Đang tải... (xem toàn văn)
I.TÓM TẮT Bơm ly tâm là loại máy vận chuyển chất lỏng thông dụng nhất trong công nghiệp hóa chất. Việc hiểu nguyên lý hoạt động và đặc trưng của bơm ly tâm là điều quan trọng cốt lõi đối với bất kỳ sinh viên công nghệ nào. II. GIỚI THIỆU Máy bơm ly tâm là loại máy bơm thuỷ lực cánh dẫn các hoạt động trên nguyên lý của lực ly tâm, năng lượng thuỷ động của dòng chảy ra nhờ cánh quạt cơ năng của máy. Theo đó, nước được dẫn vào tâm quay của cánh bờm và nhờ lực ly tâm, và được đẩy văng ra mép cánh bơm.
BÀI 1: BƠM LY TÂM I.TÓM TẮT Bơm ly tâm loại máy vận chuyển chất lỏng thông dụng cơng nghiệp hóa chất Việc hiểu ngun lý hoạt động đặc trưng bơm ly tâm điều quan trọng cốt lõi sinh viên công nghệ II GIỚI THIỆU - Máy bơm ly tâm loại máy bơm thuỷ lực cánh dẫn hoạt động nguyên lý lực ly tâm, lượng thuỷ động dòng chảy nhờ cánh quạt máy Theo đó, nước được dẫn vào tâm quay cánh bờm nhờ lực ly tâm, được đẩy văng mép cánh bơm - Bơm ly tâm chuyển lượng cung cấp từ motor điện tuabin để chuyển thành động Sau chuyển thành lượng áp suất chất lỏng mà được bơm Các biến đổi lượng tác dụng phần bơm, cánh guồng buồng xoắn ốc hay khuếch tán Bánh guồng phận quay mà truyền lượng động cung cấp thành lượng động học Bộ phận xoắn ốc khuếch tán phận tĩnh mà chuyển lượng động học thành - Chất lỏng trình vào đầu hút sau vào tâm cánh guồng Khi bánh guồng chuyển động, quay chất lỏng đặt vào khoảng trống cánh tạo gia tốc ly tâm Khi chất lỏng rời tâm cánh guồng, vùng áp suất thấp được tạo làm cho chất lỏng bên tràn vào, chất lỏng được đẩy tiếp tuyến theo hướng xuyên tâm lực ly tâm Tác động lực bên bơm giống lực mà giữ nước gàu mà quay đầu dây - Ý tưởng chủ đạo lượng được tạo lực ly tâm lượng động học Lượng lượng cung cấp cho chất lỏng tỷ lệ với vận tốc gờ hay cánh đuôi cánh guồng Cánh guồng quay nhanh hay cánh guồng lớn vận tốc cao cánh cánh guồng lớn lượng cung cấp cho chất lỏng lớn Năng lượng động học chất lỏng thoát khỏi cánh guồng được sử dụng cách tạo trở kháng dòng Trở kháng được tạo xoắn ốc bơm (vỏ bơm) mà hãm chất lỏng làm cho chuyển động chậm lại Trong đầu đẩy, chất lỏng giảm tốc vận tốc được chuyển thành áp suất theo nguyên lý Bernoulli III MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Xác định cột áp tồn phần bơm, cơng suất, hiệu suất cho bơm ly tâm việc đo đạc thông số thay đổi lưu lượng bơm - Khảo sát xây dựng đường đặc tuyến bơm IV THỰC NGHIỆM 4.1 Các thông số đặc trưng bơm Các thông số đặc trưng hoạt động bơm ly tâm được mô tả minh họa sử dụng đồ thị đặc tuyến bơm Ba đường biểu diễn đặc tuyến bơm được sử dụng sử dụng nhiều - Sự thay đổi cột áp toàn tạo bơm với lưu lượng - Công suất cấp cho bơm với lưu lượng - Hiệu suất bơm với lưu lượng 4.1.1 Cột áp toàn phần: sự thay đổi cột áp toàn phần bơm tạo kết quả của công được thực bơm Hᵼ = Hₛ ₊Hʋ +Hₑ Trong : Hs chênh lệch cột áp tĩnh Hv chênh lệch cột áp động He chênh lệch chiều cao hình học - Chênh lệch cột áp tĩnh đó: P in áp suất chất lỏng đầu vào, Pa P out áp suất chất lỏng đầu ra, Pa - Chênh lệch cột áp động Trong đó: ʋ in vận tốc đầu vào