Giáo trình bơm quạt máy nén

T.S LEÂ XUAÂN HOAØ – Th.S NGUYEÃN THÒ BÍCH NGOÏC GIAÙO TRÌNH BÔM QUAÏT MAÙY NEÙN TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP HOÀ CHÍ MINH 9/2004 3 LÔØI NOÙI ÑAÀU “Bôm, quaït, maùy neùn” laø moät trong nhöõng moân hoïc chuyeân ngaønh quan troïng cuûa sinh vieân ngaønh “Coâng ngheä Nhieät – Ñieän laïnh”. Cuoán saùch naøy ñöôïc bieân soaïn nhaèm ñaùp öùng yeâu caàu cuûa sinh vieân Tröôøng ñaïi hoïc Sö phaïm kyõ thuaät veà saùch taøi lieäu chuyeân ngaønh. Saùch “Bôm, quaït, maùy neùn” goàm 8 chöông coù noäi dung ñeà caäp ñeán caùc lyù thuyeát cô baûn veà caùc loaïi maùy bôm chaát loûng vaø chaát khí, caùc loaïi maùy quaït vaø maùy neùn khí duøng trong coâng nghieäp vaø daân duïng, laøm cô sôû cho sinh vieân chuyeân ngaønh “Coâng ngheä Nhieät – Ñieän laïnh” hieåu roõ veà caùc loaïi bôm, quaït, maùy neùn thoâng duïng duøng trong caùc nhaø maùy nhieät ñieän vaø trong thöïc teá. Saùch seõ phuïc vuï toát cho vieäc giaûng daïy, hoïc taäp vaø nghieân cöùu trong caùc tröôøng ñaïi hoïc kyõ thuaät noùi chung vaø Tröôøng ñaïi hoïc Sö phaïm kyõ thuaät thaønh phoá Hoà Chí Minh noùi rieâng. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Muïc luïc 5 MUÏC LUÏC Trang Lôøi noùi ñaàu 3 Muïc luïc 5 Chöông I : Môû ñaàu 9 1.1- Vaøi neùt veà lòch söû phaùt trieån bôm, quaït, maùy neùn 9 1.2- Ñònh nghóa vaø phaân loaïi 10 1.3- Caùc thoâng soá laøm vieäc cô baûn 12 Baøi taäp 15 Chöông II: Khaùi nieäm chung veà bôm 18 2.1- Ñònh nghóa vaø phaân loaïi 18 2.2- Caùc thoâng soá laøm vieäc cô baûn 19 Baøi taäp 26 Chöông III: Bôm caùnh daãn 31 3.1- Khaùi nieäm chung veà bôm caùnh daãn 31 3.2- Bôm ly taâm 37 3.2.1- Khaùi nieäm chung 37 3.2.2- Phöông trình laøm vieäc cuûa bôm ly taâm 38 3.2.3- Aûnh höôûng cuûa keát caáu caùnh ñeán coät aùp cuûa bôm ly taâm 40 3.2.4- Löu löôïng vaø hieäu suaát löu löôïng 45 3.2.5- Ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm ly taâm 46 3.2.6- ÖÙng duïng ñoàng daïng trong bôm ly taâm 50 3.2.7- Soá voøng quay ñaëc tröng 53 3.2.8- Hieän töôïng xaâm thöïc 54 3.2.9- Kieåm tra bôm 55 3.2.10- Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc cuûa bôm 56 3.2.11- Gheùp bôm ly taâm 58 3.2.12- Löïc doïc truïc trong bôm ly taâm - Caùch khaéc phuïc löïc doïc truïc 60 3.3- Bôm höôùng truïc 65 3.3.1- Caáu taïo vaø phaïm vi söû duïng 65 3.3.2- Phöông trình laøm vieäc 66 3.3.3- Hình daïng caùnh 67 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Muïc luïc 6 3.3.4- Ñöôøng ñaëc tính 69 3.3.5- Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc 70 Baøi taäp 70 Chöông IV: Bôm theå tích 86 4.1- Khaùi nieäm chung veà bôm theå tích 86 4.1.1- Khaùi nieäm chung 86 4.1.2- Caùc thoâng soá laøm vieäc cô baûn cuûa bôm theå tích 87 4.2- Bôm piston 89 4.2.1- Caáu taïo, nguyeân lyù laøm vieäc 89 4.2.2- Phaân loaïi 90 4.2.3- Caùch tính löu löôïng cuûa bôm piston 91 4.2.4- Chuyeån ñoäng khoâng oån ñònh cuûa chaát loûng trong bôm. Phöông trình Becnuli, caùch khaéc phuïc 95 4.2.5- Aùp suaát cuûa bôm trong quaù trình huùt 98 4.2.6- Aùp suaát cuûa bôm piston trong quaù trình ñaåy 101 4.2.7- Voøng quay giôùi haïn cuûa bôm piston 103 4.2.8- Ñöôøng ñaëc tính 103 4.3- Bôm roto 105 4.3.1- Khaùi nieäm chung 105 4.3.2- Bôm baùnh raêng 106 4.3.3- Bôm truïc vít 115 4.3.4- Bôm caùnh gaït 118 4.3.5- Bôm chaân khoâng voøng nöôùc 123 4.4- Bôm piston-roto 125 4.4.1- Khaùi nieäm chung, öu nhöôïc ñieåm, phaân loaïi 125 4.4.2- Bôm piston-roto höôùng kính 126 4.4.3- Bôm piston-roto höôùng truïc 133 Baøi taäp 136 Chöông V: Quaït 147 5.1- Khaùi nieäm chung veà quaït 147 5.2- Quaït ly taâm 150 5.2.1- Keát caáu vaø moät soá chi tieát chính 150 5.2.2- Caùc thoâng soá cuûa quaït ly taâm 151 5.2.3- Ñöôøng ñaëc tính cuûa quaït ly taâm 155 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Muïc luïc 7 5.2.4- Ñieàu chænh quaït 157 5.2.5- Löïa choïn quaït theo ñieàu kieän cho tröôùc 160 5.2.6- Phaân loaïi quaït vaø moät soá chi tieát chính cuûa quaït ly taâm 160 5.2.7- Aûnh höôûng cuûa taïp chaát khí ñeán söï laøm vieäc cuûa quaït 163 5.3- Quaït truïc 166 5.3.1- Nhöõng chuù yù veà quaït truïc 166 5.3.2 - Caùc phöông trình cô baûn cuûa quaït truïc 168 5.3.3- Nhöõng thoâng soá cuûa quaït truïc 173 5.3.4- Quaït truïc nhieàu caáp 176 5.3.5- Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa quaït truïc 177 5.3.6- Ñaëc tính cuûa quaït truïc 177 5.3.7- Ñieàu chænh löu löôïng 178 Chöông VI: Khaùi nieäm chung maùy neùn 180 6.1- Khaùi nieäm chung 180 6.2- Nhieät ñoäng hoïc maùy neùn 183 Chöông VII: Maùy neùn caùnh daãn 195 7.1- Maùy neùn caùnh daãn ly taâm 195 7.1.1- Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy neùn ly taâm 195 7.1.2- Phöông trình laøm vieäc cuûa caáp maùy neùn 196 7.1.3- Tính toaùn laïi ñöôøng ñaëc tính 198 7.2- Maùy neùn truïc 201 7.2.1- Caáu taïo chung cuûa maùy neùn truïc, caáu taïo caáp 201 7.2.2- Tính chaát, nhöõng thoâng soá ñaëc tröng 202 Chöông VIII: Maùy neùn theå tích 208 8.1- Maùy neùn piston 208 8.1.1- Ñoà thò coâng ( hay ñoà thò chæ thò) 208 8.1.2- AÛnh höôûng cuûa khoaûng khoâng cheát 209 8.1.3- Caùch boá trí maùy neùn nhieàu caáp 210 8.2- Maùy neùn roto 213 8.2.1- Caáu taïo, nguyeân lyù laøm vieäc 213 8.2.2- Caùc thoâng soá cô baûn 214 8.3- Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy neùn 216 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Muïc luïc 8 8.3.1- Yeâu caàu 216 8.3.2- Ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi soá voøng quay 216 8.3.3- Ñieàu chænh baèng tieát löu ôû oáng naïp 217 8.3.4- Ñieàu chænh baèng caùch môû van naïp 217 8.3.5- Thay ñoåi theå tích khoaûng khoâng cheát 218 8.3.6- Moät soá phöông phaùp ñieàu chænh khaùc 219 Taøi lieäu tham khaûo 220 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 9 CHÖÔNG I: MÔÛ ÑAÀU 1.1- VAØI NEÙT VEÀ LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN BÔM, QUAÏT, MAÙY NEÙN Bôm, quaït, maùy neùn thuoäc loaïi caùc maùy thuyû löïc vaø maùy thuyû khí. Maùy thuyû löïc thoâ sô ñaõ coù töø thôøi coå xöa. Guoàng nöôùc laø maùy thuyû löïc ñaàu tieân. Guoàng nöôùc lôïi duïng naêng löôïng cuûa nöôùc ñeå keùo caùc coái xay löông thöïc hoaëc ñöa nöôùc vaøo ñoàng ruoäng, ñaõ ñöôïc söû duïng khoaûng 3000 naêm tröôùc coâng nguyeân. Caùc maùy huùt nöôùc coù söû duïng söùc ngöôøi vaø vaät ñöôïc söû duïng ôû Ai Caäp haøng maáy ngaøn naêm tröôùc coâng nguyeân. Bôm piston ñöôïc duøng ôû theá kyû thöù I tröôùc coâng nguyeân. Bôm piston coù loaïi xích voâ cuøng ñöôïc duøng roäng raõi ôû Cai-roâ ñeå laáy nöôùc ôû ñoä saâu 91,5m vaøo theá kyû thöù 5-6 tröôùc coâng nguyeân. Noùi chung tröôùc theá kyû thöù 17 maùy thuyû khí raát thoâ sô vaø ít loaïi. Bôm pi ston:  Naêm 1640 nhaø vaät lyù hoïc ngöôøi Ñöùc laø OÂttoâ Henrich ñaõ saùng cheá ra bôm piston ñaàu tieân ñeå bôm khí vaø nöôùc duøng trong coâng nghieäp.  Khoaûng naêm 1805 nhaøbaùc hoïc ngöôøi Anh laø Niu Kômen ñaõ phaùt minh ra bôm piston ñeå laáy nöôùc trong caùc nhaø maùy khai thaùc moû, duøng xilanh hôi ngöng tuï ñeå taïo löïc caàn thieát treân truïc maùy nhôø aùp suaát khí quyeån.  Naêm 1840-1850 nhaøbaùc hoïc ngöôøi Myõ laøVortington ñaõ giaû thieát cô caáu cuûa bôm hôi maø trong ñoù piston cuûa bôm vaø ñoäng cô hôi ñöôïc phaân boá treân moät truïc chung, söï chuyeån ñoäng cuûa piston ñöôïc ñieàu chænh nhôø moät heä thoáng phaân boá hôi ñaëc bieät. Maùy caùnh daãn: Trong nhöõng naêm 1751-1754 nhaø baùc hoïc Euler ñaõ vieát veà lyù thuyeát cô baûn cuûa tuabin nöôùc noùi rieâng vaø cuûa maùy thuyû khí caùnh daãn noùi chung, laøm cô sôû ñeå hôn 80 naêm sau, vaøo naêm 1830 nhaø baùc hoïc ngöôøi Phaùp laø Phuoâc-naây-roân ñaõ cheá taïo thaønh coâng tuabin nöôùc ñaàu tieân vaøvaøo naêm 1831 nhaø baùc hoïc ngöôøi Nga laø Xablucoâp ñaõ saùng cheá ra bôm ly taâm vaø quaït ly taâm ñaàu tieân. Ñaây chính laø nhöõng böôùc nhaûy lôùn trong lòch söû phaùt trieån caùc maùy naêng löôïng. Bôm nhi eàu caáp: Nhaø Baùc hoïc vó ñaïi ngöôøi Anh laø Reynolds khi nghieân cöùu caáu taïo cuûa bôm nhieàu caáp ñaõ ñöa vaøo nhöõng thieát bò ñònh höôùng caùnh daãn xuoâi vaø ngöôïc. Naêm 1875 ñaõ phaùt minh ra loaïi bôm töông töï nhö loaïi bôm nhieàu caáp hieän ñaïi ngaøy nay. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 10 Maùy n eùn:  Phaùt minh bôm khoâng khí vaø daïng ñôn giaûn cuûa maùy neùn hieän ñaïi vôùi moät chu kyø neùn gaén lieàn vôùi teân tuoåi cuûa nhaø vaät lyù vó ñaïi ngöôøi Ñöùc laø Gerike vaøo naêm 1640. Söï hoaøn thieän maùy neùn ôû theá kyû 18-19 ñaõ thuùc ñaåy söï phaùt trieån cuûa coâng nghieäp quaëng moû vaø luyeän kim.  Vaøo cuoái theá kyû 18 ôû Anh nhaø baùc hoïc Vinkinsôn ñaõ saùng cheá ra maùy neùn piston 2 xilanh, nhaø baùc hoïc Uatt ñaõ cheá taïo thaønh coâng maùy huùt khoâng khí coù truyeàn ñoäng baèng hôi.  Maùy neùn nhieàu caáp coù laøm laïnh trung gian xuaát hieän ôû Phaùp vaøo khoaûng nhöõng naêm 30 cuûa theá kyû 19.  Maùy neùn nhieàu caáp coù laøm laïnh trung gian giöõa caùc caáp neùn xuaát hieän ôû Ñöùc vaøo naêm 1849 do nhaø baùc hoïc Raten saùng cheá ra. Quaït: Vaøo naêm 1831 nhaø baùc hoïc Nga Xablucoâp saùng cheá ra quaït ly taâm ñaàu tieân duøng ñeå laøm maùt haàm moû vaø laøm saïch maùy. Ñaëc bieät laø 80 naêm gaàn ñaây, lyù thuyeát veà thuyû khí ñoäng löïc phaùt trieån raát maïnh, coù nhieàu thaønh töïu to lôùn trong vieäc öùng duïng caùc phaùt minh veà lónh vöïc maùy thuyû khí. Ngaøy nay maùy thuyû khí coù raát nhieàu loaïi vôùi nhieàu kieåu daùng khaùc nhau ñöôïc duøng trong moïi lónh vöïc cuûa ñôøi soáng cuõng nhö trong coâng nghieäp vaø noâng nghieäp. Ñeå ñaùp öùng nhu caàu veà naêng löôïng ngaøy caøng to lôùn cuûa coâng nghieäp hieän ñaïi, ngaøy nay ngöôøi ta ñaõ cheá taïo ñöôïc caùc tuabin côõ lôùn coù coâng suaát ñeán 500.000 kW hoaëc lôùn hôn. Soá löôïng bôm, quaït, maùy neùn cuõng nhö tuabin caùc chuûng loaïi khaùc nhau ñaõ ñöôïc saûn xuaát haøng naêm leân ñeán haøng trieäu chieác. 1.2- ÑÒNH NGHÓA VAØ PHAÂN LOAÏI 1.2.1- Ñòn h n ghó a Bôm laø maùy ñeå di chuyeån doøng moâi chaát vaø taêng naêng löôïng cuûa doøng moâi chaát. Khi bôm laøm vieäc naêng löôïng maø bôm nhaän ñöôïc töø ñoäng cô seõ chuyeån hoaù thaønh theá naêng, ñoäng naêng vaø trong moät chöøng möïc nhaát ñònh thaønh nhieät naêng cuûa doøng moâi chaát. Maùy ñeå bôm chaát khí, tuyø thuoäc vaøo aùp suaát ñaït ñöôïc ñöôïc goïi laø quaït, maùy huùt khí vaø maùy neùn khí. Quaït laø maùy ñeå di chuyeån chaát khí vôùi cô soá taêng aùp  < 1,15 ( - tyû soá giöõa aùp suaát cöûa ra vaø aùp suaát cöûa vaøo cuûa maùy) hay aùp suaát ñaït ñöôïc p < 1500 mmH2O. Maùy huùt khí laø maùy laøm vieäc vôùi  > 1,15 hay aùp suaát ñaït ñöôïc p > 1500 mmH2O nhöng khoâng coù laøm laïnh nhaân taïo. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 11 Maùy n eùn khí laø maùy laøm vieäc vôùi  > 1,15 hay aùp suaát ñaït ñöôïc p > 1500 mmH2O vaø coù laøm laïnh nhaân taïo ôû nôi xaûy ra quaù trình neùn khí. 1.2.2- Phaân l oaïi a- Phaân loaïi th eo ngu yeân taé c taù c duïng cuûa maù y vôùi doøng moâi chaát t rong quaù trình laø m vieä c Hình 1.1 - Sô ñoà phaân loaïi theo nguyeân taéc taùc duïng cuûa maùy vôùi doøng moâi chaát. b- Phaân loaïi th eo tính chaát t rao ñoåi naêng löôïng vaø caáu taïo Bôm coù ba loaïi: 1. Bôm caùnh daãn: goàm  Bôm ly taâm  Bôm höôùng truïc  Bôm höôùng cheùo  Bôm xoaùy 2. Bôm theå tích: goàm  Bôm piston  Bôm roto  Bôm piston-roto 3. Bôm phun tia Quaït chæ coù loaïi caùnh daãn goàm: 1. Quaït ly taâm 2. Quaït truïc Maùy neùn coù ba loaïi: 1. Maùy neùn caùnh daãn: goàm Maùy ñeå chuyeån chaát loûng vaø khí Maùy neùn khí Cho nöôùc saïch vaø dung dòch Cho hoãn hôïp ñaát, tro vaø nöôùc Cho chaát loûng coù ñoä nhôùt cao Phun tia Theå tích Phun tia Theå tích Caùnh daãn Phun tia Caùnh daãn Theå tích Caùnh daãn Caùnh daãn Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 12  Maùy neùn ly taâm  Maùy neùn truïc 2. Maùy neùn theå tích: goàm  Maùy neùn piston  Maùy neùn roto 3. Maùy neùn phun tia 1.3 - CAÙC THOÂNG SOÁ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN 1.3.1- Coä t aùp Hình 1.2 – Sô ñoà maùy thuyû khí trong heä thoáng Khaû naêng trao ñoåi naêng löôïng cuûa maùy thuyû khí vôùi doøng moâi chaát ñöôïc theå hieän baèng möùc cheânh leäch naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng moâi chaát ôû 2 maët tröôùc vaø sau maùy. Naêng löôïng ñôn vò taïi maët caét A-A: g2 vp ze 2 AAA AA     Naêng löôïng ñôn vò taïi maët caét B-B: g2 vp ze 2 BBB BB     Trong ñoù: z - ñoä cao hình hoïc p,v – aùp suaát vaø vaän toác cuûa doøng chaûy  - heä soá ñieàu chænh ñoäng naêng Cheânh leäch naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng moâi chaát qua maùy thuyû khí giöõa A vaø B laø: zA A A B B y zB PA,vA PB,vB Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 13 g2 vvpp zze 2 AA 2 BBAB ABBA       Neáu 0 BAe - doøng moâi chaát ñöôïc maùy caáp cho naêng löôïng, vaäy maùy laø bôm (chaát loûng hoaëc khí).  Neáu 0 BAe - maùy ñöôïc doøng moâi chaát caáp cho naêng löôïng, vaäy maùy laø ñoäng cô thuyû khí. Vaäy coät aùp cuûa maùy thuyû khí laø naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng moâi chaát trao ñoåi vôùi maùy thuyû khí. Coät aùp cuûa maùy thuyû khí laø: g2 vvpp zzH 2 AA 2 BBAB AB      (1.1) Thaønh phaàn theá naêng ñôn vò goïi laø coät aùp tónh, kyù hieäu Ht :    ABABt pp zzH (1.2) Thaønh phaàn ñoäng naêng ñôn vò goïi laø coät aùp ñoäng, kyù hieäu Hñ : g2 vv H 2 AA 2 BB ñ   (1.3) Vaäy: ñt HHH  (1.4) 1.3.2- Löu l öôïng Ñònh nghóa: Löu löôïng laø löôïng moâi chaát chuyeån ñoäng qua maùy trong moät ñôn vò thôøi gian. Tuyø thuoäc ñôn vò ño coù löu löôïng theå tích, löu löôïng khoái löôïng, löu löôïng troïng löôïng.  Tính baèng ñôn vò theå tích, kyù hieäu Q goïi laø löu löôïng theå tích, coù ñôn vò ño laø m3/s, m3/h, l/s.  Tính baèng ñôn vò khoái löôïng, kyù hieäu M goïi laø löu löôïng khoái löôïng, coù ñôn vò ño laø kg/s, kg/h. QM   Tính baèng ñôn vò troïng löôïng, kyù hieäu G goïi laø löu löôïng troïng löôïng, coù ñôn vò ño laø N/s, N/h, kG/s. gMgQQG  (1.5) 1.3.3- Coâ ng s uaát vaø hi eäu su aát Caàn phaân bieät roõ hai loaïi coâng suaát:  Coâng suaát thuyû löïc Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 14  Coâng suaát treân truïc a- Coâng suaát thu yû löï c: kyù hieäu Ntl (coù ñôn vò ño laø W) laø cô naêng maø doøng chaát loûng trao ñoåi vôùi maùy thuyû löïc trong moät ñôn vò thôøi gian. Coâng suaát thuyû löïc ñöôïc tính baèng tích cuûa coät aùp vôùi löu löôïng troïng löôïng cuûa maùy. QHGHNtl  (1.6) b- Coâng suaát laøm vi eä c: kyù hieäu N (coù ñôn vò ño laøW) laø coâng suaát treân truïc cuûa maùy khi maùy laøm vieäc. Coâng suaát thuyû löïc khaùc coâng suaát treân truïc. Quaù trình laøm vieäc trong maùy caøng hoaøn thieän thì N vaø Ntl caøng ít khaùc nhau.  Ñoái vôùi bôm: N > Ntl      QHN N tl (1.7) Heä soá  < 1 goïi laø hieäu suaát cuûa bôm.  Ñoái vôùi ñoäng cô: N < Ntl QHNN tl  (1.8) Heä soá  < 1 goïi laø hieäu suaát cuûa ñoäng cô thuyû löï c. c- Hi eäu suaát cuûa maù y thuyû löï c, kyù hieäu  ( ño baèng % hoaëc khoâng coù ñôn vò ño) duøng ñeå ñaùnh giaù toån thaát naêng löôïng trong quùa trình maùy trao ñoåi naêng löôïng vôùi doøng moâi chaát. Töø coâng thöùc (1.7) vaø (1.8) ta coù: N Ntl B  (1.9) tl Ñ N N  (1.10) Trong ñieàu kieän laøm vieäc, caùc hieäu suaát phuï thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toá: loaïi maùy, kích thöôùc vaø caáu taïo cuûa maùy, loaïi moâi chaát chuyeån ñoäng trong maùy, cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy, caùc ñaëc tính cuûa maïng maø maùy laøm vieäc trong ñoù. Ñeå ñaùnh giaù hieäu naêng löôïng cuûa heä thoáng chung goàm coù maùy vaø ñoäng cô cuûa noù, ngöôøi ta coøn söû duïng hieäu suaát cuûa heä thoáng ht: ÑÑ tl ht N N  Trong ñoù NÑÑ – coâng suaát ñieän ñeå khôûi ñoäng ñoäng cô. Ñeå tính hieäu suaát chung cuûa maùy thuyû löïc, ngöôøi ta ñaùnh giaù thoâng qua caùc daïng toån thaát. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 15 e- Toån thaát naêng löôï ng trong maùy thu yû löï c: coù 3 daïng  Toån thaát coät aùp cuûa doøng moâi chaát chaûy qua maùy goïi laø toån thaát thuyû löïc, ñöôïc ñaùnh giaù baèng hieäu suaát thuyû löïc, coøn goïi laø hieäu suaát coät aùp, kyù hieäu H  Toån thaát do ma saùt cuûa caùc boä phaän cô khí trong maùy thuyû löïc goïi laø toån thaát cô khí, ñöôïc ñaùnh giaù baèng hieäu suaát cô khí, kyù hieäu CK  Toån thaát do roø ræ moâi chaát laøm giaûm löu löôïng laøm vieäc cuûa maùy goïi laø toån thaát löu löôïng ñöôïc ñaùnh giaù baèng hieäu suaát löu löôïng, kyù hieäu Q Hieäu suaát chung cuûa maùy thuyû löïc laø:  = H.Q.CK (1.11) BAØI TAÄP Baøi I-1 Moät maùy thuûy löïc (bôm nöôùc) tieâu hao coâng suaát treân truïc N = 18,9 kW, hieäu suaát cuûa maùy = 0,71. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa bôm: löu löôïng, coät aùp. Bieát aùp suaát dö taïi cöûa ra cuûa bôm m8,50 p2   vaø ñoä chaân khoâng ôû cöûa vaøo m pCK 3  , ñöôøng kính oáng huùt D1 = 100mm, ñöôøng kính oáng ñaåy D2 = 75mm,1 = 2 = 1 . Hình 1.3 Giaûi: 1) Coâng thöùc tính coät aùp: g vvpp H 2 2 1 2 212     , boû qua ñoä cao hình hoïc theo ñeà baøi Hay g vvpp H CKAK 2 2 1 2 2     Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông I.Môû ñaàu 16 Vaän toác v1 , v2 ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình lieân tuïc: Q = v1S1 = v2S2 Ta coù: 2 11 1 4 d Q S Q v   ; 2 22 2 4 d Q S Q v   Thay caùc giaù trò vaøo ta ñöôïc phöông trình ñöôøng ñaëc tính löôùi:                  4242 2 4 1 2 2 4 2 2 2 CKAK 1,0..81,9.2 16 075,0..81,9.2 16 Q8,53 dg2 Q16 dg2 Q16pp H 233437853 Q,,H  2) Coâng thöùc tính coâng suaát tieâu hao treân truïc:    QH N Hay Q , Q.., ,.., Q N H 3791 10819 71010918 3 3     Keát hôïp 2 phöông trình coät aùp, ta thu ñöôïc phöông trình baäc 3 theo löu löôïng Q: Q , Q,, 3791 33437853 2  hay 0379185333437 3  ,Q,Q, Giaûi phöông trình ta thu ñöôïc: Q = 0,025 m3/s = 25 l/s Vaäy coät aùp seõ laø: m,,.,,H 9555025033437853 2  Ñaùp soá: Q = 25 l/s ; H = 55,95 m Baøi I-2 Moät maùy bôm nöôùc tieâu hao coâng suaát treân truïc N = 5,5 kW. Tính caùc thoâng soá : coät aùp, löu löôïng vaø hieäu suaát cuûa bôm. Bieát aùp suaát dö ôû cöûa ra cuûa bôm m p 202   (coät nöôùc) vaø aùp suaát chaân khoâng taïi cöûa vaøo cuûa bôm m pCK 4  , toác ñoä trong ñöôøng oáng ñaåy v = 4 m/s, ñöôøng kính oáng ñaåy d2 = 75mm, ñöôøng kính oáng huùt d1 = 100mm. Hình 1.4 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri g t © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi Mi nh Chöông I.Môû ñaàu 17 Ñaùp soá: Q = 17,65 l/s ; H = 24,56m ; N = 4,24kW ;  = 0,75 Baøi I-3 Moät maùy bôm nöôùc coù tyû soá 014750, H H t ñ  coù aùp suaát ra m p 602   ; aùp suaát vaøo m pCK 31   ñöôøng kính oáng huùt D1 = 200mm, ñöôøng kính oáng ñaåy D2 = 150mm. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa bôm: H, Q, N. Bieát hieäu suaát  = 76% vaø z1-2 = 0. Ñaùp soá: H = 64m ; Q = 92 l/s ; N = 76kW Baøi I- 4 Moät bôm nöôùc ñaët caùch beå huùt A vôùi ñoä cao huùt zh = 1,36m. Heä soá toån thaát trong ñöôøng oáng huùt  = 4. Tính caùc thoâng soá cuûa bôm: löu löôïng , coät aùp vaø coâng suaát treân truïc. Bieát aùp suaát dö ôû cöûa ra cuûa bôm m, p 86812   vaø chaân khoâng ôû cöûa vaøo bôm m4HCK  ;ñöôøng kính oáng huùt vaø ñaåy D1 = 300mm, D2 = 200mm; hieäu suaát cuûa bôm  = 76%. Hình 1.5 Ñaùp soá: Q = 820 m3/h ; H = 88m ; N = 259 kW. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 18 CHÖÔNG II : KHAÙI N IEÄM CHU NG V EÀ BÔ M 2.1 - Ñ ÒNH N GHÓA VAØ PHAÂN LO AÏI 2.1.1- Ñòn h n ghó a Bôm laø maùy ñeå taïo ra doøng chaát loûng. Hay noùi caùch khaùc, bôm laø maùy duøng ñeå di chuyeån chaát loûng vaø taêng naêng löôïng cuûa doøng chaát loûng. Khi bôm laøm vieäc naêng löôïng maø bôm nhaän ñöôïc töø ñoäng cô seõ chuyeån hoaù thaønh theá naêng, ñoäng naêng vaø trong moät chöøng möïc nhaát ñònh thaønh nhieät naêng cuûa doøng chaát loûng. Vaäy bôm laø loaïi maùy thuyû löïc duøng ñeå bieán ñoåi cô naêng cuûa ñoäng cô thaønh naêng löôïng ñeå vaän chuyeån chaát loûng hoaëc taïo neân aùp suaát caàn thieát trong heä thoáng truyeàn daãn thuyû löïc. 2.1.2- Phaïm vi söû duïn g Bôm ñöôïc söû duïng roäng raõi trong nhieàu laõnh vöïc:  Trong noâng nghieäp:bôm laø thieát bò khoâng theå thieáu ñeå thöïc hieän thuyû lôïi hoaù chaên nuoâi troàng troït.  Trong coâng nghieäp: bôm ñöôïc söû duïng trong caùc coâng trình khai thaùc moû, quaëng daàu hay caùc coâng trình xaây döïng.  Hieän nay trong kyõ thuaät vaän chuyeån, phaùt trieån xu höôùng duøng bôm vaø ñöôøng oáng daãn ñeå vaän chuyeån caùc saûn phaåm cuûa ngaønh khai thaùc moû ( quaëng daàu), hoaù chaát, nguyeân vaät lieäu xaây döïng, … vaø ñoù laø phöông tieän vaän chuyeån thuaän lôïi vaø kinh teá.  Trong ngaønh cheá taïo maùy, bôm ñöôïc söû duïng phoå bieán, noù laø moät trong nhöõng boä phaän chuû yeáu cuûa heä thoáng ñieàu khieån vaø truyeàn ñoäng thuyû löïc trong maùy. 2.1.3- Phaân l oaïi a. Th eo ngu yeân l yù laøm vieä c vaø caáu taïo cuûa bôm (töông töï nhö phaân loaïi ôû treân) b. Th eo coâng duïng:  Bôm caáp nöôùc noài hôi ( trong caùc nhaø maùy nhieät ñieän)  Bôm daàu ( trong caùc heä thoáng truyeàn ñoäng thuyû löïc)  Bôm nhieân lieäu  Bôm cöùu hoaû  Bôm hoaù chaát… c. Theo phaï m vi coät aùp vaø löu löôïng söû duïng: Ngöôøi ta chia bôm thaønh caùc loaïi: bôm coù coät aùp cao, trung bình hoaëc thaáp; bôm coù löu löôïng lôùn, trung bình hoaëc nhoû. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 19 Trong kyõ thuaät coù 3 loaïi bôm ñöôïc söû duïng roäng raõi laø bôm ly taâm, bôm höôùng truïc vaø bôm piston. Bieåu ñoà phaân boá phaïm vi söû duïng cuûa caùc loaïi bôm thoâng duïng treân ñöôïc theå hieän treân hình 2.1 Hình 2.1 – Phaïm vi söû duïng cuûa caùc loaïi bôm thoâng duïng 2.. 