm được
chia làm hai loại: bơm động học và bơm thể tích.
1.1.Bơm thể tích
Bơm thể tích: Là loại bơm có thể biến đổi trực tiếp cơ năng thành thế năng,
thông qua quá trình nén, giảm chất lỏng bằng cách thay đổi theo chu kì dung tích
trong một thể tích kín. Có thể chia bơm thể tích thành các loại bơm khác nhau.
Một số đặc điểm của bơm thể tích:





Ống hút luôn ngăn cách với ống đẩy, chất lỏng được đẩy cưỡng bức vào ống
dẫn.
Lưu lượng chất lỏng không đều và hầu như không phụ thuộc vào áp suất của
bơm.
Bơm một cấp có thể sinh ra áp lực bất kì nếu có đủ độ bền và công suất.

1.1.1 Bơm piston
1.1.1.1 Các loại bơm.
a)Bơm tác dụng đơn (bơm tác dụng một chiều)
Nguyên tác hoạt động: Bơm piston được truyền động bởi động cơ, chuyển
động quay của trục động cơ được biến đổi thành chuyển động tịnh tiến piston 1
trong xilanh 2. Nếu tay quay từ vị trí điểm quay theo chiều mũi tên đến điểm thì
piston di chuyển về phía trái, thể tích buồng làm việc 5 tăng dần, áp suất p trong đó
giảm đi và bé hơn áp suất ở mặt thoáng bể chứa ( p<). Do đó chất lỏng từ bể hút
qua van hút 6 vào buồng làm việc 5, trong khi đó van đẩy 4 đóng. Đó là quá trình
hút của bơm

7


Hình1 : Nguyên lý làm việc của bơm píttông tác dụng đơn
Sau đó, tay quay tiếp tục quay từ điểm đến điểm , piston đổi chiều chuyển động
sang phải, thể tích buồng làm việc giảm dần làm áp suất tăng lên, van hút 6 bị
đóng, van đẩy 4 mở để chất lỏng chảy vào ống đẩy thực hiện quá trình đẩy của
bơm. Quá trình hút và đẩy của bơm piston diễn ra gián đoạn và xen kẽ lẫn nhau,
tạo nên quá trình làm việc lien tục của bơm. Một quá trình hút và đẩy kế tiếp nhau
gọi là chu trình làm việc của bơm.

b)Bơm tác dụng kép
Nguyên lí làm việc: Ở bơm tác dụng kép hai mặt của pistong dều làm việc.Trong
một vòng quay của trục,bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy.Như vậy là phải
có hai xupap hút và hai xupap đẩy.Khi pittong l đi sang phía phải thì xupap hút 2
và xupap đẩy 4 mở ra,còn xupaphuts 3 và xupap đẩy 5 đóng lại. Như vậy phần trái
hút và phần phải đẩy.Khin pistong đi sang trái sẽ có hiện tượng ngược lại.

Hình2: Sơ đồ bơm piston đĩa tác dụng kép
8


c, Một số loại bơm khác: Bơm tác dụng 3, bơm tác dụng4
1.1.1.2 Lưu lượng của bơm




Lưu lượng lý thuyết: công thức chung đẻ xác định lưu lượng lý thuyết của
bơm:
Q0 = (i),m3/s
-F diện tích pittong,m2
-S khoảng chạy của pittong
-n số vòng quay của bơm
-i số lần tác dụng của bơm.
-Ψthừa số ảnh hương tới của cán.
Lưu lượng thực tế : do một số nguyên nhân nên lưu luongj thực tế của bơm
nhỏ hơn lưu lượng lí thuyết và được xác định theo công thức:
Q = Q0ŋV =ŋV.i.Ψ() ,m3/s

1.1.1.3 Chiều cao áp lực của bơm

Chiều cao áp lực trung bình bơm cung cấp cho dòng chất lỏng ( tính bằng mét
cột chất lỏng ):

Trong đó :
-Z1,Z2 là chiều cao hút và đẩy ,

m;

-X1,X2 trở lực của xupap hút và xupap đẩy,

m;

1.1.1.4 Đặc tuyến của bơm pittong
Đường cong biểu diễn quan hệ giưa chiều cao áp lực và lưu lượng bơm gọi là
đạc tuyến (hình).Chiều
cao áp lực của
bơm pistong hầu như
không phụ thuocj
vào lưu lượng bơm ,khi
áp suất rất cao thì
lưu lượng mới giảm đi ít
do bị dò rỉ qua bộ
phân bít kín ,Vì vậy bơm
chỉ nên làm việc
ở miền có đặc tuyến
thẳng đứng .

