Giáo trình Chế tạo máy bơm

198 trang ngocly 2750

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Chế tạo máy bơm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_che_tao_may_bom.pdf

Nội dung text: Giáo trình Chế tạo máy bơm

Giáo trình Chế tạo máy bơm
CHÖÔNG 1 MÔÛ ÑAÀU 1.1. SÔ LÖÔÏC VEÀ LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA NGAØNH CHEÁ TAÏO MAÙY BÔM Nhöõng thieát bò daâng nöôùc thoâ sô nhö gaàu muùc nöôùc coù caàn ôû gieáng, baùnh xe nöôùc ñaõ xuaát hieän töø nhöõng naêm tröôùc coâng nguyeân. Vaøo theá kyû thöù 2 tröôùc coâng nguyeân, ngöôøi ta ñaõ saùng cheá ra bôm pittoâng thoâ sô. Noùi chung tröôùc theá kyû 17, caùc loaïi maùy bôm raát thoâ sô vaø ít ñöôïc nghieân cöùu. Töø theá kyû 18 trôû laïi ñaây, lónh vöïc nghieân cöùu, thieát keá cheá taïo maùy bôm môùi ñöôïc phaùt tieån maïnh meõvaø ngaøy caøng hoaøn thieän. Naêm 1640 nhaø vaät lyù OÁtto-Henrích (Ñöùc) ñaõ saùng cheá ra bôm pittoâng hoaøn thieän ñaàu tieân. Nhöõng naêm 1751-1754 Ôle ñaõ laäp neân lyù thuyeát cô baûn veà bôm. Naêm 1838 Xablukov (Nga) ñaõ saùng cheá ra bôm ly taâm ñaàu tieân. Veà sau, nhieàu nhaø baùc hoïc nhö Giu-coáp-xki, Traplugin, Paroátanua ñaõ laäp neân lyù thuyeát veà doøng chaûy bao quanh heä thoáng caùnh daãn, hoaøn chænh lyù thuyeát veà bôm caùnh daãn. Ngaøy nay treân theá giôùi, ngaønh cheá taïo bôm ñaõ phaùt trieån voâ cuøng maïnh meõ. Ngöôøi ta ñaõ cheá taïo ñöôïc caùc bôm coù coâng suaát tôùi 4000kW vaø toác ñoä quay 4000 vg/ph. Hieän nay, ôû nöôùc ta ngaønh cheá taïo bôm cuõng ngaøy ñöôïc phaùt trieån. Chuùng ta coù nhöõng cô sôû chuyeân nghieân cöùu veà bôm nhö Vieän thieát keá thuûy lôïi, thuûy ñieän. Vieän thieát keá maùy coâng nghieäp vaø nhieàu cô sôû saûn xuaát bôm nhö coâng ty Bôm Haûi Döông, Lieân doanh Bôm Ebera Ngaønh cheá taïo bôm laø moät ngaønh phöùc taïp vaø raát quan troïng trong lónh vöïc cheá taïo maùy. Nhieäm vuï quan troïng cuûa ngaønh cheá taïo bôm nöôùc ta hieän nay laø thoáng nhaát hoùa vaø ñònh hình hoùa vôùi möùc ñoä cao nhaát caùc bôm, xaây döïng ñöôïc bieåu ñoà heä loaïi bôm cuûa Vieät Nam, môû roäng danh muïc caùc loaïi bôm ly taâm truïc ngang, bôm höôùng truïc , bôm gieáng khoan, vaø cheá taïo ñöôïc bôm ly taâm truïc ñöùng coâng suaát lôùn, bôm nöôùc thaõi, bôm gieáng khoan loaïi nhuùng chìm, bôm daàu bôm boät giaáy 1.2. PHAÂN LOAÏI MAÙY BÔM Maùy bôm ñöôïc phaân loaïi theo nhieàu caùch. Caùch phaân loaïi phoå bieán nhaát laø phaân loaïi theo caáu taïo nguyeân taéc laøm vieäc. Coù theå phaân thaønh caùc loaïi maùy bôm nhö sau: 1.Bôm caùnh: boä phaän laøm vieäc chính laø baùnh xe coâng taùc coù caùc caùnh daãn. Caùc baùnh xe coâng taùc laø boä phaän chuû yeáu ñeå trao ñoåi naêng löôïng vôùi chaát loûng. Loaïi bôm naøy goàm bôm ly taâm, bôm höôùng truïc, bôm xoaùy. 1
2.Bôm theå tích: vieäc trao ñoåi naêng löôïng vôùi chaát loûng ñöôïc tieán haønh theo nguyeân lyù neùn chaát loûng trong moät theå tích kín döôùi moät aùp suaát thuûy tónh. Loaïi bôm naøy goàm bôm pittoâng vaø bôm roâto. 3.Bôm phun tia: Loaïi bôm naøy khoâng coù chi tieát chuyeån ñoäng. Vieäc truyeàn naêng löôïng cho chaát loõng ñöôïc thöïc hieän nhôø moät doøng chaát loõng khaùc (hoaëc khí) coù naêng löôïng cao hôn. 4.bôm khí eùp: loaïi bôm naøy cuõng khoâng coù chi tieát chuyeån ñoäng. Vieäc daâng nöôùc ñöôïc tieán haønh nhôø caùch duøng moät doøng khí eùp hoaø troän vôùi nöôùc thaønh moät hoãn hôïp khí nöôùc coù troïng löôïng rieâng nhoû hôn nöôùc. 5.Bôm nöôùc va: lôïi duïng naêng löôïng nöôùc va ñeå vaän chuyeån chaát loûng. 6.Bôm chaân khoâng: cuõng thuoäc loaïi bôm theå tích nhöng hoaït ñoäng theo nguyeân lyù thay ñoåi aùp suaát. 1.3.NHÖÕNG THOÂNG SOÁ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN CUÛA MAÙY BÔM Theo chöùc naêng cuûa noù, maùy bôm ñöôïc ñaëc tröng bôûi ba thoâng soá: löu löôïng, Coät aùp, coâng suaát. 1.3.1 Löu löôïng + Ñònh nghóa: Löu löôïng cuûa bôm laø löôïng chaát loûng do maùy caáp ñöôïc trong moät ñôn vò thôøi gian. + Kyù hieäu: Q + Thöù nguyeân: Ñôn vò theå tích/Ñôn vò thôøi gian töùc laø m3/h, m3/s, l/s 1.3.2 Coät aùp + Ñònh nghóa: Coät aùp cuûa maùy bôm laø ñoä gia taêng naêng löôïng maø moät ñôn vò troïng löôïng chaát loûng nhaän ñöôïc töø khi vaøo ñeán khi ra khoûi maùy bôm. + Kyù Hieäu: H + Thöù nguyeân: m + Coâng thöùc xaùc ñònh: H = Er – Ev Theo ñònh nghóa ôû treân: Pr α E=++r CZ2 rγ 2g rr Pv α E=++v CZ2 vγ 2g vv Trong ñoù: αv, αr – Heä soá vaän toác doøng chaûy khi vaøo vaø khi ra khoûi maùy bôm. Er, Ev– Naêng löôïng ñôn vò cuõa doøng chaûy khi ra vaø khi vaøo baùnh xe coâng taùc. Pr, Cr, Zr – Aùp suaát , vaän toác vaø cao ñoä doøng chaûy khi ra khoûi maùy bôm. Pv, Cv, Zv – Aùp suaát, vaän toác vaø cao ñoä doøng chaûy khi vaøo maùy bôm. 2
γ – Troïng löôïng rieâng. g – Gia toác troïng tröôøng. Do ñoù: Pr - Pv α C 2 −α C 2 H = + r r v v + Z − Z (1-1) γ 2g r v Hình 1-1: Sô ñoà xaùc ñònh coät aùp cuûa bôm Goïi thaønh phaàn theá naêng laø coät aùp tónh: Ht Pr - Pv H = + Z − Z (1-2) t γ r v Vaø thaønh phaàn ñoäng naêng laø coät aùp ñoäng : Hd ααCC22− H = rr vv (1-3) d 2g Thì: H = Hd + Ht (1-4) Nhö coät aùp toaøn phaàn cuûa maùy bôm goàm hai thaønh phaàn: coät aùp tónh vaø coät aùp ñoäng. 1.3.3. Coâng suaát 1. Coâng suaát höõu ích + Ñònh nghóa: Toaøn boä ñoä gia naêng löôïng maø doøng chaûy nhaän ñöôïc khi ñi qua bôm trong moät ñôn vò thôøi gian goïi laø coâng suaát höõu ích. + Kyù hieäu: Nh G: gọi là lưu lượng trọng lượng( N/s; N/h; kG/s) Q.H.γ Nh = G.H ; (kGm/s) : N = ; (kW) 1000. Q.H.ρ.g N = KW (1-5) 1000. 3
