- Trong bánh công tác hướng trục Rc hướng theo phương trục. - 3.1.5- Phương trình cơ bản của máy thuỷ lực cánh dẫn a- Phương trình moment Mặt cắt của một bánh công tác cánh dẫn:. - Bơm cánh dẫn 34 Hình 3.4 – Các thành phần vận tốc và tam giác vận tốc Ứng dụng định lý cơ học về biến thiên moment động lượng, ta có thể phát biểu đối với dòng chất lỏng chuyển động qua bánh công tác như sau. - Xét một dòng nguyên tố trong khối chất lỏng chuyển động qua bánh công tác của bơm ly tâm. - Bơm cánh dẫn cosR.ccosR.c.dQ. - Ql – lưu lượng chảy qua bánh công tác và chính bằng lưu lượng lý thuyết. - (3.2) Vậy phương trình moment quay của bánh công tác có dạng tổng quát là. - cột áp của máy ứng với trường hợp dòng chảy qua máy thoả mãn các giả thiết đã nêu, tức là không có tổn thất và bánh công tác có số cánh dẫn nhiều vô cùng, còn gọi là cột áp lý thuyết vô cùng. - (3.8) Đây là phương trình cơ bản của máy thuỷ lực cánh dẫn còn gọi là phương trình Euler. - Bơm cánh dẫn 36 Từ các tam giác vận tốc ta có: u11. - Do đó, cột áp tĩnh là:. - Bơm cánh dẫn 37 3.2.1- khái niệm chung Ưu điểm cơ bản của bơm ly tâm. - Hiệu suất của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác. - Sơ đồ kết cấu của một bơm ly tâm đơn giản biểu thị trên hình 3.5 Hình 3.5 – Sơ đố kết cấu của bơm ly tâm Bơm ly tâm gồm các bộ phận chủ yếu sau: 1 - Bánh công tác 2 - Trục bơm 3 - Bộ phận dẫn hướng vào 4 - Bộ phận dẫn hướng ra ( còn gọi là buồng xoắn ốc) 5 - Ống hút 6 -Ống đẩy Trước khi cho bơm làm việc cần phải làm cho thân bơm trong đó có bánh công tác và ống hút được điền đầy chất lỏng, gọi là quá trình mồi bơm. - Bơm cánh dẫn 38 Quá trình làm việc: Khi bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng ở trong bánh công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài chuyển động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm. - Đó là quá trình hút của bơm. - 3.2.2- Phương trình làm việc của bơm ly tâm a- Phương trình cơ bản của bơm ly tâm (phương trình cột áp): Bơm ly tâm là một dạng của bơm cánh dẫn, từ phương trình cơ bản của máy thuỷ lực cánh dẫn , áp dụng cho bơm cánh dẫn ta có:. - o, để cột áp của bơm có lợi nhất (c1u = 0). - Tam giác vận tốc ở lối vào là tam giác vuông, ta có: Hình 3.6 – Tam giác vận tốc ở lối vào của bánh công tác Khi đó phương trình cơ bản của bơm ly tâm có dạng là:. - (3.11) b- Cột áp thực tế: Ta đã biết, phương trình cơ bản của bơm ly tâm được lập từ điều kiện giả thiết lý thuyết. - Vì thế nên cột áp tính theo phương trình cơ bản gọi là cột áp lý thuyết ứng với số cánh dẫn nhiều vô cùng (Hl. - Vì vậy cột áp. - thực tế nhỏ hơn cột áp Hl. - Cột áp thực tế của bơm ly tâm H được tính theo công thức sau. - lHZ H..H (3.12) Z – hệ số kể tới ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, gọi là hệ số cột áp. - (3.13) Z – số cánh dẫn của bánh công tác. - Trường hợp kể tới ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn đến cột áp, ta có cột áp lý thuyết ứng với số cánh dẫn hữu hạn là. - Bơm cánh dẫn 40 Cột áp thực tế của bơm ly tâm là:. - 222HZu2HZ Vậy trong tính toán gần đúng, có thể xác định cột áp thực tế của bơm ly tâm theo biểu thức:. - hệ số cột áp thực tế. - 3.2.3 – Ảnh hưởng của kết cấu cánh đến cột áp của bơm ly tâm Hình dạng bố trí kết cấu của cánh dẫn chủ yếu phụ thuộc vào góc 1 và 2 tức là góc vào và ra của cánh dẫn. - Ta xét ảnh hưởng của các góc này đến cột áp của bơm ly tâm. - a- Aûnh hưởng của góc 1 Góc vào 1 là góc bố trí cánh dẫn cũng là