Xây dựng hệ thống tàu

Chia sẻ: Mr Hoango9 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:112

Thêm vào BST

Báo xấu

267
lượt xem 109
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cùng nắm kiến thức trong Tài liệu Hệ thống tàu thông qua việc tìm hiểu nội dung các chương sau: chương 1 hệ thống tàu, chương 2 hệ thống hút khô và dằn tàu, chương 3 hệ thống phòng cháy chữa cháy, chương 4 hệ thống điều hòa không khí, chương 5 hệ thống cấp nước sinh hoạt vệ sinh, chương 6 hệ thống đặc biệt tàu dầu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng hệ thống tàu

TRAÀN COÂNG NGHÒ HEÄ THOÁNG TAØU Thaønh phoá Hoà Chí Minh 10/2002 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC GIAO THOÂNG VAÄN TAÛI TP HOÀ CHÍ MINH
HEÄ THOÁNG TAØU Taøi lieäu hoïc taäp giaønh cho sinh vieân ngaønh ñoùng taøu Thaønh phoá Hoà Chí Minh 10/2002 2
MUÏC LUÏC Chöông I: Heä thoáng taøu 1. Đơn vị đo trong hệ thống SI 4 2. Ống trên tàu 4 3. Van tàu 8 4. Bơm dùng trong các hệ thống tàu 15 5. nguyên tắc chung thiết kế hệ thống ống tàu 18 6. yêu cầu kỹ thuật cho các hệ thống ống 24 Chöông II: Heä thoáng huùt khoâ vaø daèn taøu 30 1. Heä thoáng huùt khoâ 30 2. Hệ thống dằn nghieâng taøu 37 3. Heä thoáng nöôùc daèn 33 Chöông III: Heä thoáng phòng cháy chữa cháy 39 1. Yeâu caàu veà heä thoáng phoøng vaø choáng chaùy 39 2. Kết cấu chống cháy 39 3. Heä thoáng phát hiện cháy 43 4. Heä thoáng chữa cháy 51 Chöông IV: Heä thoáng ñieàu hoøa khoâng khí 62 1. Heä thoáng thoâng gioù 62 2. Heä thoáng ñieàu hoøa khoâng khí 66 Chöông V: Heä thoáng caáp nöôùc sinh hoaït, veä sinh 73 1. Heä thoáng caáp nöôùc sinh hoaït 73 2. Heä thoáng veä sinh 74 Chöông VI: Heâ thoáng ñaëc bieät taøu daàu 77 1. Yeâu caàu kyõ thuaät heä thoáng taøu daàu 77 2. Heä thoáng chuyeån haøng vaø bơm vét khoang 77 3. Heä thoáng thoaùt khí haàm haøng 86 4. Heä thoáng söôûi haøng 90 5. Heä thoáng laøm veä sinh haàm haøng 91 Phụ lục 93 Tài liệu tham khảo 100 3
CHÖÔNG I HEÄ THOÁNG TAØU THUÛY Heä thoáng chung cuûa taøu goàm heä ñöôøng oáng, caùc thieát bò, maùy moùc chuyeân ngaønh, duïng cuï ño vv… ñaûm traùch chuyeån dòch haøng loûng, khí, khoâng khí trong noäi boä taøu, nhôø ñoù taøu hoaït ñoäng bình thöôøng, ñuùng chöùc naêng. Trong caùc heä thoáng naøy khoâng ñeà caäp caùc oáng, thieát bò giaønh cho heä thoáng maùy taøu. Heä thoáng naøy theo caùch duøng caùc nhaø ñoùng taøu söû duïng tieáng Anh thuoäc veà caùc heä thoáng phuïc vuï taøu (ship service systems) [3], theo caùch duøng trong saùch tieáng Nga seõ laø heä thoáng taøu [1],[2]. Caùc heä thoáng chung cuûa taøu treân taøu daân söï goàm: heä thoáng huùt khoâ, nöôùc daèn, heä thoáng cöùu hoûa, heä thoáng caáp nöôùc sinh hoaït, heä thoáng nöôùc veä sinh, heä thoáng ñieàu hoøa khoâng khí, heä thoáng thoâng gioù, heä laøm laïnh treân taøu coù khoang haøng laïnh, heä thoáng khí neùn, heä thoáng ñaëc bieät treân taøu daàu. 1. Ñôn vò ño trong heä thoáng SI Trong saùch naøy seõ söû duïng ñôn vò ño theo heä thoáng SI. Chieàu daøi : m Khoái löôïng : kg Thôøi gian : giaây, (vieát taét sec, s) Löïc : Newton, vieát taét N = 1kg.1m/s2. AÙp suaát : Pascal = N/m2 Maät ñoä : kg/m3 Coâng, naêng löôïng : J = 1N. 1m Coâng suaát : W = 1J/1s Coâng thöùc qui ñoåi ñaïi löôïng duøng töø heä thoáng MKS sang SI Maät ñoä : kG.s2/m4 = 9,80665 kg/m3. Löïc : kG = 9,80665 N Troïng löôïng rieâng : kG/m3 = 9,80665 N/m3 Coâng, naêng löôïng : kG.m = 9,80665 J Coâng suaát : lG.m/s = 9,80665 W; 1 ML = 735,499 W AÙp löïc : 1 bar = 105 N/m2; (1 m coät nöôùc) 1m cn = 9,80655 N/m2. 