THIẾT KẾ MÁY KHOAN BẰNG KHÍ NÉN

Âäư Ạn Täút Nghiãûp
nẹn

NẸN

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

Chỉång 1 :CÅ SÅÍ L THUÚT TRUƯN ÂÄÜN G KHÊ

1.1 VI NẸT VÃƯ SỈÛ PHẠT TRIÃØN :
ỈÏng dủng khê nẹn cọ tỉì thåìi trỉåïc cäng ngun . Âãún thãú k 17 , nãưn tng cå
bn ỉïng dủng nàng lỉåüng khê nẹn láưn lỉåüc âỉåüc phạt minh , âàûc biãût vo nhỉỵng nàm
70 ca thãú k 19 åí Paris xút hiãûn 1 trung tám sỉí dủng nàng lỉåüng khê nẹn låïn våïi
cäng sút âãún 7350 Kw . Sau chiãún tranh thãú giåïi thỉï 2 , viãûc ỉïng dủng nàng lỉåüng
bàòng khê nẹn trong k thût âiãưu khiãøn phạt triãøn khạ mảnh m . Våïi nhỉỵng dủng củ
, thiãút bë , pháưn tỉí khê nẹn måïi âỉåüc sạng chãú v âỉåüc ỉïng dủng vo nhiãưu lénh vỉûc
khạc nhau . Sỉû kãút håüp våïi âiãûn v âiãûn tỉí l nhán täú quút âënh cho sỉû phạt triãøn
ca k thût âiãưu khiãøn trong tỉång lai .
Hng Festo (Âỉïc ) cọ nhỉỵng chỉång trçnh phạt triãøn hãû thäúng âiãưu khiãøn bàòng
khê nẹn ráút âa dảng , khäng nhỉỵng phủc vủ cho cäng nghiãûp m cn phủc vủ cho sỉû
phạt triãøn cạc phỉång tiãûn dảy hc .
1.2 KH NÀNG ỈÏNG DỦNG CA KHÊ NẸN :
1.2.1 Lénh vỉûc âiãưu khiãøn :
- K thût âiãưu khiãøn bàòng khê nẹn âỉåüc phạt triãøn räüng ri v âa dảng trong
nhiãưu lénh vỉûc khạc nhau .
- Nhỉỵng lénh vỉûc m åí âọ nguy hiãøm , hay xáøy ra chạy näø nhỉ : Cạc thiãút bë
phun sån ; cạc loải âäư gạ kẻp cạc chi tiãút nhỉûa cháút do .
- Cạc lénh vỉûc âi hi vãû sinh mäi trỉåìng ráút täút , âäü an ton cao nhỉ :Sn
xút cạc thiãút bë âiãûn tỉí , cạc dáy chuưn chãú biãún thỉûc pháøm .
- K thût âiãưu khiãøn bàòng khê nẹn âỉåüc ỉïng dủng räüng ri tỉì cạc lénh vỉûc âån
gin trong âiãưu khiãøn nhỉ âọng gọi , bao bç ,rỉía chi tiãút âãún phỉïc tảp nhỉ âo kiãøm ,

k thût hng khäng , hng hi...
1.2.2
-

Hãû thäún g truưn âäün g :
Cạc dủng củ thiãút bë mạy va âáûp .
Truưn âäüng quay.
Truưn âäüng thàóng
Trong cạc hãû thäúng âo v âiãưu khiãøn .

1.3 ỈU NHỈÅÜC ÂIÃØM CA HÃÛ THÄÚNG TRUƯN ÂÄÜNG BÀỊNG KHÊ NẸN
1.3.1 Ỉu âiãøm :
- Cọ thãø trêch chỉïa thûn låüi nhåì tênh ân häưi ca khê nẹn .
- Cọ kh nàng truưn ti nàng lỉåüng âi xa vç âäü nhåït âäüng hc ca khê nẹn nh

SVTH : Âinh Qúc Viãût

Trang 1


Âäư Ạn Täút Nghiãûp

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

nẹn

- Täøn tháút ạp sút trãn âỉåìng dáùn êt .
- Khäng cáưn âỉåìng dáùn khê thi .
- Chi phê thiãút láûp mäüt hãû thäúng truưn âäüng bàòng khê nẹn tháúp , vç pháưn låïn
trong cạc xê nghiãûp hãû thäúng âỉåìng dáùn khê nẹn â cọ sàơn .