9

Hình3: Đặc tuyến của bơm bít tông
1.1.1.5 Công suất và hiệu suất của bơm pistong


Công suất chỉ thị của bơm pistong được xác định theo công thức:
Nct =ipiFSn / 60.103 ,kW
Trong đó;

-i số lần tác dụng;
-F diện tích pistong ,m2;
-S khoảng chạy pistong ,m;
-pi áp suất trung bình;



Công suất có ích(công suất thủy lực) được xác định theo công thức:
Ni = ρgHQ/103 ,kw
Công suất của động cơ bơm được xác định theo công thức :
Ndc =kN/ղtd ,kw
Trong đó -k hệ số dữ trữ ;
- ղtd hiệu suất truyền động;

1.1.1.6. Sữa chữa bơm.
Bơm làm việc qua 500÷1000 h cần được xem xét, sữa chữa và khác phục các
sai sót của xupap, vòng piston (xécmăng), đệm trong hộp đệm các chi tiết của các
cơ cấu truyền động và phối hơi.
Sau 4000÷5000 h làm việc cần tháo bơm để kiểm tra tất cả các chi tiết và khác
phục thiếu sót .
10

1.1.1.7 Ưu nhược điểm của bơm pistong




Ưu điểm: Có khả năng tự hút tốt , tạo được cột áp cao.Có hiệu suất cao vì
tổn thất lưu lượng nhỏ.Có thể thay đổi thể tích làm việc, với cùng một tốc độ
quay có thể thay đổi lưu lượng khác nhau.Phù hợp khi cần có áp suất cao.
Giảm được sự dao động trong mạch thủy lực khi làm việcở áp suất cao
Nhược điểm: Kết cấu khá phức tạp , trọng lượng và kích thước lớn .Lưu
lượng và áp suất không đều , để hạn chế nhược điểm này người ta thường
trang bị thêm bình điều áp trên đường đẩy .Giá thành cao.

1.1.2. Bơm písttôn-roto
1.1.2.1Bơm piston quay hướng trục

Hình4: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm piston quay hướng trục
Nguyên lý hoạt động: trong bơm piston – roto hướng trục, các lỗ xi lanh
phân bố đều trên roto 1 nhưng không hướng kính mà song song với nhau theo
hướng trục roto. Piston 2 trong xi lanh luôn luôn được đầy và tựa một đầu vào đĩa
cố định nằm nghiêng 3 bằng các lò xo đặt trong xi lanh. Khi roto quay, các piston
quay theo, vì một đầu piston luôn tựa vào mặt đĩa nghiêng nên các piston cũng
đồng thời chuyển động tịnh tiến tương đối với xi lanh. Các lỗ xi lanh ở mặt cuối
roto được lắp sát với nắp cố định 4. Trong nắp này có 2 rãnh hình vòng cung 5
được ngăn cách nhau bởi hai gờ 6, hai rãnh này được thong với hai lỗ để dẫn chất

11

lỏng ra vào a, b. Khi roto quay theo chiều mũi tên thì rãnh 5 bên trái là cửa hút A,
rãnh bên phải là cửa đẩy B.
Ưu điểm: tạo được áp suất nén cao và không phụ thuộc vào lưu lượng và tần số
quay của tay biên.
Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, lưu lượng cấp không đều và chạy chậm, làm tăng
kích cỡ khi có lưu lượng lớn
1.1.2.2 Bơm bánh răng.
Là loại roto quay, trong đó môi chất được chuyển dịch trong mặt phẳng thẳng
góc với tâm quay của thiết bị. Bơm bánh răng được dùng trong các máy thủy lực
(máy ép, máy nâng, cần cẩu, máy đào đất,…..), trong hệ thống điều khiển tự động,
trong bôi trơn các bộ phận chuyển động của máy. Do không có van hút và đẩy nên
bơm bánh răng có thể quay với tốc độ lớn (n = 700 – 5000 vòng/phút) và được
truyền động trực tiếp bằng động cơ.
Khi làm việc bơm bánh răng luôn tiếp xúc với dầu nhờn, dầu thủy lực, vì
vậy tuổi thọ khá cao. Các bề mặt làm việc của bơm phải được chế tạo với độ chính
xác và độ lỏng cao thì mới tạo được áp lực và đỡ mất mát lưu lượng.