1 at = 1kG/cm2 = 9.80665.104 N/m2 ≈ 0,1 MPa 2. OÁng treân taøu Caùc oáng duøng treân taøu laøm töø theùp hoaëc kim loaïi maøu. OÁng laøm töø nhöïa cuõng ñöôïc pheùp duøng treân caùc taøu daân söï. Caên cöù choïn vaät lieäu oáng thöôøng töø tính chaát chaát loûng hoaëc khí ñi qua oáng. Caùc chaát naøy, trong thöïc teá söû duïng thöôøng gaëp: nöôùc ngoït noùng hoaëc laïnh, nöôùc bieån, hôi nöôùc, khoâng khí, daàu, nhôùt, saûn phaåm töø daàu, hoùa chaát vv… Hoaù chaát vaø nhöõng chaát loûng, khí hoaït tính cao chæ ñöôïc chuyeån qua oáng laøm töø vaät lieäu choáng aên moøn, choáng phaûn öùng hoùa hoïc vôùi caùc chaát ñi qua. OÁng treân taøu cuõng nhö oáng duøng trong coâng nghieäp phaân bieät ñoä lôùn qua ñöôøng kính danh nghóa (ñöôøng kính qui öôùc) Dy, tính baèng mm trong heä thoáng MKS. Ñöôøng kính 4
Dy seõ duøng trong caùc baûng tính. Ñöôøng kính qui öôùc cuûa oáng luoân ñöôïc tieâu chuaån hoùa. OÁng trong ngaømh ñoùng taøu coù ñöôøng kính Dy theo daõy sau: 3, 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 70, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350 , 400, 500. Chieàu daøy oáng tính choïn theo aùp löïc chaát loûng hoaëc khí chaûy qua. Ñöôøng oáng coù theå chòu ñöôïc aùp löïc thieát keá (aùp löïc qui öôùc, aùp löïc ñònh möùc), kyù hieäu py , cuøng giaù trò aùp löïc tính baèng N/m2. AÙp löïc naøy luoân ñöôïc tính trong ñieàu kieän moâi tröôøng, trong ñoù coù nhieät ñoä. Ñôn vò ño duøng tröôùc ñaây nhö ñaõ neâu laø kG/cm2 coøn ngaøy nay laø Pascal. OÁng theùp theo qui öôùc, seõ phaûi laøm vieäc trong ñieàu kieän moâi tröôøng chòu nhieät ñoä ñeán 200°C, oáng ñoàng, laton, bron chòu nhieät ñoä qui öôùc120°C. Tröôøng hôïp oáng phaûi laøm vieäc treân nhieät ñoä qui öôùc, caùc baûng tính rieâng ñöôïc ñöa vaøo xem xeùt vaø choïn löïa. Nhöõng qui ñònh sau ñaây ghi taïi TCVN 6259-3:1997 (Qui phaïm phaân caáp vaø ñoùng taøu bieån voû theùp, Phaàn 3: Heä thoáng maùy taøu). Baûng 1.1 Loaïi chaát AÙp suaát thieát keá (p) vaø nhieät ñoä thieát keá (t) Nhoùm I Nhoùm II Nhoùm III Hôi nöôùc vaø daàu p > 1,6 MPa hoaëc p ≤ 1,6 MPa vaø t p ≤ 0,7 MPa vaø t noùng t > 300° C ≤ 300° C ≤ 170° C p > 1,6 MPa hoaëc p ≤1,6 MPa vaø t p ≤ 0,7 MPa vaø t t > 150° C ≤ 150° C ≤ 60° C p > 4,0 MPa hoaëc p ≤ 4,0 MPa vaø p ≤ 1,6 MPa vaø t t > 300° C t ≤ 300° C ≤ 200° C Ñoä beàn oáng phaûi naèm trong giôùi haïn caùc cô quan coù thaåm quyeàn cho pheùp söû duïng. Theo qui ñònh cuûa Nhaø nöôùc Vieät nam, theå hieän taïi TCVN 6259-3:1997 ñang neâu, öùng suaát cho pheùp cuûa oáng theùp caùc bon vaø theùp hôïp kim thaáp phaûi tính vaø choïn theo baûng, trang 132 phaàn 3 Qui phaïm, theo ñoù: R20 E f1 = ; f2 = t 2,7 1,6 trong ñoù R20 - giôùi haïn beàn keùo nhoû nhaát cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä trong phoøng, (N/mm2), Et - giôùi haïn chaûy hoaëc giôùi haïn qui öôùc cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä thieát keá, (N/mm2). Caùc oáng phaûi coù ñoä daøy ñaûm baûo khi boá trí vaøo caùc heä thoáng trong taøu. Chieàu daøy qui ñònh cuûa oáng chòu aùp löïc beân trong xaùc ñònh theo coâng thöùc ghi trong tieâu chuaån Nhaø nöôùc. tr = t0 + b + C (mm) pD trong ñoù t 0 = , vôùi p – aùp suaát thieát keá (MPa), D – ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng, 2 fJ + p (mm), f – öùng suaát cho pheùp (N/mm2), J – heä soá beàn cuûa moái noái, = 1,0 cho oáng lieàn, 0,85 oáng haøn; 5