- Hãû thäúng phng ngỉìa ạp sút quạ giåïi hản âỉåüc âm bo .
- Kãút cáúu sỉí dủng v âiãưu khiãøn âån gin .
- Âäü tin cáûy lm viãûc cao .
- Âäü an ton lm viãûc cao trong cạc mäi trỉåìng dãù chạy , mäi trỉåìng khàõc
nghiãût
1.3.2 Nhỉåüc âiãøm :
- Lỉûc truưn ti trng tháúp .
- Khi ti trng hãû thäúng thay âäøi , thç váûn täúc truưn cng thay âäøi , vç kh
nàng ân häưi ca khê låïn ,do âọ khäng thãø thỉûc hiãûn nhỉỵng chuøn âäüng thàóng hồûc
quay âãưu .
- Dng khê x gáy ra tiãúng äưn . Hiãûn nay cọ cạc thiãút bë gim thanh ráút hiãûu
qu.
- Viãûc âiãưu khiãøn theo quy lût váûn täúc cho trỉåïc v dỉìng åí cạc vë trê trung
gian khọ thỉûc hiãûn chênh xạc .
Màûc d cọ nhỉỵng hảng chãú nhỉ váûy , cạc hãû truưn âäüng khê nẹn váùn âỉåüc sỉí
dủng ráút thnh cäng trong cạc lénh vỉûc khi m cạc nhỉåüc âiãøm trãn khäng phi l
quút âënh hồûc âỉåüc hản chãú tỉìng pháưn hồûc ton bäü .
1.4 MÄÜT SÄÚ ÂÀÛC ÂIÃØM CA HÃÛ THÄÚNG TRUƯN ÂÄÜNG BÀỊNG KHÊ
NẸN :
- Âäü an ton khê quạ ti cao .
- Sỉû truưn ti nàng lỉåüng , täøn tháút ạp sút v giạ âáưu tỉ cho mảng truưn
tháúp.
- Tøi th v bo dỉåỵng : Hoảt âäüng täút c khi quạ ti nhỉng âi hi cao váún
âãư xỉí l cháút báøn.
- Kh nàng thay thãú nhỉỵng pháưn tỉí thiãút bë dãù dng
- Váûn täúc truưn âäüng : Cọ thãø âảt váûn täúc ráút cao .
- Kh nàng âiãưu khiãøn lỉu lỉåüng dng v ạp sút : Âån gin nhỉng váûn täúc bë
thay âäøi khi ti trng thay âäøi .
- Váûn täúc truưn ti v xỉí l tên hiãûu tỉång âäúi cháûm .
1.5 ÂÅN VË ÂO TRONG HÃÛ THÄÚNG ÂIÃƯU KHIÃØN :

1.5.1 p sút :
Âån vë âo cå bn l pascal (pa) : 1Pa = 1 N/m 2
Ngoi ra cn dng : Mpa ,bar ;

SVTH : Âinh Qúc Viãût

Trang 2


Âäư Ạn Täút Nghiãûp
nẹn

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

1Mpa = 106 Pa
1 bar = 105 Pa

1.5.2 Lỉûc : Âån vë ca lỉûc l Newton (N) : 1N = 1 Kgm/s 2
Ngoi ra cn dng : dyn , kp , Mp , p
1.5.3 Cäng : Âån vë ca cäng l Joule (J) ; 1J = 1N.m
Ngoi ra cn dng : Kwh , Kcal
1.5.4 Cäng sút : Âån vë ca cäng sút l (W) 1W = 1N.m/s
Ngoi ra cn dng : Kw , Kcal/h , Kcal /s
1.5.5 Âäü nhåït âäün g :
Trong khê nẹn âäü nhåït âäüng khäng cọ vai tr quan trng .
Âån vë ca âäü nhåït âäüng ν l m 2 /s .
η
ν = ρ
η
: Âäü nhåït âäüng lỉûc (Pas)

