NGUYỄN NGỌC MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN NGỌC MINH KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ THỦY KHÍ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC DÒNG CHẢY TRONG BƠM VẬN CHUYỂN BÙN CÁT ĐỂ CẢI TIẾN KẾT CẤU NÂNG CAO HIỆU SUẤT CỦA BƠM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ THỦY KHÍ 2010-2011 Hà Nội – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Ngọc Minh NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC DÒNG CHẢY TRONG BƠM VẬN CHUYỂN BÙN CÁT ĐỂ CẢI TIẾN KẾT CẤU NÂNG CAO HIỆU SUẤT CỦA BƠM Chuyên ngành : Kỹ thuật máy thiết bị thủy khí LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ THỦY KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS TS LÊ DANH LIÊN Hà Nội – 2011 Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng 10 Danh mục hình vẽ, đồ thị 11 MỞ ĐẦU 13 Chương –TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY BƠM BÙN CÁT 15 1.1 Tổng quan kết nghiên cứu máy bơm bùn cát 15 1.1.1 Những đặc điểm máy bơm bùn 15 1.1.2 Các tiêu đánh giá tính hiệu làm việc máy 16 bơm bùn 1.1.3 Đặc điểm môi trường dòng hai pha rắn-lỏng 18 1.1.4 Ảnh hưởng tính chất dòng hỗn hợp hai pha rắn – lỏng đến 23 tính hiệu làm việc máy bơm bùn 1.1.5 Thông số hình dạng kết cấu phần dẫn dòng máy bơm bùn 24 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng bơm bùn Việt nam 34 1.3 Nội dung phương pháp nghiên cứu 35 1.3.1 Nội dung nghiên cứu luận văn 35 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu luận văn 35 Chương - CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA 36 MÁY BƠM BÙN 2.1 Máy bơm bùn làm việc môi trường nước 36 2.1.1 Hiện tượng tách dòng dòng chất lỏng rãnh dẫn bánh 36 công tác 2.1.2 Cột áp máy bơm làm việc môi trường nước 39 2.1.3 Công suất máy bơm làm việc môi trường nước 42 2.1.4 Hiệu suất máy bơm làm việc mội trường nước 45 HV: Nguyễn Ngọc Minh HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm 2.2 Máy bơm bùn làm việc môi trường hỗn hợp bùn 46 2.2.1 Tổn thất cột áp bổ sung bánh công tác 46 2.2.2 Cột áp máy bơm làm việc môi trường hỗn hợp bùn 49 2.2.3 Công suất máy bơm làm việc môi trường hỗn hợp 54 bùn 2.2.4 Hiệu suất làm việc máy bơm làm việc môi trường 54 hỗn hợp bùn 2.3 Phân tích ảnh hưởng thông số hình học bánh công tác 55 tính chất môi trường hỗn hợp bùn đến đặc tính làm việc máy bơm bùn 2.3.1 Ảnh hưởng thông số hình học bánh công tác 55 2.3.2 Ảnh hưởng tính chất môi trường làm việc 59 2.4 Lựa chọn thông số nghiên cứu 60 2.4.1 Lựa chọn tiêu đánh giá tính hiệu làm việc 60 máy bơm bùn 2.4.2 Lựa chọn thông số nghiên cứu 61 Chương 3: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC DÒNG CHẢY 63 HAI PHA TRONG BƠM BÙN CÁT VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CẢI TIẾN ĐỂ TĂNG HIỆU SUẤT VÀ TUỔI THỌ CỦA BƠM BÙN CÁT 3.1 Nghiên cứu đặc tính động học dòng chất lỏng chuyển động 63 bơm cát 3.2 Sự mài mòn máy bơm bùn 71 3.3 Các biện pháp đảm bảo giảm thiểu mài mòn máy bơm bùn 80 3.4 Sự ảnh hưởng mài mòn đặc tính máy bơm bùn 82 3.4.1 Thay đổi kết cấu vài thông số chi tiết bơm ly tâm 82 3.4.2 Lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết máy bơm bùn 83 HV: Nguyễn Ngọc Minh HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm 3.4.3 Giảm mài mòn xuất xâm thực 84 3.4.4 Duy trì khe hở chi tiết 85 Chương - ỨNG DỤNG CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH 90 TOÁN THIẾT KẾ BƠM BÙN 4.1 Xác định lưu lượng bơm bùn 90 4.2 Xác định cột áp bơm bùn 91 4.3 Xác định kích thước bánh công tác 92 4.3.1 Xác định thông số kết cấu lối vào bơm 