1 D b - soá buø theâm chieàu daøy bò bieán moûng khi uoán, b = t0 2,5 R C – löôïng buø theâm cho aên moøn, (mm). Trong moïi tröôøng hôïp chieàu daøy oáng theùp phaûi lôùn hôn chieàu daøy qui phaïm ghi taïi tieâu chuaån ñang ñeà caäp, baûng 3/12.6(1) trang 135. Hình 1. Noái oáng tröïc tieáp Caùc oáng phaûi qua thöû nghieäm aùp löïc. AÙp löïc söû duïng trong ñieàu kieän thöû lôùn hôn aùp löïc qui öôùc 1,25 – 2 laàn. Cuï theå hôn, caùc oáng nhoùm I, II, caùc oáng hôi nöôùc, caùc oáng caáp nöôùc, caùc oáng khí neùn vaø caùc oáng daàu ñoát coù aùp suaát thieát keá treân 0,35MPa phaûi ñöôïc thöû thuûy löïc cuøng vôùi caùc phuï tuøng ñaõ ñöôïc haøn sau gia coâng, ôû aùp suaát baèng 1,5 laàn aùp suaát thieát keá. OÁng treân taøu ñöôïc sôn maøu nhaèm giuùp ngöôøi laép raùp vaø ngöôøi duøng phaân bieät loaïi haøng qua oáng. Maøu ñöôïc sôn thaønh khoanh troøn ngoaøi oáng, chieàu daøi khoanh töø 25 - 50mm, taïi nhöõng vò trí deã nhaän thaáy. Maøu qui öôùc duøng nhö sau: oáng huùt khoâ maøu ñen, oáng heä thoáng nöôùc daèn vaøng, hôi nöôùc maøu ñoû, ñöôøng nöôùc ngoït maøu xaùm, oáng daãn heä thoáng veä sinh maøu ñen, oáng daãn khí heä thoáng thoâng gioù maøu xanh nöôùc bieån, oáng daãn khoâng khí noùi chung maøu xanh da trôøi. Caùc oáng noái vôùi nhau nhôø caùc moái noái tieâu chuaån: 1) noái tröïc tieáp caùc ñoaïn oáng vaø 2) noái baèng bích, caùc phuï tuøng ñöôøng oáng. Noái oáng tröïc tieáp theo daïng haøn giaùp meùp. Vôùi caùc oáng coù ñöôøng kính danh nghóa khoâng lôùn hôn 50mm coù theå duøng caùch haøn coù oáng loàng ngoaøi, töùc haøn choàng meùp nhôø voøng ñeäm, hình 1. 6
Chæ nhöõng ñöôøng oáng coù ñöôøng kính danh nghóa döôùi 25mm thuoäc nhoùm I, II môùi ñöôïc pheùp noái ren. OÁng nhoùm III vôùi ñöôøng kính anh nghóa khoâng lôùn hôn 50mm ñöôïc pheùp noái ren. Noái oáng vôùi maët bích hoaêïc phuï tuøng ñöôøng oáng phaûi phuø hôïp vôùi ñieàu kieän laøm vieäc, coù keát caáu vaø ñoä beàn thoûa maõn caùc yeâu caàu ghi taïi tieâu chuaån nhaø nöôùc. Hình 2. Noái oáng baèng bích Caùc ñoaïn oáng noái giuùp baét oáng qua caùc vaät caùch nhö boong, vaùch vv… coù daïng neâu taïi hình 3. Cô caáu chính cuûa cuïm chi tieát naøy goàm hai bích chôø kyù hieäu 1, moät bích 3 aùp vaøo vaùch 2. Baûn thaân ñoaïn oáng 4 bò haïn cheá giöõa hai bích chôø. Phöông aùn thöù hai baét oáng qua vaùch nhôø bích aùp saùt (treân) hoaëc bích thoâng (döôùi). Caùc bích naøy ñöôïc haøn tröïc tieáp vaøo vaùch, caùc oáng cuøng bích seõ gaén vaøo bích naøy trong giai ñoaïn tieáp theo. Hình 3. Noái oáng qua vaùch Chi tieát noái vaø höôùng oáng theo goùc xaùc ñònh khaù ña daïng. Hình 4 tieáp giôùi thieäu caùc “cuùt” thöôøng gaëp treân taøu. Theo caùch goïi khaù quen trong ngheà, oáng noái cho pheùp baét hai ñöôøng oáng vuoâng goùc nhau taïi hình 4a mang teân khuûy tay hoaëc ñaàu goái, hình 4b moái noái 3 nhaùnh, hình 4c cuùt boán nhaùnh. 7