ρ
: Khäúi lỉåüng riãng (Kg/m 3 )
1.6 CÅ SÅÍ TÊNH TOẠN KHÊ NẸN :
1.6.1 Thn h pháưn hoạ hc ca khê nẹn :
Trong cạc hãû thäúng khê nẹn cháút cäng tạc l khê âỉåüc nẹn dỉåïi mäüt ạp sút
nháút âënh . Khäng khê l loải khê häøn håüp bao gäưm cạc thnh pháưn chênh sau :

Thãø
têch%
Khäúi
lỉåüng%

N2
78,08

O2
20,95

Ar
0,93

CO2
0,03

H2
0,01

Ne.10-3
1,8

He.10-3
0,5

Kr.10-3
0,1

X.10-6
9

75,51

23,01

1,286

0,04

0,001

1,2

0,07

0,3

40

Ngoi ra trong khäng khê cn cọ håi nỉåïc bủi . Âáy l nhỉỵng thnh pháưn cáưn
phi loải trỉì .
1.6.2 Phỉång trçnh trản g thại nhiãût âäün g hc :

Gi thuút coi khê nẹn trong hãû thäúng gáưn nhỉ l khê l
trảng thại nhiãût täøng quạt ca khê nẹn :
Pabs.V = m.R.T
Trong âọ :
Pabs : p sút tuût âäúi ,
âån vë
V
: Thãø têch ca khê nẹn ,
âån vë
m : Khäúi lỉåüng
âån vë

SVTH : Âinh Qúc Viãût

tỉåíng . Phỉång trçnh

[bar]
[m 3 ]
[Kg]

Trang 3


Âäư Ạn Täút Nghiãûp
nẹn

R
T

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

: Hàòng säú khê
: Nhiãût âäü Kenvin

âån vë [J/Kg.K]
âån vë [K]

1. Âënh lût Boyle-mariotte :
Khi nhiãût âäü khäng âäøi , tỉì (1,1) , Ta cọ :
Pabs.V = hàòng säú
(1.2)
Gi P1abs , V1 l ạp sút v thãø têch khê åí trảng thại 1 ,
P2abs ,V2 l ạp sút v thãø têch khê åí trảng thại 2 .
Ta cọ : P1abs.V1= P2abs.V2
⇔

V1 P2abs
=
V2 P1abs

(1.3)

Nàng lỉåüng nẹn v nàng lỉåüng gin nåí ca khê âỉåüc tênh theo cäng thỉïc .
P1

W = P1.V1.ln P

(1-4)

2

Så âäư biãøu diãùn sỉû phủ thüc giỉỵa ạp sút v thãø têch khi nhiãût âäü khäng thay
âäøi l âỉåìng cong parabol

p

[bar]

8
4
2
o

2

4

4

v

[dm3]

Hçnh 1.1 : Sỉû phủ thüc ạp sút v thãø têch
Khi nhiãût âäü thay âäøi

2. Âënh lût 1 Gay-lussac :
Khi ạp sút khäng thay âäøi theo (1-1) ta cọ :
V1 T1
=

V2 T2

P

(1-5)

T1,V1 : Nhiãût âäü v thãø têch tải trảng thại 1

SVTH : Âinh Qúc Viãût

V1

V2

Trang 4

V


ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp
neùn

T.K.D.C.Khoan tổỷ õọỹng õióửu khióứn bũng khờ

T2,V2 : Nhióỷt dọỹ vaỡ thóứ tờch taỷi traỷng thaùi 2 .