Hình5: Bơm bánh

răng ăn khớp
trong

1.1.2.3 Bơm cánh gạt

12


Bơm thủy lực cánh gạt là bơm thủy lực roto có kết cấu đơn giản làm việc ít
ồn, có khả năng điều chỉnh được lưu lượng. Loại máy này yêu cầu việc lọc chất
lỏng khắt khe khi làm việc.

Phạm vi làm việc của bơm cánh gạt tác dụng đơn tương đối hẹp nhưng đối
với bơm tác dụng kép phạm vi làm việc được mở rộng nhiều. Máy thủy lực cánh
gạt được sử dụng nhiều trong hệ thống máy công cụ khoan, doa, phay, tiện, mài.

Hình6: Bơm cánh gạt

1.2 BƠM ĐỘNG HỌC
Trong buồng công tác của máy bơm động học, chất lỏng nhận năng lượng liên
tục từ cánh bơm truyền cho nó suốt từ cửa vào đến cửa ra của bơm. Loại máy bơm
này gồm có những máy bơm sau: Bơm cánh quạt ,bơm xoán,bơm tia, bơm dung,
bơm khí ép, bơm nước va ( bơm Taran ).
1.2.1 Bơm cánh quạt
Bơm cánh quạt (gồm máy bơm nước ly tâm, hướng trục, cánh chéo): Trong loại
máy bơm này, các cánh quạt gắn trên xe công tác (BXCT) sẽ truyền trực tiếp năng
lượng lên chất lỏng để đẩy chất lỏng dịch chuyển. Loại bơm này thường có lưu
lượng lớn, cột áp thấp ( trong bơm nước gọi cụ thể là cột nước ) và hiệu suất tương
đối cao, do vậy thường được dung trong công nghiệp và các ngành cấp nước khác.
1.2.1.1

Máy bơm nước ly tâm
13


a)

Các ưu nhược điểm của bơm li tâm

Bơm ly tâm là loại máy móc xuất hiện khá sớm, thông dụng cả trong công nghiệp
và trong đời sống hàng ngày.


Ưu điểm:

-

Bơm ly tâm có cấu tạo khá đơn giản. Do đó hầu hết thợ cơ khí đều có thể tự
gia công và chế tạo một máy bơm ly tâm đơn giản bằng những phương tiện
sẵn có. Việc tháo lắp và sửa chữa bơm rất đơn giản, dễ làm.

-

Giá thành tương đối rẻ, diện tích không lớn nên dễ sử dụng và dễ di chuyển.
Có thể khởi động máy bơm nhanh, dễ dàng điều chỉnh.
Khi bơm có thể truyền nước đều đặn, liên tục. Ngoài nước ra còn có thể bơm
truyền được các loại chất lỏng khác, thậm chí là hỗn hợp chất rắn và chất


-

lỏng.
Dễ thích ứng và nâng cao hiệu suất của liên hợp bơm.
Ngoài những ưu điểm trên thì bơm ly tâm cũng có các nhược điểm như:
Không có khả năng tự hút (trước khi khởi động bơm cần đổ đầy chất lỏng
vào bánh cánh và đường ống hút) nên làm tăng giá thành và thiết bị của bơm

-

thêm phức tạp.
Hiệu suất thấp khi vòng quay nhỏ.
Hiệu suất của bơm giảm nhiều khi độ nhớt của chất lỏng cần bơm tăng lên.

Có sự phụ thuộc giữa hiệu suất của bơm đến chế độ làm việc của nó.

b)

Cấu tạo của bơm ly tâm

14


Hình7: Các bộ phận của bơm ly tâm
Xét sơ đồ kết cấu của một bơm ly tâm đơn giản ở hình trên, ta thấy bơm
ly tâm gồm các bộ phận chủ yếu sau:
- Bánh công tác: kết cấu có 3 dạng chính là cánh mở hoàn toàn, mở một phần
và cánh kín. Bánh công tác được lắp trên trục của bơm cùng với các chi tiết
khác cố định với trục tạo nên phần quay của bơm gọi là Roto. Bánh công tác
được đúc bằng gang hoặc thép theo phương pháp đúc chính xác. Các bề mặ
cánh dẫn và đĩa bánh công tác yêu cầu có độ nhẵn tương đối cao để giảm tổn
thất. Bánh công tác và Roto của bơm đều phải được cân bằng tĩnh và cân
-

bằng động để khi làm việc bánh công tác không cọ xát vào thân bơm.
Trục bơm: thường được chế tạo bằng thép hợp kim và được lắp với bánh
công tác thông qua mối ghép then. Trục bơm được chế tạo bằng thép hợp
kim hoặc thép chậm gỉ.