Hình 4. Ñeå giaûm ñoä caêng oáng, doïc ñöôøng oáng vaø nhöõng khu vöïc thay ñoåi höôùng ngöôøi ta phaûi boá trí caùc ñoaïn oáng giaõn nôû, tieáng Anh: expansion arrangement, cho pheùp oáng co giaõn khi thay ñoåi nhieät ñoä hoaëc bieán daïng ñuû lôùn, hình 5. Hình 5. Ñoaïn oáng co giaõn 3. Van taøu Ñoùng môû ñöôøng oáng duøng treân taøu thoâng qua caùc van. Vaät lieäu laøm van goàm theùp cac bon, hôïp kim ñoàng laton, bron, gang, kim loaïi nheï vaø chaát deûo. Van taøu thöôøng cheá taïo trong hai daïng khaùc nhau, van nuùt (tieáng Anh: cock), ñoùng hoaëc môû thoâng ñöôøng oáng 8
qua van nhôø nuùt, vaø van (globe valve), ñoùng môû baèng caùch ñaäy hoaëc môû naép mieäng oáng nhôø nuùt ñaäy thöôøng ôû daïng ñóa. Hình 6 giôùi thieäu caáu taïo van nuùt, kieåu van thoâng. Teân goïi caùc chi tieát, vôùi phuï ñeà ghi thuaät ngöõ tieáng Anh goàm: 1 – thaân van (body), 2 – bulon tay vaën (lever bolt) , 3 – tay vaën (lever), 4 – chaën eùp tuyp (split ring), 5 – laøm kín (packing sleeve), 6 – nuùt (plug). Van nuùt ñöôïc cheá taïo theo nhieàu kieåu khaùc nhau, laøm ñöôïc caùc chöùc naêng khaùc nhau. Hình 6. Van nuùt Sô ñoà laøm vieäc cuûa van nuùt ñöôïc trình baøy taïi hình 7 vaø hình 8. Hình 7. Baûng ñaàu tieân treân hình 8, ñaùnh daáu baèng I, trình baøy nguyeân taùc môû vaø ñoùng van thoâng. Baûng II trình baøy caùch laøm vieäc van ba ngaû, nuùt coù loã thoâng daïng chöõ L, baûng III van ba ngaû , nuùt coù loã thoâng hình chöõ T, coøn IV van nuùt ña ngaû vaøo vaø ra. Hình 8. Laøm vieäc cuûa van nuùt 9
Van duøng treân caùc taøu, neâu taïi hình 9 mang nhöõng teân goïi khaùc nhau, laøm nhöõng vieäc khaùc nhau. Van a) van chaën, b), c) van moät chieàu, d) van thoâng moät chieàu, e) hoäp van. Trong soá caùc van ñang neâu, van c) coøn coù teân goïi ñaày ñuû van ñieàu chænh coù khaû naêng thay cho caùc van cuøng nhoùm laøm nhöõng chöùc naêng khaùc nhau. Hình 9. Van chaën Hình 9e. Caùc chi tieát ñaëc tröng van chaën thöôøng gaëp, hình 9a, goàm: 1 – thaân van (body), 2 – naép van (bonnet), 3 – caùn (stem), 4 – truïc, 5 – tay quay (handwheel), 6 – chaën laøm kín (gland), 7 – voøng laøm kín (gland packing), 8 – naép chaën (disk). 10
Van tieát löu duøng khi caàn haï aùp suaát doøng chaát loûng trong ñoaïn oáng. Van nhoùm naøy coøn coù teân goïi van böôùm. Thay ñoåi ñoä lôùn khe hôû ñeå doøng chaûy ñi qua laøm thay ñoåi vaän toác doøng. Haäu quaû taêng vaän toác doøng chaûy laø aùp löïc trong doøng seõ giaûm nhö trình baøy taïi ñònh lyù Bernoulli. Keát caáu tieâu bieåu van tieát löu trình baøy taïi hình 10. Caùnh böôùm 1 gaén coá ñònh vôùi truïc 3, chuyeån ñoäng leân xuoáng qua loã truïc cuûa naép 4. Ñieàu chænh möùc cao hoaëc thaáp cuûa truïc baèng caùch chænh ñai oác 7. Thieát bò 6 bao che ñaàu truïc, ñai oác chuøm kín caùc chi tieát vöøa neâu. Hình 10. Van tieát löu Hình 11 Van an toaøn Van an toaøn raát caàn thieát trong taát caû heä thoáng oáng nhaèm traùnh cho heä thoáng oáng bò hoûng do taêng aùp. Keát caáu cuûa van an toaøn thöôøng gaëp goàm nhöõng chi tieát: bu loâng ñieàu chænh 1 boá trí taïi naép oáng xaû 2. Loø xo truï 4 bò eùp giöõa hai ñóa 3 phía treân, vaø döôùi coù nhieäm vuï chaën loã thoaùt cuûa van döôùi ñóa chaën 5. Toaøn boä thieát bò ñaët trong thaân van 7. Thoâng qua loã quan saùt 6, goïi laø window ñeå theo doõi phaàn trong van. Tröôøng hôïp aùp suaát trong heä thoáng ñuùng möùc qui ñònh, van ôû tö theá naèm