Hỗnh 1.2 : Sổỷ thay õọứi thóứ tờch
Khi aùp suỏỳt thay õọứi
Nng lổồỹng neùn vaỡ nng lổồỹng giaợn nồớ cuớa khọng khờ õổồỹc tờnh theo phổồng
trỗnh :

W = P.(V2 - V1)
(1-6)
3. ởnh luỏỷt 2 Gay- lussac :
Khi thóứ tờch V khọng thay õọứi tổỡ phổồng trỗnh (1-1) ta coù :
P1abs T1
=
P2abs T2

(1-7)

P1abs ,T1 : aùp suỏỳt tuyóỷt õọỳi vaỡ nhióỷt õọỹ ồớ traỷng thaùi 1 .
P2abs,T2 : Aùp suỏỳt tuyóỷt õọỳi vaỡ nhióỷt õọỹ ồớ traỷng thaùi 2
Nng lổồỹng neùn vaỡ nng lổồỹng giaớn nồớ bũng 0 ,
vỗ thóứ tờch v = 0 nón :
W=0
(1-8)

P
P2+2
P1+2
V
Hỗnh 1.3 Sổỷ thay õọứi aùp suỏỳt
khi thóứ tờch laỡ hũng sọỳ.

4). Phổồng trỗnh traỷn g thaùi nhióỷt khi caớ 3 õaỷi lổồỹn g aùp suỏỳt , nhióỷt
õọỹ vaỡ thóứ tờch thay õọứi :
Theo phổồng trỗnh (1-1) ta coù :

hay

Pabs .V
= m.R = hũng sọỳ
T
P1abs .V1 P2abs .V2
=
T1
T2

(1-9)
(1-10)

Khọỳi lổồỹng khọng khờ (m) õổồỹc tờnh theo cọng thổùc sau :
m

m = V. (Kg) V =
: Khọỳi lổồỹng rióng (Kg/m3)
Thay (1-11) vaỡo (1-3) ta coù
m
m

1
2

=

P2abs
P1abs

(1-11a)
P

2abs
Tổỡ (1-11a) 2 = 1 . P
1abs

SVTH : inh Quọỳc Vióỷt

(1-11)

(1-12)

Trang 5


Âäư Ạn Täút Nghiãûp

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

nẹn

Phỉång trçnh (1-12) cho tháúy sỉû phủ thüc giỉỵa khäúi lỉåüng riãng ρ v ạp sút
P khi nhiãût âäü T khäng thay âäøi .
Thay (1-11) vo (1-5) ta âỉåüc :
m

ρ1

=

T1

T2

⇒ ρ 2 = ρ1 .

T1
T2

m

ρ2

(1-13)

Phỉång trçnh (1-13) biãøu diãùn sỉû phủ thüc giỉỵa ρ v T khi ạp sút khäng
thay âäøi
Thay (1-11) vo (1-10) ta âỉåüc :
T .P .ρ
ρ 2 = 1 2abs 1
(1-14)
T .P
2

1abs

Ph.trçnh (1-14) biãøu diãùn sỉû phủ thüc ca ρ vo c 3 âải lỉåüng thay âäøi P, T, V

5. Phỉång trçnh âoản nhiãût :
Thãø têch riãng ca khäng khê : v =

V

m

[m3/ Kg] (1-15)

Thay (1-15) vo (1-9) ta âỉåüc phỉång trçnh trảng thại ca khê nẹn .
ρ.v = R.T

R : Hàòng säú khê
0
R ≈ 288J/kg : K ≈ 29,27Kg.m/Kg. K
Nhiãût lỉåüng riãng C l nhiãût lỉåüng cáưn thiãút âãø nung nọng khäúi lỉåüng khäng
khê 1 kg lãn nhiãût âäü 1 K
Nhiãût lỉåüng riãng khi ạp sút khäng thay âäøi l Cp
Nhiãût lỉåüng riãng khi thãø têch khäng thay âäøi l Cv
K=

Cp
Cv

: L säú m âoản nhiãût

R = Cp - Cv = Cp.

k −1
= Cv(k − 1)
k

(1-16)

