Chương 4: BƠM LI TÂM. 4.1.Cấu tạo của bơm li tâm. Hình 4.1a. Hình 4.1b 1.Bánh công tác 2.Trục kéo bơm. 3.Dẫn hướng vào bơm. 4.Bộ phận dẫn hướng ra khỏi bơm. 5.Ong hút. 6.Ong đẩy. Trước khi khởi động phải đổ nước đầy vào thân bơm phủ đầy bánh công tác và ống hút phải điền đầt chất lỏng gọi là mồi bơm.Vỏ bơm Hình 4.1.c Hình 4.1.c.Vỏ dạng xoắn ốc. 1.Nguyên lí làm việc. -Khi bánh công tác quay các phần tử chất lỏng trong bánh công tác do lực li tâm bị dồn từ trong ra ngoài theo máng dẫn đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn đó là quá trình đẩy.Đồng thời ở lối vào tạo ra một vùng có chân không để hút chất lỏng.Như vậy chất lỏng liên tục chảy qua bơm do quá trình hút và đẩy liên tục. 2.Phân loại bơm. a.Theo cột áp: -Cột áp thấp: H < 20 mH 2 0. -Cột áp trung bình: H < 20 - 60 mH 2 0 -Cột áp cao: H > 60 mH 2 0 b.Theo số bánh công tác: Hình 4.1 và hình 4.2 -Bơm có 1 bánh công tác: 1 cấp, Hmax = 100 mH 2 0, (Hình 4.1) -Bơm nhiều cấp:(Hình 4.2): Ghép nối tiếp nhiều bánh công tác.Số bánh công tác 2-8 có khi đến 12.Cột áp bơm nhiều cấp bằng tổng cột áp từng cấp,còn lưu lượng bằng lưu lượng của 1 cấp. Hình 4.2 c.Theo cách hút chất lỏng vào bơm: -Bơm hút 1 phía- Hình 4.1b -Bơm hút 2 phía- hình 4.5: 4.2.Lý thuyết cơ bản của bơm li tâm. 4.2.1.Phương trình cơ bản của bơm li tâm: Chương 2 ta có phương trình cơ bản máy cánh dẫn: g CuCu H uu 1122 1 ± = ∞ [4.1] Để nâng cao cột áp của bơm,chọn góc: α 1 = 90 o tức là vận tốc C 1 vuông góc với u 1 do đó thành phần C 1u = 0.Khi đó phương trình cột áp của bơm là:Hình 4.6 g CU H u l 22 . = ∞ [4.2] Hình 4.6 4.2.2.Cột áp thực tế của bơm. Phương trình 4.2 là cột áp lí thuyết của bơm với giả thiết : -Số cánh dẫn nhiều vô cùng,chiều dày cánh dẫn bằng 0. -Chất lỏng lí tưởng. Tuy nhiên thực tế bơm có số cánh giới hạn 6-12 cánh.Do đó sự phân bố vận tốc là không đều,hơn nữa chất lỏng có độ nhớt nên cột áp thực tế khác cột áp lí thuyết. Cột áp thực tế là: H l H Z H ∞ = η ε [4.3] Với ε Z :Hệ số ảnh hưởng số cánh dẫn có hạn. η H :Hệ số kể ảnh hưởng tổn thất khi chảy qua rãnh. Các hệ số xác định như sau: βη π 2 sin.1 Z Z −= [4.4] .Có thể chọn: ε Z = 0.8 η H = 0.7-0.9 Vậy cột áp thực tế : g H CU U H Z 22 . η ε = [4.6] Nhận xét chung: Cột áp thực của bơm phụ thuộc: -Đường kính ngoài D 2 bánh công tác. -Số vòng quay n của bơm. -Thành phần vận tốc C 2u ở lối ra của bánh công tác tức góc β 2 . Tuy nhiên không thể tăng mãi D 2 ,số vòng quay n và β 2 mãi được vì nếu n tăng quá ảnh hưởng đến hiện tượng xâm thực (xem công thức 3-21),còn D 2 và β 2 bị giới hạn bởi tổn thất của dòng chất lỏng nên cột áp của bơm 1 cấp có giới hạn.Trị số lớn nhất theo lí thuyết là H < 250 mH20. Muốn có cột áp cao hơn ta dùng bơm có nhiều cấp,thường chế tạo bơm 1 cấp có cột áp nhỏ hơn 100 mH20. Muốn cột áp có lợi nhất và bơm có hiệu suất cao thì phải chọn bánh công tác có số cánh phù hợp và các thông số kết cấu góc hợp lý. 4.2.3.