Trong ñoù: Q − Löu löôïng cuûa bôm (m3/s). H − Coät aùp cuûa bôm (m). ρ − Khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng (kg/m3). g − Gia toác troïng tröôøng (m/s2). γ – Tyû troïng rieâng cuûa chaát loûng ñöôïc bôm (kG/m3) 2. Coâng suaát treân truïc + Ñònh nghóa: Coâng suaát treân truïc laø toaøn boä naêng löôïng maø phaàn ñaàu bôm tieâu thuï ñeå maùy bôm bôm ñöôïc löu löôïng chaát loûng laø Q vaø ñaït coät aùp toaøn phaàn laø H. + Kyù hieäu: N + Coâng thöùc: Coâng suaát treân truïc bôm ñöôïc xaùc ñònh baèng: Q.H.ρ.g N = ; (kW) (1-6) 1000.η Trong ñoù : η – hieäu suaát cuûa maùy bôm. 3. Hieäu suaát cuûa bôm η Laø tyû soá giöõa coâng suaát coù ích Nh vaø coâng suaát cuûa truc bôm N: N η = hi N 1.4 PHAÏM VI SÖÛ DUÏNG CAÙC LOAÏI MAÙY BÔM Bôm pittoâng thöôøng ñöôïc söû duïng vôùi coät aùp cao vaø löu löôïng nhoû. Bôm roto, ren vít, raêng khía gaëp nhieàu khoù khaên trong cheá taïo oå truïc khi caàn aùp löïc cao neân thöôøng söû duïng vôùi coät aùp khoâng quaù 300m. Bôm caùnh coù keát caáu goïn nheïñöôïc duøng roäng raõi ôû khu vöïc coät aùp thaáp vaø trung bình, löu löôïng lôùn. Khu vöïc söû duïng caùc kieåu bôm ñöôïc theå hieän ôû ñoà thò hình 1 –2 trong toaï ñoä logarit Q – H. 4
Hình 1-2: Khu vöïc söû duïng caùc kieåu bôm khaùc nhau. 2 2 1Kg/cm = 9,81 N/cm = 10 m.H2O 1mmHg = 13,6 mmH2O 1 at kyõ thuaät = 10 m.H2O ( 1at vaät lyù = 10,33 m.H2O) = 735,5 mmHg 1 bar = 105 N/m2 = 105 Pa 3 γ H2O = 1000 kg/m 5
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG CHÖÔNG 2 BÔM LY TAÂM 2.1. PHAÂN LOAÏI BÔM LY TAÂM Tuøy thuoäc vaøo yù nghóa söû duïng, bôm ly taâm coù raát nhieàu loaïi khaùc nhau, söï khaùc nhau cô baûn giöõa caùc loaïi laø veà keát caáu vaø caùc thoâng soá laøm vieäc. Vì vaäy phaân loaïi bôm ly taâm cuõng coù nhieàu caùch khaùc nhau. Ngöôøi ta coù theå phaân loaïi bôm ly taâm theo giaù trò coät aùp, soá baùnh xe coâng taùc, theo vò trí truïc vaø moät soá caùch khaùc. Bôm ly taâm thöôøng ñöôïc phaân loaïi theo moät soá caùch sau ñaây: Phaân loaïi theo coät aùp cuûa bôm: - Bôm coät aùp thaáp: H 60m. Phaân loaïi theo soá baùnh xe coâng taùc: - Bôm moät caáp: Treân truïc bôm chæ laép moät baùnh xe coâng taùc. - Bôm nhieàu caáp: Treân truïc bôm laép töø hai baùnh xe trôû leân. Tuøy thuoäc vaøo giaù trò coät aùp yeâu caàu treân truïc bôm coù theå coù hai, ba hoaëc boán baùnh xe, Khi aáy ta coù töông öùng bôm hai caáp, ba caáp hoaëc boán caáp, ôû nhöõng bôm naøy chaát loûng sau khi qua baùnh xe cuûa caáp thöù nhaát laïi vaøo baùnh xe cuûa caáp thöù hai vaø cöù tieáp tuïc nhö vaäy cho ñeán heát. Coät aùp do bôm taïo neân baèng toång coät aùp do caùc baùnh xe coâng taùc taïo neân. Phaân loaïi theo caùch daãn chaát loûng vaøo baùnh xe: - Bôm nöôùc vaøo moät phía (hình 2-1); - Bôm nöôùc vaøo hai phía: loaïi bôm naøy neáu coù cuøng giaù trò coät aùp vôùi bôm nöôùc vaøo moät phíathì loaïi bôm naøy cho löu löôïng lôùn hôn nhieàu. Phaân loaïi theo vò trí truïc bôm: - Bôm truïc ñöùng. - Bôm truïc ngang. Phaân loaïi theo heä soá tyû toác: - Bôm tyû toác thaáp: heä soá tyû toác cuûa bôm naèm trong khoaûng 50 – 80, (50 < n 80); - Bôm tyû toác trung bình: heä soá tyû toác caûu bôm naèm trong khoaûng 80 – 150, (80 < n 150); - Bôm tyû toác cao: heä soá tyû toác cuûa bôm naèm trong khoaûng 150 – 300, (150 < n 300); -Bôm cheùo: Loaïi bôm naøy doøng chaûy chuyeån ñoäng qua bôm nghieâng vôùi truïc moät goùc . heä soá tyû toác cuûa bôm cheùo naêm trong khoaûng 300 – 500, (300 < n 500). Phaân loaïi theo muïc ñích söû duïng: - Bôm nöôùc saïch: Laø loaïi bôm ly taâm duøng ñeå bôm nöôc ít chaát hoøa tan, thöôøng ñaët ôû heä thoáng caáp nöôùc, heä thoáng töôùi tieâu trong noâng nghieäp. 7
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG - Bôm nöôùc baån: Thöôøng ñaët ôû heä thoáng thoaùt nöôùc ñeå bôm nöôùc thaûi sinh hoaït hoaëc saûn suaát, bôm nöôùc baån ôû coáng raõnh, hoá moùng - Bôm nöôùc noùng: Duøng ñeå bôm nöôùc coù nhieät ñoä töø 800C trôû leân. - Bôm hoùa chaát. - Bôm buøn ñaát. Ngoaøi ra coù theå phaân loaïi theo caùnh daãn nöôùc ra khoûi maùy bôm, theo phöông phaùp daãn ñoäng cô vôùi maùy bôm Loaïi bôm coù keát caáu hoaøn thieän, hieäu suaát cao vaø ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát hieän nay laø bôm ly taâm noái tröïc tieáp vôùi ñoäng cô vaø coù boä phaän daãn nöôùc ra kieåu buoàn xoaén. 2.2. SÔ ÑOÀ CAÁU TAÏO VAØ NGUYEÂN TAÉC LAØM VIEÄC CAÛU BÔM LY TAÂM Theo hình 2-1 trình baøy sô ñoà caáu taïo cuûa bôm ly taâm truïc ngang, kieåu conson loaïi moät caáp. Hình 2-1: sô ñoà caáu taïo cuûa bôm ly taâm moät caáp kieåu canson 1- baùnh xe coâng taùc; 2- truïc; 3- ñóa tröôùc; 4- ñóa sau; 5- baùnh xe coâng taùc; 6- buoàn xoaén; 7- oáng huùt; 8- oáng ñaåy. Boä phaän chính vaø quan troïng nhaát cuûa bôm ly taâm laø baùnh xe coâng taùc 1, laép coá ñònh treân truïc 2, baùnh xe coâng taùc goàm ñóa tröôùc 3, ñóa sau 4. giöõa hai ñóa laø caùc caùnh 5, coù chieàu cong ngöôïc vôùi chieàu quay cuûa baùnh xe ñöôïc ñaët trong buoàn xoaén 6. Chaát loûng ñöôïc daãn vaøo trong baùnh xe coâng taùc qua oáng huùt 7 vaø daãn ra khoõi bôm qua oáng ñaåy 8. giöõa truïc bôm vaø voû ñaët voøng bít (coøn goïi laø cuïm naép bít) ñeå ngaên khoâng cho chaát loûng chaûy ra ngoaøi hoaëc khí töø ngoaøi xaâm nhaäp vaøo thaân bôm. Tröôùc khi cho bôm laøm vieäc oáng huùt vaø thaân bôm phaûi ñöôïc chöùa ñaày nöôùc. Coâng vieäc naøy goïi laø moài bôm. Khi baùnh xe coâng taùc quay, döôùi taùc duïng cuûa löïc ly taâm, chaát loûng chöùa ñaày trong keânh giöõa caùc caùnh chuyeån ñoäng töø taâm ra chu vi vaø ra khoõi baùnh xe coâng taùc vôùi vaän toác khaù lôùn, vaøo buoàn xoaén. Taïi ñaây söï chuyeån ñoäng cuûa chaát loûng ñieàu hoøa hôn vaø theo chieàu doøng chaûy, tieát dieän buoàn xoaén taêng daàn, vaän toác chuyeån ñoäng cuûa chaát loûng giaõm daàn ñeå bieán moät phaàn aùp löïc ñoäng cuûa 8