2 - CAÙC THOÂN G SOÁ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN Hình 2.2 – Sô ñoà heä thoáng bôm H,m 10000 100 10 1000 10000 10 100 Q, m3/h Bôm höôùng truïc Bôm ly taâm Bôm piston 1000 1 P4 K2 zh y zñ z Beå chöùa oáng ñaåy oáng huùt p1= pa Beå huùt Bôm Ñoäng cô AK CK K1 1 1 2 3 3 4 4 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 20 Bôm bao giôø cuõng laøm vieäc trong moät heä thoáng ñöôøng oáng. Ñeå bieát roõ coâng duïng, quaù trình laøm vieäc vaø caùc thoâng soá cô baûn cuûa bôm, ta nghieân cöùu sô ñoà thieát bò cuûa moät bôm laøm vieäc trong heä thoáng ñôn giaûn treân hình 2.2 Khi bôm laøm vieäc, chaát loûng töø beå huùt qua löôùi chaén raùc theo oáng huùt ñi vaøo bôm. Sau khi qua bôm, chaát loûng ñöôïc bôm caáp cho naêng löôïng chaûy vaøo oáng ñaåy ñeå leân beå chöùa. Töø beå chöùa chaát loûng ñöôïc phaân phoái veà caùc nôi tieâu thuï. Trong heä thoáng truyeàn ñoäng thuyû löïc, chaát loûng sau khi ra khoûi bôm coù aùp suaát cao, qua boä phaän phaân phoái ñi vaøo ñoäng cô thuyû löïc ñeå thöïc hieän caùc chuyeån ñoäng cuûa nhöõng cô caáu laøm vieäc. Bôm coù 5 thoâng soá laøm vieäc cô baûn: löu löôïng Q, coät aùp H, coâng suaát N, hieäu suaát  vaø coät aùp huùt cho pheùp [HCK]. Ta seõ laàn löôït nghieân cöùu caùc thoâng soá naøy. 2.2.1- Löu l öôïng Laø löôïng chaát loûng maø bôm vaän chuyeån ñöôïc trong moät ñôn vò thôøi gian. Tuyø thuoäc ñôn vò ño coù 3 loaïi löu löôïng: löu löôïng theå tích Q coù ñôn vò ño laø m3/s, l/s, m3/h…; löu löôïng khoái löôïng M coù ñôn vò ño laø kg/s, kg/h, g/s…; löu löôïng troïng löôïng G coù ñôn vò ño laø N/s, N/h, kG/s,… Löu löôïng cuûa bôm ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc duïng cuï ño trung bình laép treân oáng ñaåy nhö oáng Venturi, löu löôïng keá kieåu maøng chaén hoaëc caùc duïng cuï ño trung bình baèng thuøng löôøng hoaëc caân ñaët ôû cuoái oáng ñaåy. Caùc loaïi duïng cuï ño naøy chæ xaùc ñònh ñöôïc giaù trò trung bình cuûa löu löôïng trong moät ñôn vò thôøi gian naøo ñoù. 2.2.2- Coä t aùp: kyù hieäu H (m) Laø naêng löôïng ñôn vò maø bôm truyeàn ñöôïc cho chaát loûng. Töø sô ñoà heä thoáng laøm vieäc cuûa bôm (hình 2.2), ta coù: H = era - evaøo = e3 - e2                  g2 vp z g2 vp yzH 2 22 h 2 33 h g2 vvpp yH 2 2 2 323     (2.1) Trong ñoù: p2, p3 – laø caùc aùp suaát tuyeät ñoái CKa2 ppp  ; AKa3 ppp  pCK, pAK – laø trò soá aùp suaát ñoïc ñöôïc treân chaân khoâng keá vaø aùp keá. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 21 Do ñoù:      CKAK23 pppp Coâng thöùc tính coät aùp cuûa bôm seõ thaønh: g2 vvpp yH 2 2 2 3CKAK     (2.2) Trong heä thoáng bôm ta laáy heä soá hieäu chænh ñoäng naêng  = 1 vì doøng chaûy trong heä thoáng bôm coù tieát dieän oáng nhoû vaø vaän toác nöôùc lôùn ngöôøi ta thöôøng coi laø doøng chaûy roái vaø ñöôïc goïi laø doøng chaûy roái kích thöôùc beù. Neáu ñöôøng kính oáng huùt vaø ñöôøng kính oáng ñaåy baèng nhau vaø khoâng trích löu löôïng treân ñöôøng oáng ñaåy thì v2 = v3 vaø khoaûng caùch y coù theå boû qua ( y  0 ) thì trò soá coät aùp coù theå xaùc ñònh baèng caùc trò soá ñoïc ñöôïc cuûa aùp keá vaø chaân khoâng keá laép ôû mieäng vaøo vaø ra cuûa bôm:    CKAK pp H (2.3) Khi khoâng coù caùc soá lieäu ño ñöôïc cuï theå cuûa bôm ñang laøm vieäc nhö pCK, pAK … maø chæ coù caùc soá lieäu yeâu caàu cuûa heä thoáng laøm vieäc nhö p1 , p4 , z … ta coù theå tính coät aùp yeâu caàu cuûa bôm theo caùc giaù trò naêng löôïng ôû beå huùt vaø beå chöùa nhö sau: Vieát phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (1-1) vaø (2-2): wh 2 22 h 2 11 h g2 vp z g2 vp     (2.4) Hay           wh 2 2 h 2 112 h g2 v z g2 vpp (2.5) hwh – toång toån thaát naêng löôïng ôû oáng huùt. Töø ñaây ta thaáy, neáu p1 = pa vaø v1 nhoû thì aùp suaát ôû mieäng vaøo cuûa bôm p2 < pa töùc laø p2 phaûi ñöôïc ño baèng chaân khoâng keá. Phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (1-1) vaø (2-2) coøn ñöôïc vieát ñôn giaûn laø: wh21 hee  hay wh12 hee  Töông töï ta vieát phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (3-3) vaø (4-4): wd 2 44 d 2 33 h g2 vp z g2 vp     (2.6) Hay           wd 2 4 d 2 343 h g2 v z g2 vpp (2.7) hwñ – toång toån thaát naêng löôïng ôû oáng ñaåy. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 22 Ta thaáy, thöôøng g2 v23 nhoû hôn        wd 2 4 d h g2 v z raát nhieàu neân p3 > p4; neáu p4 = pa thì p3 > pa töùc laø aùp suaát ôû mieäng ra cuûa bôm phaûi ñöôïc ño baèng aùp keá. Phöông trình naêng löôïng Bernoulli cho maët caét (3-3) vaø (4-4) coøn ñöôïc vieát ñôn giaûn laø: wd43 hee  Thay e2 vaø e3 vaøo phöông trình coät aùp, ta coù:    wh1wd423 heheeeH  w14wdwh14 heehhee  Hay w 2 1 2 414 14 h g2 vvpp zzH       w 2 1 2 414 h g2 vvpp zH       (2.8) hw = hwh + hwñ – toång toån thaát naêng löôïng trong heä thoáng. Töø coâng thöùc (2.4) ta thaáy coät aùp yeâu caàu cuûa bôm duøng ñeå khaéc phuïc:  Cheânh leäch ñoä cao hình hoïc giöõa maët thoaùng beå chöùa vaø beå huùt, coøn goïi laø ñoä cao daâng z  Ñoä cheânh aùp suaát treân maët thoaùng beå chöùa vaø beå huùt   14 pp  Ñoä cheânh ñoäng naêng giöõa beå chöùa vaø beå huùt g2 vv 21 2 4   Toån thaát naêng löôïng trong heä thoáng ñöôøng oáng hw. Coät aùp cuûa bôm laøm vieäc trong moät heä thoáng cuõng chính laø coät aùp cuûa heä thoáng. Caùc thaønh phaàn z vaø   14 pp laø nhöõng ñaïi löôïng khoâng thay ñoåi ñoái vôùi moät heä thoáng cho tröôùc, do ñoù:    14t pp zH goïi laø coät aùp tónh cuûa h eä thoáng (2.9) Coøn caùc soá haïng g vv 2 2 1 2 4  vaø hw laø nhöõng ñaïi löôïng thay ñoåi theo löu löôïng cuûa heä thoáng, töùc laø phuï thuoäc vaän toác doøng chaát loûng trong oáng, do ñoù: w 2 1 2 4 d h g2 vv H    - goïi laø coät aùp ñoäng cuûa heä thoán g (2.10) Vaäy: H = Ht + Hñ (2.11) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 23 Neáu bieåu dieãn baèng ñoà thò phöông trình coät aùp cuûa heä thoáng (2.8) ta seõ ñöôïc ñöôøng cong bieåu thò ñaëc tính laøm vieäc cuûa heä thoáng goïi laø ñöôøng ñaë c tính cuûa heä thoáng hay coøn goïi laø ñ öôøng ñaëc tính löôùi. Hình 2.3 – Ñöôøng ñaëc tính löôùi 2.2.3- Coâ ng s uaát vaø hi eäu su aát Theo (1.6) ta coù coâng thöùc tính hieäu suaát thuyû löïc cuûa bôm laø: QHGHNtl  (2.12)  - khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng, tính baèng N/m3 Q - löu löôïng cuûa bôm, m3/s H - coät aùp toaøn phaàn cuûa bôm, m Muoán taïo ñöôïc Ntl ( coøn goïi laø coâng suaát coù ích) thì truïc bôm phaûi coù coâng suaát lôùn hôn, vì trong khi laøm vieäc bôm phaûi tieâu hao moät phaàn naêng löôïng ñeå buø vaøo caùc toån thaát thuyû löïc vaø toån thaát ma saùt giöõa caùc boä phaän laøm vieäc cuûa bôm, …      QHN N tl (2.13)  < 1 laø hieäu suaát toaøn phaàn cuûa bôm, % Hieäu suaát laø: N QH N Ntl  (2.14) Khi choïn ñoäng cô ñeå keùo bôm, caàn phaûi choïn coâng suaát cuûa ñoäng cô Nñc lôùn hôn coâng suaát taïi truïc N ñeå ñeà phoøng tröôøng hôïp quaù taûi vaø buø vaøo toån thaát do truyeàn ñoäng töø ñoäng cô ñeán bôm. Nñc = k.N (2.15) Hñ 0 Q H,m Q, m3/s Ht Hñ = kQ 2 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 24 k > 1 – heä soá an toaøn phuï thuoäc töøng loaïi bôm, ñoäng cô vaø coâng suaát laøm vieäc. 2.2.4- Coä t aùp hu ùt vaø chi eàu cao h uùt cho ph eùp Khaû naêng laøm vieäc cuûa bôm phuï thuoäc raát nhieàu vaøo quaù trình huùt cuûa bôm. Trong quaù trình bôm huùt chaát loûng, baùnh coâng taùc phaûi taïo ñöôïc ñoä cheânh aùp nhaát ñònh giöõa mieäng huùt cuûa bôm vaø maët thoaùng cuûa beå huùt. Ñoä cheânh aùp naøy goïi laø coät aùp huùt cuûa bôm, nhôø noù maø chaát loûng chaûy töø beå vaøo bôm. Hình 2.4 – Sô ñoà löôùi treân ñöôøng oáng huùt    21h pp H (2.16) p1 , p2 - aùp suaát ôû maët thoaùng cuûa beå huùt vaø loái vaøo cuûa bôm Neáu p1 = pa ( aùp suaát khí trôøi) thì coät aùp huùt baèng coät aùp chaân khoâng taïi loái vaøo cuûa bôm.    2aCKh pp HH (2.17) Thay phöông trình (2.4) vaøo phöông trình treân ta coù: w 2 2 h 21 h h g2 v z pp H     (2.18) Ta thaáy coät aùp huùt cuûa bôm duøng ñeå khaéc phuïc chieàu cao huùt zh , toån thaát treân oáng huùt hw vaø taïo neân ñoäng naêng caàn thieát cuûa doøng chaûy ôû mieäng vaøo cuûa bôm v2 2/2g. Suy ra coät aùp huùt tuyø thuoäc vaøo trò soá aùp suaát treân maët thoaùng cuûa beå huùt maø aùp suaát naøy laïi coù giôùi haïn nhaát ñònh. Tröôøng hôïp p1 = pa theo coâng thöùc (2.18) ta thaáy khaû naêng huùt toái ña cuûa bôm öùng vôùi khi aùp suaát p2 = 0 laø: zh 2 2 pa 1 1 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 25 OmH10 p HH 2 a maxCKmaxh    Vaäy ñieàu kieän ñeå bôm laøm vieäc ñöôïc laø: maxCKw 2 2 hh Hh g2 v zH  (2.19) Thöïc teá coät aùp huùt cuûa bôm khi p1 = pa khoâng bao giôø ñaït ñöôïc ñeán 10 mH2O vì aùp suaát ôû mieäng ra cuûa bôm khi nhoû ñeán moät möùc naøo ñoù baèng aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa chaát loûng taïi nhieät ñoä laøm vieäc thì seõ gaây ra hieän töôïng xaâm thöïc trong bôm. Hieän töôïng xaâm thöï c Khi chaát loûng ôû moät nhieät ñoä nhaát ñònh seõ soâi vaø boác hôi baõo hoaø döôùi moät aùp suaát nhaát ñònh. Aùp suaát naøy goïi laø aùp suaát hôi baõo hoaø pbh. Baûng aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa nöôùc: Nhieät ñoä, toC 0 10 20 30 40 60 80 100 120 m, pbh  0,06 0,12 O,24 0,48 0,75 2,03 4,83 10,33 20,2 Nhö vaäy ôû moät nhieät ñoä naøo ñoù, khi aùp suaát trong chaát loûng baèng aùp suaát hôi baõo hoaø pbh thì chaát loûng seõ soâi, taïo neân nhieàu boït khí trong doøng chaûy. Caùc boït khí naøy bò doøng chaûy cuoán vaøo nhöõng vuøng coù aùp suaát p > pbh , seõ ngöng tuï laïi ñoät ngoät thaønh nhöõng gioït chaát loûng coù theå tích nhoû hôn raát nhieàu so vôùi theå tích cuûa boït khí. Do ñoù trong doøng chaûy xuaát hieän nhöõng khoaûng troáng cuïc boä, thu nhöõng phaàn töû chaát loûng xung quanh xoâ tôùi vôùi vaän toác raát lôùn, laøm cho aùp suaát taïi ñoù ñoät ngoät taêng leân raát cao, coù khi tôùi haøng ngaøn atmoâtphe. Aùp suaát cuïc boä naøy coù theå laøm roã beà maët kim loaïi, phaù hoûng caùc boä phaän laøm vieäc cuûa maùy. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng xaâm thöïc, thöôøng xaûy ra trong caùc maùy thuyû löïc coù aùp suaát nhoû, nhieät ñoä cao. Nhaát laø ôû nôi chaát loûng coù vaän toác vaø aùp suaát thay ñoåi ñoät ngoät. Khi hieän töôïng xaâm thöïc xaûy ra, doøng chaûy bò giaùn ñoaïn, gaây tieáng ñoäng baát thöôøng vaø maùy bò rung nhieàu, löu löôïng, coät aùp vaø hieäu suaát cuûa maùy bò giaûm ñoät ngoät. Hieän töôïng xaâm thöïc keùo daøi seõ laøm caùc boä phaän laøm vieäc cuûa maùy bò phaù hoûng. Ñeå traùnh hieän töôïng xaâm thöïc, caàn thoaû maõn ñieàu kieän:    bh2 pp Cho neân ñeå traùnh hieän töôïng xaâm thöïc, ñoái vôùi töøng loaïi bôm ñöôïc saûn xuaát ra, trong caùc taøi lieäu kyõ thuaät ñeàu coù ghi coät aùp chaân khoâng cho pheùp [HCK] öùng vôùi pa = 1 at vaø t = 20oC. Ñieàu kieän ñeå bôm coù ñaày ñuû khaû naêng huùt laø: Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 26  CKw 2 2 hh Hh g2 v zH  (2.20) Vaäy chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm laø:     w 2 2 CKh h g2 v Hz  (2.21) Neáu khoâng coù giaù trò [HCK] thì [zh] phaûi ñöôïc tính theo ñieàu ki eän khoâng xaû y ra hieä n töôïng xaâm thöï c. Ta bieát raèng, ñieàu kieän ñeå khoâng xaûy ra hieän töôïng xaâm thöïc laø coät aùp toaøn phaàn taïi loái vaøo cuûa bôm, nôi coù aùp suaát nhoû nhaát, nguy hieåm nhaát phaûi lôùn hôn aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa chaát loûng taïi nhieät ñoä laøm vieäc. Ta coù: h p g2 vp bh 2 22     (2.22) h – coät aùp choáng xaâm thöïc Maët khaùc, töø coâng thöùc (2.4), ta coù: wh a 2 22 hz p g2 vp     Thay vaøo bieåu thöùc treân ta coù chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm laø:              w bha h hh pp z (2.23) Coät aùp choáng xaâm thöïc h ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm, noù phuï thuoäc vaøo soá voøng quay vaø löu löôïng cuûa bôm. Theo Rutñônhep, ta coù: 3 4 C Qn 10h          (2.24) n – soá voøng quay trong moät phuùt cuûa baùnh coâng taùc Q – löu löôïng tính baèng m3/s C – heä soá phuï thuoäc vaøo ñaëc ñieåm keát caáu cuûa bôm, coù giaù trò thay ñoåi trong khoaûng 8001000. C