Ảnh hưởng của kết cấu cánh dẫn đến cột áp của bơm. a.Anh hưởng của góc: β 1 . Để có lợi chọn : α 1 = 90 0 ,còn góc β 1 phụ thuộc vào thành phần vận tốc c1 và U 1 : U C tg 1 1 1 = β [4-8] Như vậy theo [4-2] góc β 1 không ảnh hưởng trực tiếp đến cột áp .Tuy nhiên nó ảnh hưởng đến hiệu suất do gây sự va đập dòng chảy với cánh bơm nên cần chọn hợp lý .Thường chọn : β 1 = 15 - 30 0 b.Anh hưởng của góc : β 2 . Góc β 2 ảnh hưởng quyết định đến cột áp toàn phần H và các cột áp thành phần vì vậy việc chọn góc β 2 có ý nghĩa rất quan trọng. Theo giá trị của góc β 2 mà có thể chia ra làm 3 cách bố trí cánh dẫn: Hình 4.8 và Hình 4.9 -Khi β 2 < 90 0 cánh dẫn cong về sau. -Khi β 2 = 90 0 cánh dẫn hướng kính ở lối ra. -khi β 2 > 90 0 cánh dẫn cong về phía trước. Thực nghiệm cho thấy với chất lỏng nên dùng loại cánh ngoặt sau có lợi vì khi đó tổn thất động năng nhỏ. Vì vậy với bơm thường chọn góc β 2 < 90 0 Cụ thể chọn: βββ max2min  Vì từ phương trình cột áp [4-2] ( ) β 2 22222 1 cot 1 . 1 g gg CUUCU H mU −== ∞       −= β 2 22 2 cot 2 . 1 g g CU U m Như vậy cột áp sẽ = 0 khi 0 2 = C U hay khi : U C m artg 2 2 2 = β như vậy để có cột áp thì góc β 2 phải thoả mãn: β 2 > β min = U C m artg 2 2 Tuy nhiên nếu góc β 2 lớn quá thì cột áp động cũng sẽ lớn quá so với cột áp tĩnh là điều không mong muốn nên thực tế chọn góc β 2 sao cho : HH ltl ∞∞ −= ).8.07.0( HH iñl ∞∞ −= ).2.03.0( vì vậy khống chế góc : β 2 = 15 0 -30 0 Đặc biệt có thể chọn β 2 = 50 0 . Hình 4.10 Hình 4.10. Ảnh hưởng góc β 2 đến cột áp. 4.2.4.Lưu lượng của bơm li tâm. Công thức tính lưu lượng bơm li tâm: bD C Q m L π = [4.17] Hình 4.11 Lưu lượng thực tế nhỏ hơn lưu lượng lí thuyết. 4.3.Các đường đặc tính của bơm li tâm. Quan hệ giữa các thông số cơ bản: Cột áp H,lưu lượng Q,công suất N, hiệu suất η luôn thay đổi theo chế độ làm việc của bơm và với số vòng quay n. H = H(Q) N = N(Q) η = η (Q). Gọi là các phương trình đặc tính.Nếu biểu thị lên đồ thị ta có các đường đặc tính của bơm. Có các loại đường đặc tính: -Đặc tính lý thuyết,đặc tính thực nghiệm. -Đặc tính làm việc -Đặc tính tổng hợp. Sau đây ta sẽ nghiên cứu các loại đường đặc tính đó. 1.Đặc tính làm việc. Đặc tính làm việc được xây dựng với số vòng quay n = const. a.Đường đặc tính lí thuyết. Theo [4-2]: g CU H u l 22 . = ∞ Từ tam giác vận tốc ta có: β 2 222 cot. g CUC mU −= [4-9] Theo [4-17] bD C Q m L π = nên xuy ra: b D Q C l m 2 2 2 π = Thế vào trên ta có: g g g b D Q U U H l l .cot. . 