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG doøng chaûy sau baùnh xe thaønh aùp löïc tónh. Sau khi ra khoûi buoàn xoaén, chaát loûng vaøo oáng ñaåy vaø ra beå chöùa. Ñoàng thôøi vôùi quaù trình treân, taïi cöûa vaøo baùnh xe coâng taùc aùp suaát giaõm xuoáng nhoû hôn aùp suaát khoâng khí raát nhieàu. Treân maët thoaùng cuûa nöôùc trong beå huùt laïi chòu taùc duïng cuûa aùp suaát khoâng khí. Do cheânh leäch aùp suaát, nöôùc töø beå huùt lieân tuïc chaûy qua oáng huùt vaøo maùy bôm. Trong bôm ly taâm, quaù trình huùt vaø ñaåy dieãn ra lieân tuïc, ñoàng thôøi. Vì vaäy söï caáp chaát loûng cuûa bôm cuõng lieân tuïc vaø ñeàu ñaën. 2.3. TRANG BÒ CUÛA MOÄT TOÅ MAÙY BÔM Moät toå maùy bôm goàm ñoäng cô, bôm vaø caùc trang bò cuûa bôm: oáng huùt oáng ñaåy, van, khaùo caùc loaïi ñoàng hoà (aùp keá, chaân khoâng keá ) nhö ñaõ moâ taû treân hình Hình 2-2: Trang bò cuûa moät toå maùy bôm ly taâm 1- löôùi chaén raùc; 2- oáng huùt; 3- chaân ko keá; 4- coân; 5- aùp keá; 6- van moät chieàu; 7- van; 8- oáng ñaåy; 9- ñoàng hoà löu löôïng; 10- maùy bôm; 11- khôùp noái truïc; 12- ñoäng cô ñieän. 1. Löôùi chaén raùc: Laø moät taám löôùi ñöôïc uoán theo hình truï, coù ñaùy, treân beà maët ñuïc loã hoaëc khe doïc ñeå ngaên khoâng cho raùc hoaëc dò vaät laãn trong nöôùc bò cuoán vaøo thaân bôm. Tröôøng hôïp bôm moài baèng caùch daãn nöôùc vaøo thaân bôm hoaëc laáy nöôùc töø oáng ñaåy thì trong löôùi chaén raùc ñaët van thu. Neáu tröôøng hôïp bôm nöôùc saïch, maùy bôm ñaët thaáp hôn möïc nöôùc trong beå huùt hoaëc moài baèng bôm chaân khoâng, löôùi chaén raùc ñöôc thay baèng pheãu huùt. Mieäng vaøo pheãu huùt caàn ñaët saâu hôn möïc nöôùc thaáp nhaát trong beå huùt moät khoaûng h1 thoaû maõn ñieàu kieän: h1 1.5D h1 0.5m ñeå traùnh taïo xoaùy treân beà maët beå huùt. Ñeå traùnh huùt caû caën ôû ñaùy, mieäng vaøo pheãu huùt phaõi ñaët cao hôn ñaùy beå huùt moät khoaûng h2 ñeå thoaû ñieàu kieän: H2 1D H2 0,5 m D = (1,3 – 1,5)d Ôû ñaây: D – ñöôøng kính mieäng vaøo pheàu huùt; 9
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG d - ñöôøng kính oáng huùt. Neáu trong beå ñaët nhieàu oáng huùt thí khoaûng caùch giöõa hai pheãu huùt keà nhau toái thieåu phaûi laø (1,5 – 2)D. Neáu möïc nöôùc trong beå huùt khoâng ñuû ñoä saâu ñeå ñaët oáng huùt thì mieäng vaøo pheãu huùt caàn haøn taám chaén choáng xoaùy. 2. OÁng huùt: Ống huùt coù nhieäm vuï daãn chaát loûng töø beå huùt vaøo maùy bôm. oáng huùt caàn boá trí ngaén chaéc chaén, ít thay ñoåi höôùng vaø phaûi tuyeät ñoái kín. Neân söû duïng ống thép laøm oáng huùt. Khi maùy bôm ñaët thaáp hôn möïc nöôùc trong beå huùt hoặc giữa caùc bôm coù oáng huùt noái chung thì treân oáng huùt caàn ñaët van. 3. Chaân khoâng keá: Chaân khoâng keá ñöôïc laép saùt cöûa vaøo maùy bôm ñeå cuøng vôùi aùp keá treân oáng ñaåy xaùc ñònh coät aùp toaøn phaàn cuûa maùy bôm vaø theo doõi tình traïng oáng huùt. Neáu maùy bôm ñaët thaáp hôn möïc nöôùc trong beå huùt, chaân khoâng keá ñöôïc thay baèng aùp keá hoaëc aùp keá chaân khoâng. 4. Coân thu: Coân thu ñeå noái giöõa oáng huùt vôùi ñaàu noái oáng huùt cuûa maùy bôm ñaûm baûo doøng chaûy ñöôïc daãn vaøo baùnh xe coâng taùc coù vaän toác ñeàu theo tieát dieän vaøo. Ñeå traùnh tình traïng tuï khí, ôû ñaàu noái oáng huùt cuûa maùy bôm phaûi duøng coân leäch vôùi goùc thu höôùng xuoáng döôùi. 5. AÙp keá: AÙp keá ñaët saùt cöûa ra cuûa maùy bôm ñeå xaùc ñònh aùp suaát dö cuûa chaát loûng sau khi ra khoûi maùy bôm. 6. Van moät chieàu: Van moät chieàu nhaát thieát phaûi naèm giöõa maùy bôm vaø van hai chieàu. Van moät chieàu seõ ñoùng töùc thôøi khi ñoät ngoät döøng maùy, ngaên khoâng cho nöôùc töø oáng ñaåy chaûy ngöôïc veà beå huùt qua bôm, ñeå ngaên hieän töôïng quay ngöôïc cuûa toå maùy vaø traùnh cho bôm khoâng phaûi chòu aùp löïc lôùn khi xaûy ra nöôùc va treân oáng ñaåy. 7. Van: Van hai chieàu treân oáng ñaåy ñeå ngaét bôm ra hoaëc ñöa vaøo laøm vieäc trong heä thoáng chung. Ñoâi khi van naøy ñöôïc duøng ñeå ñieàu chænh löu löôïng maùy bôm. 8. OÁng ñaåy: Ñeå daãn nöôùc sau khi ra khoûi maùy bôm veà beå chöùa hoaëc ra maïng löôùi caáp nöôùc. Tuøy theo aùp löïc treân ñöôøng oáng maø coù theå söû duïng oáng gang hay oáng theùp laøm oáng ñaåy. 9. Ñoàng hoà ño löu löôïng 10. Maùy bôm 11. Khôùp noái truïc: Khôùp noái truïc ñeå noái truïc bôm vôùi truïc ñoäng cô. Tuøy theo loaïi bôm maø coù theå söû duïng khôùp noái cöùng, khôùp noái ñaøn hoài, khôùp noái ma saùt, khôùp noái ren. Caùc bôm ñoäc khoái khoâng coù khôùp noái. Ôû caùc bôm naøy, truïc bôm chính laø truïc keùo daøi cuûa truïc ñoäng cô. 12. Ñoäng cô ñieän: Duøng cho maùy bôm thöôøng laø ñoäng cô khoâng ñoàng boä, ba pha; roto loàng soùc hoaëc roto daây quaán. Ñaëc ñieåm noåi baäc cuûa loaïi ñoäng cô naøy laø doøng ñieän khi môû maùy lôùn gaáp 3-5 laàn doøng ñieän ñònh möùc neân khi môû maùy tröïc tieáp deã gaây hieän töôïng suït aùp maïng ñieän ñoäng löïc. Ngoaøi nhöõng thieát bò treân, treân oáng ñaåy cuûa maùy bôm trong nhieàu tröôøng hôïp coù boá trí thieát bò choáng nöôùc va. 10