92 4.3.2 Xác định thông số kết cấu lối bơm 94 4.4 Thiết kế hình dạng rãnh xe tiết diện kinh tuyến 99 4.5 Tính toán thiết kế buồng dẫn dòng 104 4.5.1 Thiết kế ống tháo 104 4.5.2 Xác định kích thước ống xả (ống chuyển tiếp) 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: Bản vẽ xây dựng bánh công tác PHỤ LỤC 2: Bản vẽ bánh công tác PHỤ LỤC 3: Bản vẽ xây dựng buồng xoắn PHỤ LỤC 4: Bản vẽ chung máy bơm bùn PHỤ LỤC 5a: Các mác gang xám dùng chế tạo bơm bùn số nước PHỤ LỤC 5b: Các mác thép rèn dùng chế tạo bơm bùn số nước PHỤ LỤC 5c: Các mác thép không gỉ dùng chế tạo bơm bùn số nước HV: Nguyễn Ngọc Minh HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Nguyễn Ngọc Minh HV: Nguyễn Ngọc Minh HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Q QBhh QBn QBhr Qtu SABC γ hh γ γ hr γn ηB η pr ηtl ηQ η Bhh η Bn ηck ηtlbct ξtlbct H hh H HB HBhh HBntu Hbxn HR Hbctn Hltbctn Hlthh Hltn hwbctn Ý nghĩa Lưu lượng Lưu lượng máy bơm vận chuyển hỗn hợp bùn Lưu lượng máy bơm làm việc môi trường nước Lưu lượng pha rắn Lưu lượng máy bơm bùn chế độ tối ưu Diện tích tam giác ABC Trọng lượng riêng hỗn hợp Trọng lượng riêng Trọng lượng riêng hạt rắn Trọng lượng riêng nước Hiệu suất làm việc máy bơm bùn Hiệu suất vận chuyển pha rắn máy bơm bùn Hiệu suất thủy lực Hiệu suất lưu lượng Hiệu suất làm việc máy bơm bùn làm việc môi trường hỗn hợp bùn Hiệu suất làm việc máy bơm bùn làm việc môi trường nước Hiệu suất khí Hiệu suất thủy lực bánh công tác Tổn thất thủy lực bánh công tác Cột áp bơm Cột áp Cột áp máy bơm Cột áp máy bơm vận chuyển hỗn hợp bùn Cột áp máy bơm nước chế độ tối ưu Cột áp buồng xoắn môi trường nước Độ suy giảm cột áp máy bơm bùn Cột áp bánh công tác môi trường nước Cột áp lý thuyết bánh công tác làm việc môi trường nước Cột áp lý thuyết máy bơm bùn làm việc môi trường hỗn hợp bùn Cột áp lý thuyết máy bơm bùn làm việc môi trường nước Tổng tổn thất cột áp bánh công tác máy bơm HV: Nguyễn Ngọc Minh Đơn vị m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s m2 KG/m3 KG/m3 KG/m3 KG/m3 % % % % % % % % % m m m m m m m m m m m m HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm hwbcthh hwbhhh hwbhn hwbxn hwbxhh h Whh ∑ h Whn ∑ Nhh Ntrhh Ntrn ' NTL ' NTLtu NH Ntr ∆N ck ∆NTN ∆N msd ∆N KH ∆NTTL ∆NTTT CW CV Ccd ER kE kQ kH kmsd k1, k2 bùn làm việc môi trường nước Tổng tổn thất cột áp bánh công tác máy bơm bùn làm việc môi trường hỗn hợp bùn Tổng tổn thất cột áp buồng hút máy bơm bùn làm việc môi trường hỗn hợp bùn Tổng tổn thất cột áp buồng hút máy bơm bùn làm việc môi trường nước Tổng tổn thất cột áp buồng xoắn máy bơm bùn làm việc môi trường nước Tổng tổn thất cột áp buồng xoắn máy bơm bùn làm việc môi trường hỗn hợp bùn Tổng tổn thất cột áp phận dẫn dòng máy bơm bùn làm việc môi trường hỗn hợp bùn Tổng tổn thất cột áp phận dẫn dòng máy bơm bùn làm việc môi trường nước Công suất máy bơm vận chuyển hỗn hợp bùn Công suất trục máy bơm làm việc môi trường hỗn hợp bùn Công suất trục máy bơm làm việc môi trường nước Công suất thủy lực lý thuyết bơm bùn Công suất thủy lực lý thuyết bơm bùn chế độ tối ưu Công suất có ích bơm Công suất trục bơm Tổn thất công suất khí Tổn thất công suất ma sát ổ bi phận làm kín gây Tổn thất công suất ma sát đĩa gây Tổn thất công suất hãm Công suất tiêu hao tổn thất thủy lực gây Công suất tiêu hao tổn thất thể tích gây Nồng độ thể tích hỗn hợp bùn Nồng độ khối lượng hỗn hợp bùn Hệ số cản động học hạt rắn Độ suy giảm cột áp máy bơm bùn Hệ số suy giảm hiệu suất máy bơm bùn Hệ số lưu lượng Hệ số suy giảm cột áp máy bơm bùn Hệ số ma sát đĩa Hệ số chèn dòng lối vào lối bánh công tác HV: Nguyễn Ngọc Minh m m m m m m m kW kW kW kW kW kW kW kW kW kW kW kW kW % % - HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm k2' ρ hr ρn Vgh Fl fch Φ Vhr Shr p1 , p2 Z1, Z ZB δC b1, b2 D1, D2 Dh dtb dhr fhr β1 , β t1 , t2 ω nB nS ∆w tb C2m0 C1m, C2m C1hh, C2hh C1u, C2u C1n, C2n Hệ số chèn dòng lối bánh công tác tính đến vùng tách thành dòng chất lỏng máng dẫn bánh công tác Khối lượng riêng pha rắn kg/m3 Khối lượng riêng nước kg/m3 Vận tốc lắng giới hạn m/s Hệ số thực nghiệm Hệ số độ bền hạt rắn Độ không tròn cầu hạt rắn Thể tích hạt rắn dạng cầu m3 Diện tích bề mặt hạt rắn dạng cầu m2 Áp suất lối vào lối bánh công tác atm Độ cao hình học từ tâm bánh công tác tới đồng hồ đo áp suất lối vào lối bánh công m tác Số cánh bánh công tác Chiều dày cánh bánh công tác m Chiều rộng máng dẫn bánh công tác lối vào lối m Đường kính bánh công tác lối vào lối m bánh công tác Đường kính ống hút m Kích thước trung bình hạt m Đường kính hạt rắn m Diện tích tiết diện ngang hạt rắn m Góc đặt cánh lối vào lối bánh công tác Độ Bước cánh lối vào lối bánh công tác m Vận tốc góc bánh công tác Rad/s Số vòng quay máy bơm Vòng/phút Số vòng quay đặc trưng Vòng/phút Vận tốc trung bình khối chất lỏng dọc theo mép m/s bánh công tác Thành phần vận tốc kinh tuyến chất lỏng lối m/s bánh công tác không tính đến chèn dòng Thành phần vận tốc kinh tuyến chất lỏng lối m/s vào lối bánh công tác Thành phần vận tốc tuyệt đối hỗn hợp lối vào m/s lối bánh công tác Thành phần vận tốc tuyệt đối dòng chảy lối vào m/s lối bánh công tác Thành phần vận tốc tuyệt đối pha nước lối vào m/s HV: Nguyễn Ngọc Minh HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm u2 V n1 S n2 u u0 kM kr uH σb ak bánh công tác Thành phần vận tốc theo lối bánh công tác Vận tốc chuyển động nước Số lượng ảnh phim (giữa dấu thời gian) chụp sau 0,01 giây Khoảng cách ảnh tâm bi thay ảnh Tần suất đánh dấu thời gian phim Cường độ mài mòn mẫu thử Cường độ chịu mài mòn mẫu thử với tia thử vuông góc với bề mặt Hệ số chịu mòn tương đối vật liệu Hệ số tính đến độ cứng Khả chịu mài mòn bình thường Độ cứng hạt rắn Độ dai va đập HV: Nguyễn Ngọc Minh m/s m/s cm3 cm3 cm3 HB HB HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm F0 x d0x = π = 4Q 4.0,5 = 0,357 (m) = π V0 x 3,14.5,01 Lấy đường kính ống xả d x = 0,4 m, vận tốc dòng chảy ống xả bằng: V0 x = 4Q 4.0,5 =3,979 (m/s) = πd x 3,14.0,4 Chọn chiều dài ống chuyển tiếp l x =0,5m, ta có độ mở rộng (độ loe) ống xả bằng: Độ loe phía: tgϕ x = d x − d hxqd 2.l x = 0,4 − 0,356 = 0,044 2.0,5 => ϕ x = 2,52 Trong d hxqd đường kính quy dẫn tiết diện họng xả: d hxqd = Fhx π = 4.0,0998 π ≈ 0,356 (m) Độ loe ống phía: ϕ x = 5,04 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4: Trong chương tính toán thiết kế phần dẫn dòng bơm bùn có thông số sau: Công suất động N = 720 mã lực, số vòng quay n = 409(v/ph), cột áp H = 40 (m) với lưu lượng Q = 1800m3/h Trong tính toán tính tới yếu tố để tăng khả thoát hạt rắn hỗn hợp hai đĩa bánh công tác song song (b1 = b2), buồng xoắn có tiết diện mũi đủ rộng, tăng nhiều so với bơm ly tâm thông thường, chiều rộng b2 bánh công tác xác định theo công thức bán kính thực nghiệm HV: Nguyễn Ngọc Minh 113 HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm Các tiết diện buồng xoắn xây dựng theo phương pháp riêng khác với bơm ly tâm thông thường để đảm bảo khả thoát Các góc β1 β2 đủ lớn để giảm mài mòn cánh Kết tính toán nhận bơm bùn có kết cấu tương tự bơm bùn chế tạo thực tế HV: Nguyễn Ngọc Minh 114 HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm CÁC KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ thực tế sử dụng bơm bùn cát việc nạo vét kênh mương thủy lợi, nạo vét hồ chứa việc ứng dụng chúng công tác san lấp mặt bằng, bơm nước hố móng, cho thấy việc ứng dụng bơm bùn cát đạt hiệu kinh tế lớn nên chúng ngày ứng dụng rộng rãi Mặc dù nhu cầu thực tế bơm bùn, bơm cát lớn vấn đề sở lý thuyết tính toán dòng chảy hai pha rắn –lỏng bơm bùn cát cải tiến kĩ thuật để nâng cao hiệu suất loại bơm nhiều mẻ cần khám phá Nội dung luận văn nghiên cứu, phân tích đặc tính động học dòng chảy hai pha rắn – lỏng bơm bùn đưa số cải tiến kỹ thuật để nâng cao hiệu suất làm việc tuổi thọ loại bơm Qua trình nghiên cứu đó, tác giả rút số kết luận kiến nghị sau: Kết luận Luận văn trình bày nhìn tổng quát bơm bùn cát ảnh hưởng thông số hình học đến khả làm việc bơm bùn Phân tích đặc tính động học dòng chảy dựa kết thực nghiệm nghiên cứu động học dòng chảy số tác giả Đã đưa số đề xuất cần quan tâm tính toàn thiết kế bơm bùn cát để đạt hiệu làm việc hiệu suất cao Dựa kết nghiên cứu phân tích đặc tính động học dòng chảy, tính toán thiết kế bơm vận chuyển cát có thông số N=720 mã lực; H=40m; n=409 vòng/phút Kết nhận bơm bùn cát có thông số kết cấu tương tự bơm ứng dụng thực tế Kiến nghị Trong thời gian làm luận văn, tác giả sâu nghiên cứu phần đặc tính động học dòng chảy hai pha rắn-lỏng bơm bùn Kết trình bày luận văn bước đầu, cần tiếp tục nghiên cứu để đưa giải pháp cải tiến, hoàn thiện cấu dẫn dòng nhằm nâng cao hiệu suất bơm HV: Nguyễn Ngọc Minh 115 HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm Cần nghiên cứu ứng dụng phần mềm tiên tiến để tính toán động học, mô cách trực quan chuyển động phần tử chất lỏng dòng hai pha rắn – lỏng qua bơm Từ đánh giá hiệu làm việc, hiệu suất tuổi thọ bơm HV: Nguyễn Ngọc Minh 116 HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh A.J Stepanoff, “Centrifugal and Axial Flow Pumps: Theory, Design and Application” A.J Stepanoff, “Two phase flow”, NewYork, inc, 1965 Anthony (Tony) Grzina, Aleks Roudnev, Kevin E Burgess, “weir slurry pumping manual”, Weir Slurry Group Technology, 2002 Bross, S., Addie, G.R., (2001), “Prediction of Impeller Nose Wear Behaviour in Centrifugal Slurry Pumps,” 4th International Conference on Mulitphase Flow , New Orleans, LA, USA Durand, R., 1953 “Basic relationships of the transportation of solids in pipesexperimental research.” In: Proceedings of the Fifth Minneapolis International Hydraulics Convention, Minneapolis, MN, pp 89–103 K C Wilson, G R Addie, A Sellgren and R Clift, “Slurry Transport Using Centrifugal Pumps” Li.W.G, “Numerical calculation of theoretical head of centrifugal pump” International conference on pumps and systems May, 1993, China Mei Zu Yan, “A survey for reseach and development of slurry pumps in China”, International conference on pumps and systems May, 1993, China McGraw-Hill, “Slurry systems handbook”, Baha E Abulnaga 2002 10 “Solid–Liquid Two Phase Flow”, Sümer M Peker & S¸erife S¸ Helvacı, Department of Chemical Engineering, Ege University, I˙zmir, Turkey 2008 11 Val S Lobanoff, Robert R Ross, “centrifugal pumps design & application”, Copyright© 1985, 1992 by Butterworth-Heinemann 12 Visintainer, R.J., Addie, G R., Pagalthivarthi, K.V., and Schiele, O.H., (1992), “Prediction of Centrifugal Slurry Pump Wear,” International Conference on Pumps and System, Beijing, China HV: Nguyễn Ngọc Minh 117 HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm 13 Vocadlo.J.J, and Koo.J.K, “Slurry flow on