1 2 2 2 2 2 2 π β −= ∞ [4-10] ta thấy cột áp có dạng: Q H l l gba .cot. 2 β −= ∞ Với a,b là các hằng số dương khi đã chọn 1 bơm . Đây là 1 đường thẳng không qua gốc toạ độ có độ dốc phụ thuộc vào góc β 2 . Hình 4.12 và Hình 4.13. Với β 2 < 90 0 ta có đường AD Kể đến ảnh hưởng số cánh dẫn có hạn thành đường: A’D’. Kể đến ảnh hưởng tổn thất thuỷ lực thành đường : A’’D’’ Kể đến ảnh hưởng tổn thất cơ khí thành đường: A’’’D’’’ Vậy đường cong A’’’D’’’ chính là đường đặc tính thực của bơm. b.Đường đặc tính thực nghiệm. Việc xây đựng đặc tính lí thuyết gặp rất nhiều khó khăn vì khó đánh giá tổn thất cho đúng vì vậy trong kỹ thuật thường xây dựng các đặc tính bằng các số liệu thu từ thực nghiệm trên các máy cụ thể gọi là đặc tính thực nghiệm. Muốn xây dựng đặc tính thực nghiệm cần có hệ thống thí nghiệm như Hình 4.14 và Hình 4.15 [...]... có độ dốc lớn -Khi ghép nối tiếp 2 bơm thì bơm 2 sẽ làm việc với áp suất cao hơn bơm 1 vì vậy phải chú ý đến sức bền của bơm -Cần lưu ý rằng việc ghép nối tiếp bơm sẽ phức tạp,không thuận tiện và kinh tế bằng chọn 1 bơm khác có cột áp đủ yêu cầu nếu có thể 4.6.Ứng dụng luật tương tự trong bơm li tâm 4.6.1.Quan hệ tương tự trong 1 bơm li tâm Khi số vòng quay n của bơm thay đổi thì các thông số: H,Q,N... đẩy c.Để mồi bơm có nhiều cách: -Tạo chân không trong bơm và ống hút bằng bơm chân không hoặc bơm phun tia -Cho chất lỏng trên bể chứa chảy về bơm và ống hút qua ống đẩy hoặc 1 đường ống phụ -Dùng ống cao su dẫn nước máy vào để mồi bơm 4.9 .Bơm li tâm kiểu trục đứng Bơm có đặc điểm là trục bơm đặt theo phương thẳng đứng .Bơm được dùng để hút nước chủ yếu ở các giếng khoan thăm dò và các trạm bơm đầu tiên... [2-9] ta thấy cột áp bơm hướng trục không có thành phần do lực li tâm tham dự,mà thành phần này với bơm li tâm là rất quan trọng chủ yếu tạo nên cột áp cho bơm. Do tính chất này bơm hướng trục có những đặc điễm sau: a.Cột áp của nó không bằng bơm li tâm b.Cột áp tĩnh của bơm hướng trục chỉ do độ mở rộng của các cánh dẫn của bánh công tác tạo nên: W −W H = 2g 2 2 1 2 l∞ c.Bánh công tác bơm hướng trục chỉ... vòng quay đặc trưng của bơm H :cột áp toàn phần của bơm 5.3.Đường đặc tính của bơm hướng trục Các đường đặc tính thực nghiệm của bơm hướng trục tương tự như bơm li tâm, tuy nhiên về hình dạng các đường đặc tính bơm hướng trục có những nét khác với bơm li tâm Hình 5.5 Trên hình 5.5 là đường đặc tính của bơm hướng trục có cánh dẫn cố định với số vòng quay không đổi -Trong các bơm hướng trục cỡ lớn cánh... hút bơm hướng trục Zh < 0 nên bơm thường phải đặt sâu hơn xuống bể hút vì vậy không phải mồi bơm Chương 6 BƠM THỂ TÍCH 6.1.Nguyên lí làm việc 6.2.