Trảng thại âoản nhiãût l trảng thại m trong quạ trçnh nẹn hay gin nåí khäng

cọ sỉû trao âäøi nhiãût våïi mäi trỉåìng :
k
k
Ta cọ : P1 .V1 = P2 .V2 = hàòng säú (1-17a)
k

k

 T  k −1
P1  V2 
=   =  1 
P2  V1 
 T2 

(1-17b)

P1.V1n=P2.V2n= hàòng säú
Hồûc

n

n

 T  n −1
P1  V2 
=   =  2 
P2  V1 
 T1 

SVTH : Âinh Qúc Viãût

(1-18)

Trang 6


Âäư Ạn Täút Nghiãûp
nẹn

Quạ trçnh âàóng nhiãût
Quạ trçnh âàóng ạp
Quạ trçnh âoản nhiãût
Quạ trçnh âàóng têch

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê
n=1
n=0
n=k
n= ∞

1.6.3. Phỉång trçnh dn g chy :
1. Phỉång trçnh dng chy liãn lủc

1

2
d1

ω1

ω2

d2

Hçnh 1.4 : Dng chy liãn tủc
Lỉu lỉåüng khê nẹn chy tỉì vë trê 1 âãún vë trê 2 l khäng âäøi , ta cọ phỉång trçnh
dng chy nhỉ sau :
Qv1 = Qv2
(1-19)
ω1 .A 1 = ω 2 A 2 = const
(1-20)
Trong âọ :
Qv1, ω1 ,A1 : L lỉu lỉåüng dng chy , váûn täúc dng chy v tiãút diãûn dng

chy tải vë trê 1
Qv2, ω 2 ,A2 : L lỉu lỉåüng dng chy , váûn täúc dng chy v tiãút diãûn
dng chy tải vë trê 2 .
Âån vë ca : Qv1 l [m3/s]
ω
l [m/s]
2
A l m
Nãúu tiãút diãûn chy l hçnh trn thç :
2

π.d
π.d 2
ω1 . 1 = ω 2
4
4

2

(1-21)

d1`, d2 láưn lỉåüt l dỉåìng kênh tải tiãút diãûn chy 1 v 2
Suy ra váûn täúc dng chy tải vë trê 2
ω 2 = ω1 .

d1

2

d2

2

SVTH : Âinh Qúc Viãût

(1-22)

Trang 7


ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp

T.K.D.C.Khoan tổỷ õọỹng õióửu khióứn bũng khờ

neùn

b) Phổồng trỗnh Becnully
Theo hỗnh 1.5 : Phổồng trỗnh Becnully õổồỹc vióỳt nhổ sau :

P1

d2

P2

Hỗnh 1.5 : Xaùc õởnh phổồng trỗnh Bernully
Phổồng trỗnh Becnully
2

m

2

V1
P
V
P
+ mgh 1 + m 1 = m 2 + mgh 2 + m 2
2

2


(1-23)

Trong õoù :

m

V2
2

mgh

: ọỹng nng
: Thóỳ nng

p
= V.P : Nng lổồỹng aùp suỏỳt

m
g = 9,8. [ 2 ] : Gia tọỳc troỹng trổồỡng
s

: Khọỳi lổồỹng rióng cuớa khờ

m

P
: Aùp suỏỳt tộnh hoỹc
Coù thóứ vióỳt laỷi : Phổồng trỗnh (1-23 ) nhổ sau :
.V 2
+ mgh + P = khọng õọứi
(1-24)
2

Nóỳu chióửu cao h = 0 thỗ ( 1-24) õổồỹc vióỳt nhổ sau :

..V 2
2

+ P = const

P: goỹi laỡ aùp suỏỳt tộnh hoỹc

SVTH : inh Quọỳc Vióỷt

Trang 8


Âäư Ạn Täút Nghiãûp

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

nẹn

ρ .V 2
: p sút âäüng hc
2
Nhỉ váûy ạp sút ton bäü l täøng ạp sút thnh pháưn
Pges=Pst+Pdyn
Trong âọ : Pst : ạp sút ténh hc
Pdyn : ạp sút âäüng hc
Pges : ạp sút ton bäü