góc biểu thị phương của vận tốc tương đối ở lối vào của bánh công tác. - Trường hợp có lợi nhất về cột áp của bơm thì tam giác vận tốc ở lối vào là tam giác vuông có 1 = 90. - (3.17) Theo phương trình cơ bản của bơm ly tâm. - ta thấy góc 1 không ảnh hưởng trực tiếp đến cột áp của bơm ly tâm. - Nhưng nếu 1 không thích hợp sẽ gây ra va đập dòng chảy với cánh dẫn ở lối vào bánh công tác ảnh hưởng xấu đến hiệu suất và cột áp của bơm. - Vì vậy đối với bánh công tác bơm ly tâm, góc 2 có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. - Tuỳ theo trị số của 2, bánh công tác có 3 cách bố trí cánh dẫn. - o : cánh dẫn cong về phía sau ( so với u. - gọi là bánh công tác có cánh dẫn ngoặ t sau ( a. - o : cánh dẫn hướng kính ở lối ra– gọi là bánh công tác có cánh dẫn hướng kính (b). - Bơm cánh dẫn 41 2 >. - o : cánh dẫn cong về phía trước – gọi là bánh công tác có cánh dẫn ngoặt trước ( c. - Hình 3.8 – Các cách bố trí cánh dẫn. - Hình 3.9 – Hình dạng cánh dẫn của bánh công tác Ngoài ra trong thực tế, người ta còn chế tạo hình dạng cánh dẫn của bánh công tác rất. - đa dạng, hình 3.9 biểu diễn một số loại cánh dẫn có góc ra 2 khác nhau: Để hiểu rõ vai trò của 2 đối với cột áp của bơm ta xét 3 bánh công tác ly tâm có. - Bơm cánh dẫn 42 Ta khảo sát cột áp do từng loại bánh công tác tạo nên với các kiểu cánh dẫn nói trên. - Khi vẽ các tam giác vận tốc cho kiểu bánh công tác này ta cần chú ý. - Các bánh công tác có 1, kích thước lối vào, lưu lượng và số vòng quay làm việc như nhau nên có tam giác vận tốc ở lối vào như nhau. - Ta có các tam giác vận tốc là: Hình 3.10 – Tam giác vận tốc ở lối vào Hình 3.11 – Tam giác vận tốc ở lối ra Từ phương trình cơ bản của bơm ly tâm. - Bơm cánh dẫn 43 thì Hl. - 0 nghĩa là bơm làm việc không có cột áp. - Vậy muốn bơm làm việc tạo được cột áp thì cánh dẫn của bánh công tác phải có 2 >. - Thường trong bơm ly tâm trị số của cR thay đổi rất ít từ lối vào đến lối ra của bánh công tác nên ta có: c2R = c1R = c1 Khi đó cột áp động là:. - Vậy muốn cho bơm làm việc được thì góc ra 2 của cánh dẫn trong bánh công tác không được lớn quá một giá trị giới hạn nào đó, tức là: Truong DH SPKT TP. - 2max (3.22) Quan hệ giữa cột áp lý thuyết của bơm và trị số của góc 2 được biểu thị trên hình 4.8. - Hình 3.12 - Quan hệ giữa cột áp lý thuyết của bơm và trị số của góc 2 Qua đồ thị ta thấy, góc 2 càng lớn thì cột áp lý thuyết của bơm càng lớn, bơm có khả năng truyền cơ năng cho chất lỏng càng nhiều. - việc khác nhau của bơm mà chọn 2 thích hợp. - Bơm cánh dẫn 45 Trong trường hợp đặc biệt 2 = 50. - 3.2.4- Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng Hình 3.13 – Lưu lượng chất lỏng trong bánh công tác Lưu lượng chất lỏng chảy qua bánh công tác của máy thuỷ lực cánh dẫn nói chung và bơm ly tâm nói riêng được xác định theo công thức: b.D..cQ Rl. - Lưu lượng qua bánh công tác xem như lưu lượng lý thuyết Ql của bơm. - đi vào ống đẩy mà có một phần nhỏ Q chảy trở về lối vào bánh công tác hoặc rò rỉ ra ngoài qua các khe hở của các bộ phận lót kín “A” và “B” được biểu thị trên hình vẽ (3.13) Vậy: Ql = Q + Q Để đánh giá tổn thất lưu lượng của bơm người ta dùng hiệu suất lưu lượng Q. - 3.2.5- Đường đặc tính của bơm ly tâm Các thông số của bơm như H, Q, N. - thay đổi theo các chế độ làm việc của bơm với số vòng quay n không đổi hoặc thay đổi. - Bơm cánh dẫn 46 Các quan hệ H = f(Q), N = f(Q. - f(Q) biểu thị đặc tính làm việc của bơm. - Biểu diễn dưới dạng đồ thị gọi là