Chương I Khái niệm về máy thủy khí 1. Th(cid:1)y l(cid:2)c – Máy th(cid:1)y l(cid:2)c – Nguy(cid:3)n Phư(cid:5)c Hoàng

+ .....

2. Bài t(cid:6)p Th(cid:1)y l(cid:2)c – Máy th(cid:1)y l(cid:2)c – Nguy(cid:3)n Phư(cid:5)c Hoàng + .....

1

3. Bơm – Qu(cid:8)t – Máy nén: Nguy(cid:3)n Văn May 4. Pumps – Fans – Compressors: Trerkasski

§1 Định nghĩa – Phân loại

Máy thủy khí: làm việc bằng cách trao ñổi năng lượng với dòng chất lỏng ñi qua máy: Bơm, Tuabin, Quạt, Máy nén

2

1

PHÂN LOẠI 1. Theo tính chất trao ñổi năng lượng với CL

Động cơ thủy lực (Tuabin nước, xilanh thủy lực, ñộng cơ gió...): nhận năng lượng của CL, biến ñổi thành cơ năng ...

Bơm, quạt, máy nén: cung cấp năng lượng cho chất lỏng.

3

PHÂN LOẠI 2. Theo nguyên lý tác d(cid:10)ng v(cid:5)i CL trong quá trình trao ñ(cid:12)i năng lư(cid:13)ng

a. (cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1) Máy cánh dẫn • Bánh công tác (BCT) chuyển ñộng quay

trong CL. BCT: mayơ + các cánh dẫn (bản cong) • Việc trao ñổi năng lượng thực hiện ñược nhờ tác dụng tương hổ giữa h(cid:14) th(cid:15)ng cánh d(cid:16)n chuy(cid:17)n ñ(cid:18)ng và dòng CL ñi qua BCT.

4

• Năng lượng trao ñổi: ñộng năng+ thế năng

2

b. (cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1) Máy thể tích

• Trao ñổi năng lượng với CL theo nguyên lý nén chất lỏng trong 1 thể tích kín dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh.

• Năng lượng trao ñổi: áp năng.

• Làm việc với áp suất cao, lưu lượng nhỏ

• Sử dụng trong ngành chế tạo máy, công

nghệ ô tô, hệ thống tự ñộng

5

Phạm vi sử dụng các loại bơm thông dụng

6

3

§2. Các thông số làm việc cơ bản

1. Lưu lư(cid:13)ng Q: lượng CL qua máy trong 1s

Lưu lượng thể tích Q: [m3/s]; [m3/h]; [lit/s]...

•

•

r r

Lưu lượng khối lượng M: [kg/s]... M = r

r .Q

•

Lưu lượng trọng lượng G: [N/s]...

g g r r

G = g

g .Q = r

r .g.Q

•

Bơm: Bỏ qua rò rỉ: Q = Qhút = Qñẩy

7

• Qlt: lưu lượng lý thuyết, phụ thuộc kết cấu,

kích thước máy, tốc ñộ làm việc

D Q: lưu lượng thực

• Q = Qlt - D • D Q: lưu lượng tổn hao (rò rỉ, làm việc

ngoài chế ñộ thiết kế...)

• Hiệu suất lưu lượng (hiệu suất thể tích):

D D

Q

Q lt

h

= h

=

=

Q

ll

Q Q lt

Q lt

8

4

D -

2. C(cid:18)t áp H (m): năng lượng mà 1 ñơn v(cid:19) tr(cid:20)ng lư(cid:13)ng ch(cid:21)t l(cid:22)ng trao ñổi với máy khi qua máy

• Bơm:

a. Cột áp thực

r

=

+

+

+

+

= eH

Z

Z

ra

e vao

r

v

p g

p v g

v 2

2 r g

2 v v 2 g

  

 - 

  

  

=

+

-

H

Z

r

p r g

p v g

2 v v 2 g

v 2

2 r g

( ) Z 43421 v = 0

    +        4342143421

H

H

tinh

dong

9

b. Cột áp lý thuyết Hlt : tính toán ñược, phụ

thuộc vào kết cấu, kích thước, vận tốc làm việc (svq của BCT, vận tốc chuyển ñộng của CL).

c. Hiệu suất thủy lực:

- - -

H

H

lt

h

= h

=

=

tl

H

H H

H

lt

lt

∆H: năng lượng mà 1 ñon vị trọng lượng CL bị tổn thất khi ñi qua máy (BCT + vỏ bơm)

10

5

D -

3. Công su(cid:21)t và hi(cid:14)u su(cid:21)t:

g .Q.H

g g

-- Công suất thủy lực: Ntl = g

-- Công suất trên trục: Ntr

• Đối với Bơm:

HQ

HQ

g=

D+

g=

D+

=

D+

N

HQ

N

N

N

tr

lt

lt

cokhi

cokhi

cokhi

Q

H

HQ

g

g

(cid:215) (cid:215) g (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) h h h h

HQ

=

=⇒ N tr

HQ h h

h

(cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215)

Bom

h H Q ck 43421

h

Bom

11

• Đối với Động cơ thủy lực, tuabin:

(cid:215) (cid:215)

g .Q.H: công suất thủy lực do dòng

g g

Ntl = g chất lỏng cung cấp cho ñcơ thủy lực

(cid:1) Công suất trên trục ra của ñcơ thủy lực:

g .Q.H.h

h h h h g g h h

Ntr = h

12

6

DcTL. Ntl = g DcTL

§3. Bơm làm việc trong hệ thống lưới

h

h, z ñ, z

ñ

• Bơm CL từ bể A lên bể B (Z, pA, pB) • Đường ống hút: lh, dh, l • Đường ống ñẩy: lñ,dñ, l • Cột áp của bơm ñược xác ñịnh thông qua các thông số hình học và thông số ñộng học (Q) của hệ thống lưới

13

Sơ ñồ bơm trong 1 hệ thống lưới

mc ra

B

mc vao

Zh

Z

14

7

A

Xác ñịnh cột áp của bơm theo các thông số của lưới

Hbơm= era - evào

A

+

+

=

Ber: mcA (cid:2)(cid:2)(cid:2)(cid:2) mc vào:

z

∑+

A

e vao

h whut

p g

2 v A g 2 p

B

2 B

=

+

+

Ber: mc ra(cid:2)(cid:2)(cid:2)(cid:2) mc B:

e

z

h

∑+

r

B

wday

v g2

=

g

H

Bom

e ra

e vao

B

A

=

+

+

+

+

z

z

B

A

∑ + h whut

∑

p g

p g

v 2

2 B g

v 2

2 A g

h wday 15

  

 - 

  

 + 

=

-

H

Bom

e ra

e vao

B

A

=

+

+

+

+

z

z

B

A

h wday

∑ + h whut

∑

p g

p g

v 2

2 B g

v 2

2 A g

  

 - 

  

 + 

-

Cột áp do bơm tạo ra ñể khắc phục yêu cầu của hệ thống lưới (cột áp lưới), bao gồm:

• Độ chênh Z của mặt thoáng bể ñẩy và bể hút (cột áp

hình học)

• Độ chênh áp suất trên mặt thoáng bể ñẩy, bể hút

• Độ chênh ñộng năng giữa mc ñẩy B và bể hút (thường

bằng 0)

16

8

• Tổn thất năng lượng trong ống hút và ống ñẩy

Phương trình ñặc tính lưới

2

H

tinh

luoi

B

A

=

=

+

H

H

z

Bom

luoi

A

. QK 444 8 64444 8 444 7 6 4444 7     2 2 p p v v ( ) ∑+ +    B A h z g g w B g g 2 2     44444444 2 44444444 3 1 H

luoi

- - -

Hlưới = Hlưới tĩnh + K.Q2

vB=0 (cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)

2

=

z

l

+

l

+

+

z

Q

H H luoi

uoi l

tinh

h

h

d

d

L d d

  

  

d

     

8 + p g 1

 1 (cid:215) 4 d  d 3 44444444

 L 1  h 4 2 d d  h h 44444444 2 K

17

Xây dựng ñường ñặc tính lưới: (quan hệ giữa Hlưới và Q)

Hlưới=Hlưới tĩnh+ K.Q2

H

Hlưới tĩnh

Q

18

9

z

1= 0,025 2= 0,027

1=2 2=12

z

BÀI TẬP MẪU Bơm ly tâm bơm nước từ bể A lên bể B (bể hở).Cho Hluoi tĩnh = 11m Đường ống hút: l1= 10m d1= 100mm l Đường ống ñẩy: l2= 30m d2= 75mm l a)Viết pt ñặc tính lưới và vẽ ñường ñặc tính lưới với Q=(0 -- 14)lít/s. Xác ñịnh giá trị cột áp lưới tại Q=8 lit/s. Tính công suất trên trục bơm nếu hiệu suất bơm tại chế ñộ này là 78% b) Đường ñặc tính của bơm cho theo bảng ứng với số vòng quay n=1600v/ph. Vẽ ñường ñặc tính bơm H(Q); h (Q);

Q[lit/s] H[m] 0 15 2 15,5 4 15,7 6 15 8 14 10 12 12 10 14 8

19

h h h 0 40 60 74 78 70 60 40 h %

Ống ño áp suất tại A

Z

L

L

Bơm

A

2L

z

Nước chảy trong 1 hệ vòng kín gồm 1 bơm và 1 bộ làm nguội có hệ số cản z =20. Tổng chiều dài của các ống nối là 4L=40m, ñường kính ống d=40mm, hệ số ma sát ñường ống l =0,02. Điểm A trên ñường ống nối với ống ño áp hở, ñộ cao nước dâng lên trong ống là Z=4m.

a) Xác ñịnh cột áp, công suất trên trục của bơm. Biết lưu lượng của bơm Q=3,76 lit/s, hiệu suất bơm h =0,7. b) Xác ñịnh áp suất tại cửa vào của bơm c) Xác ñinh giá trị Z nhỏ nhất bằng bao nhiêu ñể trong hệ thống không có áp suất chân không.

20

10

§4. Hiện tượng xâm thực - Chiều cao hút cho phép

I. HI(cid:23)N T(cid:24)(cid:25)NG XÂM TH(cid:26)C • pbh : áp suất bay hơi bão hòa của CL tại 1 nhiệt ñộ

xác ñịnh

• Nếu pt vao = pbh : chất lỏng tạo thành bọt khí tại

cửa vào

• Bọt khí ñi vào BCT (cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1) hiện tượng xâm thực

p bh

toC 0 10 20 30 40 60 80 120 100

21

Cơ chế hiện tượng xâm thực

• Bọt khí ñi vào BCT (cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1) p > pbh

(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1) ngưng tụ thành giọt CL có thể tích nhỏ hơn nhiều so với bọt khí, (cid:1) không gian trống trong dòng chảy trong BCT.

0,06 0,12 0,75 2,03 4,83 g 0,2 4 [m] 0,48 pbh pa

• CL ñiền ñầy vùng không gian trống với vận tốc rất cao (cid:1) ñộng năng biến thành áp năng (cid:1) sự tăng ñột ngột áp suất trong BCT (cid:1) sóng áp suất.

* Tác ñ(cid:18)ng lên b(cid:27) m(cid:28)t v(cid:22) bơm, BCT (cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)v(cid:29)t n(cid:30)t, tróc r(cid:31) b(cid:27) m(cid:28)t: phá h(cid:1)y b(cid:27) m(cid:28)t làm vi(cid:14)c, * Rung ñ(cid:18)ng, gi m lưu lư(cid:13)ng, gi m hi(cid:14)u su(cid:21)t,.

22

11

• Cần tránh hiện tượng xâm thực (cid:1) khống chế pt tại cửa vào của bơm (hoặc tại cửa ra của TB) pt vao > pbh tại To làm việc (cid:1) pck vao (tại cửa vào của bơm, cửa ra của TB) không vượt quá giá trị cho phép.

23

II- C(cid:18)t áp chân không t(cid:8)i c!a vào và chi(cid:27)u cao hút cho phép c(cid:1)a bơm

p

p

p

dA

dv

dv

2 v

2 v

2 A

+

+

=

+

+

+

-=

+

+

⇒

z

z

h

z

h

∑

∑

A

v

h

v

h

v g2

v g2

v g2

  

  

p

ck

vao

2 v

=

+

+

=

H

z

ck

vao

v

∑ h h

g g g

v g2

  

  

• Tại mc vào luôn có áp suất chân không, • Cột áp chân không tại mc vào Hckvào nhằm:

24

- Khắc phục chiều cao hút Zh - Khắc phục tổn thất trên ñường ống hút hwh. - Tạo vận tốc tại miệng vào của bơm vv.

12

g

• Tránh hiện tượng xâm thực: Hckvào

[Hck]:

p

vao

=

=

+

+

]

£

H

Z

[ H

ck

h

h wh

ck

∑

ck g

2 v v 2 g

• Chiều cao hút cho phép:

a

=

+

£

]

]

=

]

[ Z

h

h

∑ wh h

[ Z

[ H

h

ck

h wh

∑-

p g

p D+ bh g

  

  

2 v v 2 g

4

3

- -

h

10

Qn C

   

   

25

n: số vòng quay trong 1 phút; (cid:215) (cid:215) ‡ D

13

Q: m3/s; C = 800 ‚ 1000: phụ thuộc vào kết cấu bơm