-

Bộ phận dẫn hướng: bao gồm bộ phận dẫn hướng vào và bộ phận dẫn hướng

-

ra.
Ống hút, ống đẩy: hai loại ống này có thể làm bằng gang đúc, tôn hàn hoặc

c)

cao su.
Một số dạng của bánh công tác bơm ly tâm thường được sử dụng (hình

15


Hình8: Các dạng bánh công tác
d)

Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm:

-

Một vật khi quay quanh trục phải chịu một lực có hướng kéo vật ra xa trục

-

quay và có phương lực đi qua tâm quay. Đó là lực ly tâm.
Hạt nước khi nằm trên một đĩa tròn phẳng đang quay sẽ chịu tác dụng của

-

lực ly tâm và dịch chuyển dần từ tâm quay ra phía ngoài.
Bơm ly tâm là loại bơm theo nguyên lý lực ly tâm. Nước được dẫn vào tâm

quay của cánh bơm. Nhờ lực ly tâm, nước bị đẩy văng ra mép cánh bơm.
Năng lượng bên ngoài thông qua cánh bơm đã được truyền cho dòng nước,
một phần tạo nên áp năng, một phần tạo thành động năng khiến nước chuyển

-

động.
Trước khi bơm làm việc, cần phải làm cho thân bơm (trong đó có bánh công

-

tác) và ống hút được điền đầy chất lỏng, thường gọi là mồi bơm.
Khi bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng ở trong bánh
công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị văng từ trong ra ngoài, chuyển
động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá
trình đẩy của bơm. Đồng thời ở lối vào của bánh công tác tạo nên vùng có
chân không và dưới tác dụng của áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối
vào của 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 qua bơm.
16


Quá trình hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên
tục qua bơm.
Bộ phận dẫn hướng ra (thường có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buống xoắn
ốc) để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy được điều hòa, ổn định và còn có
tác dụng biến một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết.
e)

Đặc điểm của bơm ly tâm:

-

Bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, hóa chất, kể cả hỗn hợp các

-

f)

chất lỏng và rắn.
Phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao:
• Cột nước bơm H = 10hàng ngàn mét
• Lưu lượng bơm Q = 2 100.000 /h
• Công suất động cơ N = 16000 kW
Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy.
Hiệu suất của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác = 0,65
Giá thành không cao lắm.
Một số lưu ý khi sử dụng bơm ly tâm
- Khi mua bơm, phải chọn bơm theo đúng những yêu cầu về thông số
-

kỹ thuật.
Trang bị các thiết bị đo áp suất, đo chân không, van một chiều… để

-

làm việc hiệu quả hơn.
Trước khi khởi động máy, nên kiểm tra lại động cơ, các mối ghép, dầu

-

bôi trơn….. rồi mới bắt đầu đổ chất lỏng để mồi bơm.
Sau khi khởi động, nên đợi đến khi động cơ được ổn định mới mở

-

khóa ở ống đẩy.
Trong lúc máy đang hoạt động, nên thường xuyên quan sát đồng hồ
đo và nghe âm thanh của động cơ để kịp thời phát hiện những dấu

-

hiệu bất thường và giải quyết.
Nếu thấy chất lỏng không lên, lên không đều, lên quá ít… cần lập tức

-

kiểm tra lại.
Trước khi tắt máy, nên đóng khóa của ống đẩy.
17


g)