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 2.4. CAÙC BOÄ PHAÄN CHUÛ YEÁU CUÛA BÔM LY TAÂM Caùc boä phaän chuû yeáu cuûa bôm ly taâm laø baùnh xe coâng taùc, boä phaän höôùng doøng, truïc, voû bôm, oå truïc ñeäm choáng thaám, voøng cheøn Treân hình 2-3 trình baøy caáu taïo cuûa bôm ly taâm truïc ngang moät cöûa vaøo. Hình 2-3: maùy bôm ly taâm truïc ngang moät cöûa vaøo. 1- ñaàu noái oáng ñaåy; 2- ñaàu noái oáng huùt; 3- buoàng xoaén; 4- voû bôm; 5- oå truïc; 6- then laép khôùp noái truïc; 7- truïc; 8- ñeá; 9- buoàng chöùa daàu; 10- bích eùp tuùp; 11- voøng tuùp; 12- voøng chia nöôùc; 13- ñóa chuû ñoäng; 14- caùnh baùnh xe coâng taùc; 15,20- ñeäm choáng thaám; 16- ñai oác; 17- then laép baùnh xe coâng taùc; 18- loã giaõm taõi; 19- oáng bao baûo veä truïc. 2.4.1. Baùnh xe coâng taùc Baùnh xe coâng taùc laø boä phaän quan troïng nhaát cuûa maùy bôm. Noù coù nhieäm vuï truyeàn naêng löôïng nhaän ñöôïc töø ñoäng cô cho chaát loûng. Baùnh xe coâng taùc kieåu kín daãn nöôùc vaøo moät phía (hình 2-4) goàm ñóa tröôùc 1 (hay ñóa ngoaøi) vaø ñóa sau 2 (hay ñóa trong). Giöõa hai ñóa vaø caùc caùnh baùnh xe coâng taùc coù chieàu cong ngöôïc vôùi chieàu quay cuûa baùnh xe. Tuyø theo heä soá tyû toác thaáp hay cao maø caùnh coù theå coù moät hoaëc hai ñoä cong. ÔÛ ñóa hai coù baïc 4 ñeå laép truïc bôm. Hình 2-4: Baùnh xe coâng taùc kieåu kín Hình 2-5: Baùnh xe coâng taùc kieåu hôû, daãn daãn nöôùc vaøo moät phía daãn nöôùc vaøo moät phía 1-Ñóa tröôùc;2-Ñóa sau;3-Caùnh;4-Baïc 1-Caùnh;2-Ñóa;3-Baïc Baùnh xe kieåu hôû (hình 2-5) khaùc baùnh xe kieåu kín laø khoâng coù ñóa tröôùc, caùc caùnh laép saùt vôùi voû bôm (coù khe hôû nhoû). Baùnh xe kieåu hôû thöôøng duøng vôùi nhöõng bôm 11
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG chaát loûng coù haït (bôm buøn ñaát, bôm caùt soûi ). Ñoâi khi caùc loaïi bôm gieáng khoan cuõng söû duïng baùnh xe coâng taùc kieåu hôû. Baùnh xe daãn nöôùc vaøo hai phía (hình 2-6) coù hai ñóa ngoaøi vaø moät ñóa trong. Baïc laép truïc ôû ñóa trong. Baùnh xe nöôùc vaøo hai phía thöôøng duøng vôùi nhöõng bôm coùlöu löôïng lôùn noù laøm cho ñaëc tính laøm vieäc cuûa bôm toát hôn. Vôùi caùch daãn nöôùc vaøo baùnh xe nhö vaäy seõ khoâng gaây ra löïc höôùng truïc khi bôm laøm vieäc vaø cho pheùp boá trí hai oå truïc ôû hai phía baùnh xe laøm taêng ñoä cöùng vöõng cuûa bôm Hình 2-6: Baùnh xe coâng taùc kieåu kín, daãn nöôùc vaøo hai phía. Baùnh xe coâng taùc cuûa bôm ly taâm thöôøng coù 6 – 8 caùnh. Vôùi nhöõng bôm duøng ñeå bôm chaát loûng baån, bôm buøn ñaát coù caùnh baùnh xe ít hôn, thöôøng coù 1-4 caùnh. Kích thöôùc phaàn daãn doøng cuûa baùnh xe ñöôïc xaùc ñònh nhôø tính toaùn thuyû ñoäng. Baùnh xe chòu taùc duïng cuûa nhieàu löïc: phaûn löïc doøng chaûy, löïc ly taâm vaø neáu baùnh xe laép caêng treân truïc thì coøn coù phaûn löïc taùc duïng taïi choã laép. Ngoaøi vieäc thoaõ maõn caùc yeâu caàu veà thuyû ñoäng cuûa phaàn daãn doøng vaø ñoä beàn cô khí, vieäc thieát keá baùnh xe phaûi taïo neân daïng thuaän lôïi cho vieäc ñuùc vaø gia coâng cô khí. Coâng ngheä ñuùc ngaøy nay cho pheùp cheá taïo baùnh xe coâng taùc coù phaàn daãn doøng vôùi ñoä chính xaùc cao vaø beà maët caùc raõnh saïch, khoâng caàn phaûi gia coâng theâm nöõa. Tröôøng hôïp ñaëc bieät, ñoâi khi ngöôøi ta duøng baùnh xe ñuùc keát hôïp vôùi haøn. Vaät lieäu cheá taïo baùnh xe coâng taùc cuûa bôm phaûi ñaùp öùng ñöôc caùc yeâu caàu veà toå hôïp ñoä beàn cô hoïc, ñoä giaõn nôû, tính choáng aên moøn vaø choáng maøi moøn cao. Tính chaát cô hoïc cuûa vaät lieäu phaûi ñaûm baûo ñoä beàn cuûa baùnh xe khoâng nhöõng trong caùc ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng maø caû trong caùc cheá ñoä ñaëc bieät coù theå xuaát hieän khi laøm vieäc. Vaät lieäu khoâng nhöõng phaûi beàn maø coøn phaûi deûo ñeå tröôøng hôïp coù dò vaät troâi loït vaøo bôm thì khoâng laøm hoûng baùnh xe. Do khe hôû giöõa baùnh xe vaø ñeäm choáng thaám raát beù neân baùnh xe coù theå chaïm töùc thôøi vaøo ñeäm. Bôûi vaäy vaät lieäu baùnh xe phaûi coù tính choáng maøi moøn toát. Ngoaøi ra baùnh xe coù theå bò han gæ do tính chaát hoaù hoïc vaø vi sinh vaät cuûa nöôùc. Vaän toác doøng chaûy raát lôùn trong baùnh xe vaø khe hôû cuûa ñeäm choáng thaám taïo neân ñieàu kieän raát xaáu cho söï laøm vieäc cuûa vaät lieäu veà maët aên moøn vaø han gæ. Vaät lieäu baùnh xe phaûi coù tính ñuùc toát vaø deã daøng gia coâng cô khí. 12
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Ña soá caùc tröôøng hôïp baùnh xe coâng taùc cheá taïo baèng gang xaùm. Bôm duøng ñeå bôm hoaù chaát cheá taïo baèng gang silic, nhöôïc ñieåm cuûa loaïi vaät lieäu naøy laø raát doøn. Nhöõng maùy bôm lôùn , aùp löïc cao, baùnh xe cheá taïo baèng theùp khoâng gæ. Nhöõng bôm bôm chaát loûng coù chöùa boät (bôm naïo than buøn, bôm buøn ñaát ) baùnh xe cheá taïo baèng theùp mangan coù naâng cao ñoä cöùng. Trong thôøi gian gaàn ñaây, ngöôøi ta coù söû duïng chaát deûo, loaïi vaät lieäu coù ñoä beàn cô hoïc töông ñoái cao vaø chòu ñöôïc taùc duïng cuûa moâi tröôøng khí thöïc ñeå cheá taïo baùnh xe coâng taùc. 2.4.2. OÁng vaøo OÁng vaøo coù nhieäm vuï daãn chaát loûng vaøo baùnh xe coâng taùc vôùi toån thaát thuûy löïc nhoû nhaát vaø phaân boá ñeàu vaän toác doøng chaûy theo tieát dieän öôùt cuûa mieäng huùt. Caùc bôm thöôûng ñöôïc cheá taïo vôùi ba loaïi oáng vaøo: kieåu choùp höôùng truïc (hình 2- 7a), kieåu oáng cong daãn nöôùc vaøo töø phía beân (hình 2-7b), kieåu nöõa xoaén (hình 2-7c). OÁng vaøo kieåu choùp höôùng truïc laø loaïi ñôn giaûn nhaát vaø coù toån thaát thuyû löïc ít nhaát. Loaïi naøy ñöôïc aùp duïng khi baùnh xe cuûa bôm boá trí theo kieåu conson. Keát caáu oáng theo kieåu naøy laøm taêng kích thöôùc maùy bôm theo chieàu höôùng truïc. Hình 2-7: Sô ñoà caáu taïo boä phaän daãn doøng vaøo baùnh xe coâng taùc bôm ly taâm. a-Kieåu höôùng truïc; b-Kieåu daãn nöôùc vaøo töø phía beân; c-Kieåu nöûa xoaén OÁng vaøo kieåu daãn nöôùc töø phía beân toån thaát thuyû löïc lôùn hôn caû nhöng ñaûm baûo cho maùy bôm laøm vieäc chaéc chaén, vieäc boá trí oáng huùt, oáng ñaåy thuaän tieän. OÁng vaøo kieåu nöûa xoaén keát caáu phöùc taïp vaø toån thaát thuyû löïc lôùn so vôùi loaïi choùp höôùng truïc. Nhöng oáng vaøo loaïi naøy cho pheùp giaõm nhoû kích thöôùc bieán daïng maùy bôm theo chieàu truïc vaø raát thuaän lôïi khi söû duïng cho bôm nöôùc vaøo hai phía, bôm nhieàu caáp. 2.4.3 OÁng thaùo doøng OÁng thaùo doøng coù nhieäm vuï daãn chaát loûng sau khi ra khoûi baùnh xe coâng taùc vaøo oáng ñaåy. OÁng thaùo doøng phaûi ñaûm baûo ñöôïc hai yeâu caàu: Thöù nhaát laø baûo ñaûm doøng chaûy ñoái xöùng so vôùi truïc khi ra khoûi baùnh xe coâng taùc, do ñoù taïo ñieàu kieän cho doøng chaûy töông ñoái oån ñònh ôû vuøng baùnh xe coâng taùc. Thöù hai laø bieán ñoäng naêng cuûa doøng chaûy ôû sau baùnh xe coâng taùc thaønh theá naêng. Bình thöôøng ôû phaàn loe cuûa oáng thaùo coù töø 1/4 - 1/5 coät nöôùc ñoäng naêng cuûa baùnh xe 13
