quá trình thiết bị Bơm và van

Bơm là thiết bị dùng để truyền năng lượng (hay áp suất) thêm cho chất lỏng
Bơm dùng để: - vận chuyển chất lỏng từ nơi thấp đến nơi cao.
- vận chuyển chất lỏng từ nơi áp suất thấp đến nơi áp suất cao; -tăng vận tốc dòng chảy
1. Chiều cao cột áp H (m) : là chiều cao lớn nhất mà chất lỏng có thể dâng lên khi bơm
hoạt động so với mặt thoáng đầu hút.
2. Năng suất của bơm Q (m3/s) : là thể tích chất lỏng được bơm cung cấp trong một đơn
vị thời gian.
3. Hiệu suất của bơm ƞ: là đại lượng đăc trưng cho độ sử dụng hữu ích của năng lượng
được truyền từ động cơ đến bơm.
4. Công suất của bơm N: được tính bằng năng lượng tiêu tốn để bơm làm việc, nói cách
khác đó là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và chiều cao cột áp H
Bơm pittong: Cấu tạo: bao gồm: Xilanh, Pittông, Supáp hút (đầu hút), Supáp đẩy (đầu đẩy),
Cơ cấu truyền động – tay quay thanh truyền
Hoạt động:: Khi pittông chuyển động từ trái qua phải, áp suất trong xilanh sẽ giảm xuống nhỏ
hơn áp suất khí quyển. Dưới tác dụng của áp suất khí quyển, xupáp hút sẽ mở ra để chất lỏng
tràn vào xilanh và đồng thời xupáp đẩy bị đóng lại.
Khi pittông chuyển động ngược lại từ phải sang trái, áp suất xilanh tăng lên, khi đó xupáp hút
sẽ đóng lại và xupáp đẩy sẽ mở ra và chất lỏng được đẩy ra ngoài.
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 đ ổi l ưu l ượng khác
nhau. Phù hợp khi cần có 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.
Bơm li tâm: Cấu tạo: bao gồm các bộ phận chính: Suction (đầu hút), Discharge (đầu đẩy),
Impeller (cánh guồng), Shaft (trục quay), Bearings (ổ bi), Casing (vỏ)
 đầu hút (suction) có lưới lọc để ngăn rác và vật rắn theo chất lỏng vào bơm;
 van một chiều trên ống đẩy (discharge) để ngăn chất lỏng đổ dồn về bơm gây ra va
đập thủy lực khi guồng quay ngược do bơm ngừng hoạt động đột ngột;
 van chắn trên ống đẩy (discharge) để điều chỉnh lưu lượng;
Nguyên tắc hoạt động:

-chất lỏng được hút vào tâm guồng theo phương thẳng góc, rồi vào rãnh giữa các gu ồng và
chuyển động cùng guồng
-dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng được nhận thêm năng lượng, tăng áp suất và văng ra
khỏi guồng theo thân bơm (phần rỗng giữa vỏ và cánh guồng) rồi vào ống đẩy theo phương
tiếp tuyến
- khi đó ở tâm guồng sẽ tạo nên vùng áp suất thấp và chất lỏng theo đ ường hút sẽ vào tâm
guồng
Khởi động bơm: do không đuổi hết được không khí ra khỏi bơm và đường hút để tạo độ chân
không cần thiết nên chất lỏng không thể cuốn vào bơm được
 trước khi mở bơm phải : mồi chất lỏng vào đầy bơm và ống hút hoặc đặt bơm thấp
hơn mực chất lỏng trong bể hút
Hoạt động của bơm ly tâm:
Áp suất của chất lỏng do lực ly tâm gây ra (chiều cao đẩy của bơm) phụ thuộc vào vận tốc
quay của guồng – vận tốc càng lớn thì áp suất (hay chiều cao đẩy) càng lớn.


Tuy nhiên, khi tăng số vòng quay (hay vận tốc quay) thì ứng suất trong vật liệu làm guồng và
trở lực cũng tăng
 giới hạn áp suất tối đa truyền cho chất lỏng (40-50 m)
 tăng áp suất sẽ dùng bơm đa cấp.
Ưu điểm của bơm ly tâm:
tạo được lưu lượng đều, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật;- số vòng quay lớn, có thể truyền đ ộng
trực tiếp từ động cơ điện;- cấu tạo đơn giản, gọn, chiếm ít diện tích xây dựng mà không cần
kết cấu nền móng vững chắc  giá thành chế tạo, lắp đặt và vận hành thấp;- có thể dùng để
bơm chất lỏng bẩn (khe hở giữa cánh guồng và thân bơm tương đối lớn và không có van – bộ
phận dễ bị hỏng và tắc do bẩn gây ra); - có năng suất lớn và áp suất tương đối nhỏ nên phù
hợp với phần lớn các quá trình;
Nhược điểm của bơm ly tâm:
hiệu suất thấp hơn bơm pittông từ 10 đến 15%;- khả năng tự hút kém nên trước khi bơm
phải mồi đầy chất lỏng cho bơm hay ống hút khi bơm đặt cao hơn bể chứa;- khi tăng áp su ất