Ứng dụng của bơm ly tâm: bơm ly tâm dùng để bơm và vận chuyển các chất
lỏng có độ nhớt thấp như nước ngọt, nước biển. Dùng trong các hệ thống đòi
hỏi lưu lượng lớn và đều nhưng không đòi hỏi cột áp cao như các hệ thống

nước ngọt, nước biển làm mát máy, hệ thống ballast, cứu hỏa…

1.2.1.2 Bơm hướng trục

Hình9: Sơ đồ hoạt động của máy bơm hướng trục
1,6 – than máy bơm và cụm ổ trục; 2 – BXCT; 3 – cánh của BXCT;
4 – trục; 5 – cánh hướng dòng; 7,8 – biểu đồ tốc độ dòng chảy v = f (
R ) sau cửa ra cánh hướng dòng và trước của vào BXCT;
9 – phần lưu
tuyến.
Trong các bơm hướng trục chất lỏng chảy qua phần chảy dọc theo mặt hình
trụ, trục quay của chất lỏng là trục quay. Trước cửa vào BXCT 2 và trên cửa ra từ
cánh hướng dòng 5 hướng của dòng chảy trùng với hướng trục quay 4. Máy bơm
trục được sản xuất 2 kiểu: cánh gắn cố định với bầu BXCT và kiểu cánh có thể
quay được quanh trục của chúng. Máy bơm hướng trục có trục đứng và trục ngang.
Kiểu trục ngang thường dùng với trạm bơm nhỏ. Máy bơm hướng trục dùng
để bơm nước có thành phần hạt lơ lửng kích thước đến 0,1mm hàm lượng lớn hơn
0,3% làm việc không lớn hơn 35C.

18


Có thể đặt làm loại bơm này có khả năng làm việc trong môi trường nhiệt độ
cao hơn và chịu được hàm lượng bùn cát lớn hơn quy định trên. Bơm hướng trục là
bơm có khả năng lưu lượng lớn, cột nước thấp, hiệu suất cao.
1.2.1.3 Bơm cánh chéo

Hình10 : Cấu tạo bơm hướng chéo trục đứng
Về các thông số cột nước, lưu lượng và hiệu suất thì máy bơm hướng chéo chiếm
vị trí trung gian giữa hai loại bơm li tâm và hướng trục.
Chất lỏng từ nguồn chuyển động theo hướng trục dọc ống hút 1 vào BXCT 2.
Trong BXCT 2 dòng nước quay 1 góc nhỏ hơn 900 so với trục quay 7 rồi tịnh tiến

vào trong buồng xoắn 3, sau đó qua đoạn côn khuếch tán vào ống đẩy 4.
1.2.2 Một số loại bơm khác
Bơm xoắn: chất lỏng qua các rãnh BXCT của máy bơm sẽ nhận được năng
lượng để tạo dòng chảy xoắn và được đẩy khỏi cửa ra BXCT. Người ta dung máy
bơm này chủ yếu trong công tác hút nước hố thấm, tiêu nước, cứu hỏa,….
Bơm tia: dùng một dòng tia chất lỏng hoặc dòng khí bên ngoài có động năng
lớn phun vào buồng công tác của bơm nhờ vậy hút và đẩy chất lỏng. Loại bơm này
bơm được lưu lượng nhỏ, thường được dung để hút nước giếng và dung trong thi
công.

19


Bơm rung: cơ cấu công tác của bơm này là pít tong-van giao động qua lại
với tần số cao gây nên tác động rung cơ học lên dòng chất lỏng để hút đẩy chất
lỏng. Loại bơm này có lưu lượng nhỏ, thường được dung bơm nước giếng và giếng
mỏ.
Bơm khí ép: loại bơm này nhờ tạo hỗn hợp khí và nước có trọng lượng riêng
nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước để dâng nước cần bơm lên cao. Loại bơm này
thường dung để hút nước bẩn hoặc nước giếng.
Bơm nước va (bơm Taran): lợi dụng hiện tượng nước va thủy lực để đưa
nước lên cao. Loại bơm này bơm được lưu lượng nhỏ, thường được dung cấp nước
cho vùng nông thôn miền núi.
1.3 CHỌN BƠN



Dựa vào tính chất của chất lỏng: lưu ý độ nhớt, tạp chất
Dựa vào hệ số quay nhanh (SI)
Trong đó: Q = /s, n = rpm, H = mO

< 500
= 500 – 4000
= 2000 – 8000
= 7000 – 20000


: bơm thể tích
: bơm ly tâm
: bơm hỗn hợp
: bơm hướng trục

Và một số yêu cầu khác:
- Nhỏ gọn, ít ồn, chi phí đầu tư và vận hành, bảo dưỡng
- Có công dụng riêng: định lượng, đo đếm…..