im, nhö trình baøy taïi hình 11, song khi aùp löïc naøy bò taêng quaù 10% aùp löïc ñònh möùc, chaát loûng hoaëc khí vôùi aùp löïc lôùn trong oáng thaéng löïc neùn loø xo, ñaåy ñóa 5 leân cao vaø thoaùt ra ngoaøi. Khi aùp löïc trôû laïi giaù trò ban ñaàu, loø xo aán ñóa 5 cheøn kín oáng xaû. Trong thöïc teá ngöôøi ta coøn duøng van tieát aùp laøm van an toaøn cho nhöõng tröôøng hôïp caàn thieát. Caáu taïo van kieåu hai trình baøy taïi hình 12. Khaùc vôùi van an toaøn vöøa neâu, loã thoaùt töø van nhoùm naøy daãn ñeán ñöôøng oáng qui ñònh, khoâng nhaát thieát phaûi xaû ra khí quyeån nhö ñaõ trình baøy taïi hình 11. Tröôøng hôïp aùp löïc trong ñöôøng oáng daãn bò taêng quaù möùc qui ñònh, chaâùt loûng hoaëc khí chaûy theo ñöôøng muõi teân, chuyeån sang heä thoáng oáng qui ñònh ñeå tieáp tuïc xöû lyù maø khoâng phaûi thaûi. Hình 12 11
Van giaûm aùp duøng ñieàu chænh aùp löïc trong ñöôøng oáng, baèng caùch ñoù giöõ cho aùp löïc oån ñònh trong suoát quaù trình laøm vieäc. Giaûm aùp löïc trong oáng thöïc hieän töï ñoäng. Hình 13 trình baøy keát caáu van giaûm aùp tieâu bieåu. Thaân van 1 coù ba mieäng daïng bích noái oáng. Hai bích moäp naèm phía traùi hình, noái oáng daãn vaøo, bích beân phaûi laø ñaàu ra. Cuïm thieát bò ñieàu chænh khe hôû van naèm treân taám maøng 4, baét qua bích phía treân. Loø xo 5 giöõa hai ñóa coù theå caân chænh ñoä caêng nhôø vít 6. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa van ñieàu aùp raát ñôn giaûn. Giaû söû doøng ñaàu vaøo vôùi aùp löïc p1 ñaûm baûo aùp löïc ñaàu ra p2. Neáu vì lyù do naøo ñoù, p1 taêng quaù möùc ñònh vaø laøm taêng giaù trò p2. Tröôøng hôïp naøy chaát loûng seõ theo raõnh 7 ñeå traøn vaøo khoaûng khoâng döôùi taám 4 roài tieáp tuïc neùn loø xo, môû roäng phaàn chöùa chaát loûng do taêng aùp p2. Haäu quaû vieäc naøy laø aùp löïc p2 bò giaûm ñeå roài trôû veà giaù trò qui ñònh. Keát caáu van cuøng kieåu coøn coù daïng nhö neâu taïi hình 13b. Hình 13. Van ñieàu aùp (giaûm aùp) Van neâm duøng roäng raõi trong taøu. Van kieåu naøy thöôøng ñöôïc ñaët taïi nhöõng vò trí khoù tieáp caän coøn tay ñieàu khieån ñöôïc noái daøi leân nhöõng vò trí thích hôïp cho coâng vieäc ñieàu khieån, ví duï taïi caùc saøn thoaùng hoaëc treân boong taøu. Hình 14 trình baøy van neâm duøng trong taøu daàu. Van neâm ñöôøng kính lôùn Dy töø 300 ñeán 800 ñang coù maët treân taøu. Van xaû moät chieàu duøng nhieàu trong heä thoáng veä sinh nhöõng taøu ñoùng tröôùc ñaây nhaèm töï ñoäng xaû nöôùc veä sinh ra maïn hoaëc ñaùy taøu maø khoâng cho pheùp nöôùc beân ngoaøi maïn chaûy ngöôïc vaøo taøu, hình 15. Hình 14 Hình 15 12
Van xaû vôùi taám chaén xoay quanh truïc ñöùng laøm chöùc naêng töông töï van xaû ñang trình baøy taïi hình 15 song keát caáu coù ñoåi thay. Laù chaén cöûa van quay quanh truïc ñöùng , cho pheùp ñoùng kín hoaøn toaøn hoaëc môû vôùi möùc ñònh tröôùc. Khi laù chaén môû heát côõ, vuoâng goùc vôùi maët phaúng qua mieäng van, nöôùc seõ thaùo ra vôùi möùc cao nhaát. Ñieàu khieån laù chaén xoay qua heä thoáng vaën baèng tay hoaëc nhôø thieát bò thuûy löïc. Hình 16 trình baøy cöûa van ñoùng môû baèng thuûy löïc 1 vaø caû baèng tay nhôø tay quay 2. Hình 16. Van daïng naøy coù keát caáu heát söùc ñôn giaûn song phaïm vi laøm vieäc khoâng roäng vì ñoä kín khoâng cao, chæ ñaûm baûo kín khi aùp löïc döôùi 0,5 MPa. Van duøng trong taøu daàu, trong khoang haønh, heä thoáng oáng daãn khí, vaø heä thoáng khí trô. Ñöôøng kính danh nghóa caùc oáng cuøng van daïng naøy töø Dy 400 ñeán Dy 1000. OÁng thaêm (oáng ño) treân taøu duøng trong vieäc ñöa caùc thöôùc ño vaøo caùc keùt naèm saâu trong taøu. Ñöôøng kính oáng duøng trong vieäc naøy thöôøng vaøo khoaûng 30 – 50mm. Mieäng oáng thöôøng boá trí taïi boong, ñaäy kín baèng naép khi khoâng ño ñaïc, hình 17. OÁng ño möùc nöôùc trong keùt coù theå thöïc hieän theo caùc daïng neâu taïi hình 18. Hình 17. 13
Ñieàu khieån van Thoâng thöôøng tay vaën van gaén lieàn treân van. Tröïc tieáp vaën tay vaën ñeå ñieàu khieån van ñoùng hoaëc môû. Nhöõng van boá trí taïi nhöõng vuøng deã ñeán vaø roäng choã thao taùc coù keát caáu daïng naøy. Tuy nhieân caùc van treân taøu phaàn lôùn boá trí taïi nhöõng vò trí khoù ñeán, hoaëc nhöõng khu vöïc khoâng gian chaät choäi, khoâng ñuû choã cho ngöôøi thao taùc vaën tay vaën gaén lieàn. Trong nhöõng tröôøng hôïp naøy caàn thieát trang bò nhöõng thieát bò truyeàn ñoäng, ñieàu khieån töø xa. Truyeàn ñoäng ñieän, truyeàn ñoäng thuûy löïc, truyeàn ñoäng baèng khí neùn duøng phoå bieán trong lónh vöïc naøy. Truyeàn ñoäng cô khí duøng trong ñieàu khieån van coù maët treân haàu heát caùc taøu. Nguyeân lyù laøm vieäc truyeàn ñoäng cô khí giôùi thieäu taïi hình 19. Hình 19 Ñieàu khieån van töø xa phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu söû duïng vaø yeâu caàu an toaøn. • Ñaûm baûo ñoùng, môû van trong moïi tröôøng hôïp khi coù yeâu caàu. • Ñaûm baûo van khoâng töï ñoùng, môû khi khoâng coù tín hieäu ñieàu khieån. • Trong moïi tröôøng hôïp, thieát bò ñoùng, môû van döï phoøng saün saøng thay theá cho thieát bò chính. Heä thoáng ñieàu khieån van baèng cô khí trình baøy taïi hình 20. 14
Hình 20. Truyeàn ñoäng caùc daêng Hai ví duï tieáp theo giôùi thieäu caùch ñieàu khieån van baèng khí neùn, hình 21a vaø ñieàu khieân van cheâm nhôø heä thoáng thuûy löïc, 21b. Hình 21 4. Bôm duøng trong caùc heä thoáng taøu Thöôøng gaëp treân taøu caùc bôm piston, hình 22a vaø bôm ly taâm, hình 22b. Caùc thoâng soá ñaëc tröng bôm ngöôøi thieát keá phaûi xaùc ñònh khi thieát keá heä thoáng bao goàm: naêng suaát, coät aùp, coâng suaát ñoäng cô keùo bôm, hieäu suaát bôm vaø chieàu cao toái ña coät huùt. 15
Hình 22a 22b Bôm piston goàm xi lanh 2, piston 1 hoaït ñoäng trong ñoù cuønh van 3, 4. Khi piston chuyeån ñoäng leân, vuøng aùp suaát thaáp xuaát hieän trong xi lanh, van soá 4 bò nöôùc ñaåy, môû ra ñoùn nöôùc vaøo. Khi piston chuyeån ñoäng xuoáng, nöôùc bò doàn neùn, eùp van 3 môû, nöôùc thaùo ra theo ñöôøng oáng. Nöôùc chuyeån ñoäng trong heä thoáng naøy nhö trình baøy baèng caùc muõi teân. Bôm piston laøm vieäc hieäu quaû song baûn thaân bôm quaù naëng neà, coàng keành. Tieáng oàn do bôm piston gaây ra thöôøng lôùn. Bôm ly taâm tieâu bieåu goàm thaân bôm 2, baùnh coâng taùc 1 cuøng caùc caùnh treân ñoù. Baùnh coâng taùc quay nhôø ñoäng cô ñaët beân ngoaøi. Caùnh bôm nhö thieát bò maùy thuûy löïc chuyeån hoùa naêng löôïng cô hoïc cho nöôùc, laøm cho nöôùc qua caùnh bò ñaåy ra voøng xoaén 4 ñeå roài höôùng ra oáng daãn 5. Naêng suaát bôm kyù hieäu Q, chæ löôïng nöôùc qua bôm trong ñôn vò thôøi gian. Trong heä meùt, naêng suaát tính baèng m3/s, coøn trong thöïc teá söû duïng chuùng ta quen duøng ñôn vò ño m3/h hoaëc thænh thoaûng coøn thay m3 baèng taán khoái löôïng. Ñôn vò duøng cho bôm côõ nhoû coù theå laø lít/phuùt. Coät aùp bôm ño baèng meùt coät nöôùc, m cn. Naêng löôïng caàn cho bôm laøm vieäc, ñaåy khoái nöôùc qua bôm trong ñôn vò thôøi gian, tính baèng m3/s, vaø naâng ñeán coät aùp H tính baèng m, ñöôïc hieåu nhö sau: QρgH P= (kW) 1000η trong ñoù: ρ - maät ñoä nöôùc, kg/m3, g - gia toác tröôøng traùi ñaát, m/s2, η - hieäu suaát bôm. Bôm ly taâm coù theå ñaït hieäu suaát η = 0,6 ÷ 0,75. Bôm ly taâm ñöôïc saûn xuaát theo hai tö theá, bôm ñöùng vaø bôm ngang. Bôm ñöùng thöôøng coù kích thöôùc goïn, chieám khoâng gian khoâng quaù roäng khi boá trí. Keát caáu bôm ñöùng tieâu bieåu nhö taïi hình 23. Keát caáu chính goàm thaân bôm 3, baùnh coâng taùc 4 gaén treân truïc 11, ñoäng cô ñieän 8. Ñai oác haõm 2 vöøa baét chaët baùnh coâng taùc vaøo truïc, vöøa laøm nhieäm vuï haõm toaøn boä keát caáu taïi vò trí ñaõ ñònh trong baát cöù ñieàu kieän naøo. OÁng huùt 1 ñaët döôùi cuøng. 16
Hình 23. Bôm ly taâm ñöùng Hình C Bơm dầu trong tàu dầu Voøng quay baùnh coâng taùc bôm taøu thuûy thöôøng ñöôïc ñöôïc thieát keá ñeå quay vôùi voøng quay ñuû lôùn, töông öùng voøng quay ñoäng cô ñieän thoâng duïng. Nhôø ñieàu naøy bôm ly 17
taâm phoå bieán raát roäng raõi trong coâng nghieäp, keå caû trong ngaønh taøu thuyeàn. Keát caáu cuûa bôm giaûn ñôn, cheá taïo bôm khoâng phaûi laø coâng ngheä quaù khoù. So vôùi bôm khaùc kieåu, kích thöôùc phuû bì bôm ly taâm nhoû hôn, khoái löôïng bôm nhoû hôn. Baûn thaân bôm li taâm khoâng theå töï huùt nöôùc khi khôûi ñoäng maø yeâu caàu phaûi coù nöôùc eùm saün treân baùnh coâng taùc ñeå noù ñaåy nöôùc ñi nhö qui ñònh. Tröôùc khi khôûi ñoäng bôm ngöôøi ta phaûi “moài nöôùc” nhaèm ñaùp öùng yeâu caàu ñang neâu. Caùc bôm li taâm duøng cho caùc heä thoáng taøu toå chöùc theo tö theá ngang ñöôïc gaén theâm bôm chaân khoâng nhoû laøm chöùc naêng bôm moài. Bôm ly taâm ñaët ngang, kieåu töï moài trình baøy taïi hình 24. Trong bôm naøy baùnh coâng taùc bôm ly taâm 1 vaø baùnh coâng taùc bôm chaân khoâng ñoùng vai troø chöùc naêng bôm moài cuøng gaén treân moät truïc ngang. Treân hình chuùng ta coøn nhìn thaáy cô caáu daãn khoâng khí ra khoûi bôm goàm ta laéc 5, oáng xaû 4. Bôm chaân khoâng duøng vaøo vieäc naøy thieát keá theo hai kieåu, laøm vieäc khaùc nhau. Kieåu bôm chaân khoâng giôùi thieäu taïi hình laøm vieäc lieân tuïc cuøng bôm ly taâm, toû ra thích hôïp trong heä thoáng huùt khoâ, daèn taøu. Kieåu thöù hai chæ laøm ñuùng chöùc naêng moài nöôùc, khoâng tham gia bômkhi ñaõ xong phaàn vieäc chính. Hình 25. Bôm ly taâm kieåu töï moài 5. Coâng thöùc tính löu löôïng, vaän toác doøng chaûy trong oáng Cô sôû xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn heä thoáng ñöôøng oáng laø caùc pheùp tính thuûy löïc heä ñöôøng oáng thuoäc boâ moân “Cô hoïc chaát loûng”. Nhöõng coâng thöùc caàn thieát, söû duïng trong giaùo trình nhaéc laïi taïi ñaây giuùp baïn ñoïc heä thoáng caùch tính. 18