thì năng suất giảm mạnh so với thiết kế  hiệu suất giảm.
Bơm trục vít: Bơm trục vít thông thường gồm có hai, ba,…trục: trong đó có m ột tr ục chính (tr ục
dẫn) và các trục phụ (trục bị dẫn).
Các răng của trục vít ăn khớp với nhau. Các trục vít phải quay đ ồng bộ với nhau, gi ữa các tr ục
vít và vỏ bọc có khe hở rất nhỏ.
Trục vít bị dẫn không sinh công có ích, và chỉ dùng để chèn kín. Trong quá trình hoạt đ ộng bình
thường các trục vít bị dẫn quay được là nhờ áp lực của chất lỏng được bơm chuyển.
- Khi các trục vít quay nhanh, chất lỏng được hút vào bên trong vỏ thông qua cửa nạp và đi vào
buồng ở giữa các trục vít và ở đó chất lỏng được nén giữa các răng khi buồn nhỏ lại, sao đó
chất lỏng đi tới cửa thoát. Cả cửa nạp và cửa thoát sẽ được đóng hoặc được mở t ự đ ộng khi các
trục vít quay hoặc không che các cửa, Ở cửa thoát của bơm có l ắp một van m ột chi ều đ ể ngăn
các trục vít tự quay khi quá trình bơm đã dừng.
Ưu điểm: Bơm trục vít (screw pump) được sử dụng khi bơm các sản phẩm vào bồn có áp lực
lớn và tránh tạo ra tia lửa điện.
Van chặn : dùng để ngăn dòng chảy hoặc một phần dòng chảy để đạt được một dòng chảy
mới sau van.
Yêu cầu của van chặn: trở lực dòng tối thiểu ở vị trí hoàn toàn mở:- đóng kín ở vị trí hoàn toàn
đóng
Xem xét 2 loại van chặn: Van cổng (cửa) (gate valve): - Van cầu (globe valve)
Van cổng: cấu tạo: - than van , cửa van , cần van
Thân van: Van cổng liên kết với đường ống bằng mặt bích ở cả hai đầu. Van và đ ường ống
được nối với nhau bằng các bulông. Gioăng đệm được chèn vào giữa hai mặt bích của van và
đường ống để sự nối có được độ kín cao.
-Ngoài ra còn có các dạng nối khác giữa đường ống và thân van (n ối lắp ghép ren, n ối bằng
then chốt, nối bằng phương pháp hàn gối đầu..)
Nắp van: Trong nắp van ở phía trên có khoảng không để có thể kéo tấm cửa của van lên khi
mở van. Có rất nhiều dạng nối giữa nắp van và thân van để hình thành nên một mối lắp ghép
kín. Chúng có thể là dạng lắp ghép bằng mặt bích, bằng cách lắp ghép ren, hay bằng m ối lắp
ghép ren có hàn ở đường mép.
Cửa van : Khi cửa van chuyển động xuống chúng sẽ chặn đứng dòng chảy và tạo nên độ kín

giữa nó và hai vòng tiếp xúc. Khi cửa van chuyển động lên xuống sẽ sinh ra lực ma sát giữa cửa
van và hai vòng tiếp xúc do đó sẽ gây ra sự mài mòn các phần tiếp xúc này.