đường đặc tính của bơm. - Trong 3 đường đặc tính nêu trên, quan trọng hơn cả là đường đặc tính cột áp H = f(Q), nó cho ta biết khả năng làm việc của bơm nên gọi là đường đặc tính cơ bản. - a- Đường đặc tính lý thuyết Từ phương trình cơ bản ta có thể xây dựng đường đặc tính lý thuyết của bơm ly tâm. - Bơm cánh dẫn 47 Hình 3.15 – Đường đặc tính lý thuyết và đường đặc tính tính toán Nếu 2 <. - o do đó đường đặc tính của bơm ly tâm là đường nghịch biến bậc nhất AD. - Đây là đường đặc tính cơ bản lý thuyết của bơm ly tâm khi chưa kể tới số cánh dẫn hữu hạn và tổn thất. - Nếu kể tới số cánh dẫn hữu hạn, đường đặc tính trở thành đường A/D/, biểu diễn: Hl = Z.Hl Trong đó Z <. - 1 - là hệ số kể tới số cánh dẫn hữu hạn. - Đây chính là đường đặc tính cơ bản tính toán của bơm ly tâm. - Muốn xây dựng được các đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm thì phải cho bơm làm việc trong một hệ thống thí nghiệm như hình vẽ. - Từ các trị số đo được lúc này ở áp kế A và chân không kế C, ta suy ra cột áp H của bơm ở chế độ “không tải” 2. - Mở dần khoá 4 ở ống đẩy để tăng lưu lượng của bơm cho đến khi đạt tới trị số cực đại. - Tại mỗi vị trí mở của khoá 4, ta đo được các số liệu thí nghiệm của bơm và động cơ điện để tính ra lưu lượng Q, cột áp H và công suất của động cơ điện Nđc. - Tại mỗi điểm làm việc ta tính được công suất thuỷ lực của bơm. - So sánh công suất thuỷ lực và công suất đo được trên trục của bơm ta suy ra được hiệu suất của bơm. - nghiệm của bơm ly tâm H-Q, N-Q, -Q. - Các đường đặc tính thực nghiệm của bơm về hình dạng nói chung cũng giống như đường đặc tính tính toán, nhưng không trùng nhau ( do có một số loại tổn thất mà trong khi tính toán ta không đánh giá hết được). - Bơm cánh dẫn 49. - Hình 3.17 - Đường đặc tính thực nghiệm Công dụng của đường đặc tính làm việc của bơm. - Qua hình dạng của đường đặc tính ta biết được tính năng làm việc của bơm để sử dụng bơm cho hợp lý. - Đường đặc tính [HCK. - c- Đường đặc tính tổng hợp Mỗi đường đặc tính làm việc được xây dựng với một số vòng quay làm việc không đổi của bơm. - của bơm thay đổi như thế nào khi n thay đổi, người ta dựng đường đặc tính tổng hợp. - Đường đặc tính tổng hợp của bơm là đường biểu diễn các quan hệ Q-H, N-H với các số vòng quay làm việc khác nhau, trên đó các điểm làm việc cùng hiệu suất được nối với nhau thành những đường cong gọi là đường cùng hiệu suất. - Bơm cánh dẫn 50. - Hình 3.18 - Đường đặc tính tổng hợp của bơm 3.2.6 – Ứng dụng đồng dạng trong bơm ly tâm Ta biết rằng, khi số vòng quay làm việc n của bơm thay đổi thì các thông số làm việc khác của bơm cũng thay đổi theo. - Thực nghiệm chứng tỏ rằng, khi một bơm ly tâm với số vòng quay thay đổi ít (dưới 50% so với số vòng quay định mức) thì hiệu suất của bơm thay đổi tương đối ít, có thể xem. - Do đó các chế độ làm việc khác nhau của bơm trong trường hợp này xem như các trường hợp tương tự. - a - Phương trình đồng dạng lưu lượng Ta có phương trình lưu lượng của bơm ly tâm: b.D..cQ R. - (3.29) b- Phương trình đồng dạng cột áp Theo phương trình cơ bản của bơm ly tâm ta có:. - Bơm cánh dẫn 52 hay: const. - Để đáp ứng yêu cầu sử dụng, thường khi cần giảm cột áp và tăng lưu lượng so với định mức, người ta có thể gọt bớt đường kính D ( chỉ trong phạm vi 10%) thì hiệu suất của bơm coi như không đổi. - Ta có thể xem các chế độ làm việc của bơm trong trường hợp này là các chế độ làm việc tương tự
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt