BƠM – QUẠT – MÁY NÉN PUMP – FAN – COMPRESSOR
GV: TS. Nguyễn Minh Phú nmphu@yahoo.com.vn
Giáo trình:
1. Lê Xuân Hòa- Nguyễn Thị Bích Ngọc. Lý thuyết và thực
hành Bơm – Quạt – Máy nén – Nhà xuất bản Đà Nẵng.
2. Nguyễn Minh Phú. Tóm tắt lý thuyết và bài tập Bơm ly
tâm và Đường ống. Đại học Quốc gia Tp. HCM, 2006. tâm và Đường ống. Đại học Quốc gia Tp. HCM, 2006.
3. J. B. Rishel. HVAC pump handbook. McGraw-Hill. 2nd
ed. 2006.
Kiểm tra: 10% TH/TN: 10% Thi: 50% Tiểu luận/ Bài tập lớn: 30%. Đọc hiểu báo quốc tế. Mô phỏng số
dòng chảy và áp suất trong bơm, quạt, máy nén. Thiết kế bơm, quạt, máy nén. Đi học mang theo máy tính có cài ANSYS, EES, Matlab
1
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Kế hoạch
Nội dung
Số tiết 24 (8 buổi)
Bơm Ôn tập và kiểm tra 3 3 Quạt 3 Quạt 6 Máy nén 3 Ôn tập 6 Thực hành
Tổng cộng 45
2
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
• Các bài báo quốc tế:
3
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
• Mô phỏng số dùng phần mềm ANSYS
Chia lưới mô phỏng bơm ly tâm Chia lưới mô phỏng bơm ly tâm
Máy nén ly tâm
Quạt ly tâm
4
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phân bố áp suất trong hệ thống nước lạnh ĐHKK
5
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phân bố áp suất trong hệ thống nước giải nhiệt ĐHKK
6
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
7
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
8
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Chương 1: Các khái niệm chung
• Bơm
• Quạt: tỉ số nén < 1,15 • Quạt: tỉ số nén < 1,15
• Máy nén: tỉ số nén > 1.15
9
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý thể tích
Nguyên lý ly tâm
Lực ly tâm = (khối lượng)*[(vận tốc góc)^2]*(bán kính)
Nguyên lý cánh nâng
Nguyên lý phun tia
10
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Các thông số làm việc cơ bản
• Cột áp
– Phương trình cân bằng năng lượng:
2
2
)gz
u(mWQ)gz
u(mWQ in
in
1
out
out
2
1 2
1 2
– Đối với bơm, quạt, máy nén: Nhận công, đoạn nhiệt
gz
um (
gz
)
umW (
2
2
) 1
2
1 2
1 2
– Công hệ hở gồm 2 thành phần: W = Wtl+Wlđ
= Wtl+m(p1v1-p2v2)
11
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
um (
gz
um (
gz
)
2
2
W tl
)vp-vm(p 2
11
2
) 1
2
1 2
1 2
Nội năng lỏng ít thay đổi theo áp suất Lưu chất không nén được: v=const
zmg (
)
pmv (
)
m
)
W tl
z 1
2
p 1
2
2 ( 1
2 2
1 2
p
p 1
z
z
(
)
2
1
2 1
2 2
W tl mg
1 g2
2 g
p
p
1
2
z
(
)
zH
1
2
2 2
2 1
1 g2
g
H gọi là cột áp của bơm Ht: cột áp tĩnh Hđ: Cột áp động
Ht
Hđ
12
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Các thông số làm việc cơ bản (tt)
mgH
gHV
• Công suất thủy lực Wtl
Trong đó:
m là lưu lượng khối lượng (kg/s) V là lưu lượng thể tích (m3/s) V là lưu lượng thể tích (m3/s)
• Công suất trên trục
W
tlW
Trong đó:
là hiệu suất bơm
13
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bài tập
14
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
15
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bài tập (tt)
16
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bài tập (tt)
17
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bài tập (tt)
Bài 1-4
18
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Overall efficiency=volumetric efficiency*torque efficiency
(Mechanical efficiency)
19
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
(thực)
20
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Chương 2: Bơm
21
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
22
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Các thông số làm việc cơ bản
• Lưu lượng
Ống Pito
Ống Venturi
23
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
24
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
25
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Các thông số làm việc cơ bản
• Cột áp
z
????
