Cơ Khí Lưu Chất - Máy Bơm, Trạm Bơm part 3

Chia sẻ: Fewgnmerihnweil Bgmrtlihnmeilbni | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

90
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Archimedes đã mô tả các máy bơm đầu tiên vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên được biết đến như là Bơm trục vít của Archimedes.Bơm hoạt động bằng cách dùng cơ năng để đẩy môi chất, hoặc là nâng cao lên hoặc nén lại.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cơ Khí Lưu Chất - Máy Bơm, Trạm Bơm part 3

xoay goïc caïnh. Nhåì thãú maì khi maïy båm laìm viãûc åí chãú âäü khaïc thiãút kãú maïy båm thay âäøi goïc âàût âãø âæa båm vãö traûng thaïi laìm viãûc gáön thiãút kãú, vuìng hiãûu suáút cao seî räüng. Hçnh 2 - 10. Cáúu taûo båm truûc kiãøu caïnh cäú âënh. 1- voìng âàût; 2- chènh hæåïng; 3- voìng cao su; 4- nàõp; 5- buloong; 6,15- thán vaì truûc båm; 7- BXCT; 8,17- äø truûc hæåïng dæåïi vaì trãn; 9- voí chæïa caïnh hæåïng doüng; 10- buìloong; 11- khung âåî; 12- bäü phán chaíy voìng; 13- nàõp quan tràõc; 14- noïn khuãúch taïn; 16- âoaûn dáùn næåïc vaìo äúng âáøy; 18- voìng bêt; 19- truûc âäüng cå âiãûn. D. MAÏY BÅM HÆÅÏNG CHEÏO 17 http://nuoc.com.vn
Vãö caïc thäng säú cäüt næåïc, læu læåüng vaì hiãûu suáút thç maïy båm hæåïng cheïo chiãúm vë trê trung gian giæîa hai loaûi båm li tám vaì hæåïng truûc ( xem Hçnh 2 - 11 ). Cháút loíng tæì nguäön chuyãøn âäüng theo hæåïng truûc doüc äúng huït 1 vaìo BXCT 2. Trong BXCT 2 doìng næåïc quay mäüt goïc nhoí hån 900 so våïi truûc quay 7 räöi tënh tiãún trong buäng xoàõn 3, sau âoï qua âoaûn cän khuãúch taïn vaìo äúng âáøy 4. Hçnh 2 - 11. Cáúu taûo båm hæåïng cheïo truûc âæïng. a) Loaûi coï âæåìng dáùn ra xoàõn. b) Loaûi coï cå cáúu hæåïng doìng. Hçnh 2 - 12. Nhçn ngoaìi båm hæåïng cheïo. 18 http://nuoc.com.vn
Maïy båm hæåïng cheïo âæåüc chãú taûo hai loaûi: loaûi duìng våïi cäüt næåïc tháúp ( < 20 m ) vaì loaûi duìng båm cäüt næåïc trung bçnh ( H = 20 ... 60 m ) mäüt cáúp hoàûc âa cáúp, truûc ngang hoàûc truûc âæïng. Sau cæía ra BXCT coï hai daûng kãút cáúu: loaûi sau cæía ra laì âæåìng dáùn xoàõn ( cáúu taûo vaì laìm viãûc gáön nguyãn lyï cuía båm li tám hån ) vaì loaûi sau cæía ra laì cå cáúu hæåïng doìng ( cáúu taûo vaì laìm viãûc gáön nguyãn lyï båm hæåïng truûc hån ). 19 http://nuoc.com.vn
Chæång III. ÂÀÛC TÊNH CUÍA BÅM CAÏNH QUAÛT. A. NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC CUÍA MAÏY BÅM LI TÁM. I. Nguyãn lyï laìm viãûc cuía båm li tám. Khi âäüng cå quay truyãön mä men quay laìm quay BXCT cuía maïy båm, caïnh båm truyãön nàng læåüng cho cháút loíng âáøy cháút loíng dëch chuyãøn. Váûy ta haîy láúy mäüt máùu âiãøm cháút loíng M âãø nghiãn cæïu , xem Hçnh 3 - 1: Hçnh 3 - 1. Cháút âiãøm M âæåüc xeït åí caïch tám quay mäüt âoaûn r, váûy máùu M coï kêch thæåïc laì b.dr.rdϕ vaì khäúi læåüng dm = ρ.b.rdϕ.dr. Khi BXCT quay våïi täúc âäü goïc ω seî sinh læûc li tám dF = dm.ω2r. Chia dF cho diãûn têch b.rdϕ ta âæåüc læûc li tám âån vë dp = dF = brdϕ ρ.ω2. r.dr. Váûy aïp suáút chãnh lãûch giæîa cæía ra vaì cæía vaìo BXCT seî laì: r2 ω 2 (r 2 − r 1 ) 2 r2 r 2 dF r2 2 ∆P = P 2 − P1 = ∫ dp = ∫ = ∫ ω 2 ρrdr = ρ ω 2 ∫ rdr = ρ ; (3-1) brdϕ 2 r1 r1 r1 r1 Tæì cäng thæïc ( 3 - 1 ) ta ruït ra nháûn xeït: - Chãnh lãûch aïp læûc giæîa cæía ra vaì cæía vaìo ∆P tyí lãû thuáûn våïi bçnh phæång täúc âäü goïc vaì âæåìng kênh cæía ra D2, tyí lãû nghëch våïi âæåìng kênh cæía vaìo D1 cuía BXCT. Do váûy, tàng voìngü quay cuía båm ( n ) hoàûc tàng âæåìng kênh cæía ra, giaím âæåìng kênh cæía vaìo seî tàng âæåüc aïp læûc cháút loíng cáön båm; - Do ngoaûi vi BXCT khäng bë bët kên nãn aïp læûc åí ngoaûi vi nhoí hån aïp læûc cæía ra P2 do váûy næåïc seî vàng ra khoíi BXCT âãø vaìo äúng âáøy. Âoï cuîng chênh laì nguyãn lê laìm viãûc cuía båm li tám laì nhåì taûo ra læûc li tám khi BXCT quay âãø båm næåïc. - Ngoaìi nhæîng nháûn xeït trãn ta coìn nháûn tháúy: ∆P coìn phuû thuäüc vaìo khäúi læåüng 1 riãng ρ cuía læu cháút. ÅÍ âiãöu kiãûn chuáøn, khäúi læåüng riãng cuía khäng khê chè bàòng 830 khäúi læåüng riãng cuía næåïc, vç váûy âãø båm âæåüc næåïc thç træåïc khi chaûy maïy båm cáön phaíi âäø âáöy næåïc trong buäöng cäng taïc cuía maïy båm ( mäöi næåïc ). II. Thaình láûp phæång trçnh cå baín cuía maïy båm li tám 20 http://nuoc.com.vn
Quan saït sæû chuyãøn âäüng cuía cháút loíng trong BXCT ta tháúy cháút loíng vaìo cæía vaìo theo hæåïng song song våïi truûc båm vaì âi ra theo hæåïng thàõng goïc våïi truûc ( Hçnh 3 -2 ). Cháút loíng trong BXCT chuyãøn âäüng theo khäng gian phæïc taûp: væìa quay theo BXCT → → våïi váûn täúc theo U væìa chuyãøn âäüng tæång âäúi theo khe caïnh våïi váûn täúc tæång âäúi W . Hçnh 3 - 2. Daûng caïnh vaì tam giaïc täúc âäü. → → → Täøng håüp hai thaình pháön váûn täúc naìy laûi chuïng ta coï váûn täúc tuyãût âäúi C = U + W , biãøu diãùn chuïng thaình mäüt tam giaïc kheïp kên goüi laì " tam giaïc täúc âäü ". ÅÍ cæía vaìo ta kyï hiãûu caïc thaình pháön våïi chè säú 1, åí cæía ra kê hiãûu chè säú 2. C1r = C1sin α1 vaì C2r = C2sinα2; Caïc thaình pháön váûn täúc hæåïng kênh : Caïc hçnh chiãúu váûn täúc lãn váûn täúc theo: C1u = C1cosα1 vaì C2u = C2cosα2. Viãûc thaình láûp phæång trçnh cå baín cuía maïy båm li tám våïi chuyãøn âäüng khäng gian phæïc taûp cuía doìng chaíy laì ráút khoï thæûc hiãûn, do váûy viãûn syî Nga Euler âaî âæa ra mäüt säú giaí thiãút sau âáy cho dãù thiãút láûp: - Coi doìng chaíy trong khe caïnh quaût laì táûp håüp nhiãöu doìng nguyãn täú håüp thaình. Tæì âoï suy ra: quyî âaûo cuía cháút âiãøm doìng chaíy seî song song tuyãût âäúi våïi hçnh cong caïnh quaût, täúc âäü tæång âäúi cuía cháút âiãøm doìng chaíy seî tiãúp tuyãún våïi caïnh quaût vaì coï cuìng giaï trë khi chuïng cuìng nàòm trãn mäüt voìng troìn âäöng tám, doìng chaíy seî laì doìng âäúi xæïng qua truûc båm. Âãø phuì håüp våïi giaí thiãút naìy ta tæåíng tæåüng BXCT phaíi coï säú læåüng caïnh quaût laì vä cuìng ( Z = ∞ ), caïnh quaût vä cuìng moíng vaì khe caïnh ráút heûp vaì daìi. - Cháút loíng qua caïnh quaût maì ta nghiãn cæïu laì cháút loíng lyï tæåìng. Nghéa laì cháút loíng khäng nhåït nãn khäng coï æïng suáút tiãúp sinh ra giæîa caïc låïp cháút loíng vaì nhæ váûy seî khäng coï täøn tháút ma saït thuíy læûc - Cháút loíng chaíy äøn âënh. Giaí thiãút naìy coï thãø tçm âæåüc sau khi khåíi âäüng båm mäüt thåìi gian trong træåìng håüp mäi træåìng bãn ngoaìi khäng âäøi. Våïi giaí thiãút cuía Euler ta tiãún haình thaình láûp phæång trçnh cå baín cho maïy båm giaí tæåíng coï säú caïnh vä haûn, caïnh coï bãö daìy vä cuìng moíng, båm cháút loíng lyï tæåíng. Âãø ruït ra phæång trçnh ta aïp duûng âënh luáût vãö sæû thay âäøi mä men âäüng læåüng. Trong træåìng håüp naìy coï thãø phaït biãøu laì: Âäü biãún thiãn mä men âäüng læåüng ∆L cuía chuyãøn âäüng 21 http://nuoc.com.vn
cháút loíng trong mäüt âån vë thåìi gian doüc theo truûc quay cuía BXCT bàòng mä men ngoaûi læûc, nghéa laì bàòng mä men xoàõn ∆M cuía caïnh taïc duûng lãn cháút loíng: ∆L = L2 - L1 = ∆M. Xeït mäüt khäúi cháút loíng coï khäúi læåüng riãng ρ chuyãøn âäüng tæì cæía vaìo 1 âãún cæía ra 2 våïi læu læåüng ∆Q ( xem Hçnh 3 - 2 ) ta coï: Mä men âäüng læåüng åí cæía vaìo 1 laì: L1 = ρ.∆Q.C1. l1= ρ∆QC1r1cosα1 = ρ∆QC1ur1 Mä men âäüng læåüng åí cæía ra 2 laì : L2 = ρ.∆Q.C2 .l2= ρ∆QC2r2cosα2 = ρ∆QC2ur2 Váûy âäü âäü biãún thiãn mä men âäüng læåüng tæång æïng seî laì: ∆L = L2 - L1 = ρ∆Q( C2ur2 - C1ur1 ) vaì = ∆M. Måí räüng cho toaìn BXCT ta coï: Σ∆L = ρQ( C2ur2 - C1ur1 ) ì = Σ∆M = M. Nhán hai vãú cuía cäng thæïc trãn våïi cuìng täúc âäü goïc ω, ta coï: ρQ( C2ur2ω - C1ur1ω) ì = M (*) Vç r.ω = U vaì vç cäng suáút N = Mω vaì = ρgQH∞l , trong âoï kyï hiãûu H∞l biãøu thë cäüt næåïc cuía båm coï säú caïnh vä haûn, cháút loíng lyï tæåíng, cho nãn cäng thæïc ( * ) seî laì: ρQ( C2uU2 - C1uU1) = ρgQ H∞l ( ** ) Chuyãøn vãú vaì giaín æåïc ( ** ) ta ruït ra âæåüc phæång trçnh cå baín ( phæång trçnh Euler) nhæ sau: 1 H∞l = ( U2C2u - U1 C1u ) (3-1) g Nháûn xeït phæång trçnh cå baín Euler ( 3 -1 ) - Phæång trçnh Euler khäng coï màût troüng læåüng riãng γ nghéa laì khäng phuû thuäüc vaìo mäüt læu cháút cuû thãø naìo, váûy noï duìng chung cho næåïc vaì moüi læu cháút khaïc nhæ xàng, dáöu, khäng khê ..v.v... - Khi láûp phæång trçnh ta chè xeït hai âiãøm cæía vaìo vaì cæía ra maì khäng xeït âãún hçnh daûng caïnh, do váûy phæång trçnh ( 3 - ) duìng âæåüc chung cho moüi loaûi båm caïnh quaût. - Âãø tàng cäüt næåïc cuía båm H∞l thç coï thãø coï nhæîng biãûn phaïp nhæ: tàng U2 ( hay cuîng chênh laì tàng ω hay voìng quay n hoàûc D2 cuía båm ), tàng C2u nhæng tàng C2u cuîng coï nghéa laì giaím goïc α2, træåìng håüp α2 = 0 thç Q = ΠD2b2C2r = ΠD2b2C2sinα2 = 0 laì khäng âæåüc. Do váûy trong chãú taûo thæåìng láúy α2 = 8 ... 150 laì täút nháút. - Thiãút kãú cæía vaìo khe caïnh BXCT khäng xaíy ra doìng chuyãøn âäüng xoay nghéa laì thaình pháön C1u = C1sinα1 = 0 âãø náng cao cäüt næåïc, do váûy ngæåìi ta chãú taûo båm li tám coï goïc α1 = 90 0. Træåìng håüp naìy phæång trçnh ( 3 - 1 ) seî laì: 1 H∞l = ( U2C2u ) (3-2) g III. Phæång trçnh ( 3 - 1 ) aïp duûng cho båm thæûc tãú 22 http://nuoc.com.vn
Phæång trçnh Euler ( 3 - 1 ) âæåüc thaình láûp trãn cå såí nhæîng giaí thiãút âaî nãu laì cå såí âãø aïp duûng vaìo chãú taûo maïy båm thæûc tãú. Hiãûn nay caïc maïy båm li tám coï säú caïnh tæì 6 ... 12, khe caïnh ngàõn, caïnh coï âäü daìy nháút âënh måïi chëu âæåüc læûc ... do váûy doìng chaíy khäng thãø baïm saït vaìo caïnh vç váûy coï xoaïy næåïc hæåïng truûc phaït sinh. Ngæåìi ta âaî coï nhiãöu nghiãn cæïu so saïnh kãút quaí giæîa lyï thuyãút vaì thæûc nghiãûm. Hçnh 3 - 3. Så âäö chuyãøn âäüng tæång âäúi cuía cháút loíng trong caïc raïnh BXCT coï caïnh quaût hæîu haûn. I,II- chuyãøn âäüng tënh tiãún vaì chuyãøn âäüng quay; III- biãøu âäö phán bäú váûn täúc tæång âäúi W vaì aïp suáút ténh p cm trong màût càõt ngang åí caïc raînh giæîa caïc caïnh BXCT. Mäùi caïnh cuía BXCT båm li tám âãöu "aïp" vaìo cháút loíng laìm cho cháút loíng chaíy voìng. Båíi váûy aïp læûc ténh åí màût træåïc seî låïn hån åí màût sau. Trãn cå såí cuía phæång trçnh Bernulli âäúi våïi chuyãøn âäüng tæång âäúi tháúy ràòng doüc màût træåïc caïnh, cháút loíng chuyãøn âäüng våïi váûn täúc tæång âäúi seî nhoí hån màût sau cuía caïnh. Chuyãøn âäüng tuyãût âäúi cuía raînh giæîa caïc caïnh, nhçn bçnh âäö laì chuyãøn âäüng quay våïi täúc âäü goïc bàòng täúc âäü goïc cuía BXCT, âäöng thåìiì do coï læûc quaïn tênh sinh ra chuyãøn âäüng tënh tiãún cuía cháút loíng chäúng laûi chuyãøn âäüng quay naìy.Täøng håüp hai daûng chuyãøn âäng trãn chuïng ta nháûn âæåüc biãøu âäö gáön âuïng cuía váûn täúc tæång âäúi W. Chuyãøn âäüng quay tæång âäúi cuía cháút loíng trong raînh coï khaïc täúc âäü tæång âäúi trung bçnh: åí cæía ra: W2 quay ngæåüc våïi chiãöu quay cæía BXCT, coìn åí cæía vaìo laûi quay cuìng chiãöu våïi BXCT ( xem II, Hçnh 3 - 2 ). Hiãûn tæåüng thuíy âäüng xáøy ra trong BXCT ráút phæïc taûp vaì chæa coï låìi giaíi thoía âaïng cuäúi cuìng. Båíi váûy chæa thãø thaình láûp âæåüc phæång trçnh âuïng vãö sæû phuû thuäüc cuía cäüt næåïc vaìo säú læåüng caïnh. Ngæåìi ta váùn phaíi sæí duìng phæång trçnh Euler våïi säú caïnh vä haûn nhæng âæa thãm vaìo hãû säú hiãûu chènh K coï kãø âãún thæûc tãú laì säú caïnh Z hæîu haûn. Trong thæûc tãú thæåìng duìng cäng thæïc cuía K. Påìpláyder sau âáy âãø tênh cäüt næåïc lyï tæåíng Hl säú caïnh hæîu haûn: Hl = K H∞l (3-3) Trong âoï hãû säú hiãûu chènh K âæåüc xaïc âënh nhæ sau: 23 http://nuoc.com.vn
1 K= (3-4) 0,6(1 + sin β 2) 1+ 2 2 D1 Z [1 − ] D2 2 Hãû säú K cuîng coï thãø láúy gáön âuïng theo taìi liãûu sau âáy, tuìy thuäüc vaìo tyí täúc ns: ns ( v/ph ) 40 50 75 100 125 150 175 200 250 K 0,78 0,8 0,81 0,82 0,805 0,77 0,715 0,675 0,55 IV. AÍnh hæåíng cuía goïc β2 âäúi våïi viãûc choün hçnh daûng caïnh quaût 1. YÏ nghéa váût lyï cuía phæång trçnh cå baín ( 3 - 1 ) Âãø tçm hiãøu váún âãö naìy ta biãún âäøi phæång trçnh ( 3 - 1 ) theo caïc âån giaín sau: Tæì tam giaïc täúc âäü ta viãút caïc cäng thæïc læåüng gêaïc vãö thaình pháön váûn täúc cho cæía vaìo vaì cæía ra BXCT sau: W 1 = C1 + U1 − 2 C1 U1cos α1 vaì ruït ra C1 U1 2 2 2 u u W 2 = C 2 + U 2 − 2 C 2u U 2 cos α 2 vaì ruït ra C 2u U 2 , sau âoï thay caïc giaï trë naìy vaìo 2 2 2 phæång trçnh cå baín ( 3 - 1 ) ta coï daûng måïi cuía noï: C 2 − C1 U 2 − U1 W1 − W 2 2 2 2 2 2 2 H ∞l = + + (3-5) 2g 2g 2g Ta xem xeït yï nghéa cuía caïc thaình pháön váûn täúc trong cäng thæïc ( 3 - 5 ): - Tæì daûng chung cuía phæång trçnh Bernulli viãút cho doìng nguyãn täú báút kyì cuía p C2 + chuyãøn âäüng ta coï: = hàòng säú, trong âoï thaình pháön thæï nháút laì ténh nàng ( kyï γ 2g hiãûu laì Ht ), coìn thaình pháön thæï hai laì âäüng nàng ( kyï hiãûu laì Hâ ). Tæì âáy suy ra : 2 C AÏp læûc toaìn pháön cuía mäüt dån vë cháút loíng træåïc khi vaìo BXCT laì H1 = H t1 + 1 ; 2g 2 C Tæång tæû, aïp læûc toaìn pháön sau khi ra khoíi BXCT laì H 2 = H t 2 + 2 . Váûy cäüt næåïc 2g toaìn pháön do caïnh quaût cuía båm li tám taûo ra laì: C 2 − C1 2 2 H ∞l = H 2 − H1 = ( H t 2 − H t1) + (3-6) 2g 24 http://nuoc.com.vn