Mặt khác dòng chảy của vật chất luôn có xu hướng mài mòn những phần tiếp xúc với. Khi dòng
chảy của vật chất dưới áp suất cao thì sự mài mòn ngày càng lớn.
Cần van - Cửa van được gắn với cần van. Phía trên nắp van có nắp bịt kín, nắp này có ch ức
năng làm kín không cho vật chất rò rỉ ra ngoài. Nắp làm kín đ ược nhồi vật liệu bít kín. Đầu phía
trên của cần van được nối với tay
Khi vặn tay quay thì cần van sẽ chuyển động lên xuống để đóng hay mở van. Nên chúng ta cũng
có thể gọi đây là loại van có cần chuyển động . Khi quan sát vị trí của cần van ta có thể nhận
biết được van đang ở vị trí đóng hay mở.
Khi hoạt động, van cửa thường là đóng hoàn toàn hay mở hoàn toàn
-Van đóng hoàn toàn: cửa van chắn ngang toàn bộ dòng chảy  không có dòng chảy đi qua van
-Van được mở hoàn toàn: cửa van không nằm trong dòng chảy của vật chất. Lúc này đ ộ cản trở
dòng chảy của van là rất nhỏ có nghĩa là sự sụt áp hay mất năng lượng khi vật chất đi qua van
được hạn chế ở mức nhỏ nhất
Cửa van trong trường hợp B sẽ bị mài mòn nhiều hơn trong trường hợp A. Nếu cửa van và các
vòng tiếp xúc bị mài mòn nhiều thì chúng sẽ không còn tác dụng làm kín toàn b ộ dòng ch ảy khi
đang ở vị trí đóng.
Vì van cửa bị mài mòn không đồng đều khi ở vị trí điều tiết nên thông thường không sử dụng
loại van này vào mục đích điều tiết dòng chảy.
Van cầu :Cấu tạo: tương tự van cổng (cửa van – hình cầu).
Van cầu truyền thống dùng để chặn dòng. Tuy nhiên, hiện nay van cầu cũng đ ược dùng để
điều chỉnh lưu lượng.
Khi thiết kế van dùng điều chỉnh lưu lượng, để phòng tránh van sớm bị hỏng và đảm bảo vận
hành thông suốt, cần tính đến dải lưu lượng điều chỉnh, tổn thất áp lực và tải trọng làm vi ệc.
Lưu ý: nhiều loại van cũng có thân cầu nhưng không phải là van cầu  Cần xác định cấu trúc
bên trong khi xác định kiểu van.
Van điều chỉnh dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng chất lỏng đi qua hệ thống ống.

Yêu cầu của van là không bị phá hủy khi điều chỉnh lưu lượng dòng chảy t ừ vị trí m ở đến vị trí
đóng trong dải áp suất làm việc.
Vai trò của van điều chỉnh: trong hệ thống, các bộ điều chỉnh áp suất, nhiệt độ hay lưu lượng
sẽ ra các tín hiệu điều khiển để thay đổi dòng chảy, áp suất hay nhiệt đ ộ t ương ứng. Vi ệc thay
đổi này có thể thực hiện thông qua việc tăng hay giảm lưu lượng dòng chảy qua van.
Van điều chỉnh: Xem xét các loại van điều chỉnh sau:
Van nút (plug valve): Van dạng màng (diaphragm avlve): Van bi (ball valve):Van kim (needle
valve): Van bướm (butterfly valve)
Van vút: Cấu tạo: gồm 3 phần: Thân van;- Cửa van (đĩa van) có dạng nút, được chế tạo bằng
kim loại và có khe hở xuyên suốt cửa van cho dòng chảy đi qua ;- Cần van
Ngoài ra, ở phía trên có thêm lỗ dầu bôi trơn, để bôi trơn cửa van , gi ảm đ ộ ma sát gi ữa thân
van và cửa van, và màng dầu này cũng tăng thêm độ kín cho van trong quá trình s ử d ụng.
Vị trí:- Khi vặn tay quay đi một góc 900 ta sẽ có van ở vị trí đóng hoặc mở hoàn toàn.
Tay quay ở đầu phía trên của cần van chuyển động theo cùng một hướng với khe h ở của cửa
van: khi tay quay nằm song song với đường ống, van ở vị trí mở.
Khi van ở vị trí mở hoàn toàn thì dòng chảy đi qua van là đ ường th ẳng còn khi nó ở v ị trí đi ều
tiết thì dòng chảy qua van sẽ tạo xoáy và xảy ra sự sụt áp.
Ưu điểm: Sửa chửa nhanh chóng, rửa sạch mà không cần thiết phải tháo thân van ra khỏi hệ
thống ống; - Sử dụng ở dãi áp suất, nhiệt độ rộng: 0-10000psi, -50-150 0 F; - Van được tráng
nhiều loại vật liệu, phù hợp với nhiều loại hóa chất
Van nút có thể được chế tạo có nhiều khe hở - van nhiều hướng.


Các van nhiều hướng được dùng như một thiết bị phân chia dòng chảy. Khi vặn tay quay m ột
góc 90o thì sẽ làm thay đổi hướng dòng chảy.
Đối với mục đích thay đổi hướng dòng chảy thì van nhiều hướng có thể thay thế cho nhi ều van
cửa. Điều này tiết kiệm được chi phí và làm dễ dàng hơn trong vận hành.
Van bi: + Phần điều chỉnh dòng chảy có cấu tạo tròn và có lỗ cho vật chất đi qua (đ ường kính
lỗ bằng đường kính ống). Bi được giữ chặt giữa hai vòng làm kín. Tay quay đ ược lắp ở đầu trên
của cần van. Khi vặn tay quay một góc 90 0 thì van sẽ ở vị trí đóng hoặc vị trí mở.

+ Thành van thường được tráng 1 lớp Teflon.
+ Khi mở thì lỗ cầu xoay tạo với hai đầu van một đường hở cho dòng đi qua, còn khi đóng thì
cầu được điều chỉnh xoay ngang bịt kín van.)
+ Van bi cũng là loại đóng mở nhanh.
+ Vì hình dạng của chúng nên van bi có độ trơn và vận hành đ ược dễ dàng hơn van nút, gi ảm
được lực ma sát giữa bi và các vòng làm kín khi vận hành do đó chúng không cần t ới s ự bôi
trơn.
+ Tay quay của van bi cũng giống như van nút nó sẽ nằm song song với dòng chảy khi van ở vị
trí mở. Còn khi tay quay nằm vuông góc với đường ống thì nó ở vị trí đóng.
+ Van bi cũng có thể được chế tạo để dẫn dòng chẩy theo nhiều hướng .
Van bướm: Cấu tạo
 Thân van: Thân van của van bướm tương tự như một vòng kim loại trên thân van có
những lỗ dùng để định vị vào đường ống bởi các bulon và đai ốc.
 Đĩa van: Đĩa van là một tấm kim loại (gồm 2 nửa hình bán nguyệt). Nó làm nhi ệm v ụ
điều khiển dòng chảy (đóng hoặc mở dòng chảy) thông qua cơ cấu điều khiển hoặc tay
quay.
Nguyên lý làm việc
 quay tay quay theo ngược chiều kim đồng hồ - quá trình mở van
 quay tay quay theo cùng chiều kim đồng hồ - quá trình đóng van.
 Van chỉ cần quay ¼ vòng (hay 15°) là thay đổi từ vị trí đóng sang vị trí hoàn toàn m ở
 Việc đóng mở chỉ cần quay tay quay hoặc điều khiển cơ cấu đóng ở mọi góc đ ộ.
 Van bướm rất dễ bị hư hỏng khi mở điều tiết từ 15°-75°.
Van bướm dùng để đìêu tiết dòng chảy, vì vậy lực tác động của dòng chảy sẽ tác đ ộng lên đĩa
van cho nên trong những điều kiện nhất định người ta sử dụng van bướm có cơ cấu gài góc độ
mở.
Cơ cấu gài góc độ mở: gồm có hai phần: phần cố định được gắn trên thân van gồm lá kim loại
có răng thăng hoa và phần di động là một cái chốt được gắn trên cần van. Cơ cấu này nhằm
mục đích cố định gốc mở của van không cho dòng lưu chất tác động làm thay đổi góc đ ộ đóng
mở ban đầu .
Ưu điểm van bướm: vận hành nhanh; tổn thất áp lực thấp; hiệu quả khi dùng với áp lực

thấp
Van một chiều: là thiết bị bảo vệ đường ống dẫn, cho phép dòng chất lỏng-khí đi qua ch ỉ theo
1 hướng nhất định và ngăn cản dòng theo hướng ngược lại.
Van một chiều được sử dụng để bảo vệ các thiết bị của mạch thủy lực như ống dẫn, máy bơm,
bình chứa, …
Ngoài ra van một chiều còn có tác dụng ngăn ngừa sự mất mát chất lỏng-khí khi có s ự c ố rò r ỉ,
hỏng hóc ống dẫn.
Chức năng quan trọng của van một chiều đó là đảm bảo chế độ vận hành chuẩn của cả hệ
thống. Ta có thể xem xét trường hợp khi hệ thủy lực được cung cấp chất lỏng bởi 1 trạm máy


bơm gồm nhiều máy bơm ghép song song: khi có sự cố tụt áp tại một máy bơm, n ếu không có
van 1 chiều lớp ở cửa đẩy của máy bơm đó, thì một phần lưu lượng chất lỏng có thể chảy
ngược về máy bơm bị tụt áp. Điều này không có lợi trong quá trình vận hành hệ thống.
Khi không có dòng chất lỏng-khí chảy qua van, phần tử trượt (cửa xoay) của van dưới tác
dụng của trọng lượng chính nó hoặc lực lò xo được giữ chặt ở ví trí “Đóng”.
Khi xuất hiện dòng chảy đến van, phần tử trượt (cửa xoay) dưới tác đ ộng của năng lượng
dòng chảy bị đẩy khỏi vị trí đóng và cho phép dòng chảy đi qua van.
Tại thời điểm vận tốc dòng chảy về không, phần tử trượt (cửa xoay) quay về vị trí đóng, áp
suất cửa ra của van tác động lên phần tử trượt giữ chặt phần tử trượt ở vị trí đóng và ngăn cản
dòng chảy về hướng cửa vào của van. Như vậy sự hoạt động của van một chiều hoàn toàn t ự
động dưới tác động của chất lỏng-khí.
Các bộ phận chính của van: phần tử trượt – dạng trượt( hay cửa xoay – dạng cửa xoay),; mặt
đế đỡ; phần tử trợ lực( lò xo,then, …).