26
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Hệ số ma sát – Đồ thị Moody
27
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Thành trơn – thành nhám
Quá độ từ chảy tầng sang rối khi Rex=ux/ > 5.105
28
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Hệ số tổn thất cục bộ
29
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đường đặc tính hệ thống (system characteristic)
30
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
pdư=1bar
1m
pa
Vẽ đường đặc tính hệ thống của một hệ thống như hình vẽ với lưu lượng từ 40- 100lit/s. biết rằng đường kính ống hút và đẩy là 0,25m, chiều dài ống là 50m, và đẩy là 0,25m, chiều dài ống là 50m, sau bơm có một khóa điều chỉnh.
Bơm
Cho biết các hệ số tổn thất cục bộ và hệ số ma sát:
và ra khỏi ống đẩy;
31
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Unbalanced static head 32
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
33
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Công suất và hiệu suất
Công suất thủy lực
Công suất trên trục Công suất trên trục
Công suất động cơ
34
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cột áp hút Hh và chiều cao hút zh
• Cột áp hút
Chiều cao hút
35
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Chiều cao hút cho phép [zh]
Cột chân chân áp áp Cột không cho phép
36
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
37
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Hiện tượng xâm thực
25
m m
20
, , r r e e t t a a w w
15
10
f f o o e e r r u u s s s s e e r r p p n n o o
i i t t a a r r u u t t a a S S
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Temperature, oC
38
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
39
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Điều kiện chống xâm thực
(C= 800-1000)
Cột áp chống xâm thực
40
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
NPSHR và NPSHA
NPSHA NPSHA
NPSHR NPSHR
NPSHR: Required Net Positive Suction Head NPSHA: Available Net Positive Suction Head
41
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
42
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ví dụ
Một bơm có NPSHR=3.048m. Tính NPSHA và so sánh với NPSHR trong 2 trường hợp sau: a) Nhiệt độ nước là 16oC b) Nhiệt độ nước là 71oC b) Nhiệt độ nước là 71oC
hwh=1,524m
zh=3,048m
ĐS:
a) NPSHA=5.577 m b) NPSHA=2.425 m
43
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Một bơm có NPSHR=12,192m. Tổn thất trên đường ống hút là 1,8288m. Tính cao độ của bơm để tránh xâm thực trong hai trường hợp sau: sau: a. SG=1; 15,56oC; pbh=0,018 bar b. SG=0.9635; 93,33oC; pbh=0,794 bar
ĐS:
a. zh= -4.011 m b. zh= -12.23m
44
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
309
45
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cho biết các hệ số tổn thất cục bộ và hệ số ma sát:
ĐS: 6,2m
46
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
P
47
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bảng bão hòa của nước
48
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Tóm tắt
49
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Chương 3: Bơm cánh dẫn
50
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Các loại vận tốc
• Vận tốc vòng u
• Vận tốc tương đối w
u
c
• Vận tốc tuyệt đối c
w
51
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Tam giác vận tốc
c
cR
w 2
u
cu
: blade angle
Đặc điểm cR?
1
52
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Tam giác vận tốc
53
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn
(N)
(N) (N)
(J)
(J)
54
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn
(J)
(J)
(W) (rad/s)
55
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn
là …
C
C
56
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn
Hlt
Hlđ
57
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cột áp bơm ly tâm
58
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng
59
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng
cR
D
b
60
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bài tập III-1
b1
b2
R2
R1
61
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Giải
cQ
Rb
2cDb
R
R
• Lưu lượng bơm ly tâm: CT. (3.25)
Q bR2
103.5,72 055,0.1,0.
11
Vận tốc kinh tuyến
Vận tốc vòng
c2R
c1R
62
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Dựng tam giác vận tốc
3
c2
w2
w2
2
c2R
4
1
u2
c2u
c2R
c1 c1R c1u
w1 u1
c1R
63
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
CT. (3.18)
c2
w2
c2R
u2
c2u
64
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bánh công tác bơm ly tâm có các kích thước chính: 2R1=120mm, 2R2=300mm, chiều rộng của cánh tại cửa vào b1=60mm và cửa ra b2=25mm. Lưu lượng Q=100L/s, số vòng quay n = 1450v/ph. Các góc đặt cánh 1=30o và 2=25o. Xây dựng tam giác vận tốc ở cửa vào và cửa ra của dãy cánh. Tính các vận tốc thành phần c1u và c2u, và các góc 1 và 2. Tính cột áp lý thuyết của bơm. và . Tính cột áp lý thuyết của bơm.
Bơm nước ly tâm thương mại có các thông số sau: r1=0.1016m, r2=0.1778m, 1=30o, 2=20o, 1=90o, tốc độ 1440rpm. b1=b2= 0.04445m. Tính: Tính: a) Lưu lượng nước qua bơm b) Cột áp c) Công suất thủy lực
Q=0.251 m3/s H=35.32 m N=87 kW
66
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ảnh hưởng kết cấu cánh đến cột áp
Thông thường:
67
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cánh cong sau
Cánh hướng tâm Cánh cong trước
68
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
69
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Xem
70
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Xét trường hợp c2u=2u2
2
)u2(
c
2
2 R2
2 R2
2 2
Mặt khác Mặt khác
c g2 g2
u2 g g
hay
ứng với c2u=2u2
(=180o - 2min)
71
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
BT: Biểu diễn đồ thị trên, biết u2=5 (đv), c2R=1 (đv). (Chứng minh 2 pt trên)
72
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đường đặc tính của bơm (pump characteristics)
Số vòng quay không đổi
Số vòng quay thay đổi
73
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đặc tính lý thuyết
2R
74
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Xét đến số cánh hữu hạn Xét đến tổn thất lưu lượng
a=
Xét đến tổn thất cơ khí
Xét đến tổn thất áp suất
O
OA’’’=60%OA
75
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
C.P. Kothandaraman, R. Rudramoorthy, Fluid Mechanics and Machinery, 2007.
76
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đặc tính thực nghiệm
Lưu lượng kế
BEP
BEP: Best Efficiency Point (design point)
77
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đặc tính thực nghiệm
78
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đặc tính tổng hợp
79
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Điểm làm việc của bơm
80
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ví dụ
81
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
82
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bình giãn nở
83
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Dung tích bình giãn nở
84
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bình giãn nở
Ví dụ:
A: 38.7gal
pa=1,01325bar=14,696psi
A: 1.496m3
85
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
86
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
87
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
ÖÙng duïng ñoàng daïng trong bôm ly taâm (Affinity laws)
88
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
• Gọi chæ soá M - moâ hình, N - nguyeân hình.
D
b
89
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đồng dạng lưu lượng
cR
• Lưu lượng bơm ly tâm
D
b
b = k.D b = k.D
k – hệ số tỷ lệ k – hệ số tỷ lệ
c2R
90
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
M - moâ hình M - moâ hình N - nguyeân hình
Cùng 1 bơm: DM = DN
91
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đồng dạng cột áp
2
u2
n.D.
(3.11)
1 g
c u
60
2
c2u
92
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cùng 1 bơm: DM = DN
93
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đồng dạng công suất
Công suất bơm:
5
3
M
M
M
D D
n n
N
N
N
5
3
Cùng 1 chất lỏng: Cùng 1 chất lỏng:
N
M
M
M
N N
D M D
n n
N
N
N
(
)
Cùng 1 chất lỏng
N
M
và cùng 1 bơm: DM = DN
94
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Quan hệ tương tự của bơm ly tâm
Các thông số
5
95
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phân tích thứ nguyên (đọc thêm)
96
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phân tích thứ nguyên (đọc thêm)
Rotodynamic_Pumps_Centrifugal_and_axial, 2008, by Srinivasan
97
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Xem hh không đổi.
98
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
99
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm
100
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm (tt)
H H
VD: Một hệ thống ống nước được thiết kế với lưu lượng 150 gpm và cột áp tổng là 36 ft. Chọn bơm thích hợp theo đồ thị bơm cho sẳn. theo đồ thị bơm cho sẳn.
Bôm
Van ñoùng 1 phaàn
Van môû
Q
101
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
102
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Giải
Thiết kế: 150 gpm và 36 ft.
H, ft
36
2 2 0 1
7 in. 7 in. 1750 rpm
Van ñoùng 1 phaàn
Van môû
61 2 in. 1750 rpm
150
Q, gpm
103
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm (tt)
VD: Một bơm có đường kính bánh công tác 7 in., tốc độ 1750 rpm như đồ thị đặc tính cho sẳn. Bơm đang hoạt động tại điểm 1 trên đồ thị với công suất trên trục 2,1HP và hiệu suất 69,4%. Cần giảm lưu lượng hệ thống đến 100 gpm. Tìm cột áp, công suất đến 100 gpm. Tìm cột áp, công suất trên trục và hiệu suất mới của bơm?
H, ft
1
43
7 in. 1750 rpm
2
100
130
Q, gpm 104
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Giải
Đường kính bánh công tác 7 in. Tốc độ 1750 rpm Bơm đang hoạt động tại điểm 1. Giảm lưu lượng đến 100 gpm. Cột áp, công suất trên trục và hiệu suất mới của bơm?
H, ft
1
43
7 in. 1750 rpm
2
100
130
Q, gpm
105
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
106
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
107
Bài III-18
108
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
The affinity laws do not scale pump/pipe system operating points.
109
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm (tt)
110
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ghép bơm
Q
Q
111
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
a) Một bơm. b) Hai bơm ghép song song. c) Hai bơm ghép nối tiếp. Cấu hình nào tốt nhất, tệ nhất?
10.1. Bơm đường kính 32 in có đường đặc tính như hình 4.1a dưới chạy ở 1170 rpm trong hệ thống có đường đặc tính Hs(ft) = 100+1,5Q2, với Q tính bằng kgal/phút. Tính lưu lượng và công suất trên trục trong ba trường hợp sau:
Cột áp bơm 32-in H p = 500 – 0.3 · Q 2 Hp (ft), Q (kgal/min) Hp (ft), Q (kgal/min)
112
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đường đặc tính hệ thống. Đường đặc tính tổng hợp của bơm. Hiệu suất mỗi bơm.
10.3. Hai bơm Bell & Gossett Series 80- SC Model 1 ½ 1 ½ 7B với bánh công tác 6 ½ in hoạt động song song ở 1150 rpm để bơm 70 gpm nước ở cột áp 16,9 ft với cột áp tĩnh 10ft. Xác định:
a. b. c. d. Nếu một bơm hỏng, xác định năng suất, cột áp và hiệu suất của bơm còn lại.
113
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
10.7. Hai bơm 35 in có đồ thị đặc tính như hình 4.1b được ghép song song như hình vẽ. Bơm nước ở nhiệt độ 20oC, bỏ qua các tổn thất cục bộ. Xác định lưu lượng và công suất cần thiết nếu: a) Cả hai bơm đều hoạt động b) Một bơm không hoạt động và bị cô lặp.
Hệ số ma sát
114
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
SỐ VÒNG QUAY ĐẶC TRƯNG Specific speed
115
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
11.1. Một bơm ly tâm đường kính 18 in, hoạt động ở 880 rpm bơm nước ở 20oC, các dữ liệu của bơm như sau:
0
2000 4000 6000 8000 10000
89
Q, gal/phút H, ft P, hp
92 100 112
84 130
78 143
68 156
50 163
Xác định: a. BEP b. Hiệu suất lớn nhất c. Số vòng quay riêng d. Vẽ công suất cần thiết theo lưu lượng.
116
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
11.4. Bơm nước 70oC ở lưu lượng 20000 gal/phút và 1800 rpm. Xác định loại bơm nếu chênh áp qua bơm là: a. 170 kPa b. 1350 kPa
117
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
8.4. Bơm Bell & Gossett Series 80-SC 227 (Phụ lục 5) đường kính bánh công tác 6 in vận hành ở 1750 rpm dùng để bơm 80 gpm nước. 1. Xác định cột áp, công suất trên trục, và hiệu suất
của bơm. của bơm.
2. Sử dụng các quan hệ tương tự, xác định lưu
lượng, cột áp, công suất trên trục, và hiệu suất nếu đường kính bánh công tác thay đổi thành 6 ½ in.
3. So sánh kết quả tính toán bằng các quan hệ tương tự với đường cong thực của bơm.
118
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
const (Đọc thêm)
119
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Lực dọc trục trong bơm ly tâm
120
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cách khắc phục lực dọc trục
121
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
122
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
123
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Chương 4: Bơm hướng trục (Bơm cánh nâng) (Axial pump)
Bơm ly tâm
360 90000 m3/h
124
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phương trình làm việc
2
1
w2
c2
c1 cR
cR
u
c1u
w1 u
c2u
125
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn (3.10)
w2
c2
c1 cR
cR
u
c1u
w1 u
c2u
Cột áp bơm ly tâm
> 0 hay w1 > w2 và c2 > c1 thì 2> 1
Đặc điểm: Cột áp nhỏ hơn bơm ly tâm Để Mặt cánh dẫn phải là mặt cong.
126
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cột áp lớn nhất
w1
c1=cR
u
c1u=0
Để dòng chất lỏng qua cánh dẫn cân bằng và ổn định:
w2
2
c2
cR
u
c2u
1
127
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
w2
w1
c2
c1=cR
cR
u
n.D.
60
u
u
c2u
c1u=0
128
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cánh bơm phải thỏa mãn
Cùng bán kính
Giảm khi bán kính tăng
2 1 2 1
Cánh cong 3 chiều
Ví dụ:
2 - 1
Baùn kính caùnh bôm
20
31
2
42
1
129
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Đường đặc tính thực nghiệm (Characteristic curves)
Bơm hướng trục
Bơm ly tâm
(BHP – Brake horse power) 130
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
131
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bơm thể tích (Positive displacement pumps)
132
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bơm thể tích (Positive displacement pumps)
133
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Chương 5: Quạt
• Guồng động quạt ly tâm có: D1=480mm, D2=600mm, n=1500rpm,
k=1,2kg/m3, W1=25m/s, W2=22m/s, 1=60o, 2=120o. =120o.
Hãy dựng các tam giác vận tốc ở cạnh vào và ra của cánh guồng và xác định chiều cao cột áp lý thuyết Hl (mH2O)
ĐS: 0,218mH2O
134
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
135
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Quạt (tt)
• Cần nung nóng không khí với
lưu lượng 30000kg/h từ 20oC đến 160oC bằng 1 thiết bị trao đổi nhiệt.
Xác định năng suất (m3/s), cột áp (mét không khí) và công suất quạt (kW) khi lắp trước và sau TBTĐN. công suất quạt (kW) khi lắp trước và sau TBTĐN. Biết tổn thất thủy lực của dòng không khí qua hệ thống là 120mmH2O ở điều kiện 20oC và k=1,2kg/m3. Hiệu suất tổng ở cả hai trường hợp là như nhau 50%. Hint: H=const; T=const. ĐS: 1,48 lần
136
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
104oC
177oC
Process heat transfer – R. W. Serth
137
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
138
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
ĐS: 410ft. 2.24hp
ĐS: 6.56 m3/s. 12kW. 28.3o
139
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
140
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Specific speed
141
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Quạt ngang dòng cross-flow fan
142
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Chương 6: Máy nén
143
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén piston Năng suất lạnh <700kW
144
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén roto Năng suất lạnh <3kW
145
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén xoắn ốc Năng suất lạnh 3,5-90kW (1 – 25 tons)
146
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén trục vít Năng suất lạnh 176-1758kW (50-500 tons)
147
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén ly tâm Năng suất lạnh 350-35000kW (100-1000 tons)
148
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Cấu tạo và hoạt động của máy nén piston
THAÛI KHÍ
NAÏP KHÍ
NEÙN KHÍ
Xem animation Air compressor
149
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Công nén
p
ln
RT
ln
ÑAÚNG NHIEÄT
w p v 1 1
v 2 v 1
p 1 p 2
D
C C1
C2
ÑA BIEÁN
w
t(
2
)t 1
vp(n )vp 2 2 11 1 n
nR 1 n
)vp 1 1
ÑOAÏN NHIEÄT
w
t(
2
)t 1
vp(k 2 1
2
k
kR 1 k
2 p
A
B
1 p
v
150
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Tác hại của dung tích thừa
p
3'
2'
Tỷ số áp suất < 12
3
2
4'
1
4
Vt
V'h
Vh
v
151
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén piston nhiều cấp
p
Coâng neùn tieát kieäm
6
p4
p1 t1
p2 t2
p3 t4
p2 t3
p3 t5
p4 t6
p3 p3
4
5
2
p2
3
1
T=const
p1
V'h
Vh
v
152
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ví dụ
• Máy nén không khí 2 cấp lý tưởng có làm mát
trung gian, áp suất ban đầu p1=1bar, t1=20oC, áp suất cuối quá trình nén p4=9bar. Lưu lượng 1kg/s.