m/s ʋ out: vận tốc đầu m/s 4.1.2 Cơng suất cung cấp Trong đó: n: tốc độ vòng quay bơm, vòng / phút t: momen xoắn trục, Nm 4.1.3 Hiệu suất bơm Trong đó: Pₕ công suất thủy lực (Pa) Pₕ = �.g.Q.Hᵼ Q lưu lượng thể tích, 4.2 Đường đặc tuyến bơm 4.2.1 Đường đặc tuyến bơm tốc độ không đổi Mỗi thông số thông số đặc trưng bơm được đo tốc độ bơm không đổi được biểu diễn so với lưu lượng thể tích, Q, chuyển động qua bơm 4.2.2 Đường biểu diễn đặc tuyến tổng hợp Một cách biểu diễn thông số đặc trưng bơm xây dựng đường bao công suất hiệu suất không đổi đồ thi cột áp bơm với lưu lượng bơm Những đường cho phép kỹ sư hiểu hiệu suất tố đa bơm dải thơng số hoạt động, mà hỗ trợ việc lựa chọn bơm thích hợp điều kiện cho 4.3 Cách tiến hành 4.3.1 Thí nghiệm 1:Xác định thơng số đặc trưng bơm 4.3.1.1 Chuẩn bị - Van xả đáy phải được đóng hồn tồn - Đổ đầy nước bể chứa cách đỉnh bể chứa từ 5-10 cm - Mở hoàn toàn van hút van đẩy - Bật công tắc (MAINS) IFD7 chuyển sang ON (đèn đỏ sáng) - Mở máy tính khởi động chương trình FM50-304, đợi chương trình kiểm tra xong việc kết nối sẵn sang hoạt động 4.3.1.2 Tiến hành thí nghiệm - Bật cơng tắc IFD7 - Bật công tắc bơm F50 - cài đặt tốc độ chế độ 70% Phần mềm tăng tốc độ bơm lên đến giá trị cài đặt - Cho bơm chạy tuần hồn đuổi khí hết hệ thống Đóng mở nhẹ nhàng van hút van đẩy vài lần để khử số bọt khí hệ thống Sau mở hồn tồn van hút - Trong bảng kết quả, đổi tên sheet thành 70% - Đóng van đẩy hồn tồn để lưu lượng - Nhấp chuột vào biểu tượng GO để ghi lại giá trị đo được vào bảng số liệu phần mềm - Mở van đẩy để tăng lưu lượng lên ít, đợi lúc cho bơm hoạt động ổn định nhấp chuột vào biểu tượng GO để ghi lại giá tri đo được vào bảng số liệu phần mềm - Tăng dần độ mở van ghi nhận lạị giá trị đo vào bảng số liệu phần mềm van mở hoàn toàn 4.3.1.3 Các lưu ý: - Đảm bảo mực nước bồn chứa phải cách đỉnh bơng 10 cm - Phải đặt bơm chế độ sẵn sang ( nút PUMP ON hình trạng thái 1) trước chỉnh tốc độ bơm - Khi bơm chế độ sẵn sang tốc độ bơm khác bơm khơng hoạt động phải tắt bơm báo cáo cho giáo viê hướng dẫn - Đảm bảo khơng còn bọt khí hệ thống trước tiến hành thí nghiệm - Kiểm tra giá trị đo được thí nghiệm, thay đổi độ mở van mà giá trị khơng thay đổi phải báo cho giáo viên hướng dẫn 4.3.2 Thí nghiệm 2: Xây dựng đường đặc tuyến tổng hợp 4.3.2.1 Tiến hành thí nghiệm - Cài đặt bơm chế độ 50% - Cho bơm chạy tuần hồn đến đuổi hết khí hết hệ thống Đóng mở nhẹ nhàng van hút van đẩy vài lần để khử số bọt khí hệ thốn Su mở hồn tồn van hút - Trong bảng kết quả, đổi sheet thành 50% - Đóng van đẩy hồn tồn để lưu lượng - Nhấp chuột vào biểu tượng GO để ghi lại giá trị đo được vào bảng số liệu phần mềm - Mở van đẩy để tăng lưu lượng ít, đợi cho bơm hoạt động ổn định nhấp chuột vào biểu tượng GO để ghi lại giá trị đo được vào bảng só liệu phần mềm - Tăng dần độ mở van ghi lại giá trị đo vào bảng số liệu phần mềm van mở hoàn toàn - Mở sheet hình đổi tên thành 60% - Cài đặt tốc độ bơm 60% tiến hành thí nghiệm - Cài đặt tốc độ bơm 80% tiến hành thí nghiệm - Cài đặt tốc độ bơm 90% tiến hành thí nghiệm - Cài đặt