laáy giaù trò caøng lôùn thì ñieàu kieän choáng xaâm thöïc cuûa bôm caøng toát. BAØI TAÄP Baøi II -1 Moät maùy bôm nöôùc tieâu hao moät coâng suaát treân truïc N = 66 kW, hieäu suaát  = 81%, löu löôïng Q = 500m3/h vaø coät aùp chaân khoâng cho pheùp cuûa bôm [HCK ] = 5,5 m Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 27 Tính chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm [Zh ], bieát heä soá toån thaát treân ñöôøng oáng huùt h = 5 vaø ñöôøng kính oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau D1 = D2 = 250mm. Tính coät aùp vaø aùp suaát taïi cöûa ra cuûa bôm. Hình 2.5 Giaûi: 1) Chieàu cao huùt cho pheùp cuûa bôm tính theo coâng thöùc:            g v g v HZ hh h CKh 22 22 ; boû qua toån thaát doïc ñöôøng vaø laáy daáu “=” Vaän toác treân ñöôøng oáng huùt ñöôïc tính theo löu löôïng vaø vaän toác: 2 4 h h D Q v   Vôùi Q = 500m3/h = 0,139 m3/s ; Dh = D1 = 250mm = 0,25m thay vaøo: s/m, ,. ,. vh 832 250 13904 2    hay m, ,. , g vh 40 8192 832 2 22  Vaäy chieàu cao huùt laø:     m,,.,,Zh 134054055  2) Töø coâng thöùc tính coâng suaát treân truïc:    QH N hay Q N H    Coät aùp cuûa bôm laø: m2,39 139,0.10.81,9 81,0.10.66 H 3 3  3) Aùp suaát taïi cöûa vaøo cuûa bôm tính töø phöông trình Bernoulli taïi maët caét treân maët thoaùng cuûa beå huùt vaø maët caét taïi loái vaøo bôm: g v g vp Z p hh a 22 2 2 2 22     Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 28 Hay m,,.,, g v g v Z pp hh a 54405401310 22 2 2 2 22     Töø coâng thöùc:         23 2 2 2 323 pp g2 vvpp yH Vaäy aùp suaát taïi cöûa ra cuûa bôm laø: m7,435,42,39 p H p 23     Ñaùp soá: [Zh] = 3,1m ; H = 39,2m ; m, p 7432   Baøi II -2 Moät bôm tieâu hao moät coâng suaát treân truïc N = 76 kW, bôm nöôùc töø beå kín A coù aùp suaát nhoû hôn khí trôøi m pCK 4  leân beå kín B coù aùp suaát aùp keá m pAK 10  . Ñoä cheânh giöõa 2 beå z = 40m. Tính löu löôïng vaø coät aùp cuûa bôm. Bieát hieäu suaát cuûa bôm %76 , toån thaát toaøn boä trong heä thoáng löôùi   mhw 10 , ñöôøng kính oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau. Hình 2.6 Giaûi: + Phöông trình ñöôøng ñaëc tính löôùi:       W ABAB h g vvpp zH 2 22 m pppp CKAKAB 14      ; Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 29 0 2 22   g vv AB vì ñöôøng kính oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau. mH 641001440  + Löu löôïng: Töø coâng thöùc tính coâng suaát:    QH N Ta coù: s/ls/m, .., ,.. H N Q 920920 6410819 7601076 3 3 3     Ñaùp soá: H = 64m ; Q = 92 l/s. Baøi II -3 Bôm ly taâm ñaët vôùi ñoä cao huùt   m,zh 7953 , toån thaát trong oáng huùt   .m,hwh 5051 Aùp suaát toaøn phaàn ôû mieäng ra m7,74 g2 vp 233   . Xaùc ñònh coät aùp cuûa bôm vaø toån thaát treân ñöôøng oáng ñaåy. Bieát ñoä cao giöõa 2 beå chöùa HT = 68m; ñöôøng kính oáng huùt vaø ñöôøng kính oáng ñaåy baèng nhau. Hình 2.7 Ñaùp soá: H = 80m ;   m,hwh 49510 . Baøi II -4 Xaùc ñònh coâng suaát cuûa moät ñoäng cô keùo bôm, löu löôïng Q = 400l/s coù ñoä cao huùt z h = 3,5 m, toån thaát trong oáng huùt   m,hwh 70 , ñoä cao oáng ñaåy Hñ = 50m, toån thaát trong ñöôøng oáng ñaåy   m,hwñ 85 , hieäu suaát cuûa bôm  = 80 %. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông II.Khaùi ni eäm chung veà bôm 30 Hình 2.8 Höôùng daãn:Tính coâng suaát cuûa ñoäng cô theo coâng thöùc sau: Nñc = k.NB, trong ñoù k = 1,05. Ñaùp soá: Nñc = 282 kW. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 31 CHÖÔNG III: BÔM CAÙNH DAÃN 3.1- KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ BÔM CAÙNH DAÃN 3.1.1- Khaùi nieäm chung Tro ng lòch söû ph aù t trieån cuû a maù y thuyû löï c th ì m aùy thu yû löï c caùnh d aãn r a ñ ôøi tö ông ñoá i muoän so vôù i m aùy thuyû löï c theå tích. Naêm 1640 , bôm piston ñ aàu tieân do nhaø baù c h oïc ngöôø i Ñöù c saùn g cheá ñaõ ra ñôø i v aø ñö ôïc duøng ñeå bôm nöôù c vaø kh í trong coâng nghieäp. Nhöng m aõ i ñeán n aêm 1830 nh aø b aù c h oïc ngöôøi Ph aùp P huoâ cn aâyroâ n môù i ch eá taï o th aønh coâng tu ab in nö ôùc. Sau ñoù n aêm 1831 v aø 1832 nh aø b aùc hoï c n göôø i N ga X ab lu coáp saùng ch eá r a bôm vaø qu aï t ly taâm . Ñoù laø nhöõn g maùy thuyû löïc caùnh d aãn ñ aàu tieâ n. Nhöng h ieän n ay m aùy th uyû löïc caùnh d aãn ñöôï c söû d uïng ph o å bieán nh aát vaø phaïm vi söû d uïng ng aøy caøng ñöôï c môû roä ng. Maùy thuyû löï c caù nh d aãn b ao g oàm caù c lo aïi bôm v aø ñoäng cô caùnh d aãn nh ö: bôm ly taâm , bôm höôùng truï c, caù c lo aïi tu ab in nöôù c… Tro ng maù y th uyû löïc caù nh d aãn v ieäc tr ao ñoå i n aêng löôïng giöõa m aùy vôù i chaá t loûng ñ öôï c thöï c h ieän baè ng naêng löôï ng thuyû ñoäng cuû a doø ng ch aát loûn g chaû y qua maù y. 3.1.2- Nguyeân lyù laøm vieäc vaø caáu taïo chung Boä ph aän qu an troï ng vaø ñieån hình nh aá t cuû a b ôm caùn h d aãn laø baùnh coâng t aù c. Baù nh coân g taù c ñöôï c caáu taïo töø caùc b aûn caùn h thöôøn g coù d aïng m aë t cong goï i laø caùnh d aãn vaø caùc boä p haän co á ñònh chuùng. Trong b aùnh coân g taù c caù c caùnh d aãn ñöôï c g heùp ch aët vôù i truï c, k hi laøm v ieä c b aùn h coâng taù c qu ay tro ng moâ i tröôøn g chaá t loûn g. Baùnh coân g taù c cuûa b ôm qu ay ñö ôïc laø nhôø ñoä ng cô keùo b eân ngoaø i v aø trong q uùa tr ìn h ñoù, do coù caù c caùnh d aãn maø cô naê ng cuû a ñoäng cô truyeà n ñöôï c cho ch aát loûng, taïo neân doøng ch aûy lieân tuïc q ua baùn h coâng taù c. C heânh leä ch n aêng löôï ng thuyû ñ oäng cuû a ch aá t loûng ôû loá i r a v aø loá i vaø o cuû a b aùnh coâng taù c chính baè ng cô naên g cuû a bôm ñ aõ tr uyeàn cho ch aát loûng ( chö a keå tôù i toån th aá t). 3.1.3- Phaân loaïi baùnh coâng taùc The o ph öông chuyeå n ñoäng cuû a doø ng ch aát loûng töø loái v aøo ñeá n loá i r a cuû a caù nh d aãn , baùnh coâ ng taù c caù nh daãn ñ öôïc ch ia th aønh boán lo aïi sau:  Baùnh coân g taù c ly taâm ho aëc h öôùng taâm: ch aá t loû ng chuyeå n ñoäng q ua b aùnh coân g taù c tö ø taâm ra ngoaø i ho aëc töø ngoaø i v aøo taâm the o phö ông b aùn k ín h.  Baùnh coâng taù c höôùn g truï c: ch aá t loûn g chu yeån ñoäng qu a b aùnh coâ ng taù c the o p höôn g song song vôù i truï c.  Baùnh coâng taù c taâm truï c hoaë c truï c taâm: chaá t loûng chuyeå n ñoäng qu a baù nh coân g taùc the o höôùng taâm roà i chuyeå n sang höôùn g truï c ho aëc ngöôï c laïi.  Baùnh coâng taùc hö ôùng cheùo : ch aá t loû ng chuyeån ñ oäng qu a baù nh coâ ng taù c khoâng the o höôùng taâm cuõng khoâng the o höôù ng truï c maø th eo hö ôùng x ieân ( cheùo) . Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 32 3.1.4- Caùc loaïi vaän toác ,tam giaùc vaän toác Quó ñaïo chu yeån ñoä ng cuûa caùc p haàn töû ch aát loûn g qu a baù nh coâng taù c caù nh d aãn r aát p höù c taï p nhö ng ñeå ñôn g iaûn tính to aùn, ngöôø i ta giaû th ieá t:  Doøng ch aûy q ua b aùn h coâng taùc b ao goàm caù c d oøng ng uyeân toá nhö n hau  Quó ñ aïo chuyeån ñoä ng töông ñoá i cuû a caù c p haà n töû chaá t loûn g trong b aùnh coân g taù c the o bieân daï ng caù nh daãn. Ñieà u k ieän ñeå coù doøng ch aûy nhö g iaû th ieát treân laø :  Baùnh coâng taù c coù soá caùn h d aãn nh ieàu voâ cuøng vaø moã i caùnh d aãn moû ng v oâ cuøng ( caùnh daãn k hoâng coù ch ieàu daø y)  Chaá t loûng laøm vieä c laø ch aá t loûng lyù töôûng. Vôùi g iaû th ieá t tr eân, ch uyeån ñoäng tu yeä t ñoá i cuû a moã i p haà n töû ch aát loûng q ua baù nh coân g taù c coù theå ph aân tích th aønh 2 ch uyeån ñoäng ñ oàng th ôøi: ch uyeån ñoäng the o ( qu ay tr oøn cuøn g b aùn h coâng taù c) v aø chuyeån ñoän g töông ñoá i ( theo bieân daïng caùnh d aãn) . Chuyeån ñ oäng cuû a caù c ph aàn töû chaá t loûng q ua b aùn h coâ ng taù c ñöôï c ñ aë c tröng b aèng caù c vaän toá c: c - vaän toá c tuy eät ñoá i u - vaän toá c the o ( cuû a chuyeån ñoäng th eo), coù phöôn g thaú ng goù c v ôùi baùn kính v - vaän toá c töô ng ñoá i, coù p höôn g tieá p tuyeán vôù i b ieân daïng caùnh daãn . vuc  (3.1) Hìn h 3.1 – Bieåu dieãn caùc lo aï i v aän toá c Hìn h 3.1 b ieå u thò v aän toá c cuû a caù c ph aàn töû chaá t loûng ôû loá i v aøo v aø loá i ra cuû a b aùnh coân g taù c b ôm ly taâm. Chæ soá (1) vaø (2) b ieåu th ò ch oã ch aát loûng b aé t ñaàu v aøo vaø r a khoû i baù nh coâ ng taù c. Ñeå tieä n vieä c n gh ieân cöùu caù c th aønh p haà n v aän toá c cuû a doøng ch aûy, ta duøng caù c tam g iaù c vaä n toác thay cho caùc hình b ình haøn h v aän toá c. Ta coù caù c tam g iaùc vaän toá c ôû loá i v aøo v aø r a cuû a b aùnh coân g taù c: c2 u1 c1 w1  1 1 2 2 u2 w2 R2 R1 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 33 Hìn h 3.2 – Tam g iaùc vaä n toác Khi d uøng tam g iaùc v aän toá c ñeå b ieåu th ò caù c th oâng soá ñ oäng hoï c cuûa ch aá t loûn g ngoaø i caù c kyù hieäu c , u , w ta coøn ñöa v aøo caù c kyù hieäu sau :  - goù c g iöõ a u vaø c  - goùc g iöõ a w vaø u th eo hö ôùng n göôï c laï i, b ieå u thò goùc boá trí caùnh daãn 1 – goïi laø goùc vaøo , 2 – goïi laø goùc ra uc -hình ch ieáu cuû a c leân ph öông u ; Rc - hình ch ieáu cuû a c leân ph öông v uoâng goù c vôù i u . Tro ng caùc b aùnh coâ ng taùc ly taâm ho aë c hö ôùng taâm p höôn g cuû a Rc bao g iôø cuõn g ñ i qu a taâm cuû a b aùnh coâ ng taù c g oïi laø thaø nh ph aàn vaän toá c h öôùng kính. Tro ng baùnh coâ ng taù c hö ôùng truï c Rc höôùng th eo phö ông truï c. 3.1.5- Phöông trình cô baûn cuûa maùy thuyû löïc caùnh daãn a- Phöông trình moment Maët caét cuû a moä t b aùnh coâ ng taù c caù nh daãn: Hìn h 3.3 – M aë t caé t cuûa baù nh coâng taùc 1.Baù nh coâng taùc 2.Ñóa tr öôù c (ñ óa phuï ) 3.Caù nh daãn 4.Ñóa sau (ñ óa ch ính) 5.Raõ nh caù nh u2 c1 R c1u 1 1 w1 c1 u1 c2 c2R c2u 2 2 w2 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 34 Hìn h 3.4 – Caù c th aønh phaà n v aän toác vaø tam gi aùc v aän toá c ÖÙng duï ng ñ ònh lyù cô hoï c veà b ieán th ieân m oment ñoä ng löôïng, ta coù th eå ph aù t b ieåu ñoá i vôùi d oøng ch aá t loûng chuyeån ñoä ng qu a b aùnh coâ ng taù c n hö sau : “ Bieán th ieân moment ñoäng löôïng cuûa khoá i ch aá t loûn g chuyeån ñ oäng qu a b aùnh coâng taù c tro ng moä t ñôn v ò th ôøi g ian ñ oái vôù i truïc qu ay cuû a b aùnh coâng taù c th ì b aèng toång m oment ngoaï i löï c taù c duï ng leân khoái ch aá t loûng ñoù ñoá i vôù i truï c, töù c laø baèng moment qu ay cuûa baù nh coâng taùc” . Xeùt moä t doøng nguyeân toá tr ong k hoá i ch aát loû ng chuyeån ñoä ng q ua baù nh coâng taù c cuû a bôm ly taâm. Doøng nguyeâ n toá coù löu löôïng dQ, ñoäng lö ôïng cuû a noù taïi m aë t caé t (1 -1) laø:   111 c.dQ.c.mdKd  Töô ng töï taï i m aë t caé t (2-2) laø :   222 c.dQ.c.mdKd  m,  - khoá i löôï ng vaø khoá i löôï ng rieân g cuûa ch aá t loûng c – v aän toá c thuyeä t ñ oái. Moment ñ oäng löôï ng cuû a doøng nguyeân toá ñoá i v ôùi truïc qu ay cuû a b aùnh coân g taù c taï i m aë t caé t ( 1-1) vaø (2-2 ) laø : 111111 cos.R.c.dQ.l.KdLd  222222 cos.R.c.dQ.l.KdLd  Bieán thieân mom en t ñoäng löôïng cuû a doøng ng uyeân toá chaá t loû ng tro ng moä t ñôn vò thôø i gian :  11122212 cosR.ccosR.c.dQ.dLdLL  Vì ta ñ aõ g iaû th ieá t caù c d oøng nguyeân toá ch aûy qu a b aùnh coâng taù c laø nhö nh au, neâ n b ieá n th ieân mome nt ñ oäng löôïng cuû a to aøn b oä khoá i ch aá t loûng chuyeå n ñoäng q ua b aùnh coâng taùc b aèn g toång bieán th ieân mom en t ñoäng lö ôïng cuû a caù c doø ng ng uyeân toá :  111222 cosR.ccosR.c.dQ.L  c2 l1 l2 R1 R2 2 2 1 1 u1 c1 w1  1 1 2 2 u2 w2 R2 R1 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 35  111222 cosR.ccosR.c.dQ.   111222l cosR.ccosR.c.Q.  Ql – löu löôï ng ch aûy qua baùnh coâ ng taù c v aø ch ính baèng löu löôïng lyù th uyeá t. Goïi M laø moment do n go aïi löï c taù c duïng leân truï c qu ay, töù c laø moment qu ay cuû a truï c th ì: LM   111222l cosR.ccosR.c.Q.M  (3.2) Vaäy phöô ng tr ình mome nt qu ay cuû a b aùnh coâng taù c coù d aïng toång qu aùt laø :  111222l cosR.ccosR.c.Q.M   (3.4) Haøn g d aáu treân cho m aùy bôm vaø haøng d aáu d öôù i cho tu ab in. b- Phöông trình coät aùp Ta ñaõ b ieá t, coät aùp H cuûa m aùy th uyû löï c caùnh daãn laø n aêng löôïng ñôn v ò cuû a doøng ch aá t loûng tr ao ñoå i v ôùi maù y thu yû löï c, noù chính laø coâ ng cuû a m oät ñôn v ò tr oïng löôïng chaá t loûng trao ñoåi v ôùi m aùy . Hôn nöõ a, coâ ng suaá t thuyû löï c cuû a maù y quan h eä vôù i coät aùp laø :   lllltl HgQHQN (3.5) Hl - coät aù p cuûa maù y öùn g vôù i tröôøng hôïp doøng ch aûy q ua maù y tho aû m aõn caùc g iaû th ieá t ñaõ n eâu, töù c laø khoâ ng coù toån th aá t v aø b aùn h coâng taù c coù soá caùnh d aãn n hieàu voâ cuø ng, coø n goï i la ø coä t aù p lyù thuyeá t v oâ cuø ng. Maët k haù c, coân g su aá t treân tr uïc qu ay laø :  .MN (3.6) Neáu khoâng keå tôùi toån th aá t, th ì coâng su aá t thuyû löï c b aèng coân g su aá t treân truï c q uay, do ñoù:   .MHgQ ll Th ay tr ò soá c uûa M the o coâ ng thöù c (3 .4) v aøo vaø b ieá n ñoå i, ta coù:   g .cosRccosRc H 111222l    (3.7) Ta thay 11 uR  , 22 uR  vaø u111 ccosR  , u222 ccosR  vaøo bieåu thöù c treân, ta thu ñöôï c:   g cucu H u11u22l   (3.8) Ñaây laø phöông trình cô baûn cuûa maùy thuyû löïc caùnh daãn coøn goï i laø phöông trình Euler. c- YÙ nghóa naêng löôïng cuûa phöông trình cô baûn Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 36 Töø caùc tam gi aùc v aän toá c ta coù: u11 2 1 2 1111 2 1 2 1 2 1 cu2uccoscu2ucw  u22 2 2 2 2222 2 2 2 2 2 2 cu2uccoscu2ucw  Töø ñ aây ta ruù t r a:  212121u11 wuc 2 1 cu   222222u22 wuc 2 1 cu  Th ay v aøo phöô ng tr ình cô b aûn ta ñöôï c:  Ñoái vôù i bôm : g2 cc g2 ww g2 uu H 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 l        Ñoái vôù i ñoäng cô: g2 cc g2 ww g2 uu H 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 1 l       Soá h aïng g2 cc 21 2 2  hay g2 cc 22 2 1  - laø p haàn th ay ñoå i ñoäng n aêng ñô n v ò cuûa doøng ch aûy k h i ñi qu a b aùn h coâng taùc, noù bieåu th ò th aønh phaà n coät aùp ñoäng Hlñ. Soá h aïng g2 uu 21 2 2  hay g2 uu 22 2 1  - tyû leä vôù i soá v oøng qu ay vaø ñ öôøng k ín h baù nh coâng taùc, noù b ieåu th ò th aønh p haà n coät aùp tónh töông ñoá i ñöôï c taïo th aønh d o löïc ly taâm taùc duïng leâ n doøng ch aûy. Tr ong trö ôøng h ôïp bôm h öôùng tr uïc R1 = R2, th ì soá haï ng naøy b aèng khoân g. Soá h aïng g2 ww 22 2 1  hay g2 ww 21 2 2  - phuï thuoä c ñ oä môû roä ng m aùng daãn cuû a b aùnh coâng taùc, ñoái v ôùi bôm 21 ww  , chöù ng toû moä t ph aàn ñ oäng n aêng bieán th aønh aùp n aêng . Do ñoù, coä t aùp tónh laø: g2 ww g2 uu H 2 2 2 1 2 1 2 2 tl     Vaäy : tldll HHH   (3.9) 3.2 - BÔM LY TAÂM Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 37 3.2.1- khaùi nieäm chung Öu ñ ieåm cô b aûn cuû a bôm ly taâm:  Bôm ñöôï c nh ieà u loaï i ch aá t loûng nhö n öôù c, d aàu, nh ieân lieäu, ho aù chaá t,… keå caû caù c hoã n hôïp cuûa ch aá t loûng v aø ch aá t r aén.  Phaïm vi söû d uïng lôùn vaø naêng su aá t cao, cuï theå : - Coät aùp H töø 10 mH2O ñeán h aøng ngaø n mH2 O - Löu lö ôïng Q töø 2  70 .000 m 3/h - Coâng suaá t töø 1  6000 kW - Soá voøng qu ay töø 730  60 00 v/ph .  Keát caáu n hoû goïn , chaé c ch aén, laøm vieä c tin caäy.  Hieä u su aá t  cuû a bôm tö ông ñ oái cao so vôù i caù c lo aï i bôm khaù c:  = 0, 65  0 ,90.  Chæ tieâu kinh teá toát ( g iaù th aønh tö ông ñ oái reû). Sô ñoà keát caáu cuû a moä t bôm ly taâm ñôn gi aûn b ieå u thò tr eân hình 3.5 Hìn h 3.5 – Sô ñ oá keá t caáu cuû a b ôm ly taâm Bôm ly taâm goàm caùc boä ph aän chuû yeáu sau: 1 - Baù nh coâng taùc 2 - Truï c bôm 3 - Boä phaän daãn höôùn g v aøo 4 - Boä phaän daãn höôùn g r a ( coøn goïi laø buoà ng xo aén oá c) 5 - OÁng huù t 6 -OÁng ñaå y Trö ôùc kh i cho bôm laøm v ieä c caàn ph aûi laøm cho thaân b ôm tro ng ñoù coù b aùnh coâng taù c v aø oáng huù t ñö ôïc ñieàn ñaày ch aát loû ng, g oïi laø quaù trình moài bôm. 6 4 2 1 3 5 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky t uat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 38 Quaù trình laøm vieäc: Khi b ôm laøm vieä c, b aùnh coân g taùc q uay , caù c phaà n töû ch aát loûng ôû trong baùn h coân g taù c döôùi aû nh höôûng c uûa löïc l y taâm b ò doà n töø tro ng ra ngoaø i chuyeån ñoä ng the o caù c m aùn g d aãn vaø ñ i vaøo oán g ñaåy v ôùi aùp su aá t cao hô n, ñoù laø qu aù trình ñaå y cuû a bôm. Ñoàng thôø i ôû loá i v aøo cuûa b aùn h coâng taùc taïo neân moä t vuøng coù aùp su aá t ch aân k hoâng, v aø dö ôùi taù c duï ng cuûa aùp su aá t ôû beå chöù a lôùn hôn aùp su aá t ôû loá i vaø o cuûa bôm, chaá t loûn g ôû beå h uùt lieân tuïc b ò huù t vaø o bôm th eo oá ng h uùt. Ñoù laø qu aù tr ìn h huùt cuû a bôm. Quaù tr ình huù t v aø ñaåy cuû a bôm laø caù c qu aù tr ìn h lieân tuï c, taïo neâ n doøng ch aûy lieân tuï c qu a bôm. Boä ph aän daãn höôù ng ra, c où d aïng xo aén oá c neân g oïi laø buoàn g xoaén oác laø ñeå daãn ch aá t loûn g töø b aùnh coâ ng taù c r a oán g ñaå y ñöôï c ñ ieà u ho aø, oån ñònh v aø coøn coù taù c duï ng b ieán moä t p haà n ñoäng naêng cuû a d oøng ch aát loû ng th aønh aùp n aêng caàn th ieá t. 3.2.2- Phöông trình laøm vieäc cuûa bôm ly taâm a- Phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm (phöông trình coät aùp): Bôm ly taâm laø moä t d aïn g cuûa b ôm caùnh d aãn, töø ph öông tr ìn h cô b aûn cuûa m aùy th uyû löï c caù nh daãn , aùp d uïng cho bôm caùn h d aãn ta coù :   g cucu H u11u22l   (3.10) Tro ng caù c bôm ly taâm h ieän ñ aï i, ñ a soá caùc b aùn h coâ ng taù c coù keá t caáu loá i vaø o ho aëc b o ä phaän daã n höôù ng vaøo sao cho doøng ch aá t loûng ôû loá i vaøo cuûa m aùng daã n chuyeå n ñoän g theo höôùn g kính , ng hóa laø c vuoâng goù c v ôùi u töùc laø 1 = 9 0 o, ñ eå coät aùp cuû a b ôm coù lôïi nh aát ( c1u = 0) . Tam g iaù c v aän toá c ôû loá i v aøo laø tam g iaùc vuoân g, ta coù : Hìn h 3.6 – Tam g iaùc vaä n toác ôû loái vaøo cuû a b aùnh coâ ng taù c Khi ñoù ph öông tr ìn h cô b aûn cuûa bôm ly taâm coù d aïn g laø : g cu H u22l  (3.11) b- Coät aùp thöïc teá: Ta ñ aõ b ieá t, p höôn g trình cô b aûn cuû a b ôm ly taâm ñöôï c laä p töø ñ ieàu kieän g iaû thieát ly ù thuyeát: - Caùnh daã n nhieàu v oâ cuøng v aø moûn g voâ cuøn g - Chaá t loûng laø lyù töôûng . u1 c1 w1 1 1= 9 0 o Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 39 Vôùi g iaû thieát th öù nh aá t ta coù v aän toá c p haân boá ñeàu treâ n caù c m aë t caé t cuû a d oøng ch aûy qu a caù c m aùng d aãn. Vôù i g iaû th ieá t thöù hai ta boû qu a toån th aá t cuû a doø ng ch aûy tro ng caù c m aùng d aãn. V ì theá n eân coä t aù p tín h theo p höôn g trình cô b aûn goï i laø coät aùp lyù th uyeá t öùng vôù i soá caùnh daã n nhieà u voâ cuøn g (Hl) . Thöï c teá, caùnh d aãn coù ch ieàu d aày nh aát ñ ònh töø 2  20mm vaø soá caùnh d aãn höõu h aïn tö ø 6  12 caùnh gaâ y neân söï ph aân b oá vaä n toác k hoâng ñ eàu treân caùc m aë t caé t cuûa doøng ch aûy, taïo neâ n caù c d oøng x oaùy caù c doøng qu aån trong maù ng daãn. Ñieàu n aøy theå hi eän treân h ìn h (3. 7) Hìn h 3.7 – Phaân b oá vaä n toác tr ong m aùng daãn Maët kh aùc, ch aát l oûng coù ñoä nhôù t do ñoù gaâ y neâ n toån th aá t tro ng doøng ch aûy. V ì v aäy coät aù p thöï c teá nhoû hôn coä t aùp Hl . Coät aùp thöï c teá cuû a bôm ly taâm H ñö ôïc tính th eo coâng th öùc sau :  lHZ H..H (3.12) Z – heä soá keå tôù i aûn h höôûn g cuû a soá caùnh d aãn h öõu haï n ñeán coä t aùp , goï i laø heä soá coä t aùp ; baèng lyù thuyeát veà d oøng xo aùy v aø thöï c nghieäm, naêm 1931 v ieän só Proâ tskua ñ aõ x aù c ñ ònh Z ñoá i vôùi b ôm ly taâm the o coâng thöù c sau : 2Z si n Z 1    (3.13) Z – s oá caùn h d aãn cuûa baù nh coâng taùc. Vôùi Z vaø 2 thoâng th öôøng th ì tr ò soá t rung bình cuûa heä soá coät aùp 8,0Z  . H – heä soá keå tôùi toå n th aá t naêng löôïng cuû a doøng chaá t loûng chuyeå n ñoäng qu a baùn h coân g taù c, noù ph uï thu oäc v aøo raá t nh ieàu yeá u toá nhö k ích thö ôùc, keát caá u cuû a baùn h coân g taùc v aø boä phaä n höôùng doøng… goïi laø hieäu su aá t coät aùp cuû a b aùnh coân g taù c. Vôùi bôm ly taâm : 9,07,0H  . Trö ôøng hôï p keå tôù i aûnh höôû ng cuûa soá caùnh d aãn höõu h aïn ñeá n coä t aùp, ta coù coä t aùp ly ù thuyeát öùng v ôùi soá caùnh d aãn h öõu haïn laø :  lZl H.H (3.14) wma x wmi n  Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri g t © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 40 Coät aùp thöï c teá cuû a bôm ly taâm laø : g cu ..H u22HZ  (3.15) Ñoái vôù i bôm coù k eát caáu v aø s oá voøng qu ay thoâng thöôøng th ì:        2 u .cosc..c.. 222HZu2HZ Vaäy trong tính to aùn gaà n ñuùn g, coù theå xaù c ñ òn h coät aùp th öïc teá cuûa bôm ly taâm th eo bieå u thöù c: g2 u. H 2 2 (3.16)  - heä soá coä t aùp thöïc teá . 3.2.3 – AÛnh höôûng cuûa keát caáu caùnh ñeán coät aùp cuûa bôm ly taâm Hìn h daï ng boá tr í keá t caáu cuû a caùnh d aãn chuû yeá u phuï thuoä c v aøo goù c 1 vaø 2 töùc laø goù c vaøo v aø r a cuû a caùnh d aãn. Ta xeù t aûnh höôûng cuû a caù c g oùc n aøy ñeán coä t aù p cuûa bôm ly taâm. a- Aûnh höôûng cuûa goùc 1 Goùc v aøo 1 laø goù c boá tr í caù nh daãn cuõn g laø goù c b ieåu th ò phöô ng cuû a v aän toá c töô ng ñoá i ô û loá i v aøo cuû a b aùnh coâ ng taù c. Tröôøn g hôïp coù lôïi nh aát veà coä t aùp cuû a bôm th ì tam g iaù c v aän toá c ô û loá i vaø o laø tam giaù c vuoân g coù 1 = 9 0 o. Töø hình (3.6), ta thaá y 1 chæ phuï thu oäc v aøo u1 v aø c1, ta coù : 1 1 1 u c tg  (3.17) The o phöông tr ình cô b aûn cuû a bôm ly taâm g cu H u22l  ta th aáy g oùc 1 khoâng aûn h höôûng tr öïc tieá p ñeán coät aù p cuûa bôm ly taâm. Nhö ng neá u 1 khoân g th ích hôïp seõ g aây r a v a ñaä p doøng ch aûy vôù i caù nh d aãn ôû loá i v aøo b aùnh coân g taù c aûnh hö ôûng x aáu ñ eán h ieäu su aát vaø coä t aùp cuû a bôm. Ngöôø i ta th öôøng ch oïn 1 = 15 o  30o . b- Aûnh höôûng cuûa goùc 2 Lyù thuyeá t v aø thöï c nghieäm chöùng toû raè ng tr ò soá cuû a 2 coù aûnh höôûng tröï c tieáp ñeá n phöông v aø g iaù tr ò cuû a caù c th aøn h phaà n vaän toá c cuû a doøng ch aûy trong m aùng d aãn, do ñoù coù aûn h höôûng quyeá t ñ òn h ñeá n coät aùp toaø n phaàn H vaø caù c coä t aùp th aønh ph aàn Ht vaø Hñ cuû a b ôm. Vì vaä y ñoái v ôùi baù nh coâng taùc bôm ly taâm , goù c 2 coù yù ngh óa ñaë c b ieä t q uan tr oïng. Tuyø th eo tr ò soá cuû a 2, b aùnh coâng taù c coù 3 caù ch b oá trí caùnh daã n:  2 < 90 o : caùnh daã n con g veà ph ía sau ( so vôù i u) – goï i laø baù nh coân g taùc coù caùnh daã n ngoaë t sau ( a) – loaï i a thöôøn g g aëp ôû bôm ñeå bôm caù c chaá t loûng nhö n öôù c, d aàu,…  2 = 90 o : caùnh daã n höôùn g k ính ôû loá i r a– g oïi laø baùnh coân g taù c coù caùnh d aãn höôù ng kính (b). Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 41  2 > 90 o : caù nh daãn con g veà p hía tr öôù c – goï i laø baù nh coâng t aù c coù caù nh daãn n go aët tr öôù c ( c) – lo aïi b, c thöôøng g aëp ôû qu aï t v aø maù y neùn ñeå bôm caùc ch aá t kh í Hìn h 3.8 – Caù c caùch boá tr í caùnh d aãn Hìn h 3.9 – H ình daïng caùnh daã n cuûa b aùn h coâng taùc Ngo aøi r a trong thöï c teá, ngöôøi t a coøn cheá taïo h ìn h d aïng caùnh d aãn cuû a b aùnh coâng taù c r aá t ña d aïng , h ình 3.9 b ieåu dieã n moä t soá lo aï i caùn h d aãn coù goù c r a 2 khaù c n hau: Ñeå h ieåu roõ v ai tr oø cuûa 2 ñoá i vôù i coä t aù p cuûa b ôm ta x eùt 3 b aùnh coâng taù c ly taâm coù : - kích thöôù c n hö nh au - goùc v aøo 1 nhö nh au - soá voøn g quay laøm vieäc nhö n hau - goùc r a 2 khaùc nhau. w2 a) 2 < 9 0 o c2 b) 2 = 90 o c) 2 > 9 0 o 2 c2 u2 u1 2 w2 u2 u1 2 2 u2 u1 w2 c2 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 42 Ta k haû o saù t coä t aù p d o töøn g lo aïi b aùnh coâng taù c taïo neân vôù i caù c k ieå u caùnh daã n n oùi treân. Khi veõ caù c tam giaù c v aän toá c cho kieå u baù nh coâng taù c naø y ta caàn chuù yù :  Caù c b aùnh coâng taùc coù 1, k ích thöôù c loá i v aøo, löu löôï ng v aø soá voøng q uay laøm v ieä c nh ö nhau neân coù tam giaù c v aän toá c ôû loá i v aøo nhö nh au.  Caù c baù nh coâng taù c coù ñöôø ng k ính ng oaø i D 2 vaø v oøng qu ay laøm vieäc n hö nh au neâ n chuùng coù v aän toác voøng u2 b aèng nhau. Ta coù caù c tam g iaù c v aän toá c laø : Hìn h 3.1 0 – Tam giaù c v aän toá c ôû loá i vaø o Hìn h 3.1 1 – Tam giaù c v aän toá c ôû loá i ra Töø phöông tr ìn h cô baû n cuû a bôm ly taâm g cu H u22l  , ta th aáy trong caû 3 trö ôøng hôïp c o ù u2 nhö nh au neân Hl ch æ phuï thuoä c vaøo c2u. Ta xeù t söï th ay ñoå i cuû a coä t aùp Hl tr ong caû 3 trö ôøng hôï p treân. * Kh i 2 < 90 o Töø tam giaù c v aän toá c b ieåu th ò treâ n h ình a, ta coù: 2R22u2 gcotcuc  (3.18) Th ay v aøo phöô ng tr ình cô b aûn ( 3.11 ) ta ñ öôï c: g gcotcuu H 2R22 2 2 l   (3.19) Ta thaá y, kh i 0gcotcuc 2R22u2  töù c laø : R2 2 2 c u gcot  hoaë c 2 R2 2 u c arct g u1 c1 w1 1 1= 9 0 o c1R= c2R c2 c2 c2 c2u < u2 c2R a) b) c) w2 w2 u2 u2 u2 c2u = u2 c2u = 2u2 c2R w2 c2R 2 < 90 o 2 = 90 o 2 > 90 o Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 43 th ì Hl = 0 n gh óa laø bôm laøm vieä c khoân g coù coät aùp . Vaäy muoá n bôm laøm v ieä c taïo ñöôï c coä t aù p th ì caùnh d aãn cuû a b aùnh coâ ng taù c phaû i co ù 2 > 2mi n = 2 R2 u c arct g . Vaø ta nhaä n thaá y Hl taê ng theo tyû leä th uaän vôù i 2. * Kh i 2 = 90 o Luù c naøy tam g iaù c vaä n toá c ôû loá i r a laø tam g iaùc vu oâng ñöôï c b ieå u th ò treâ n h ìn h b, neâ n 2u2 uc  do ñoù ta coù : g u g c.u H 2 2u22 l  Thö ôøng tr ong b ôm ly taâm tr ò soá cuû a cR thay ñoå i r aá t ít töø loá i vaøo ñeán loá i r a cuû a b aùn h coâng taù c neân ta coù : c2R = c1R = c1 Khi ñoù coä t aù p ñoäng laø : g2 cc g2 cc H 2 R2 2 2 2 1 2 2 dl     Töø h ìn h b, ta coù: 22 2 R2 2 2 ucc  , neân : g2 u H 2 2 dl  (3.20) Maø coä t aùp tónh laø : dlltl HHH   neân ta th u ñöôï c: g2 u g2 u g u H 2 2 2 2 2 2 tl  Töù c laø : g2 u 2 H HH 2 2l tldl    (3.21) Ta tieá p tuïc taêng 2 leân nöõ a ta th aáy : * Kh i 2 > 90 o Töø h ìn h c, ta coù c2u > u2 . ta kh aûo saùt tr öôøng hôïp kh i c2u = 2u 2 , luù c ñoù :   g u2 g u2u g c.u H 2 222u22 l  Nhö v aäy Hl = Hlñ v aø do ñoù Hlt = 0 töù c laø khoâng coù coät aùp tónh . Neáu ta tieáp tuï c taêng 2 leân nöõa th ì c2u > 2u2 luù c ñoù Hlñ > Hl töù c laø coä t aùp ñoä ng lôù n hôn coät aùp to aøn phaà n h ay noù i caùch kh aùc coä t aùp tónh coù tr ò soá aâm. Tro ng thöï c teá , bôm khoâ ng theå laøm v ieä c ñöôï c vôù i Hlt  0 vì k hi ñ où bôm khoâ ng coù kh aû naêng ñ aåy chaá t loû ng. V aäy m uoán c ho bôm laøm vieä c ñöôï c thì goù c ra 2 cuûa caù nh daãn trong b aùn h coâng taù c khoâ ng ñö ôïc lôùn qu aù moät g iaù tr ò g iôù i h aïn n aøo ñ où, töù c laø : Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 44 2  2ma x Vaäy ñeå cho bôm laøm vieä c ñö ôïc th ì tr ò soá c uûa g oùc 2 ph aû i tho aû maõn ñieàu kieän : 2min < 2 < 2max (3.22) Quan heä giöõ a coä t aù p lyù thuyeá t cuû a bôm vaø tr ò soá c uûa g oùc 2 ñöôï c b ieå u thò tr eân hình 4.8. Ñöôøng EK ch æ söï th ay ñ oåi cuû a coä t aùp toaø n phaàn the o phö ông tr ình : g gcotcuu H 2R22 2 2 l   (3.23) Ñöôøng EI chæ söï th ay ñ oåi cuû a coä t aù p tón h theo p höông trình :   g2 gcotc g2 u H 2 2R2 2 2 tl   (3.24) Hìn h 3.1 2 - Quan heä g iöõ a coä t aù p lyù thuyeá t cuû a bôm vaø tr ò soá c uûa g oùc 2 Qua ñoà th ò ta th aáy, goù c 2 caøng lôùn th ì coät aù p lyù thuyeá t cuûa bôm caøng lôùn, bôm coù kh aû naêng truyeà n cô n aêng ch o ch aát loû ng caøng n hieàu. Nhön g trong kyõ th uaä t caàn g iaû i quyeát sao ch o cô n aêng m aø bôm tr uyeàn ch o chaá t loûng laø coù lôï i nh aát, nghó a laø coù h ieäu qu aû cao nh aát vaø ñaù p öùng ñö ôïc caù c yeâu caàu laøm v ieä c k haù c n hau veà coä t aùp ñ oäng vaø coä t aùp tónh . Tuyø k haû n aêng laøm vieä c kh aù c nh au cuû a bôm m aø choïn 2 th ích hôïp. Bôm ly taâm laøm v ieä c tro ng ph aïm v i: Hlt = ( 0,7  0,8 )Hl Hlñ = ( 0,2  0,3 ) Hl Töù c laø öùng v ôùi 2 = 15 o  3 0o. 90o 2 = 2mi n 2 = 2max Hl Hl = u 2 2/g Hl = 2 u2 2 /g Hlt Hl 2 Hlñ = u2 2 /2g Hlt = u2 2 /2g E I K D Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 45 Tro ng tröôø ng hôï p ñ aëc b ieä t 2 = 50 o. 3.2.4- Löu löôïng vaø hieäu suaát löu löôïng Hìn h 3.1 3 – Löu löôï ng chaá t loûn g trong baù nh coâng taùc Löu löôïng ch aá t loû ng ch aûy qu a b aùnh coâng taù c cuû a maùy thuyû löï c caùnh d aãn noù i ch ung v aø bôm ly taâm noù i r ieâ ng ñöôï c x aù c ñ ònh th eo coâng th öùc: b.D..cQ Rl  (3.25) b – chieà u roäng maù ng daã n öùng vôù i ñöôøng k ính D cuû a baù nh coâ ng taù c (th öôøng laø taï i loá i ra) D - ñöôø ng kính D cuû a baù nh coâng taù c cR – h ình ch ieáu vaän toá c tuy eät ñoá i leân phö ông v uoâng goù c vôù i u. Löu löôïng qu a b aùnh coâ ng taùc xem nhö löu lö ôïng lyù th uyeá t Ql cuû a b ôm. Löu löôïng t höï c teá Q qu a oán g ñ aåy nhoû hôn Ql v ì khoâ ng phaû i taát caû ch aát loû ng sau kh i r a kh oûi baù nh coâng t aù c ñeà u ñi v aøo oáng ñaå y m aø coù moä t p haàn nhoû Q ch aûy trôû veà loá i v aøo baù nh coâng t aù c h oaë c r oø r æ r a ngoaø i qua caùc khe h ôû cuûa caùc boä ph aän loù t k ín “A” vaø “ B” ñöôï c b ieåu th ò tr eân hình v eõ (3. 13) Vaäy : Ql = Q + Q Ñeå ñ aùnh gi aù toån th aát lö u löôïng cuû a bôm ngöôø i ta duøn g h ieäu suaá t löu lö ôïng Q : QQ Q Q Q l Q   (3.26) Q < 1 – phuï th uoä c vaø o keá t caáu v aø ch aá t löôïng laøm v ieä c cuû a caùc b oä ph aän loùt k ín . Thö ôøng ñ oái vôù i bôm ly taâm : Q = 0, 95  0, 98 Bôm coù lö u löôïng caøng lôùn th ì Q caøng cao. 3.2.5- Ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm ly taâm Caù c th oâng soá cuû a bôm n hö H, Q, N,  th ay ñ oåi the o caù c ch eá ñoä laøm v ieä c cuûa b ôm vôù i soá voøn g quay n khoâng ñoå i ho aë c thay ñoå i. Q Q Ql A B Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 46 Caù c qu an heä H = f(Q), N = f(Q),  = f(Q) b ieåu th ò ñ aëc tính laøm v ieä c cuû a bôm. Ñ öôï c bieåu d ieãn döôù i d aïng g iaû i tích goï i laø ph öông trình ñ aë c tính. Bieåu d ieã n döôù i daï ng ñoà thò goï i la ø ñöôøng ñaëc tính cuû a bôm. Caù c ñö ôøng ñaë c tính öùng vôù i soá voøng qu ay laøm vieäc khoân g ñoå i ( n = co nst ) goï i la ø ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc, öùng vôù i nh ieàu soá v oøng qu ay (n = v ar) g oïi laø ñöôøng ñaëc tính toång hôïp. Tro ng 3 ñöôø ng ñaë c tính neâu tr eân, qu an troï ng hôn caû laø ñöôøn g ñ aë c tính coä t aùp H = f (Q) , noù ch o ta b ieá t k haû naên g laøm v ieä c cuû a bôm neân goï i laø ñöôøng ñaëc tính cô baûn. Töø ñ öôøng H = f(Q) ta coù theå suy ra N = f(Q) v aø  = f(Q). a- Ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát Töø p höôn g trình cô b aûn ta coù th eå x aây döïn g ñöôø ng ñaë c tín h lyù thuyeá t cuû a bôm ly taâm. The o coâng thöù c ( 3.11 ): g cu H u22l  Töø tam giaù c v aän toá c ôû loá i r a: Hìn h 3.1 4 – Tam giaù c v aän toá c ôû loá i ra Ta coù: 2R22u2 gcotcuc  Maët k haù c, töø coân g thöù c löu löôïng lyù thuyeá t (4 .16) ta ruù t r a ñ öôï c: 22 l R bD Q c   Th ay caùc bieåu thöù c treân v aøo coâ ng thöù c coät aùp lyù th uyeá t, ta thu ñöôï c: l 22 22 2 22R22 2 2 l Q. n.g.b.D gcot.u g u g gcotcuu H     Ñoái vôù i moä t bôm cho tröôù c thì u2 , b2, D2 laø nhöõn g ñaï i löôï ng khoân g ñoåi neâ n phöôn g tr ình ñöôûng ñaë c tính cô b aûn lyù thu yeá t coù d aïng : l2l Q.gcot.baH  (3.27) a, b – laø nhöõ ng haèng soá döông. Ñöôøng b ieåu dieãn p höôn g tr ình naø y goï i laø ñ öôøng ñ aëc tín h cô b aûn lyù thuyeát. Ñ où laø moä t ñöôøng khoân g ñ i q ua goá c to aï ñoä , heä soá goù c cuû a noù tuyø thuoä c vaø o tr ò soá goù c ra cuû a caùnh daã n 2. Tro ng tr öôøng hôïp toång qu aùt ñoá i v ôùi maù y thuyû löïc, ta coù 3 d aïng ñöôøn g ñ aë c tính lyù thuyeá t th e å hieän tr eân hình veõ. c2 w2 c2R 2 < 90 o u2 c2u 2 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 47 Hìn h 3.1 5 – Ñö ôøng ñ aë c tín h lyù thuyeá t v aø ñ öôøng ñ aë c tính tính to aùn  Neáu 2 < 90 o thì co tg 2 > 0, ta coù ñöôøn g AD  Neáu 2 = 90 o thì co tg 2 = 0, ta coù ñöôøn g AC  Neáu 2 > 90 o thì co tg 2 < 0, ta coù ñöôøn g AB Ñoái v ôùi bôm ly taâm, ta coù 2 < 90 o do ñoù ñöôøn g ñaë c tín h cuû a bôm ly taâm laø ñöôøn g nghòch b ieán baä c nh aá t A D. Ñaâ y laø ñ öôøng ñaë c tính cô b aûn lyù thuyeát c uûa bôm ly taâm kh i chö a k e å tôù i soá caùnh daãn höõu h aïn vaø toån th aá t.  Neáu keå tôù i soá caùn h d aãn höõ u haï n, ñö ôøng ñ aë c tính trôû th aønh ñöôøng A/ D/ , bieåu d ieãn : Hl = Z.Hl Tro ng ñoù Z < 1 - laø heä soá keå tôù i soá c aùnh daã n höõu haïn .  Neáu keå tôù i toån th aá t löu löôïng Q, ñ öôøng ñ aë c tính trôû th aønh ñöôøng A / D1 /  Neáu keå tôùi caùc loaï i toån th aá t thuyû löï c cuû a doø ng ch aát loû ng qu a b aùn h coâng taùc, ta bieát caù c lo aïi toån th aát th uyû löï c n aøy ñeà u tyû leä vôù i b ìn h phöông cuû a v aän toá c, töù c cuõng laø b ìn h phöông cuû a löu lö ôïng th ì ñö ôøng ñ aë c tín h trôû th aønh ñöôøng con g b aäc hai A// D// : - Kh i Q = Q kteá (öùng vôù i löu lö ôïng th ích hôïp nh aát) thì hw coù g iaù tr ò nhoû nh aát (hw  0 ) : H = 1. - Kh i Q > Q kteá hay Q < Qkteá th ì toån th aá t hw ñeàu taêng.  Neáu keå tôù i toån thaá t cô kh í th ì ñöôø ng ñ aë c tính d òch veà ph ía tr aùi v aø th aáp hôn A// D// moät chuù t, ñoù laø ñöôøng A// / D/// - Ñaây ch ính laø ñö ôøng ñ aë c tính cô b aûn tính to aùn cuû a bôm ly taâm . b- Ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm H Ql A A/ A// A// / u2 2/g Qkteá B C D D/ D1 / D// D// / Q H 2 > 90 o 2 = 90 o 2 < 90 o ( Z  ) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 48 Vieä c x aây döïng ñ öôøng ñ aëc tính tín h to aùn r aát p höù c taïp khoù kh aên, bôû i v aäy tr ong kyõ thu aä t thöôø ng xaâ y d öïng caù c ñ öôøng ñ aëc tính baèn g caùc soá lieäu ño ñöôï c kh i k haûo ng hieäm treâ n caù c maù y cuï theå – ñoù laø ñö ôøng ñ aë c tính thöï c ng hieäm. Sô ñoà heä thoáng th í n gh ieäm bôm ly taâm bieåu th ò treân h ìn h (3. 16). Hìn h 3.1 6 - Sô ñoà h eä thoáng th í ng hieäm bôm ly taâm Muoán xaây döï ng ñöôï c caù c ñöôøn g ñaë c tín h thöï c ng hieäm cuû a bôm ly taâm th ì ph aû i ch o bôm laøm v ieä c trong moät heä thoáng thí nghieäm nh ö h ình veõ. Tr ình töï tieán haø nh th í nghieäm ñ eå x aây döï ng ñöôø ng ñaë c tín h goàm caù c b öôù c sau : 1. Môû khoaù 2 ôû oán g huù t v aø cho bôm laùm vieá c cho ñeán k hi soá voøng quay cuûa truïc bôm ñaï t tôù i trò soá y eâu caàu , trong kh i ñoù kh oaù 4 ôû oáng ñaå y vaã n ñoùng ( Q = 0 ) . Töø caù c tr ò soá ñ o ñöôïc luùc n aøy ôû aùp keá A v aø ch aân k hoâng keá C , ta su y r a coä t aùp H cuûa bôm ôû cheá ño ä “khoâng taûi” 2. Môû daàn k ho aù 4 ôû oá ng ñ aåy ñeå taêng lö u löôïng cuû a b ôm cho ñeá n kh i ñ aï t tôùi tr ò soá cöï c ñaï i. Trong qu aù tr ìn h th ay ñoå i löu löôïng, soá v oøng qu ay laøm v ieä c khoâ ng ñoå i. Taïi moã i v ò tr í môû cuû a k ho aù 4, ta ño ñö ôïc caù c soá lieä u th í nghieäm cuû a bôm vaø ñoä ng cô ñ ieän ñeå tín h ra löu löôï ng Q, coät aùp H vaø coâng su aát cuû a ñoä ng cô ñ ieän Nñc. Taïi moã i ñ ieåm laøm v ieä c ta tính ñ öôï c coâng su aá t thu yû löï c cuûa bôm. So saùnh coâng su aá t thuyû löï c v aø coân g su aá t ño ñöôï c treân truï c cuû a bôm ta su y r a ñöôï c h ieäu su aá t cuûa bôm. Nhö vaäy , töø caùc soá lieäu th í n gh ieäm, ta coù th eå x aây döïng ñöôï c caùc ñöôø ng ñ aë c tính thöï c nghieäm cuûa bôm ly taâm H-Q , N-Q, -Q. Caù c ñ öôøng ñ aë c tính thöï c ng hieäm cuû a b ôm veà h ìn h daïng noù i chung cuõ ng gioáng nhö ñ öôøng ñaë c tính tính to aùn, nhön g khoân g truøng nh au ( do coù moä t soá loaï i toån th aá t maø tr ong k hi tính to aùn ta kh oâng ñ aùnh giaù h eát ñöôï c). Ñoái v ôùi b ôm ly taâm , ngoaø i 3 ñöôøng ñ aë c tính treâ n coø n coù theâm ñö ôøng b ieåu d ieãn q uan heä coä t aùp ch aân khoâng cho pheùp vôùi lö u löôïng [HCK ] = f(Q). Ñöôøng ñaë c tính thöï c n gh ieäm coù d aïng nh ö sau: 1 2 3 4 5 C A 1- Beå huù t 2, 4- Kho aù 3- Bôm 5- Löu löôïng keá C- Ch aân khoâng keá A- Aùp keá Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 49 Hìn h 3.1 7 - Ñöôøng ñaë c tính thöï c ng hieäm Coâng duï ng cuûa ñöôøn g ñ aëc tính laøm vieä c cuûa bôm :  Qua caù c ñöôøn g ñ aë c tính H-Q, - Q, N-Q ta th aáy ñ öôï c kh u v öïc laøm v ieä c coù lôï i nh aát öùn g vôùi h ieä u su aá t cao nh aát [ ma x ho aë c  = (ma x – 7%)]  Qua h ình d aïn g cuûa ñöôø ng ñ aë c tính ta b ieá t ñöôï c tính naê ng laøm v ieä c cuûa bôm ñ eå sö û duïng bôm ch o hôïp lyù.  Ñöôøng ñ aë c tính [ HCK ] = f(Q) ñeå tính toaù n oáng huù t vaø x aù c ñ ònh v ò tr í ñ aë t bôm moät caùch hôïp lyù. c- Ñöôøng ñaëc tính toång hôïp Moãi ñö ôøng ñaë c tín h laøm v ieä c ñö ôïc x aây d öïng vôù i moä t soá voøng qu ay laøm v ieä c khoân g ñoåi cuûa bôm . Neáu thay ñoåi voø ng quay laøm vieä c thì ñö ôøng ñ aëc tính laøm vieäc cuõng th ay ñoå i theo. Ñeå b ieá t ñö ôïc n hanh choùng caùc thoâ ng soá Q, H, N,  cuû a bôm th ay ñoå i nhö theá n aøo k hi n th ay ñoå i, ngöôø i ta döïng ñöôøn g ñ aëc tính toå ng hôïp . Ñöôøng ñaë c tính toång h ôïp cuûa bôm laø ñ öôøng b ieå u d ieãn caù c qu an heä Q-H, N-H v ôùi caù c soá v oøng qu ay laøm v ieä c kh aùc nh au, treân ñoù caù c ñ ieåm laøm vieäc cuøng hieäu su aát ñö ôïc noá i vôù i nhau th aøn h nhöõ ng ñöôø ng cong goï i laø ñöôøng cuøng hieäu suaát. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 50 Hìn h 3.1 8 - Ñöôøng ñaë c tính toång hôïp cuû a bôm 3.2.6 – ÖÙng duïng ñoàng daïng trong bôm ly taâm Ta bieát r aèng , khi soá voøng qu ay laøm v ieä c n cuû a bôm th ay ñoå i th ì caùc thoâng soá laøm v ieä c khaù c cuû a bôm cuõng th ay ñoå i theo. Thöï c nghieäm chöù ng toû r aèng , kh i m oät bôm ly taâm vôù i soá voø ng q uay thay ñoå i ít (d öôù i 50% so v ôùi soá voø ng quay ñ òn h möù c) thì h ieäu su aá t cuû a bôm th ay ñoå i töô ng ñoái ít, coù th eå x em nhö khoâng ñ oåi  = co nst. Maë t kh aùc caù c tam g iaù c v aän toá c ñeàu tyû leä vôùi soá voøng qu ay, n eân caù c tam giaù c v aän toá c seõ ñoàng daï ng vôù i nh au . Do ñoù caù c cheá ñ oä laøm v ieä c k haù c nh au cuû a b ôm tro ng tröôøn g hôïp naø y xem nh ö caù c tröôø ng hôïp tö ông töï. The o lyù thuyeá t veà töông töï, h ai cheá ñoä laøm v ieä c goïi laø töông töï nh au kh i ch uùng tho aû maõn 3 ñieà u k ieän töông töï: Ta xeù t moät maù y moâ hình v aø moä t maùy nguyeân h ình, k yù hieä u: ch æ soá M - moâ hình , N - nguyeân hình. 1. Tieâ u chu aån töông töï h ình hoï c: const b b D D L N M N M  2. Tieâ u chu aån töông töï ñoäng hoï c: const w w c c u u v N M N M N M  3. Tieâ u chu aån töông töï ñoäng löï c: const F F P P F N M N M  Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 51 Ta coù theå v aän d uïng caùc qu an heä tö ông töï n aøy ñeå tìm m oái quan heä giöõa Q, H , N th eo so á voøng quay n. Goïi HM , QM, NM laø coä t aùp, löu lö ôïng v aø coâng su aát öùng v ôùi soá v oøng qu ay nM ; HN, QN, NN laø coä t aùp, löu lö ôïng v aø coâng su aá t öùng vôùi soá v oøng q uay nN. a - Phöông trình ñoàng daïng löu löôïng Ta coù phöông tr ình lö u löôïng cuû a bôm ly taâm : b.D..cQ R  The o keá t caá u cuûa b aùn h coâng taùc, b tyû leä vôù i D neân coù theå vieá t: b = k1 .D k1 – heä soá tyû leä CR cuõng tyû leä vôù i v aän toác u, neâ n: nD 60 u.c R     - heä soá tyû leä Th ay v aøo bieåu thöù c cuûa Q ta ñöôï c: n 60 D. kQ 32 1    hay kk 60nD Q 1 2 3     Khi ta coù töông töï h ình hoïc th ì k = con st, coù töông töï ñoäng hoï c thì  = co nst, d o ñoù : const nD Q 3   hay : N M 3 N M N M n n D D Q Q        N M D D = L - laø tieâ u chuaå n töông töï hình hoï c Luù c ñoù ta coù :   N M3 L N M n n Q Q  (3.28) Khi ta tín h ch o caù c ch eá ñoä laøm v ieä c cuû a cuøng moä t bôm th ì L = 1, phöôn g trình co ù daïng : N M N M n n Q Q  (3.29) b- Phöông trình ñoàng daïng coät aùp The o phö ông tr ình cô baû n cuûa b ôm ly taâm ta coù: 2 u222 2 2 u22 2 u22 l u c nD 60g 1 u c u g 1 g cu H         Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 52 hay : const u c 60g 1 nD H 2 u2 2 22 l         vì        const u c const u c u c const c c u u 2 u2 N N M M N M N M Nhö v aäy ta ñöôï c: 2 N M2 L 2 N M 2 N M Nl Ml n n n n D D H H                      (3.30) Khi L = 1 2 N M Nl Ml n n H H          (3.31) c- Phöông trình ñoàng daïng coâng suaát Ta coù: N = QHl Vaäy : 3 N M5 L N M 3 N M 5 N M N M Nl Ml N M N M N M n n n n D D H H Q Q N N                              Khi vôù i cuøng moä t ch aát loû ng laøm vieäc, ta coù : 3 N M5 L N M n n N N        (3.32) Khi L = 1 : 3 N M N M n n N N        (3.33) Tro ng thöï c teá, ngoaø i soá v oøng qu ay laøm v ieä c th ay ñoå i coøn coù theå g aëp tröôøng hôïp troïng löôïng r ieân g  cuû a ch aá t loûng t hay ñoå i, ñöôø ng kí nh ngoaø i D cuû a baùn h coâng taù c th ay ñoå i. Ñeå ñaù p öùng yeâ u caà u söû duïng, thö ôøng kh i caàn g iaûm coät aùp v aø taê ng löu löôïng so vôù i ñ ònh möù c, n göôø i ta coù theå goï t bôù t ñöôøn g kính D ( ch æ tr ong ph aïm v i 10%) th ì h ieäu suaá t cuûa b ôm co i nh ö khoân g ñoåi. Ta coù theå xem caù c cheá ñoä laøm vieä c cuû a bôm tro ng tröôø ng hôï p n aøy laø caùc ch eá ñoä laøm vieä c töông töï. Goïi Q1, H1, N1 – laø löu lö ôïng, coä t aùp v aø coâng su aá t öùng v ôùi D’, 1 vaø n1 Q2, H2, N2 – laø löu löôïng, coä t aù p v aø coâ ng suaá t öù ng vôù i D ’’, 2 v aø n 2. Ta coù qu an h eä töông töï cuû a moä t bôm ly taâm nhö baû ng sau : Caù c thoâng Khi  th ay ñoå i Khi n thay ñoå i Khi D th ay ñoå i Khi , n, D thay ñoå i Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 53 soá Löu lö ôïng Q 12 QQ  1 1 2 2 Q n n Q  1 3 2 Q 'D ''D Q        1 3 1 2 2 Q 'D ''D n n Q        Coät aùp H 1 2 1 2 HH    1 2 1 2 2 H n n H        1 2 2 H 'D ''D H        1 22 1 2 2 1 2 H 'D ''D n n H                Coâng suaá t N 1 1 2 2 NN    1 3 1 2 2 N n n N        1 3 2 N 'D ''D N        1 53 1 2 1 2 2 N 'D ''D n n N                3.2.7- Soá voøng quay ñaëc tröng Ñeå ñ aëc tröng ch o moä t heä thoáng, ngöôøi ta d uøng moä t m aùy m aãu töôï ng trö ng ( m aùy m o â hình ). Quy ñònh cuû a m aùy bôm m oâ h ình coù caù c thoâ ng soá sau: HS = 1 m coä t ch aá t loûng QS = 0 ,075 m 3/s NS = 0 ,736 kW ( töông ñöông 1 m aõ löïc) S – hieäu suaá t coù lôï i nh aá t nS – soá voø ng qu ay ñ aë c tröng, v /ph . Baá t kyø m aùy th uyû löï c n aøo ñöôïc c heá taï o r a cuõng ph aûi tö ông töï vôù i maù y moâ hình cuøng he ä thoáng, caùc thoâng soá laøm v ieä c cuû a m aùy ñ où v aø cuû a maù y moâ hình qu an heä vôùi nh au th eo lu aä t töông töï, töù c laø :   n n Q Q S3 L S  (1) 2 S2 L S n n H H        (2) 3 S5 L S n n N N        (3) Keát hôïp coân g thöù c (1) v aø ( 2), r uùt L vaø ch o b aèng nhau, ta thu ñöôï c coâng th öùc: 4 3 2 1 S H Q.n.65,3 n  (3.34) n – soá voø ng qu ay , v /ph Q – lö u löôïng , m3 /s H – coä t aùp, m Keát hôïp coân g thöù c (2) v aø ( 3), r uùt L töông töï n hö treân, ta thu ñöôï c coâng thöù c: Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 54 4 5 2 1 S H N.n.167,1 n  (3.35) N – coâ ng suaá t , kW Neáu n tính the o maõ löï c, ta coù: 4 5 2 1 S H N.n n  (3.36) Muoán b ieá t moä t m aùy th uyû löï c caùnh daã n n aøo th uoä c heä thoáng cuûa maù y moâ hình n aøo , ngöôø i ta duøng soá voøng quay ñ aë c tröng nS tính theo caù c coâng th öùc treân ñ eå ph aân b ieä t, neân nS ñöôïc goï i laø soá voøn g quay ñ aë c tröng. Ví d uï: nS = 40  80 v/ph – bôm ly taâm tyû toá c ch aäm 5,3 D D o 2  nS = 14 0  30 0 v /ph – bôm ly taâm tyû toá c nh anh 1,13,1 D D o 2  nS = 60 0  18 00 v/ph – bôm höôù ng truï c 6,08,0 D D o 2  3.2.8- Hieän töôïng xaâm thöïc Aùp su aá t doøng ch aá t loûng ch aûy qu a b ôm lu oân luoân th ay ñ oåi v aø kh oâng b aèng nh au trong töøng ñieåm r ieâng reõ treân m aë t caé t cuûa doøng ch aûy . Tro ng nh öõng b ôm thoâng thö ôøng, aùp su aát nhoû n haá t laø ôû g aàn loá i v aøo cuûa baù nh coâng taùc ôû phía loõm cuû a caùn h d aãn, töù c laø ôû ch oã n aøo v aän toá c töông ñoá i W vaø ñoäng naên g öùng vôù i noù W2/2 ñ aï t ñö ôïc g iaù tr ò lôùn nhaá t (v uøng A tr eân hình) . Hìn h 3.1 9 – Vuø ng xaûy r a x aâm thöï c Neáu ôû vuøng A aùp su aá t b aèng hay nhoû hô n aù p suaá t hô i b aõo h oaø cuûa ch aá t loûn g trong bôm , th ì seõ xu aá t h ieän hieän töôïng x aâm thöï c. Hieän töôïng n aøy seõ lan roäng r a caù c v uøng laân caän cuû a doøng ch aûy. R1 A R2 w2 w1 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 55 Hieä n töôï ng x aâm th öïc coù h aï i k hoâng ch æ v ì noù h uyû hoaï i k im lo aïi maø coøn vì m aùy laøm vieä c kh i coù x aâm thöï c seõ l aøm g iaûm raát lôù n h ieäu su aát. Bôm laøm v ieä c kh i coù x aâm th öïc r aát oàn , rung m aïnh vaø kh i cöôøng ñ oä xaâm thöïc leân cao xuaá t h ieän söï v a ñ aäp seõ r aá t coù haï i cho bôm. Bieän phaùp khaéc phuïc:  Haïn ch eá v aän toác ch aá t loûng tr ong d oøng ch aûy cuû a bôm  ÖÙng duï ng hình daùn g tieä n lôïi ch o doøn g chaûy vaø ch o maë t caé t cuû a b aùnh coân g taù c  Söû duïng bôm ôû cheá ñoä gaàn v ôùi cheá ñoä ñaõ tính to aùn tröôù c  Moät bieä n phaù p quan troï ng tr ong v ieä c choáng xaâm thöï c cuû a baá t kyø lo aï i bôm naø o ñoù la ø caà n coù ñoä cao h uùt thích hôïp, m aø v ôùi ñoä cao huù t n aøy khoân g x aûy r a x aâm thöï c g oïi laø ñ o ä cao huù t cho pheùp (ñaõ ñ öôï c tín h toaù n ôû ph aàn b ôm caùn h daã n). 3.2.9 – Kieåm tra bôm 1. Choïn bôm ñuùng yeâu caà u k yõ thu aä t, döï a v aøo ñöôø ng ñaë c tính cuû a b ôm, tr ong ñoù ñ aëc b ieä t chuù yù ñöôøn g ñ aëc tính cô b aûn (H- Q). 2. Caù c th ieá t b ò v aø ñoàng h oà ño aù p su aá t, ño ch aân khoâ ng, ño ñ ieä n caàn coù ñ aày ñuû. C aàn laép van moä t ch ieàu ôû oáng h uùt vaø oáng ñ aåy ñ eå deã d aøng kh i moà i v aø khôû i ñoä ng bôm . 3. Trö ôùc kh i cho bôm laøm vieä c ph aû i moà i bôm 4. Trö ôùc kh i bôm k hôû i ñoäng ph aûi kieåm tra d aàu m ôõ trong b ôm v aø ñoäng cô , caù c moá i gh eùp buloâ ng, h eä thoáng ñieän. 5. Khi khôû i ñoäng bôm, cho ñ oäng cô qu ay oå n ñ ònh roà i môù i töø töø môû khoaù ôû oán g ñ aåy (nhöng vôù i bôm aù p su aát th aáp th ì ngöôïc laï i, môû khoaù ôû oáng ñ aåy roà i môùi khôû i ñoäng n eáu khoâng ñoäng cô k hoù khôû i ñ oäng v aø d eã bò qu aù taû i). 6. Khi bôm laøm v ieä c, caàn theo d oõi ñoàng h oà ño, chuù yù nghe tieán g maùy ñeå k òp thôø i ph aù t hieän nhöõn g b aát th öôøng ñ eå xöû lyù k òp th ôøi. 7. Khi ch uaån bò taét m aùy, laøm th öù töï ñ oäng taù c ng öôï c vôù i kh i ch o maùy ch aïy : ñoùng van ô û oáng ñ aåy tröôù c, taét m aùy sau. 8. Khi bôm laøm vieäc ch aá t loûng khoâng leâ n hoaëc leâ n ít, caàn d öøng m aùy v aø k ieåm tr a laï i:  Caù c v an hoaë c khoaù ôû oáng ñ aåy v aø oá ng huù t.  Löôù i chaén r aù c coù bò laáp k ín ho aëc m ieäng oáng huù t khoâng ôû ñuùng ñoä saâu caàn thie át caù ch m aë t tho aùng cuû a beå huù t.  Baùnh coâ ng taù c qu ay ngöôï c ( bôm ñieän coù theå bò ñaá u d aây ngö ôïc ph a). 3.2.10 – Ñieàu chænh cheá ñoä laøm vieäc cuûa bôm Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruo g D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 56 Hìn h 3.2 0 – Ñieåm laøm vieäc Ñieåm laøm vieäc cuû a bôm laø gi ao ñ ieåm cuû a h ai ñöôøn g ñ aë c tính cuûa bôm vaø cuû a heä thoáng tro ng cuøng moä t h eä toaï ñ oä. Quaù trình th ay ñoå i ñ ieåm laøm v ieä c cuû a bôm the o moä t y eâu caàu n aøo ñoù g oïi laø quaù trình ñieàu chænh. Coù hai phöông ph aùp ñ ieàu ch æn h: a- Ñieàu chænh baèng khoaù Hìn h 3.2 1 - Ñieà u chænh baèng k ho aù Ñieà u ch æn h baè ng khoaù taïo n eân söï th ay ñoå i ñö ôøng ñ aëc tính löôù i b aèng caù ch ñ ieàu ch æn h (ñoùng ho aë c môû) khoaù ôû oáng ñaåy ñ eå th ay ñoå i lö u lö ôïng cuûa heä thoáng (khoân g ñieà u ch ænh ôû oán g huùt v ì d eã g aây r a h ieän töôï ng xaâm thöï c).  Khi m ôû kho aù h oaøn to aøn ta coù ñ ieåm laøm vieäc A (HA , QA ).  Khi ñoù ng bôù t khoaù laïi th ì toån th aát kh oaù seõ taêng leân (A B), löu löôïng cuû a he ä thoáng g iaûm, nghóa laø ñöôø ng ñ aëc tính löôù i seõ th ay ñ oåi doác hôn, tro ng kh i ñ aë c tính bôm khoân g ñoå i. Do ñoù ñieåm laøm vieä c töø A chuyeån ñeá n B (HB, QB). Phöông ph aùp n aøy ñ ôn gi aûn, thu aän tieän nhöng khoân g k inh teá v ì g aây theâm toå n thaá t. H HA QA Q A Hl - Q HB - Q H HA QA Q A Hl - Q (A) HB - Q B HB QB Hl - Q (B) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 57 b- Ñieàu chænh baèng thay ñoåi soá voøng quay cuûa truïc bôm Hìn h 3.2 2 - Ñieà u chænh baèng th ay ñ oåi soá v oøng q uay Noäi d ung cuûa p höôn g ph aùp naø y laø th ay ñ oåi ñ öôøng ñ aë c tính r ieâ ng cuû a bôm b aèng caùch th ay ñoå i soá voø ng qu ay cuû a truï c bôm . Ñieåm laøm vieäc A (HA ,QA ) öùng v ôùi soá voøng quay laøm v ieä c nA . Khi taêng soá voøng q uay ñeán nB > nA thì ñöôøn g ñ aëc tính cuû a b ôm seõ kh aùc ñi trong kh i ñoù ñ öôøng ñaë c tính lö ôùi khoân g th ay ñoå i, ñieåm laøm v ieä c töø A chu yeån ñ eán B ( HB, QB) . Phöông phaù p naøy duø ng ch o bôm coù th ieá t bò thay ñoåi soá voøng qu ay . Phöô ng ph aùp naø y kinh teá h ôn so v ôùi phöông ph aùp treâ n. Nhön g ñoá i vôù i bôm khoâ ng coù th ieá t bò thay ñ oåi soá voøng quay laøm vieä c th ì phöông ph aùp tr eân thoâng duïng hôn. Ñoâi kh i ngöôøi ta keá t h ôïp caû h ai ph öông ph aùp treân. c- Khu vöïc ñieàu chænh Ta th aáy r aèng muoán ñ ieàu ch æn h bôm th ì ph aûi t hay ñoå i ñ öôøng ñ aëc t ín h löôù i ho aë c th ay ñoå i ñöôøng ñaë c tính b ôm. N höng thöïc teá khoâ ng ph aû i coù theå ñieàu ch ænh ñieåm laøm v ieä c v eà b aát cö ù ñieåm n aøo tr eân ñö ôøng ñ aë c tín h cuûa bôm. Hìn h 3.2 3 - Khu vöï c ñ ieà u chænh Ví d uï: Tr eân h ình veõ , coù moä t bôm laøm vieäc tro ng heä thoáng vôù i caù c ñöôøn g ñaë c tính nh ö ñaõ ñö ôïc th eå h ieän, trong ñoù ñö ôøng ñ aë c tính cuûa bôm coù d aïng loài. Ñ ieåm T laø ñieåm g iôù i h aïn ch ia H HA QA Q A Hl - Q HB – Q (nA ) B HB QB C HB – Q (nB >nA ) HB – Q (nC < nA ) QC HC H Q Hl - Q HB - Q Ñieåm g/haï n T K/ vöïc K/ vöïc khoâng OÂÑ OÂ Ñ Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 58 ñöôøng ñ aë c tính r a laøm hai k hu vöï c: beân ph aûi ñieåm T laø k hu vöï c laøm vieäc oån ñ ònh , coøn beâ n tr aùi ñ ieåm T tu yø the o vò tr í cuû a ñöôøng ñ aë c tính löôù i, bôm coù theå laøm v ieä c khoân g oån ñòn h goïi la ø khu vöïc laøm vieäc khoâng oån ñònh cuûa bôm. Thöï c n gh ieäm chöùng toû raè ng :  Khoâng th eå ñ ieàu ch ænh bôm trong khu v öïc khoân g oån ñ ònh .  Khi khôû i ñoäng bôm, caàn h aï th aáp Hlöôù i ñeå ñ ieåm laøm v ieä c cuûa bôm khoâng rô i v aøo khu vöï c kh oâng oå n ñ ònh. Ñoái vôù i caù c bôm q uan tr oïng n hö bôm cao aù p caáp n öôù c cho noà i hô i ( nh aø maùy nh ieä t ñieän ), y eâu caàu v eà ñö ôøng ñaë c tính cuûa bôm laø kh oâng coù vuøng laøm v ieä c kh oâng oån ñ òn h, töù c la ø ñöôøng ñaë c tính coù d aïng doác ñöùng hoaë c tho aû i. Vò trí cuû a ñ ieåm g iôù i h aïn T p huï thu oäc v aøo goù c 2. G oùc 2 caøng nh oû th ì khu vöï c laøm vieä c kh oâng oå n ñ ònh caøng nhoû. 3.2.11 - Gheùp bôm ly taâm Coù hai caùch gheùp bôm : gheù p so ng song v aø gh eùp noá i tieáp. a- Gheùp song song: (khi h eä thoáng coù y eâu caàu lö u löôïng lôùn hôn löu lö ôïng cuû a moä t bôm) Ñieà u k ieän ñeå caù c bôm gheùp coù theå laøm vieä c ñöôï c laø:  Caù c bôm phaû i laøm vieäc vôù i cuøng coä t aù p: H1 = H2 = … = Hi  Ñeå xaù c ñ ònh löu löôïng cuû a bôm gheùp song so ng laøm v ieä c tro ng moät h eä thoá ng, ta caà n xaây döï ng ñöôø ng ñ aëc tính chung cuû a caù c bôm gh eùp (H-QC) v aø b ieá t ñöôøn g ñaë c tính löôù i (Hlöôù i -Q). Ñöôøng ñ aë c tín h ch ung cuû a caù c bôm gheù p son g son g (H- QC) trong heä thoáng ñ öôï c xaâ y döïng baèn g caùch coäng caù c lö u löôï ng vôùi cuøng moä t coä t aùp ( coäng caù c ho aønh ñoä tr eân cuøn g tun g ñoä). Ví duï: Khaù o saù t h ai b ôm coù ñ öôøng ñ aëc tín h kh aù c n hau : (H1 -Q) v aø ( H2- Q) g heùp son g song, ta t haá y v ôùi moï i coä t aùp H > HB tro ng heä thoáng ch æ coù bôm 2 laøm vieä c. Khi H = HB caû h ai bôm ñeàu cuøng laøm v ieä c nh öng löu löôïng cuûa heä thoá ng chæ baèn g lö u löôïng cuû a bôm 2 öùng vôù i ñieåm B (QB = Q2 ) (h ình 3.24 ) Ñieåm C laø ñ ieåm laøm v ieä c cuû a caù c bôm gheùp trong h eä thoá ng. Khi ñoù bôm 1 laøm v ieä c vôùi C1Q , bôm 2 laøm v ieä c vôù i C 2Q . Vaäy : Toån g lö u löôïng cuû a h ai b ôm gheùp song son g tr ong h e ä thoáng nhoû hôn toån g löu löôïng cuû a h ai bôm ñoù kh i laøm vieäc rieâng r eõ cuõ ng trong heä thoá ng ñoù. 21 C 2 C 1C QQQQQ  (vì heä thoáng laøm vieä c vôù i nh ieàu bôm gh eùp son g song coù coät aùp lôù n hôn do löu lö ôïng trong h e ä thoáng taêng leân so vôù i kh i töøng bôm rieân g reõ laøm vieäc tr ong h eä thoáng ). Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 59 Hìn h 3.2 4 - Gheùp song son g Nhaän xeùt:  Ñieà u ch ænh heä thoá ng coù caù c bôm gheùp so ng song töông ñoá i p höù c taï p khi caù c bôm gheù p coù ñö ôøng ñ aë c tính k haù c n hau nh ieàu  Do v aäy caàn gheù p caù c bôm coù ñöôøn g ñ aëc tín h gaàn g ioá ng nh au .  Gheùp bôm son g song coù hieäu q uaû lôùn kh i ñ öôøng ñ aëc tính cuû a ch uùng tho aûi ( coù ñoä doá c nhoû) v aø ñöôøng ñ aë c tính cuûa löôù i khoâ ng doá c laém  Ta caàn öù ng duïng gh eùp son g son g tro ng caù c heä th oáng b ôm caàn coù coä t aùp thay ñoå i ít kh i löu löôïng thay ñoå i nh ieàu .  Soá löôïng bôm g heùp song song ñ eå taêng löu löôïng coù giôùi h aïn n haá t ñ ònh, ñöôï c xaù c ñ òn h bôûi ñ öôøng ñaë c tính chu ng vaø ñöôø ng ñaëc tín h löôùi. b- Gheùp noái tieáp: (khi heä thoáng coù yeâu caàu coä t aù p lôùn hô n coät aùp cuû a moä t bôm) Hìn h 3.2 5 – Gh eùp noá i tieáp HB H Q1 Q Hl-Q HB1-Q B Q2 HB2-Q HC -Q 1 2 C QC < Q1+Q 2 QB = Q2 Q1C Q2C 1 2 HB1 - Q HB2 - Q HC - Q HC = H1C + H2C Q H Hlöôùi - Q A 1 2 H 1C H 2C Q C 1 2 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ht © Tr uong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Chöông III. Bôm caùnh daãn 60 Ñieà u k ieän gheùp noái tieáp :  Caù c bôm gheùp ph aû i laøm vieäc vôùi lö u löôïng nhö n hau: i21 QQQ   Coät aùp laøm vieäc kh i Q = con st: i21C HHHH   Ñöôøng ñ aë c tín h ch ung cuû a caùc b ôm gheùp ( HC - Q) ñö ôïc x aây d öïng b aèng caù ch coän g caù c coä t aù p cuûa rieâng töøn g bôm v ôùi cuøn g moä t löu löôïng ( coäng caù c tung ñ oä treân cuøn g moä t hoaøn h ñoä) Khaû o saù t hai b ôm 1, 2 coù ñöôøng ñaë c tính k haù c nh au gheùp noá i tieá p laøm v ieä c trong moä t heä th oáng. Ñieåm A ( giao ñ ieåm cuû a ñöôøng ñ aë c tính chu ng v aø ñöôøng ñ aë c tính löôù i) laø ñieåm laøm vieä c cuû a caù c bôm gheùp tro ng heä th oáng, xaù c ñ ònh lö u löôïng Q vaø coät aùp H cuûa hai b ôm gheù p. Khi gheùp noá i tieáp neâ n choïn b ôm v aø heä thoá ng coù ñöôøng ñaë c tính doá c nh ieàu môù i coù h ieä u quaû cao, v ì k hi th ay ñoå i löu löôïng ít ñ aõ taê ng ñö ôïc coä t aùp theo yeâu caàu. Chuù yù: Khi gh eùp h ai bôm 1 vaø 2 noá i tieáp lieàn n hau caàn chuù yù laø bôm 2 p haû i laøm v ieä c vôùi aùp su aá t cao hô n bôm 1, v ì vaä y neáu kh oâng ñuû söùc b eàn bôm seõ b ò hoû ng. D o ñoù ph aûi choï n treân ñöôøn g oáng ñaå y cuûa bôm 1 ñieåm n aøo coù aùp suaá t k hoâng gaâ y nguy h ieåm cho b ôm 2 ñ e å gheùp. 3.2.12 – Löïc doïc truïc trong bôm ly taâm – caùch khaéc phuïc löïc doïc truïc Khi bôm laøm v ieäc, baù nh coâng taùc cuû a b ôm ch òu taù c duïng cuû a caùc aùp löï c theo höôùn g truï c. Ta seõ kh aûo saù t caù c löï c n aøy. Hìn h 3.2 6 - Löï c doï c truï c tro ng bôm ly taâm Khi bôm laøm v ieä c, chaá t loûn g ôû boïng huù t A chuyeån ñoäng theo phöông son g song vôù i truï c vaø o b aùn h coâng taù c döôù i aùp suaá t kh aù nhoû p1. S au kh i vaøo b aùnh coâng taù c, doøng ch aá t loûn g ngoaë t 90o vaø trôû th aønh thaú ng goùc vôù i truï c. AÙp su aá t ch aát l oûng taêng d aàn ñ eán tr ò soá p2 ôû loái r a, p 1 << p 2 . Döôù i taù c duïng cuû a p2, moä t ph aàn ch aát loûn g roø ræ q ua caùc k he hôû g iöõ a baù nh coâ ng taù c v aø th aân bôm B vaø C. Neáu boû qu a söï qu ay cuû a ch aá t loû ng tr ong khe h ôû B vaø C th ì coù th eå xem gaà n p2 p2 p2 p1 R 1 R 2 PII A P1 A B C D F E M N K r T Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am