Xác định công tiêu hao của máy nén, nhiệt độ cuối Xác định công tiêu hao của máy nén, nhiệt độ cuối quá trình nén, nhiệt thải qua bình làm mát trung gian. Quá trình nén xem là đoạn nhiệt.
Nếu nén 1 cấp thì công và nhiệt độ cuối là bao
nhiêu
ĐS: 401K 549K
153
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Biểu diễn 4 câu trên lên cùng đồ thị p-v
263,2 kJ/kg 246,4 189,2 215,3
154
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Hiệu suất đẳng entropi
h là enthalpy
155
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ví dụ
• Một máy nén hơi Freon-22 của hệ thống điều hòa không khí. Áp suất và nhiệt độ hơi vào là 6bar và 10oC, quá trình nén không có trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Áp suất hơi sau khi nén là 20bar. là 20bar.
Xác định nhiệt độ hơi ra khỏi máy nén và công suất của máy nén nếu biết hiệu suất entrôpi của máy nén là 80% và lưu lượng hơi qua máy nén là 4kg/s.
Đs: 82,7oC, 152,75kW
156
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
p
p
p
h
k
0
0
d
h
i
• Hệ số chỉ thị thể tích
Tính nhiệt máy nén lạnh p p
p p
p p
0
0
0
C
C là thể tích tương đối của dung tích thừa:
C=0,03 – 0,05
p
p
05,0
at1
Tổn thất áp suất đầu hút và đẩy:
h
d
0
• Hệ số tổn thất không thấy được
'w
T T k
• Hệ số lưu lượng của máy nén
'wi
• Thể tích chuyển dời của pittông
Vh
V
V là lưu lượng thể tích hơi hút vào máy nén 157
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
• Hiệu suất chỉ thị
'w
i
Tính nhiệt máy nén lạnh (tt) bt 0 – Máy nén NH3 có con trượt b=0,002 – Máy nén NH3 không có con trượt b = 0,001 – Máy nén frêon b = 0,0025
a
• Công suất chỉ thị • Công suất chỉ thị
i
aN N
i
N N Na là công suất đoạn nhiệt
Pm (bar)
• Công suất ma sát Nm=100VhPm
– Máy nén NH3 trực lưu không có con trượt Pm=0,5-0,7at – Máy nén frêon trực lưu Pm=0,4-0,6at – Máy nén không trực lưu Pm=0,2-0,35at
158
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Tính nhiệt máy nén lạnh (tt)
• Công suất hiệu dụng Ne=Ni+Nm
N
eN
tr
• Công suất trên trục động cơ tr tr Là hiệu suất truyền động Là hiệu suất truyền động
0
COP
• Hệ số lạnh hiệu dụng
Q e N
e
159
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén pittông con trượt nằm ngang
compressor
160
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén trực lưu không có con trượt
161
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Máy nén không trực lưu không có con trượt
162
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ví dụ • Tính toán nhiệt máy nén R22 một cấp, trực lưu. Biết máy lạnh, có bình hồi nhiệt, hoạt động như đồ thị T-s. Cho biết Q0=60kW, t0= -2oC, tk=40oC, t1’=20oC. Lấy ph= pd=0,1bar, C=0,05. pm=0,5bar. C=0,05. pm=0,5bar.
T
lgp
2
3
3’
2
3
3'
1'
1
1
4
1'
4
163
i
S
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Butterfly valves
164
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Ex. 15-3 Dossat
165
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Eccentric reducer
166
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
Bơm ngoại vi (Peripheral pump, regenerative turbine pump)
167
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
centrifugal pump
regenerative turbine pump
168
Bộ Môn Công nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú