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG bieán thaønh coät nöôùc tónh. OÁng thaùo doøng laø moät boä phaän raát quan troïng cuûa phaàn daãn doøng, noù aûnh höôûng lôùn ñeán söï hoaøn thieän kyû thuaät cuûa bôm. OÁng thaùo doøng thöôøng coù ba loaïi chính : OÁng thaùo kieåu xoaén (hình 1-1), oáng thaùo kieåu caùnh (hình 2-8), oáng thaùo kieåu voøng khuyeân. OÁng thaùo doøng thöôøng coù ba loaïi chính : OÁng thaùo kieåu xoaén (hình 1-1), oáng thaùo kieåu caùnh (hình 2-8), oáng thaùo kieåu voøng khuyeân. OÁng thaùo kieåu xoaén (buoàng xoaén) goàm moät raõnh xoaén coù tieát dieän baát kyø hoaëc tieát dieän troøn vaø oáng loe. Theo chieàu doøng chaûy trong raõnh xoaén, dieän tích tieát dieän taêng daàn theo söï taêng löu löôïng, coøn vaän toác trung bình cuûa doøng chaûy thì laïi giaûm daàn. Söï giaõm vaän toác chuû yeáu xaûy ra ôû phaàn oáng loe sau raõnh xoaén. OÁng thaùo kieåu xoaén coù daïng chaûy löôïn hoaøn thieän, hieäu suaát thuyû löïc cao, keát caáu ñôn giaûn. Noù ñöôïc söû duïng roäng raõi khoâng chæ ôû bôm moät caáp maø caû ôû bôm nhieàu caáp. OÁng thaùo kieåu caùnh veà nguyeân taéc laøm vieäc cuõng gioáng oáng thaùo xoaén, söï khaùc nhau chuû yeáu cuûa chuùng laø veà caáu taïo vaø coâng ngheä gia coâng. Tieát dieän oáng thaùo caùnh coù daïng chöõ nhaät, thuaän tieän cho vieäc gia coâng cô khí. Trong oáng thaùo caùnh coù moät soá raõnh naèm theo voøng troøn, moãi raõnh goàm xoaén abc vaø xoaén loe bcde. Veà maët thuyû löïc, oáng thaùo caùnh coù nhieàu nhöôïc ñieåm hôn so vôùi oáng thaùo xoaén. Khi cheá ñoä laøm vieäc thay ñoãi trong oáng thaùo caùnh xuaát hieän toån thaát cuïc boä do doøng chaûy chaûy vaøo oáng thaùo bò leäch höôùng so vôùi tính toaùn. Vì theá oáng thaùo caùnh chæ duøng trong moät soá keát caáu bôm nhieàu caáp. OÁng thaùo kieåu vaønh khuyeân laø moät raõnh tieát dieän khoâng thay ñoåi naèm xung quanh cöûa ra cuûa baùnh xe coâng taùc. Loaïi oáng thaùo naøy duøng cho nhöõng bôm bôm chaát loûng baån. Do tieát dieän voøng raõnh khuyeân khoâng thay ñoåi neân vaän toác chuyeån ñoäng trung bình cuûa chaát loûng ôû caùc tieát dieän khaùc nhau seõ khaùc nhau, tính chaát ñoái xöùng cuûa doøng chaûy bò phaù vôõ, daãn ñeán söï taêng toån thaát thuyû löïc. 2.4.4. Truïc bôm Truïc bôm thöôøng cheá taïo baèng theùp neáu bôm laøm vieäc vôùi chaát loûng coù chöùa chaát aên moøn, truïc cheá taïo baèng theùp khoâng gæ, kích thöôùc truïc xaùc ñònh töø ñieàu kieän beàn, töø ñoä bieán daïng cho pheùp döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng ñoäng vaø tónh vaø töø giaù trò tôùi haïn cuûa soá voøng quay. Baùnh xe coâng taùc ñöôïc coá ñònh treân truïc nhôø then vaø ñai oác ñònh vò. Trong nhieàu tröôøng hôïp, treân truïc laép oáng bao baûo veä ñeå choáng söï aên moøn vaø söï maøi moøn. Ôû moät ñaàu truïc coù laép baùnh ñai hoaëc nöõa khôùp noái ñeå noái vôùi truïc ñoäng cô ñieän. 14
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-8: Sô ñoà oáng thaùo kieåu caùnh 2.4.5. OÅ truïc OÅ truïc coù theå duøng oå bi hoaëc oå tröôït ñeå chòu taûi troïng höôùng taâm hoaëc höôùng truïc taùc duïng leân roto. Choïn kieåu oå truïc naøo phuï thuoäc vaøo vaän toác quay ôû ngoõng truïc, phuï taûi vaø coâng döï tröõ ñeå bôm laøm vieäc. OÅ bi coù kích thöôùc nhoû goïn, laép raùp ñôn giaûn, thay theá deã daøng nhöng tuoåi thoï keùm oå tröôït. Nhöõng bôm côõ lôùn, quan troïng vaø quay nhanh, thöôøng duøng oå tröôït coù traùng moät lôùp babít. Trong nhieàu tröôøng hôïp khi bôm laøm vieäc vôùi nöôùc laïnh, ngöôøi ta duøng oå tröôït loùt cao su toång hôïp. 2.4.6. Voû bôm Tuyø thuoäc vaøo öùng suaát cô hoïc, voû bôm coù theå ñöôïc cheá taïo baèng gang hoaëc theùp. Voû bôm bao goàm nhöõng boä phaän ñeå daãn vaø thaùo doøng chaûy ra khoûi baùnh xe vaø cuõng ñeå noái caùc chi tieát khoâng chuyeån ñoäng thaønh moät khoái chung. Phaàn daãn doøng ôû bôm coù oáng thaùo kieåu xoaén thöôøng ñöôïc cheá taïo lieàn vôùi voû ñuùc. Ñeàu ñoù laøm raõnh coù daïng thuaän lôïi veà maët thuyû ñoäng vaø vieäc gia coâng cô khí ñöôïc ñôn giaûn ñeán möùc toái ña. Bôm loaïi voû xoaén coù maët gheùp cuûa voû thaúng goùc vôùi truïc (hình 2-3) hoaëc naèm ngang ôû caùc bôm hai cöûa vaøo (hình 2-9). Hình 2-9: Maùy bôm hai cöûa vaøo 15
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Bôm nhieàu caáp vôùi oáng thaùo kieåu caùnh do coù söï laëp laïi cuûa caùc chi tieát cuøng kieåu trong voû bôm neân taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc toå chöùc saûn xuaát haøng loaït. Trong tröôøng hôïp ñoù keát caáu voû thöôøng ñöôïc cheá taïo töøng phaàn rieâng bieät (hình 2-10) gheùp laïi theo caùc maët phaúng vuoâng goùc vôùi truïc bôm. ñieàu ñoù ñaûm baûo ñöôïc söï khít kín giöõa caùc phaàn gheùp cuûa voû nhöng gaây khoù khaên cho vieäc laép raùp toaøn boä vì vieäc laép voû vaø roto phaûi ñöôïc tieán haønh ñoàng thôøi. Treân ñaàu noái oáng huùt vaø oáng ñaåy coù gia coâng loã ñeå laép chaân khoâng keá vaø aùp keá. Ngoaøi ra ôû phaàn treân cuøng cuûa voû bôm cuõng coù moät loã ñeå söû duïng khi vaän chuyeån vaø ñeå moài khi cho bôm laøm vieäc; ôû phaàn thaáp nhaát cuõng coù moät loã ñeå thaùo saïch nöôùc trong thaân bôm khi söûa chöõa hoaëc duøng bôm laâu daøi. 2.4.7. Ñeäm choáng thaám Giöõa cöûa vaøo cuûa baùnh xe vaø voû bôm coù moät khe hôû nhoû ñeå traùnh söï coï saùt cuûa baùnh xe vaøo voû. Do söï cheânh aùp löïc, coù moät phaàn chaát loûng sau khi qua baùnh xe bò quay laïi mieäng huùt hoaëc caáp tröôùc (ôû bôm nhieàu caáp) qua khe hôû naøy. Ñeå giaõm nhoû löôïng chaát loûng naøy, taïi ñaây ngöôøi ta ñaët nhöõng voøng ñeäm choáng thaám baèng gang, theùp hoaëc ñoàng coù theå thay theá ñöôïc khi hö hoûng. Ñeäm coù nhieàu kieåu: kieåu khe hôû ñôn giaûn , kieåu díc daéc hoaëc kieåu raêng cöa. Khe hôû giöûa caùc vaønh ñeäm choáng thaám thöôøng naèm trong khoaûng 0,2 – 0,6mm. 2.4.8. Voøng cheøn Caáu taïo voøng cheøn ñöôïc moâ taû treân hình 2-3. Noù bao goàm caùc voøng tuùp 11 vaø bích eùp tuùp 10. Voøng cheøn coù taùc duïng laøm kín khe hôû giöûa ñaàu ra cuûa truïc vaø voû bôm, traùnh khoâng cho khí töø beân ngoaøi xaâm nhaäp vaøo thaân bôm hoaëc ngaên nöôùc töø beân trong chaûy ra ngoaøi (tröôøng hôïp maùy bôm ñaët thaáp hôn möïc nöôùc trong beå huùt). Voøng tuùp ñöôïc söû duïng baèng moät trong hai loaïi vaät lieäu: amian hoaëc acriloid coù taåm graphit ñöôïc ñuùc saún thaønh voøng hoaëc eùp daïng sôïi coù tieát dieän phuø hôïp. Ñoä loûng chaët cuûa voøng tuùp ñöôïc ñieàu chænh baèng bích eùp tuùp. Hieän nay trong keát caáu moät soá bôm, voøng ñeäm cô ñöôïc thay theá cho caùc voøng tuùp. Caùc voøng ñeäm cô naøy coù tính chính xaùc cao. Nöôùc ñöôïc daãn töø phía ra cuûa baùnh xe coâng taùc ñeå boâi trôn vaø laøm kín caùc voøng ñeäm cô, sau ñoù ñöôïc huùt vaøo cöûa huùt cuûa maùy bôm maø khoâng chaûy ra ngoaøi. Trong quaù trình vaän haønh thöôøng khoâng phaûi ñieàu chænh hay baûo döôõng caùc ñeäm cô, ngoaøi vieäc thay theá caùc boä phaän bò gaõy hoaëc moøn. 2.5. CHUYEÅN ÑOÄNG CUÛA NÖÔÙC TRONG BAÙNH XE COÂNG TAÙC CUÛA BÔM LY TAÂM 16
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hai giaû thuyeát ñöôïc ñöa ra ñeå khaûo saùt chuyeån ñoäng cuûa chaát loûng trong baùnh xe coâng taùc cuûa bôm ly taâm töø khi vaøo ñeán khi ra khoûi baùnh xe laø: - Baùnh xe coù caùnh nhieàu voâ haïn. - Chaát loûng bôm laø chaát loûng lyù töôûng. Nhö vaäy coù nghóa laø quyõ ñaïo chuyeån ñoäng cuûa caùc phaàn töû chaát loûng laø nhöõng tia song song coù daïng cong truøng vôùi daïng cong cuûa caùnh. Ñeå nhaän ñöôïc söï chuyeån ñoäng cuûa chaát loûng trong baùnh xe coâng taùc ñuùng vôùi thöïc teá, caàn coù söï hieäu chænh hôïp lyù. Giaû söû ñaõ bieát caùc kích thöôùc hình hoïc cuûa baùnh xe, löu löôïng lyù thuyeát Qh , toác ñoä quay n. Chaát loûng vaøo baùnh xe coâng taùc vôùi vaän toác tuyeät ñoái C1 . Giaù trò vaän toác khoâng ngöøng ñöôïc taêng leân khi chaát loûng chuyeån ñoäng qua caùc raõnh cuûa caùc baùnh xe coâng taùc vaø ñaït ñeán giaù trò C2 taïi cöûa ra. Khi chuyeån ñoäng quay theo baùnh xe coâng taùc vôùi vaän toác voøng U, chuyeån ñoäng tònh tieán doïc theo beà maët caùnh vôùi vaän toác töông ñoái W. Söï vaøo baùnh xe cuûa doøng chaûy: Tröôùc khi vaøo baùnh xe, doøng chaûy chuyeån ñoäng theo chieàu höôùng truïc. Khi baét ñaàu vaøo baùnh xe, doøng chaûy coù söï ñoåi chieàu töø höôùng truïc sang höôùng taâm. Taïi cöûa vaøo cuûa baùnh xe, vaän toác voøng cuûa caùc phaàn töû chaát loûng: D1n U .R (2-1) 1 60 1 Vaän toác töông ñoái W1 coù phöông tieáp tuyeán vôùi caùnh taïi meùp vaøo, taïo vôùi tieáp tuyeán voøng troøn baùn kính R1 moät goùc 1, coù höôùng ngöôïc vôùi vaän toác voøng U1. Vaän toác tuyeät ñoái C1 baèng toång hình hoïc vaän toác töông ñoái W1 vaø vaän toác voøng U1: C1 W1 U1 (2-2) Hình 2-11: Sô ñoà veùc tô vaän toác Ñoà thò vaän toác cuûa caùc phaàn töû chaát loûng khi baét ñaàu vaøo vaø ra khoûi baùnh xe coâng taùc ñöôïc bieåu dieãn treân hình 2-11 vôùi caùc kyù kieäu: – Goùc giöõa C vaø U. Cr – Thaønh phaàn vaän toác höôùng kính (coøn goïi laø vaän toác kinh tuyeán). CU – Thaønh phaàn quay theo cuûa vaän toác tuyeät ñoái . 17
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Giaù trò vaän toác höôùng kính xaùc ñònh theo coâng thöùc: Qlt C1r (2-3) D1b1 1 Trong ñoù: 1 – heä soá co heïp do tính ñeán chieàu daøy caùnh taïi cöûa vaøo, coù theå laáy 0,75 vôùi nhöõng bôm nhoû ñeán 0,83 ñoái vôùi nhöõng bôm lôùn. Taïi meùp vaøo cuûa caùnh, trò vaän toác doøng chaûy coù theå bò maát lieân tuïc, chuyeån tieáp ñoät ngoät töø giaù trò naøy sang giaù trò khaùc, gaây hieän töôïng va ñaäp khi chaûy vaøo caùnh. Khi ñoù seõ laøm giaûm coät aùp do baùnh xe taïo neân. Ñeå ngaên ngöøa va ñaäp khi chaát loûng chaûy vaøo baùnh xe, trong thieát keá cheá taïo phaûi ñaûm baûo cho C1U = 0, höôùng cuûa vaän toác W1 phaûi tieáp tuyeán vôùi meùp vaøo cuûa caùnh, höôùng cuûa caùnh phaûi nghieâng vôùi vaän 0 toác töông ñoái W1 moät goùc  = 3 ÷ 8 ôû cheá ñoä tính toaùn, coøn nhöõng tröôøng hôïp ñaëc bieät coù theå laáy lôùn hôn (ñeán 150). Söï ra khoûi baùnh xe cuûa doøng chaûy: Khi ra khoûi baùnh xe, caùc thaønh phaàn vaän toác cuûa doøng chaûy cuõng töông töï khi vaøo. Thaønh phaàn quay cuûa vaän toác tuyeät ñoái C2U khi chuyeån töø vuøng trong ra vuøng ngoaøi cuûa baùnh xe coâng taùc trong söï giaùn ñoaïn vì ñöôøng ñi cuûa doøng chaûy khoâng bò taùc duïng cuûa ngoaïi löïc naøo vaø noù chuyeån ñoäng töï do theo quaùn tính. Thaønh phaàn höôùng kính cuûa vaän toác tuyeät ñoái: Qlt C2r (2-4) D2b2 2 Trong ñoù: 2 – heä soá co heïp do caùc caùnh ôû cöûa ra. Giaù trò 2 coù theå laáy töø 0,9 ñoái vôùi nhöõng bôm nhoû ñeán 0,95 ñoái vôùi nhöõng bôm lôùn. Vaän toác töông ñoái W2, theo sô ñoà soá caùnh nhieàu voâ haïn cuõng coù höôùng tieáp tuyeán vôùi meùp ra cuûa caùnh taïo vôùi phöông vaän toác voøng U2 döôùi moät goùc 2 theo chieàu ngöôïc vôùi chieàu vaän toác U2. Töø ñoà thò vaän toác (hình 2-11) ta coù: C2r W2 (2-5) Sin2 Vaø vaän toác voøng: D n U 2 .R (2-6) 2 60 2 Toång vaän toác töông ñoái W2 vaø vaän toác voøng U 2 laø vaän toác tuyeät ñoái C2 Chieáu vaän toác tuyeät ñoái C2 leân phöông vaän toác quay coù thaønh phaàn quay cuûa vaän toác tuyeät ñoái C2U . Trong tính toaùn ta coi nhö baùnh xe coù soá caùnh nhieàu voâ haïn vaø giaû thuyeát laø höôùng cuûa vaän toác töông ñoái khi ra khoûi baùnh xe truøng vôùi tieáp tuyeán taïi meùp ra cuûa caùnh coøn giaù trò C2r laø haèng soá taïi moïi ñieåm cuûa cöûa ra. Nhöng trong ñieàu kieän soá caùnh höõu haïn, vaän toác töông ñoái ôû cöûa ra seõ khaùc nhau vaø giaù trò trung bình cuûa noù 18