Dựa vào đường đặc tính của bơm và đặc tính hệ thống: tránh chọn bơm quá lớn

PHẦN 2

MÁY NÉN KHÍ

2.1. Định nghĩa và Phân loại máy nén khí
2.1.1. Định nghĩa
Máy nén khí là các loại máy móc có chức năng làm tăng áp suất của khí.
2.1.2. Phân loại
20


Máy nén khí được sử dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau như : Nghành

khai thác khoáng sản, các ngành công nghiệp nặng,ngành y tế, loc dầu...Cho đến
nay máy nén khí được phổ biến khá rộng rãi không những trong sản xuất mà còn
sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày bởi lợi ích thiết thực mà nó mang lại trong hoạt
động hằng ngày của chúng ta.Tùy vào mục đích sử dụng , công suất và tính năng
của từng loại máy nén khí mà nó được chia ra thành một số loại máy với tên gọi và
thiết kế cho từng mục đích sử dụng khác nhau như:

•

Phân loại theo nguyên lý làm việc:
Máy nén động lực: trong máy này áp khí tăng do cấp động năng cưỡng bức

•

nhờ các cơ cấu làm việc, gồm:
- Máy nén ly tâm ( dòng chuyển động tròn)
- Máy nén hướng trục
- Máy nén ejector
Máy nén thể tích : trong máy này áp khí tăng do nén cưỡng bức nhờ giảm

thể tích không gian làm việc, gồm :
- Máy nén pittông
- Máy nén roto (Cánh trượt, bánh răng…)
- Máy nén chuyển động tịnh tiến …
• Máy nén khí cũng phân loại theo nhiều cách khác nhau như:
 Theo áp suất : áp suất cao,trung bình, thấp , chân không.
 Theo năng suất : lớn , vừa và nhỏ.
 Theo làm lạnh : làm lạnh trong quá trình nén, không làm lạnh…
2.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY NÉN
Bất kể làm việc theo nguyên lý nào, các máy nén khí đều có 3 thông số cơ bản:

1.

Tỷ số nén : là tỷ số giữa áp suất khí ra P d và áp suất khí vào Ph của máy
nén:
=

2.

3.

(2.2)

Năng suất Q tính bằng khối lượng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn
vị thời gian hoặc thể tích khí cung cấp bằng máy nén trong một đơn vị thời
gian quay về điều kiện hút.
Công suất N : là công suất tiêu hao để nén và truyền khí.
21


Ngoài các thông số trên ,cần chú ý tới :
Các hiệu suất của máy nén
Các hệ số lưu lượng : áp suất và nhiệt độ khí vào P h và th (hoặc Th), áp suất
và nhiệt độ khí ra Pd và td (hoặc Td) .
 Đặc tính vật lý của khí nén gồm: Tỷ nhiệt, chỉ số đoạn nhiệt, vận tốc âm,
khối lượng riêng, tính độc , tính cháy nổ, tính ăn mòn hóa học, phương trình
trạng thái, các hằng số khí và các thông số ứng với các phương trình đó.
2.3 CÁC PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ



Phương trình trạng thái của khí lý tưởng có dạng :
PV =RT

(2.3)

Trong đó:
-

R : hằng số khí , j/kg.oK
V : thể tích riêng của khí , m3/kg.
P : áp suất tuyệt đối , N/m2
T : Nhiệt độ tuyệt đối, oK

Trong thực tế , không có khí lý tưởng,nhưng nếu một loại khí nào đấy có
nhiệt độ T cao hơn nhiệt độ tới hạn T th rất nhiều và áp suất thấp thì có thể coi là khí
lý tưởng . Đối với loại khí có nhiệt độ T gần với nhiệt độ tới hạn T th và có áp suất
cao thì không thể coi là khí lý tưởng nên cần dùng với phương trình trạng thái cho
khí thực.
Phương trình trạng thái của khí thực mà ta sử dụng :
P(V-b)=RT
Hoặc: PV=. RT
Trong đó:



: hệ số nén ép , đối với khí lý tưởng =1
: là hiệu số thể tích của khí thực và khí lý tưởng.
22

(2.4)

(2.5)


Khi ở cùng điệu kiện nhiệt độ và áp suất, quan hệ giữa và b là:
=1+

b= .( - 1)

(2.6)

Ngoài ra người ta còn dùng chỉ số sai lệch độ nén ép:
===( -

1).

(2.7)

Rút ra ta có:
b=273.R.