1.6.4. Lỉu lỉåün g khê nẹn qua khe håí :
Âãø tênh toạn cạc thiãút bë âiãưu khiãøn khê nẹn âỉåüc dãù dng , ta gi thuút nhỉ
sau :

- Quạ trçnh xáøy ra khi thỉûc hiãûn trong hãû thäúng cháûm , nhỉ váûy thåìi gian
trao âäøi nhiãût âỉåüc thỉûc hiãûn . Quạ trçnh xáøy ra l quạ trçnh âàóng nhiãût .
- Quạ trçnh thỉûc hiãûn trong hãû thäúng xáøy ra nhanh , nhỉ váûy thåìi gian trao
âäøi nhiãût khäng thỉûc hiãûn . Quạ trçnh xáøy ra l quạ trçnh âoản nhiãût .
Lỉu lỉåüng khäúi lỉåüng qua khe håí âỉåüc tênh nhỉ sau :
q m = α .ε . A1 2.ρ1 .∆p [Kg/s]
(1-25)
Hồûc q r = α.ε.A 1 2

Δp
ρ'

Trong âọ : α : Hãû säú lỉu lỉåüng
ε : Hãû säú gin nåí

A1 : Diãûn têch màût càõt ca khe håí
π.d 2
A1 =
(m2)
4
∆p = ( p1 − p 2 ) : p sút trỉåïc v sau khe håí [N/m2]
ρ1 : Khäúi lỉåüng riãng ca khäng khê [Kg/m3]

1.6.5. Täøn tháút ạp sút trong hãû thäún g âiãưu khiãøn bàòn g khê nẹn :
Tênh toạn chênh xạc täøn tháút ạp sút trong hãû thäúng âiãưu khiãøn bàòng khê nẹn l
váún âãư ráút phỉïc tảp . Âãø âån gin ta chè âãư cáûp âãún váûn täúc dng chy trong äúng dáùn
Vmax = 25 m/s . Tỉì âọ täøn tháút ạp sút ca hãû thäúng bao gäưm .
Täøn tháút ạp sút trong äúng dáùn thàóng ( ΔPR )
Täøn tháút ạp sút trong tiãút diãûn thay âäøi ( ∆PE )
Täøn tháút ạp sút trong cạc loải van ( ΔPV )

1. Täøn tháút ạp sút trong äún g dáùn thàón g ( ΔPR ) :
Täøn tháút ạp sút trong äúng dáùn thàóng ΔPR âỉåüc tênh :
ΔPR = λ.

l.ρ.ρ 2
[N/m2]
2.d

SVTH : Âinh Qúc Viãût

Trang 9


Âäư Ạn Täút Nghiãûp

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

nẹn

Trong âọ :
L (m) : Chiãưu di äúng dáùn
ρ n = 1,293 [Kg/m3] : Khäúi lỉåüng riãng ca khäng khê åí trảng thại tiãu
chøn .
ρ=

ρ n .Pabs
[Kg/m3] : Khäúi lỉåüng riãng ca khäng khê
Pn

Pn = 1,013 [bar] : p sút åí trảng thại tiãu chøn
V
[m/s] : Váûn täúc ca dng chy ( V = qv/A)
d
[m ] : Âỉåìng kênh äúng dáùn .
λ=

64
R2

: Hãû säú ma sạt äúng ,cọ giạ trë cho äúng trån v dng

chy táưng ( Re< 2230).
Re =

v.d
ϑ

: Säú Raynol

Vn =13,28.10-6 m 2 /s : Âäü nhåït âäüng hc åí trảng thại tiãu chøn .
Vn =13,28.10-6 m 2 /s : Âäü nhåït âäüng hc åí trảng thại tiãu chøn .