Töø nguyeân lyù baûo toàn vaät chaát coù theå thaáy raèng, löôïng chaát loûng qua maët caét baát kyø heä ñöôøng oáng phaûi ñöôïc baûo toaøn. Khoái löôïng m1 chaát loûng chaûy qua maët caét I, dieän tích a1 phaûi baèng khoái löôïng m2 chaûy qua maët caét II, dieän tích a2 trong cuøng oáng ñoù. Tröôøng hôïp vaän toác doøng chaûy ño taïi caùc maët caét ngang oáng nhö nhau, baèng v, löôïng chaát loûng chaûy qua ñöôïc tính laø Q = a.v; vaø G = ρQ = ρav. Xeùt doøng chaát loûng khoâng neùn, ρ = const, qua hai tieát dieän khaùc nhau a1 vaø a2, coâng thöùc cuoái cho pheùp vieát: a1v1 = a2v2. (1) Trong tính toaùn doøng chaûy chaát loûng trong ñöôøng oáng ngöôøi ta söû duïng ñònh luaät Bernoulli ñeå xaùc ñònh thay ñoåi aùp löïc khi vaän toác ñoåi thay. Vôùi chaát loûng khoâng neùn, maät ñoä phuï thuoäc vaøo aùp löïc, coâng thöùc Bernoulli mang daïng 1 : p 2 − p1 v 2 − v12 2 + + g ( z 2 − z1 ) = 0 (2) ρ 2 V2 p hoaëc döôùi daïng: + + gz = const ρ 2 Ví duï 1: Töø ño ñaïc coù theå xaùc ñònh aùp löïc chaát loûng p1, p2 qua maët I dieän tích a1 vaø II dieän tích a2 cuûa ñöôøng oáng, trong ñoù a2 < a1. Xaùc ñònh vaän toác doøng v2 taïi maët caét II cuûa oáng. Töø phöông trình (2) coù theå vieát: p1 − p 2 v 2 − v12 2 + g ( z 2 − z1 ) = , trong ñoù z2 = z1. ρ 2 Töø (1) coù theå vieát: Q = a1v1 = a2v2 vaø v1 = v2a2 / a1 Thay vaøo phöông trình Bernoulli coù theå nhaän: 2 p1 − p 2 2 p1 − p 2 v2 = vaø Q = a2 ρ a2 ρ a2 1− 2 1− 2 a12 a12 Tính ñeán ma saùt giöõa doøng chaát loûng vôùi thaønh oáng coâng thöùc Bernoulli (2) ñöôïc vieát thaønh: 1 2 fL p 2 − p1 + ρv + ( z 2 − z1 ) ρg = 0 (3) 2 D trong ñoù f – heä soá ma saùt, L – chieàu daøi ñoaïn oáng, tính töø maët caét 1 ñeán maët caét 2, D – ñöôøng kính trong cuûa oáng, v - vaän toác trung bình trong oáng. Coâng thöùc (3) coøn ñöôïc hieåu nhö sau: 2 p2 v2 v fL p1 v12 + 2 + gz 2 + = + + gz1 (4) ρ 2 2 D ρ 2 1 Xem theâm James E. J., “Introduction to Fluid Mechanics”, New Delhi 1983 19
Ví duï 2: Tính toån thaát aùp löïc doøng chaûy trong oáng cho hai tröôøng hôïp sau. Doøng chaûy nöôùc maät ñoä ρ = 998 kg/m3, löu löôïng chaát loûng 5 L/s ; OÁng troøn ñöôøng kính trong d = 6 cm, daøi 20m; Heä soá ma saùt f = 0,02. a) Chòu toån thaát aùp löïc khi naèm ngang v = Q/a = [5.10-3 m3/s] /[ (π/4)(0,06)2 m2] = 1,768 m/s 1 fL p 2 − p1 = − ρv 2 = -10,40 kPa. 2 D b) Tröôøng hôïp oáng naâng leân cao, goùc naâng 5°. Ñoä cao oáng thay ñoåi z2 – z1 = 20.sin 0,1 = 1,997m. 1 fL p 2 − p1 = − ρv 2 − ( z 2 − z1 ) ρg = -29,95 kPa. 2 D Phöông trình Bernoulli coøn theå hieän döôùi daïng cuûa chieàu cao vaän toác v2/2g, chieàu cao coät aùp (head), p/ρg vaø chieàu cao z. fL v 2 p 2 − p1 v 2 − v12 × + + ( z 2 − z1 ) + 2 =0 (5) D 2g ρg 2g Ñaïi löôïng (fL/D)v2/2g trình baøy toån thaát coät aùp hf do ma saùt. Heä soá ma saùt f cuûa doøng chaûy taàng trong oáng troøn tính theo coâng thöùc trong thuûy löïc hoïc ñöôøng oáng: f = 64/ReD, trong ñoù soá Reynolds coù daïng: ρ vD Re D = μ Heä soá nhôùt cuûa nöôùc μ tính baèng (m2/s). Heä soá ma saùt coù theå ñoïc töø ñoà thò 14 sau ñaây. Heä soá f ñöôïc xeùt nhö haøm cuûa soá Reynolds Re, ñoàng thôøi coù theå xeùt nhö haøm phuï thuoäc vaøo ñoä nhaùm thaønh oáng. Toån thaát aùp löïc doøng chaûy trong van, cuùt ñöôïc tính theo coâng thöùc kinh nghieäm 1 2 Δp = − K ρv (6) 2 v2 Δh = − K 2g Heä soá K duøng cho tröôøng hôïp doøng chaûy qua cuùt, cuøi choû, van ñoïc theo baûng. Thieát bò K Cuøi choû 45° 0,35 Cuøi choû 90° 0,75 Goùc 90°, baùn kính lôùn 0,45 Noái oáng (hình 1) 0,04 Van xaû, hình 12, môû 0,20 ¾ môû 0,9 20