tốc độ bơm 100% tiến hành thí nghiệm V KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 5.1 Kết thí nghiệm 5.1.1 THÍ NGHIỆM Bảng Kết quả thu thập được tính tốn S=70% d in = 22,5mm R in= 11,25.m d out = 17,5mm R out = 8,75.m Xử lý số liệu - Lần = (m/s) (m/s) Hᵼ = Hₛ ₊Hʋ +Hₑ = 3,179 + + 0,075 = 3,254 (m) - Lần = m/s m/s Hᵼ = Hₛ ₊Hʋ +Hₑ = 3,292+0,02+0,075 = 3,387 m - Lần3 =m = m/s m/s Hᵼ = Hₛ ₊Hʋ +Hₑ = 2,133+ 0,414 +0,075 = 2,622 m - Lần =m = m/s m/s Hᵼ = Hₛ ₊Hʋ +Hₑ = 1,518+0,628+0,075 = 2,221 m - Lần m = m/s = Hᵼ = Hₛ ₊Hʋ +Hₑ = 1,354+0,664+0,075= 2,093 m *Bảng Bảng số liệu kết tính tốn S=70% 4.000 3.500 3.000 Ht (m) 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 Q(l/s) Hình Đồ thị cột áp bơm theo lưu lượng tốc độ không Pm (W) đổi 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 Q (l/s) Hình Đồ thị công suất cung cấp bơm qua lưu lượng tốc độ không đổi 30 25 E(% ) 20 15 10 0.00 0.20 0.40 0.60 Q (l/s) 0.80 1.00 1.20 Hình Đồ thị hiệu suất bơm theo lưu lượng tốc độ khơng đổi 5.1.2 THÍ NGHIỆM Tính tương tự thí nghiệm ta xử lí số liệu có kết quả Bảng 3.Số liệu kết tính tốn S=50% * Bảng Số liệu kết tính tốn S=60% * Bảng Số liệu kết tính tốn S=80% * Bảng Số liệu kết tính tốn S=90% * Bảng Số liệu kết tính toán S=100% Vẽ đồ thị đường đặc tuyến tổng hợp Ht (m) S=50% S=60% S=80% S=90% S=100% 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Q (l/s) Hình Đồ thị cột áp bơm theo lưu lượng tốc độ khác 400 350 300 Pm(W) 250 200 150 100 50 0 0.5 1.5 2.5 3.5 Q(l/s) S=50% S=60% S=80% S=90% S=100% 4.5 E(%) Hình Đồ thị công suất cung cấp bơm qua lưu lượng tốc độ khác 40 35 30 25 20 15 10 0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Q(l/s) S=50% S=60% S=80% S=90% S=100% Hình Đồ thị hiệu suất bơm theo lưu lượng tốc độ khác 5.1.3 Bàn luận - Trong q trình tiến hành thí nghiệm, điều chỉnh lưu lượng cần ý thao tác nhanh thực khơng q 10 giây tránh tình trạng bơm bị hư hỏng - Do điều chỉnh lưu lượng không dẫn đến áp suất chênh lệnh lần lớn - Đường đặc tuyến bơm tốc độ khơng đổi thí nghiệm 1, ta thấy hiệu suất bơm đạt giá trị cực đại E =25,3% 1,09 lít/s Năng suất lớn bơm 87,92 W hiệu suất đạt giá trị cao - Khi giữ nguyên tốc độ, tăng lưu lượng cột áp bơm giảm dần cơng suất tăng dần - Ở thí nghiệm 2, ta tăng tốc độ bơm lên hiệu suất bơm tăng lên theo Đồ thị đường đặc tuyến tổng hợp bơm có dạng giống lý thuyết - Những nguyên nhân dẫn tới sai số thí nghiệm: + Thao tác không thục, dẫn đến kết quả sai + Thiết bị đo cũ dẫn tới số liệu khơng xác + Nước cứng yếu tố gây tắc nghẽn ống dẫn từ dẫn tới sai số VI KẾT LUẬN - Theo kết quả thí nghiệm ta thấy, áp suất đầu hút đầu đẩy giảm dần lưu lượng tăng, vận tốc tăng, áp suất giảm theo công thức Bernulie - Khi tốc độ bơm tăng lên cơng suất bơm tăng lên V TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Hùng Dũng- Nguyễn Văn Lục- Vũ Bá Minh- Hoàng Minh Nam, trình thiết bị học, NXB đại học quốc gia TP HCM, trang 235, 2005 Giáo trình Tài liệu hướng dẫn thực hành trình thiết bị cơng nghê hóa học, lưu hành nội bộ,NXB đại học công nghiệp TPHCM, trang 22-35, 2017