2. Täøn tháút ạp sút trong tiãút diãûn thay âäøi ( ∆PE ) :
Trong hãû thäúng äúng dáùn ngoi äúng dáùn thàóng cn cọ äúng dáùn cọ tiãút diãûn thay
âäøi , dng khê phán nhạnh hồûc håüp thnh hỉåïng dng thay âäøi . Täøn tháút ạp sút
trong nhỉỵng trỉåìng håüp âọ âỉåüc tênh theo cäng thỉïc :
ρ
∆PE = ζ. .V 2
2

Trong âọ :
ξ : Hãû säú cn phủ thüc vo tiãút diãûn äúng dáùn , sä Re
+ Khi tiãút diãûn thay âäøi âäüt ngäüt ( hçnh 1.6 ) thç :
Täøn tháút ạp sút âỉåüc tênh theo cäng thỉïc :

A
ΔPEI = 1 − 1
 A2

2

 ρ.V1 2
 .
2


(1-26a)

2

hồûc

A
 ρ.V2 2
ΔPEI =  2 − 1 .
2
 A1


(N/m2]

(1-26b)

SVTH : Âinh Qúc Viãût

A2

A1

Våïi V1 ,V2 l váûn täúc chy trung bçnh åí tiãút diãûn A1 v A2

Trang 10


Âäư Ạn Täút Nghiãûp

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

nẹn

Hçnh 1.6 : Tiãút diãûn thay âäøi âäüt ngäüt
+ Khi äúng gy khục ( hçnh 1.7 )

D

a

Hçnh 1.7 : ÄÚng gy khục

Täøn tháút ạp sút :

ΔPE2 = 0,5.ξ .ρ .V 2 [N/m2])

(1-27)
Trong âọ hãû säú cn âỉåüc tra theo bng 1.9 [1]. Hãû säú cn cng phủ thüc vo
âäü nhàơn v âäü nhạm ca thnh äúng .

+ ÄÚng dáùn bë ún cong ( Hçnh 1.8)

0

1
2

3

Hçnh 1.8 : ÄÚng dáùn bë úng cong

Täøn tháút ạp sút :

ρ
ΔPE3 = ξ ges . .V 2
2
ξ
trong âọ hãû säú cn ges bao gäưm :

(1-28)

ξ ges = ξ u + ξ Re

ξ u : Hãû säú cn do âäü cong
ξ Re : Hãû säú cn do nh hỉåíng säú Raynol ( ma sạt äúng )

SVTH : Âinh Qúc Viãût

Trang 11


ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp

T.K.D.C.Khoan tổỷ õọỹng õióửu khióứn bũng khờ

neùn
+ Tọứn thỏỳt aùp suỏỳt trong ọỳng dỏựn khờ phỏn doỡng ( Hiỡnh 1.9)
Tọứn thỏỳt aùp suỏỳt trong ọỳng phỏn nhaùnh
2
PEa = a .Vz
(1-29)
2

Tọứn thỏỳt aùp suỏỳt trong ọỳng dỏựn thúng
2
PEd = d .Vz

(1-30)

2

Trong õoù VZ laỡ vỏỷn tọỳc trung bỗnh trong ọỳng dỏựn chờnh .
Hóỷ sọỳ caớn a vaỡ d cuớa ọỳng dỏựn khờ phỏn doỡng phuỷ thuọỹc vaỡo tố lóỷ dia/diz vaỡ tố

sọỳ lổu lổồỹng qma/qmz . Tra trong baớng 1.10 [1].

d

d

d

qmd=qmz-qma

qmz

qmz
Hỗnh 1.9 : ng phỏn nhaùnh

+ Tọứn thỏỳt aùp suỏỳt trong ọỳng dỏựn khờ hồỹp doỡng ( hỗnh 1.10)
Tọứn thỏỳt aùp suỏỳt trong ọỳng dỏựn hồỹp doỡng qma
2
PEa = a .Vz
2

(1-31)

2
.Vz
2

(1-32)