pipes and pumps” Journal of engineering for industrial, 1973 14 Vocadlo.J.J, and Koo.J.K and Prang A.J, “Performance of centrifugal pumps in slurry service” Third international conference on hydraulic transport of solids in pipes, May.1974 15 Zhao Zhe Hai, He Ji Xie, Li Chu Zhen, “Bernoulli’s equation of solid – liquid mixture and calculation method of head an efficiency for the solids – liquid mixture of handled by centrifugal pums” International conference on pumps and systems May, 1993, China 16 Wiedenroth.W, “Wear in centrifugal pumps convying solid – liquid mixrures” 9/1998 P495-500 Tiếng Nga 17 ΜаЛЮШенко В, “ЛОПАСТНЬІЕ НАСОСЬІ” МАШИНОСТРОЕНИЕ – 1977 18 РАХМИЛЕВИЧ НАСОСЬІ В ХИМИЧЕКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ – 1990 19 ШЛИПЧЕНКО ЗС НАСОСЫ, КОМПРЕССОРЫ И ВЕНТИЛЯТОРЫ -1976 20 БОРОВСКИЙ В.Н И ДР, “ВЫСОКООбОРОТНЫЕ ЛОПАТОЧНЫЕ НАСОСЬІ-1975 21 ГОРШКОВ A.M НАСОСЬІ - 1947 Tiếng Việt 22 Bộ môn Thủy khí Động Lực, Đại học Bách Khoa Hà Nội, “Lý thuyết cánh” Khoa Đại học chức xuất năm 1975 23 Lê Danh Liên, “Bơm quạt máy nén”, Nhà xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội 1975 24 Lê Danh Liên, Báo cáo kết đề tài “ Nghiên cứu tính toán, thiết kế bơm bùn”, Hà Nội 2003 HV: Nguyễn Ngọc Minh 118 HD: GS.TS Lê Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm 25 Lê Danh Liên, Nguyễn Văn Bày, Đỗ Huy Cương “ Nghiên cứu thiết kế máy bơm vận chuyển hạt rắn” Tuyển tập công trình hội nghị học Thủy khí lần thứ VIII, Đà Nẵng 2003 26 Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, “ Thủy lực Máy Thủy lực” NXB ĐH&THCN, 1972 27 Đỗ Huy Cương, “Nghiên cứu ảnh hưởng số cánh bánh công tác đến đặc tính làm việc máy bơm bùn” Tạp chí Công nghiệp 12/2004 28 Đỗ Huy Cương, “ Nghiên cứu ảnh hưởng số cánh bánh công tác đến đặc tính làm việc máy bơm bùn” Tạp chí công nghiệp, 12/2004 29 Lomakin, “Bơm li tâm bơm hướng trục”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 30 Nguyễn Ngọc Minh, “Nghiên cứu số giải pháp thiết kế kết cấu nhằm nâng cao khả làm việc tuổi thọ bơm bùn” Tạp chí khí Việt Nam, tháng 4/2011 31 Vũ Nam Ngạn, “Nghiên cứu mòn hỏng máy bơm mỏ Việt Nam sở dòng hai pha Phương hướng nâng cao độ bền mòn chúng” Luận án PGS.TSKT, Hà Nội, 1996 32 Vũ Duy Quang, Trần Sỹ Phiệt “Thủy khí động lực kỹ thuật Tập 1, 2” NXB ĐH&THCN-1978 33 Vũ Nam Ngạn, Nguyễn Đức Sướng, “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính máy bơm dung mỏ” Tạp chí Than Việt Nam – 10/1996 34 Vũ Quang Thanh, Phạm Văn Lang, Nguyễn Văn Bày, “Nghiên cứu thông số tối ưu bơm bùn công suất nhỏ” Tạp chí Nông nghiệp công nghiệp thực phẩm, tháng 11/1998 HV: Nguyễn Ngọc Minh 119 HD: GS.TS Lê Danh Liên CÁC KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ thực tế sử dụng bơm bùn cát việc nạo vét kênh mương thủy lợi, nạo vét hồ chứa việc ứng dụng chúng công tác san lấp mặt bằng, bơm nước hố móng, cho thấy việc ứng dụng bơm bùn cát đạt hiệu kinh tế lớn nên chúng ngày ứng dụng rộng rãi Mặc dù nhu cầu thực tế bơm bùn, bơm cát lớn vấn đề sở lý thuyết tính toán dòng chảy hai pha rắn –lỏng bơm bùn cát cải tiến kĩ thuật để nâng cao hiệu suất loại bơm nhiều mẻ cần khám phá Nội dung luận văn nghiên cứu, phân tích đặc tính động học dòng chảy hai pha rắn – lỏng bơm bùn đưa số cải tiến kỹ thuật để nâng cao hiệu suất làm việc tuổi thọ loại bơm Qua trình nghiên cứu đó, tác giả rút số kết luận kiến nghị sau: Kết luận Luận văn trình bày nhìn tổng quát bơm bùn cát ảnh hưởng thông số hình học đến khả làm việc bơm bùn Phân tích đặc tính động học dòng chảy dựa kết thực nghiệm nghiên cứu động học dòng chảy số tác giả Đã đưa số đề xuất cần quan tâm tính toàn thiết kế bơm bùn cát để đạt hiệu làm việc hiệu suất cao Dựa kết nghiên cứu phân tích đặc tính động học dòng chảy, tính toán thiết kế bơm vận chuyển cát có thông số N=720 mã lực; H=40m; n=409 vòng/phút Kết nhận bơm bùn cát có thông số kết cấu tương tự bơm ứng dụng thực tế Kiến nghị Trong thời gian làm luận văn, tác giả sâu nghiên cứu phần đặc tính động học dòng chảy hai pha rắn-lỏng bơm bùn Kết trình bày luận văn bước đầu, cần tiếp tục nghiên cứu để đưa giải pháp cải tiến, hoàn thiện cấu dẫn dòng nhằm nâng cao hiệu suất bơm Cần nghiên cứu ứng dụng phần mềm tiên tiến để tính toán động học, mô cách trực quan chuyển động phần tử chất lỏng dòng hai pha rắn – lỏng qua bơm Từ đánh giá hiệu làm việc, hiệu suất tuổi thọ bơm TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh A.J Stepanoff, “Centrifugal and Axial Flow Pumps: Theory, Design and Application” A.J Stepanoff, “Two phase flow”, NewYork, inc, 1965 Anthony (Tony) Grzina, Aleks Roudnev, Kevin E Burgess, “weir slurry pumping manual”, Weir Slurry Group Technology, 2002 Bross, S., Addie, G.R., (2001), “Prediction of Impeller Nose Wear Behaviour in Centrifugal Slurry Pumps,” 4th International Conference on Mulitphase Flow , New Orleans, LA, USA Durand, R., 1953 “Basic relationships of the transportation of solids in pipes-experimental research.” In: Proceedings of the Fifth Minneapolis International Hydraulics Convention, Minneapolis, MN, pp 89–103 K C Wilson, G R Addie, A Sellgren and R Clift, “Slurry Transport Using Centrifugal Pumps” Li.W.G, “Numerical calculation of theoretical head of centrifugal pump” International conference on pumps and systems May, 1993, China Mei Zu Yan, “A survey for reseach and development of slurry pumps in China”, International conference on pumps and systems May, 1993, China McGraw-Hill, “Slurry systems handbook”, Baha E Abulnaga 2002 10 “Solid–Liquid Two Phase Flow”, Sümer M Peker & S¸erife S¸ Helvacı, Department of Chemical Engineering, Ege University, I˙zmir, Turkey 2008 11 Val S Lobanoff, Robert R Ross, “centrifugal pumps design & application”, Copyright© 1985, 1992 by Butterworth-Heinemann 12 Visintainer, R.J., Addie, G R., Pagalthivarthi, K.V., and Schiele, O.H., (1992), “Prediction of Centrifugal Slurry Pump Wear,” International Conference on Pumps and System, Beijing, China 13 Vocadlo.J.J, and Koo.J.K, “Slurry flow on pipes and pumps” Journal of engineering for industrial, 1973 14 Vocadlo.J.J, and Koo.J.K and Prang A.J, “Performance of centrifugal pumps in slurry service” Third international conference on hydraulic transport of solids in pipes, May.1974 15 Zhao Zhe Hai, He Ji Xie, Li Chu Zhen, “Bernoulli’s equation of solid – liquid mixture and calculation method of head an efficiency for the solids – liquid mixture of handled by centrifugal pums” International conference on pumps and systems May, 1993, China 16 Wiedenroth.W, “Wear in centrifugal pumps convying solid – liquid mixrures” 9/1998 P495-500 Tiếng Nga 17 ΜаЛЮШенко В, “ЛОПАСТНЬІЕ НАСОСЬІ” МАШИНОСТРОЕНИЕ – 1977 18 РАХМИЛЕВИЧ НАСОСЬІ В ХИМИЧЕКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ – 1990 19 ШЛИПЧЕНКО ЗС НАСОСЫ, КОМПРЕССОРЫ И ВЕНТИЛЯТОРЫ 1976 20 БОРОВСКИЙ В.