Đường đặc tính bơm thể tích 6.3.Các thông số làm việc của bơm thể tích 1.Lưu lượng riêng của bơm 2.Lưu lượng lý thuyết của bơm 3.Lưu lượng thực tế của bơm 4.Hiệu suất thể tích và hiệu suất cơ khí của bơm 5.Hiệu suất chung của bơm 6.Công suất thuỷ lực của bơm. .. PII [4-28] 2.Biện pháp khắc phục lực hướng trục trong bơm li tâm Hình 4.31- 4.33 2.Biện pháp khắc phục lực hướng trục trong bơm li tâm 4.8.Một số điểm cần chú ý trong kết cấu và sử dụng bơm li tâm 1.Kết cấu bơm Hình 4.35- hình 4.37 2.Ống hút và ống đẩy Đặt ống đẩy và ống hút đúng cách Hình 4.38 và hình 4.39 3.Vài điểm chú ý khi sử dụng bơm a.Chọn bơm đúng b.Các thiết bị phụ trợ đầy đủ:Đồng hồ đo áp,chân... m3/h Loại bơm tuốc bin giếng phun dùng cho các mỏ khai thác có lưu lượng thay đổi tuý theo kích cỡ bơm : Q = 18 -500 m3 /h 3 .Bơm sâu Hình 4.43 Bơm sâu là bơm li tâm nhiều cấp có trục đứng,còn có tên bơm hoả tiễn .Bơm được thả chìm trong giếng khoan,để làm cạn nước trong các hầm mỏ và công trình xây dựng Vì phải thả chìm trong giếng nên bơm có cấu tạo đặc biệt làm kín động cơ điện.Có 4 loại bơm sâu tuỳ... tính bơm chỉ cắt đường đặc tính lưới tại 1 điểm như hình 4.23.Tức là khi: Ht(lưới) < H0 Kết luận:Với những bơm quan trọng như bơm nước cho nồi hơi không được có vùng không ổn định nên chọn loại bơm có dạng đặc tính ổn định (dạng I và II) 4.5.Ghép bơm li tâm 1.Ghép song song Khi yêu cầu lưu lượng hệ thống cao hơn lưu lượng của 1 bơm thì có thể ghép song song 2 hay nhiều bơm Điều kiện để ghép là các bơm. .. tay ,tài li u kỹ thuật của các hãng sản xuất bơm. Qua đặc tính tổng hợp còn biết nhanh chóng chế độ làm việc có lợi nhất khi điều chỉnh bơm 4.4.Điểm làm việc và sự điều chỉnh bơm 1.Điểm làm việc của bơm Bơm bao giờ cũng làm việc trong1 hệ thống.Giao điểm A giữa 2đường đặc tính làm việc và đường đặc tính ống H(Q) Và H(Ô) chính là điểm làm việc của bơm. Hình 4.19 2.Phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm. .. của bánh bơm D Khi thay đổi γ và D các thông số làm việc H, Q,N cũng thay đổi ,tham khảo: bảng 4.1 (Tài li u 2) H H 1 = 2 3 1 2 4.6.2.Xác định điểm làm việc và đường đặc tính khi chế độ làm việc của bơm thay đổi Bằng các quan hệ tương tự trong bơm li tâm ta có thể xác định được đường đặc tính làm việc khi chế độ làm việc của bơm thay đổi.Ta gặp mấy trường hợp sau đây: 1.Vẽ đường đặc tính mới của bơm khi . Chương 4: BƠM LI TÂM. 4.1.Cấu tạo của bơm li tâm. Hình 4.1a. Hình 4.1b 1.Bánh công tác 2.Trục kéo bơm. 3.Dẫn hướng vào bơm. 4.Bộ. hút 1 phía- Hình 4.1b -Bơm hút 2 phía- hình 4.5: 4.2.Lý thuyết cơ bản của bơm li tâm. 4.2.1.Phương trình cơ bản của bơm li tâm: Chương 2 ta có phương trình