Tọứn thỏỳt aùp suỏỳt trong ọỳng dỏựn hồỹp doỡng qmd

PEd = d

d

q md=q mz-q ma

d

VZ : Vỏỷn tọỳc trung bỗnh trong ọỳng dỏựn chờnh
Hóỷ sọỳ caớn a , d cuớa ọỳng dỏựn khờ hồỹp doỡng phuỷ thuọỹc vaỡo tố lóỷ dia/diz vaỡ tố lóỷ lổu
lổồỹng qma/qmz , vaỡ õổồỹc cho ồớ baớng 1.11 [1] :
q mz

d

q ma
Hỗnh 1.10 : ng hồỹp doỡng

SVTH : inh Quọỳc Vióỷt

Trang 12


Âäư Ạn Täút Nghiãûp

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

nẹn

3. Täøn tháút ạp sút trong cạc loải van ( ∆Pv ) :

Täøn tháút ạp sút trong cạc loải van ( van âo chiãưu , van ạp sút , van tiãút lỉu...)
.Tênh theo cäng thỉïc
ρ
∆PV = ξV . .V 2
2

[N/m2]

(1-33)

Trong cäng nghiãûp sn xút cạc pháưn tỉí khê nẹn , hãû säú cn ξV l âải lỉåüng âàûc
trỉng cho cạc van . Thay vç hãû säú cn ξ mäüt säú hng chãú tảo sỉí dủng âải lỉåüng Kv
gi
l hãû säú lỉu lỉåüng ,l âải lỉåüng âỉåüc xạc âënh bàòng thỉûc nghiãûm . KV l lỉu lỉåüng
chy ca nỉåïc [m3/h] qua van åí nhiãût âäü t=278 ÷ 303 (K) , våïi ạp sút ban âáưu l P1
= 6 ( bar) , täøn tháút ạp sút ∆P0 = 0,981 (bar) v cọ giạ trë :
q
ρ
KV = V .
[m3/h]
(1-34)
31,6

∆P

Trong âọ :
Qu [m3/h] : lỉu lỉåüng khê nẹn
ρ [Kg/m3] : khäúi lỉåüng riãng khäng khê .
∆P [bar] : Täøn tháút ạp sút qua van
Hãû säú cn ξV tênh âỉåüc

2.g.10,18  q V 
ξv =


V2
KV 

2

Váûn täúc dng chy v :
v=

qV
A

Thay v vo phỉång trçnh (1.46) ta cọ :
 A 
2.g .10,18.qV . 6 
10 
ξV =
2
2  KV 
qV .

 3600 

2

2

Trong âọ :

πd 2
[mm2] , tiãút diãûn dng chy
4
Thay A vo ta âỉåüc :
1 d2
ξV =
.
626,3 K V

A=

Nhỉ váûy , nãúu van cọ thäng säú âàûc trỉng KV ,âỉåìng kênh äúng näúi d , thç xạc
âënh âỉåüc hãû säú cn qua van ξV

SVTH : Âinh Qúc Viãût

Trang 13


Âäư Ạn Täút Nghiãûp

T.K.D.C.Khoan tỉû âäüng âiãưu khiãøn bàòng khê

nẹn

4. Täøn tháút ạp sút tênh theo chiãưu di äún g dáùn tỉång âỉång :
Båíi vç täøn tháút ạp sút trong äúng dáùn thàóng hay täøn tháút ạp sút trong äúng dáùn
thay âäøi hồûc l täøn tháút ạp sút trong cạc loải van âãưu phủ thüc vo hãû säú

cho nãn cọ thãø tênh täøn tháút ạp sút thnh chiãưu di äúng dáùn tỉång âỉång

d

d

d

d

ρ 2
.V ,
2

l’
l'

Hçnh 1.11 : Chiãưu di tỉång âỉång l’
ρ
l' ρ
ξ . .V 2 = λ. . .V 2
2
d 2
Tỉì âọ chiãưu di äúng dáùn tỉång âỉång
ξ
l’ = .d
λ
Nhỉ váûy täøn tháút ạp sút ca hãû thäúng äúng dáùn :
∑ l + ∑ l' ρ 2
∆Pges = λ

. .V
d
2

SVTH : Âinh Qúc Viãût

(1-35)

Trang 14