Н И ДР, “ВЫСОКООбОРОТНЫЕ ЛОПАТОЧНЫЕ НАСОСЬІ-1975 21 ГОРШКОВ A.M НАСОСЬІ - 1947 Tiếng Việt 22 Bộ môn Thủy khí Động Lực, Đại học Bách Khoa Hà Nội, “Lý thuyết cánh” Khoa Đại học chức xuất năm 1975 23 Lê Danh Liên, “Bơm quạt máy nén”, Nhà xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội 1975 24 Lê Danh Liên, Báo cáo kết đề tài “ Nghiên cứu tính toán, thiết kế bơm bùn”, Hà Nội 2003 25 Lê Danh Liên, Nguyễn Văn Bày, Đỗ Huy Cương “ Nghiên cứu thiết kế máy bơm vận chuyển hạt rắn” Tuyển tập công trình hội nghị học Thủy khí lần thứ VIII, Đà Nẵng 2003 26 Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, “ Thủy lực Máy Thủy lực” NXB ĐH&THCN, 1972 27 Đỗ Huy Cương, “Nghiên cứu ảnh hưởng số cánh bánh công tác đến đặc tính làm việc máy bơm bùn” Tạp chí Công nghiệp 12/2004 28 Đỗ Huy Cương, “ Nghiên cứu ảnh hưởng số cánh bánh công tác đến đặc tính làm việc máy bơm bùn” Tạp chí công nghiệp, 12/2004 29 Lomakin, “Bơm li tâm bơm hướng trục”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 30 Nguyễn Ngọc Minh, “Nghiên cứu số giải pháp thiết kế kết cấu nhằm nâng cao khả làm việc tuổi thọ bơm bùn” Tạp chí khí Việt Nam, tháng 4/2011 31 Vũ Nam Ngạn, “Nghiên cứu mòn hỏng máy bơm mỏ Việt Nam sở dòng hai pha Phương hướng nâng cao độ bền mòn chúng” Luận án PGS.TSKT, Hà Nội, 1996 32 Vũ Duy Quang, Trần Sỹ Phiệt “Thủy khí động lực kỹ thuật Tập 1, 2” NXB ĐH&THCN-1978 33 Vũ Nam Ngạn, Nguyễn Đức Sướng, “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính máy bơm dung mỏ” Tạp chí Than Việt Nam – 10/1996 34 Vũ Quang Thanh, Phạm Văn Lang, Nguyễn Văn Bày, “Nghiên cứu thông số tối ưu bơm bùn công suất nhỏ” Tạp chí Nông nghiệp công nghiệp thực phẩm, tháng 11/1998 Phụ lục 5c: Các mác thép không gỉ dùng để chế tạo bơm bùn số nước Trung Quốc Liên Xô cũ Đức Pháp Nhật (GB) (TOCT) (DIN) (NF) (JIS) 1Cr17Mn6Ni5N 1Cr18Mn8Ni5N 12X17T9AH4 12X17T9AH4 — X8CrMnNi189 — Z15CNM19.08 1Cr18Mn10Ni5Mo3N — — 10 2Cr13Mn9Ni4 1Cr17Ni7 1Cr17Ni8 1Cr18Ni9 Y1Cr18Ni9 Y1Cr18Ni9Se 1Cr18Ni9Si3 20X13H4T9 09X17H7Ю — 12X18H9 — 12X18H10E — 11 0Cr18Ni9 08X18H10 Thứ tự 12 13 14 15 Mỹ Tiêu chuẩn Thụy Điển quốc tế Loại Thép Autennit UNS SAE (BS) (ISO) (SS14) SUS201 SUS202 AISI/ ASTM 201 202 S20100 S20200 30201 30202 — 284S16 A-2 A-3 — 2357 — — — — — — — — — X12CrNi17.7 X12CrNi17.7 X12CrNi18.8 X12CrNiS18.8 — X12CrNiSi18.8 — Z12CN17.07 — Z10CN18.09 Z10CNF18.09 — — — SUS301 SUS301J1 SUS302 SUS303 SUS303Se SUS302B — 301 — 302 303 303Se 302B — S30100 — S30200 S30300 S30323 S30215 — 30301 — 30302 30303 30303Se 30302B — 301S21 — 302S25 303S21 303S41 — — 14 — 12 17 17 — — — — 2331 2346 — — 2332 X5CrNi18.9 Z6CN18.09 SUS304 304 S30400 30304 304S15 11 SUS304L SUS404N1 SUS304N2 304L 304N XM21 S30403 S30451 S30452 30304L — — 304S12 — — 10 — — 2333 — — — SUS304LN 304LN S30453 — 304S62 — 2371 X5CrNi19.11 (Az) Z8CN18.12 SUS305 305 S30500 30305 305S19 13 — 00Cr18Ni10 0Cr19Ni9N 0Cr19Ni10NbN 03X18H11 — — X2CrNi18.9 — X5CrNiNb18.9 00Cr18Ni10N — X2CrNiN18.10 16 1Cr18Ni12 17 0Cr18Ni12 18 19 20 21 22 Z2CN18.09 — — Z2CN18.10 X5CrNi19.11 Z8CN18.12 — — — — — — — 0Cr23Ni13 0Cr25Ni20 0Cr17Ni12Mo2 1Cr17Ni12Mo2 12X18H12T 8X18H12T 06X18 H11 — — 08X17H13M2T 10X17H13M2T X7CrNi23.14 — X5CrNiMo18.10 — — — Z6CND17.12 — SUS309S SUS310S SUS316 — 309S 310S 316 — S30908 S31008 S31600 — 30309S 30310S 30316 — — — 316S16 — 320S31 — — 20,20a — — 2361 2347 — 2343 0Cr18Ni12Mo2Ti 08X17H13M2T X10CrNiMoTi18.10 Z6CNDT17.12 — — — — 23 24 25 1Cr18Ni12Mo2Ti 00Cr17Ni14Mo2 0Cr17Ni12Mo2N 10X17H13M2T 03X17H14M2 — X10CrNiMoTi18.10 X2CrNiMo18.10 — 26 00Cr17Ni13Mo2N — X2CrNiMoN18.12 27 28 Anh 0Cr18Ni12Mo2Cu2 00Cr18Ni14Mo2Cu2 — — — — Z8CNDT17.12 Z2CND17.12 — Z2CND17.12 (AZ) — — — — SUS316L SUS316N — 316L 316N — S31603 S31651 — 30316L — 320S17 — 316S12 — — 19,19a — -2350 2350 2353 — SUS316LN 316LN S31653 — 316S61 — 2375 SUS316J1 SUS316J11 — — — — — — — — — — — — 