(2.8)

= +1

(2.9)

Như vậy thể tích riêng của khí thực được xác định theo công thức :
V =R. ( + 273R) , m3/kg

(2.10)

Áp suất tương đối = và nhiệt độ tương đối = , áp suất tới hạn Pth và nhiệt độ tới
hạn Tth của các khí được đưa ở dưới bảng sau:

Khí

Nhiệt độ tới
hạn Tth, oK

Áp suất tới hạn
Pth, at

Khí

Nhiệt độ tới
hạn Tth, oK

Áp suất tới
hạn Pth, at

amoniac

405,1

111,5

O2

154,2

51,35

Cácbonic

304,1

73

Không khí

132,3

38,4

Sunfuarơ

430,2

77,7

CH4

190,5

47,2

Oxit nito

179

65

C2H4

282,7

50,9

Oxitcacbon

134

35

C2H6

305,1

48,8

Hydro

33,1

12,8

C2H2

309

62

Nito

125,9

33,5

C4H10

426

36

2.4 MÁY NÉN THỂ TÍCH
Máy nén thể tích được sử dungjkhi cần tạo áp suát lownsmaf năng suất thì nhỏ
hoạc vừa . loại này gồm :máy nén pittong và máy nén roto ( máy nén trục vít, tấm

23


trượt, vòng chất lỏng…). Các loại máy nén thể tích cũng được dùng làm máy hút
chân không để tạo độ chân không cao gần như tuyệt đối.
2.4.1 Máy nén pittong
2.4.1.1 Nguyên lí hoạt động
a) Máy nén piston một cấp
Khi piston đi sang phải V tăng dần. P giảm, van nạp mở ra, không khí ở bên
ngoài đi vào trong xi lanh, thực hiện quá trình nạp khí. Khi piston đi sang trái,
không khí trong xi lanh được nén lại, P tăng dần, van nạp đóng, đến khi P tăng lớn
hơn sức căng lò xo (van xả) van xả tự động mở, khí nén sẽ qua van xả theo đường

ống đến bình chứa khí nén kết thúc một chu kỳ làm việc. Sau đó các quá trình được
lặp lại, cứ như vậy máy nén khí hoạt động để cung cấp khí nén

Hình11:

Sơ

nguyên

lý

đồ

cấu tạo và
hoạt động của máy nén khí pittong một chiều


Trong đó : a) không có con trượt : b) có con trượt
1.xi lanh; 2.pittong; 3.con đẩy ;4.con trượt ; 5.thanh truyền;
6.tay quay; 7vawn nạp ;8. Van xả.

b) Máy nén piston 2 cấp
Dạng máy nén pittông hai giai đoạn( tác động kép) với nước làm lạnh bên ngoài
và bên trong .
Máy nén khí pittông được phân loại theo số cấp nén, loại truyền động và
phương thức làm nguội khí nén.
24


Ưu điểm: Cứng vững , hiệu suất cao,kết cấu và vận hành đơn giản.

Nhược điểm: Tạo ra khí nén theo xung , thường có dầu ,ồn.
2.4.1.2 Năng xuất của máy nén piston
Năng xuất của máy nén là thể tích khí được đẩy ra khỏi máy nén trong một đơn
vị thời gianquy về điều kiện hút:
Q = (pđ Th /phTđ )Vđ , m3/s
•



Trong đó:
- pđ lượng khí đẩy , m3
-pđ ,ph áp suất khí ra và vào máy nén,N/cm2
- Th ,Tđ nhiệt độ khí ra và vào máy nén, 0K
Năng suất lý thuyết của máy nén piston xã định tương tự như năng xuất lý
thuyết của bơm piston:
, m3/s

Qlt =
•



Trong đó :
-F diện tích piston ,m/s2
-S khoảng chạy của piston, m
-n số lần đi lại của piston trong một phút,hoạc số vòng quay của trục trong
một phút, vg/ph
- i số lần tác dụng.
-Ψ hệ số kể đến ảnh hưởng của cán piston.
Năng xuát thực của máy nén piston khác với năng xuất lý thuyết .nguyên

nhân sinh ra sự khác biệt đó là do có sự khác nhau giữa chu trình thực và
chu trình lý thuyết .

Năng xuất thực tế xác định theo công thức:
Q = ƛQlt =

,

(ƛ là số lưu lượng)
2.4.2 Máy nén roto và máy thổi roto

25