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG seõ cheäch khoûi höôùng tieáp tuyeán vôùi caùnh veà phía goùc  nhoû hôn. Ñieàu ñoù laøm giaõm thaønh phaàn quay cuûa vaän toác tuyeät ñoái C2U so vôùi C2U . Hình 2-12: sô ñoà vaän toác doøng chaûy khi ra khoûi baùnh xe vôùi soá caùnh höõu haïn 2.6. PHÖÔNG TRÌNH CÔ BAÛN CUÛA BÔM LY TAÂM Phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm chính laø phöông trình coät aùp lyù thuyeát. Phöông trình naøy ñöôïc thaønh laäp döïa treân giaû thuyeát : Chaát loûng laø chaát loûng lyù töôûng vaø baùnh xe coâng taùc coù soá caùnh nhieàu voâ haïn. Ñieàu ñoù coù nghóa laø doøng chaûy trong baùnh xe coâng taùc goàm caùc doøng nguyeân toá song song vôùi nhau vaø song song vôùi beà maët caùnh baùnh xe. Coøn vaän toác cuûa chuùng taïi moïi ñieåm caùch taâm moät khoaûng nhö nhau thì nhö nhau. Öùng duïng ñònh lyù cô hoïc veà bieán thieân momen ñoäng löôïng vôùi doøng chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh xe coâng taùc, coù theå phaùt bieåu nhö sau: Bieán thieân moâmen ñoäng löôïng cuûa khoái chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh xe coâng taùc trong moät ñôn vò thôøi gian ñoái vôùi truïc quay cuûa baùnh xe baèng toång momen ngoaïi löïc taùc duïng leân khoái chaát loûng ñoù ñoái vôùi truïc quay, töùc laø baèng momen xoaén treân truïc baùnh xe coâng taùc. Khaûo saùt moät doøng nguyeân toá chuyeån ñoäng qua baùnh xe coâng taùc cuûa bôm ly taâm (hình 2-13). Hình 2-13: Sô ñoà veùc tô vaän toác 19
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG xaùc ñònh ñoä bieán thieân momen ñoäng löôïng cuûa khoái chaát loûng giöõa hai tieát dieän vaøo (1-1) vaø ra (2-2) ñoái vôùi truïc quay. Neáu doøng nguyeân toá coù löu löôïng dQ thì ñoäng löôïng cuûa noù taïi tieát dieän 1-1 laø:  dK1 = dmC1 = dQC1 g Vaø taïi tieát dieän 2-2 laø: dK2 = dmC2 = dQC2 Moâmen ñoäng löôïng cuûa doøng nguyeân toá ñoái vôùi truïc quay cuûa baùnh xe coâng taùc taïi tieát dieän 1-1 vaø 2-2:  dM1 = dK1l1 = dQC1R1cos 1 g dM2 = dK2l2 = dQC2R2cos 2 Bieán thieân moâmen ñoäng löôïng trong moät ñôn vò thôøi gian cuûa doøng nguyeân toá chaát loûng baèng hieäu moâmen ñoäng löôïng taïi cöûa ra, cöûa vaøo cuûa baùnh xe coâng taùc: M = dM2 – dM1 (2-7) M = dQ (C2R2cos 2 – C1R1cos 1) (2-8) Theo giaû thuyeát neâu treân, bieán thieân moâmen ñoäng löôïng cuûa toaøn boä khoái chaát loûng chuyeån ñoäng qua baùnh xe coâng taùc trong moät ñôn vò thôøi gian baèng toång bieán thieân moâmen ñoäng löôïng cuûa taát caû caùc doøng nguyeân toá:  M =  dQ(C2R2cos 2 - C1R1cos 1) = Q/t(C2R2cos 2 - C1R1cos 1) (2-9) Goïi Mx laø moâmen ngoaïi löïc töùc laø moâmen xoaén treân truïc baùnh xe coâng taùc thì: Mx =  M Mx = Q/t (C2R2cos 2 – C1R1cos 1) (2-10) Nhaân hai veá cuûa phöông trình vôùi vaän toác goùc , nhaän ñöôïc: Mx = Q/t (C2R2cos 2 – C1R1cos 1) (2-11) ÔÛ ñaây Mx chính laø coâng suaát söû duïng ñeå bieán thaønh naêng löôïng cuûa chaát loûng. Mx = Q/tH/t (2-12) Trong ñoù: Q/t – Löu löôïng lyù thuyeát cuûa maùy bôm; H/t – Coät aùp lyù thuyeát cuûa maùy bôm öùng vôùi soá caùnh baùnh xe nhieàu voâ cuøng. Töø phöông trình (2-11) vaø (2-12) ruùt ra: 20
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG R2C2 cos 2 R1C1Cos 1 H (2-13) lt g Maø: R2 = U2 R1 = U1 C2cos 2 = C2U C1cos 1 = C1U Thay caùc giaù trò vaøo phöông trình (2-13): U C U C H 2 2U 1 1U (2-14) lt g Phöông trình (2-14) laø phöông trình lyù thuyeát cô baûn cuûa bôm ly taâm do nhaø baùc hoïc Ôle tìm ra. Trong haàu heát caùc maùy bôm, ngöôøi ta coá gaéng ñaûm baûo cho thaønh phaàn vaän toác CIU = 0. Khi ñoù: U 2C2U H lt (2-15) g Töø phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm thaáy raèng, muoán taêng coät aùp cuûa bôm thì taêng vaän toác U2 baèng caùch taêng ñöôøng kính cuûa baùnh xe coâng taùc hoaëc taêng toác ñoä quay cuûa baùnh xe, taêng thaønh phaàn vaän toác C2U nhôø giaõm goùc α2 vaø 2. Coät aùp thöïc teá cuûa bôm ly taâm nhoû hôn coät aùp lyù thuyeát xaùc ñònh theo phöông trình cô baûn (2-14) hoaëc (2-15). Do: -Bôm laøm vieäc vôùi chaát loûng thöïc neân toàn taïi söùc caûn löïc. Ñeå khaéc phuïc söùc caûn naøy, moät phaàn aùp löïc cuûa bôm bò tieâu hao ñi. - Khi laäp phöông trình cô baûn ñaõ coi baùnh xe coâng taùc coù soá caùnh nhieàu voâ haïn. Thöïc teá soá caùnh baùnh xe laø höõu haïn. Vì vaäy, quyõ ñaïo chuyeån ñoäng cuûa moät soá phaân töû chaát loûng bò leäch ñi so vôùi daïng caùnh laøm giaûm nhoû vaän toác tuyeät ñoái hoaëc thaønh quay cuûa vaän toác tuyeät ñoái. Ñieàu ñoù laøm cho aùp löïc maùy bôm bò giaõm ñi. Theo keát quaû coâng trình nguyeân cöùu cuûa S.S.Rudnhiev vaø G.F. Pabxcuna, ñeå keå ñeán aûnh höôûng cuûa soá caùnh hữu haïn vaø söï laøm vieäc cuûa bôm vôùi chaát loûng thöïc, coät aùp thöïc teá cuûa bôm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: H = K/tH/t (2-16) Trong ñoù: H – coät aùp thöïc teá cuûa bôm (m); /t – hieäu suaát thuyû löïc cuûa maùy bôm, tuyø vaøo keát caáu chaát löôïng cheá taïo maø giaù trò cuûa noù naèm trong khoaûng 0,8 – 0,95; K – Heä soá tính ñeán soá caùnh höõu haïn. Theo keát quaû nghieân cöùu cuûa vieän só G.F. Pabxcuna naêm 1931 thì: 21