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 0Cr18Ni12Mo3Ti 1Cr18Ni12Mo3Ti 0Cr19Ni13Mo3 00Cr19Ni13Mo3 0Cr18Ni16Mo5 1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni10Ti 1Cr18Ni11Ti 0Cr18Ni11Nb 1Cr18Ni11Nb 0Cr18Ni9Cu3 0Cr18Ni13Si4 0Cr26Ni5Mo2 1Cr18Ni11Si4AlTi 1Cr21Ni5Ti 00Cr18Ni5Mo3Si2 00Cr24Ni6Mo3N 0Cr13A1 00Cr12 1Cr15 00Cr17 1Cr17 Y1Cr17 1Cr17Mo 00Cr17Mo 00Cr18Mo2 1Cr25Ti 00Cr27Mo 00Cr30Mo2 08X17H15M3T 10X17H13M3T 08X17H15M3T 03X16H15M3 — 12X18H9T 08X18H10T 12X18H10T 08X18H12B 12X18H12B — — 08X21H6M2T 15X18H12C4TЮ 12X21H5T — — 1X12CЮ — — — 12X7 — — — — 15X25T — — — X10CrNiMoTi18.12 X5CrNiMo17.13 X2CrNiMo18.16 — X12CrNiTi18.9 X10CrNiTi18.9 — X10CrNiNb18.9 — — — X8CrNiMo275 — — — — X7CrAl13 — — — X8Cr17 X12CrMoS17 X6CrMo17 — — X8Cr28 — — Z6CNDT17.13 Z8CNDT17.13B — Z2CND19.15 — Z10CNT18.10 Z6CNT18.11 — Z6CNNb18.10 — Z6CNU18.10 — — — — — — Z6CA13 — — — Z8C17 Z10CF17 Z8CD17.01 — — — Z01CD26.1 — — — SUS317 SUS317L SUS317J1 SUS321 SUS321 — SUS347 — SUSXM7 SUSXM15J1 SUS329J1 — — — — SUS405 SUS410L SUS429 SUS430LX SUS430 SUS430F SUS434 SUS436L SUS444 — SUSXM27 SUS447J1 — — 317 317L — 321 321 — 347 — XM7 XM15 329 — — — — 405 — 429 — 430 430F 434 — 18Cr2Mo 446 XM27 — — — S31700 S31703 — S32100 S32100 — S34700 — S30430 S38100 S32900 — — — — S40500 — S42900 — S43000 S43020 S43400 — — S44600 S44625 S44700 — — 30317 — — 30321 30321 — 30347 — — — — — — — — 51405 — 51429 — 51430 51430F 51434 — — 51446 — — — — 317S16 317S12 — 321S20 321S12 321S20 347S17 — — — — — — — — 405S17 — — — 430S15 — 434S17 — — — — — — — 25 24 — — 15 — 16 — D32 — — — — — — — — — 8a 9c — — — — — — — — 2367 — 2337 — — 2338 — — — 2324 — — — — 2302 — — — 2320 2383 2325 — — 2322 — — 58 1Cr12 — — — SUS403 403 S40300 51403 403S17 — 2301 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 0Cr13 1Cr13 1Cr13Mo Y1Cr13 2Cr13 3Cr13 3Cr13Mo Y3Cr13 4Cr13 3Cr16 1Cr17Ni2 7Cr17 8Cr17 08X13 12X13 — — 20X13 30X13 — — 40X13 — 14X17H2 — — X7Cr13 X7Cr14 X10Cr13 X15CrMo13 X12CrS13 X20Cr13 X30Cr13 — — X46Cr13 X40Cr13 — X22CrNi17 X40CrMo15 — Z6C13 Z12C13 — Z12CF13 Z20C13 Z30C13 Z30C14 — Z30CF13 Z40C13 Z40C14 — Z15CN16-02 Z45CSD10 — SUS410S SUS410 SUS410J1 SUS416 SUS420J1 SUS420J2 — SUS420F SUS420J2 SUS429J1 SUS431 SUS440A SUS440B 410S 410 — 416 420 — — 420F — — 431 440A 440B S41008 S41000 — S41600 S42000 — — S42020 — — S43100 S44002 S44003 — 51410 — 51416 51420 — — 51420F — — 51431 51440A 51440B 430S17 410S21 — 416S21 420S37 420S45 — — — — 431S29 — — — — — — — — — — 2302 — 2380 2303 2304 — — — — 2321 — — Austenit, Ferit thép Thép Ferit Thép Mactensit 72 73 74 75 76 77 78 79 Thép 9Cr18 11Cr17 Y11Cr17 9Cr18Mo 9Cr18MoV 0Cr17Ni4Cu4Nb 0Cr17Ni7A1 0Cr15Ni7Mo2A1 95X18 — — — — — 09X17H7Ю1 — — X105CrMo17 — — X90CrMoV18 X5CrNiCuNb17.4 X7CrNiAl17.7 X7CrNiMoA15.7 — Z100CD17 — — — Z6CNU17.04 Z8CNA17.7 Z8CND15.7 SUS440C SUS440C SUS440F — SUS440B SUS630 SUS631 — — 440C 440F — 440B 630 631 632 — S44004 S44020 — S44003 S17400 S17700 S15700 — 51440C 51440F — 51440B 17-4PH 17-7PH — — — — — — — — — — A-16 — — — — — — — — — — — ... Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm Chương 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY BƠM BÙN CÁT 1.1 Tổng quan kết nghiên cứu máy bơm bùn cát. .. Danh Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm 1.1.2 Các tiêu đánh giá tính hiệu làm việc máy bơm bùn Do đặc điểm cấu tạo, mục... Liên Nghiên cứu đặc tính động học dòng chảy bơm vận chuyển bùn cát để cải tiến kết cấu nâng cao hiệu suất bơm Trong Cα : Hệ số cản động học hạt rắn Khi vận chuyển hỗn hợp đường ống, vận tốc chuyển