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 1 K = (2-17) .1 1 2 z 2 R1 1 R2 Trong ñoù: - Heä soá, tính theo coâng thöùc: = (0,55 – 0,65) + 0,6sin2 Heä soá nhoû laáy ñoái vôùi bôm coù heä soá tyû toác thaáp. Heä soá lôùn laáy ñoái vôùi vôùi bôm coù heä soá tyû toác cao. Heä soá hieäu chænh naøy coøn laáy phuï thuoäc vaøo ñoä nhaùm beà maët phaàn daãn doøng cuûa baùnh xe, ñoä nhaùm lôùn thì laáy heä soá hieäu chænh lôùn. z – Soá caùnh baùnh xe coâng taùc. R1 – Baùn kính cöûa vaøo baùnh xe coâng taùc (m). R2 – Baùn kính cöûa ra baùnh xe coâng taùc (m). Ñeå tính gaàn ñuùng giaù trò coät aùp do bôm ly taâm taïo ra, coù theå aùp duïng coâng thöùc: U 2 H 2 (m) g Hay: H = 0,00028 D2 n2 . (m) (2-18) Trong ñoù: – Heä soá coät aùp. Caùc bôm coù boä phaän daãn doøng ra kieåu xoaén thì = 0,35 –0,5 Bôm coù boä phaän daãn doøng ra kieåu caùnh thì = 0,45 – 0,55. D – Ñöôøng kính ngoaøi cuûa baùnh xe (m). n– Toác ñoä quay cuûa baùnh xe (vg/ph). g – Gia toác troïng tröôøng (m/s2). 2.7. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA KEÁT CAÁU CAÙNH ÑEÁN COÄT AÙP CUÛA BÔM LY TAÂM keát caáu cuûa baùnh xe coâng taùc noùi chung vaø caùnh baùnh xe coâng taùc noùi rieâng coù aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán coät aùp cuûa maùy bôm ly taâm. Hình daïng caùnh chuû yeáu phuï thuoäc vaøo goùc 1 vaø goùc 2. Nhö ñaõ khaûo saùt ôû muïc 2.6, coät aùp cuûa bôm coù theå ñaït trò soá lôùn nhaát khi tam giaùc 0 vaän toác ôû cöûa vaøo laø tam giaùc vuoâng ( 1 = 90 ). Theo phöông trình cô baûn cuûa bôm ly taâm (2-15) thì goùc 1 khoâng aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán coät aùp cuûa bôm. Tuy vaäy, neáu trò soá 1 khoâng hôïp lyù seõ gaây hieän töôïng va ñaäp cuûa doøng chaûy vôùi caùnh taïi cöûa 0 0. vaøo, laøm giaûm hieäu suaát vaø coät aùp cuûa bôm. thöôøng thì 1 = 15 - 30 Theo phöông trình cô baûn : U 2C2U H lt g Töø tam giaùc vaän toác (hình 2-13) coù: C2U = U2 – C2rcotg2 (2-19) 22
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Nhö vaäy giaù trò cuõa goùc 2 coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán trò soá vaø phöông caùc thaønh phaàn vaän toác cuûa doøng chaát loûng taïi cöûa ra baùnh xe, do ñoù aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán coät aùp cuûa maùy bôm. Giaù trò goùc 2 quyeát ñònh kieåu baùnh xe (hình 2-14). Khi: 0 2 90 , caùnh cong tröôùc (hình 2-14c). Theo coâng thöùc (1-3) coù theå vieát ñöôïc phöông trình coät aùp ñoäng do baùnh xe coâng taùc cuûa bôm ly taâm taïo neân: 2 2 C2 C1 H d (2-20) 2g Trong ñoù: C2 – Vaän toác doøng chaát loûng taïi cöûa ra cuûa baùnh xe; C1 – Vaän toác doøng chaát loûng taïi cöûa vaøo baùnh xe. 0 Bôm ly taâm thöôøng ñöôïc cheá taïo coù goùc 1 = 90 neân C1 = C1r vaø ngöôøi ta coá gaéng ñaûm baûo cho thaønh phaàn vaän toác höôùng kính Cr haàu nhö khoâng thay ñoåi töø cöûa vaøo ñeán cöûa ra cuûa baùnh xe. Vì theá: C1 = C1r = C2r (2-21) Theo (2-20) coù coät aùp ñoäng: 2 2 C2 C2r H d 2g Töø tam giaùc vaän toác (hình 2-13) coù: 2 2 2 C2 C2r C2U Neân 2 C2U H d 2g Theo phöông trình cô baûn coù: U 2C2U H Ht Hd g Khaûo saùt töøng loaïi baùnh xe coâng taùc taïo neân vôùi caùc kieåu caùnh daãn treân. Treân hình 2-14, caùc ñoâ thò veùctô vaän toác xaây döïng cho ba kieåu baùnh xe ñaõ neâu treân vôùi ñieàu kieän: chuùng coù goùc 1, kích thöôùc ôû cöûa vaøo, löu löôïng, soá voøng quay 23
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-14: caùc kieåu boá trí caùnh baùnh xe coâng taùc. a- Caùnh cong sau; b- Caùnh höôùng taâm; c- Caùnh cong trước. laøm vieäc n, ñöôøng kính ngoaøi cuûa baùnh xe D2 laø nhö nhau, coù vaän toác voøng U2 baèng nhau. 0 Khi 2 90 : C2U > U2 C 2 1 U C 2U 2 2U Neân: 2g 2 g H H lt Do ñoù: d 2 24
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-15: ñoà thò veùc tô vaän toác. a- Caùnh cong sau; b- Caùnh höôùng taâm; c- Caùnh cong tröôc. Nhö vaäy, khi caùc caùnh cong tröôùc coät aùp toaøn phaàn do baùnh xe bôm taïo neân chuû yeáu laø coät aùp ñoäng. Trong tröôøng hôïp C2U = 2U2, coät aùp tónh seõ baèng 0: Ht = H/t - Hñ 1 (2U )2 H 2U U 2 0 (2-24) t 2 2 2 2g Neáu tieáp tuïc taêng goùc 2 leân nöõa thì C2U > 2U2, luùc ñoù coät aùp tónh seõ coù giaù trò aâm. Trong thöïc teá bôm khoâng theå laøm vieäc ñöôïc vôùi coät aùp tónh Ht 0, vì khi ñoù chöùc naêng ñaåy chaát loûng cuûa bôm hoaøn toaøn khoâng coù. Ñoà thò (hình 2-16) bieåu thò moái quan heä giöõa coät aùp lyù thuyeát cuûa bôm vaø goùc ra 2 cho thaáy: goùc 2 caøng lôùn thì coät aùp lyù thuyeát cuûa bôm caøng lôùn, khaû naêng truyeàn naêng löôïng cho chaát loûng caøng nhieàu. Nhöng trong kyû thuaät phaûi chuù yù giaûi quyeát laøm theá naøo ñeå khaû naêng truyeàn naêng löôïng cho chaát loûng laø lôïi nhaát vaø ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu laøm vieäc khaùc nhau veà coät aùp ñoäng vaø coät aùp tónh. Bôm ly taâm thöôøng laøm vieäc trong phaïm vi coù quan heä coät aùp tónh vaø coät aùp toaøn phaàn: Ht = (0,7 ÷ 0,8) H/t (2-25) 0 0 Öùng vôùi goùc ra 2 = 15 ÷ 30 , tröôøng hôïp ñaëc bieät coù theå laáy 2 = 50 . töùc laø caùnh 0 cuûa bôm ly taâm bao giôø cuõng coù daïng cong sau (2 < 90 ). 25
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Nhieäm vuï cuûa maùy bôm laø taïo neân coät aùp tónh laø chuû yeáu. Baùnh xe coâng taùc vôùi caùc caùnh cong sau cho pheùp nhaän ñöôïc tröïc tieáp phaàn lôùn coät aùp döôùi daïng coät aùp tónh. Keânh giöõa caùc caùnh cong sau bieán ñoãi ñeàu hôn so vôùi caùc baùnh cong tröôùc neân toån thaát thuyû löïc khi chaát loûng chuyeån ñoäng qua caùc keâng nhoû hôn, vieäc ñuùc caùc caùnh cuõng deã daøng hôn. Neáu söû duïng caùc caùnh cong tröôùc, phaûi bieán ñoåi coät aùp ñoäng thaønh coät aùp tónh. Ñieàu ñoù gaây khoù khaên , phöùc taïp cho vieäc cheá taïo vaø gaây toån thaát thuyû löïc khaù lôùn khi bôm laøm vieäc. Vì nhöõng lyù do treân, trong lónh vöïc cheá taïo bôm ñeàu duøng kieåu caùnh cong sau. Kieåu caùnh coù meùp ra höôùng taâm vaø cong tröôùc ñöôïc söû duïng roäng raõi trong maùy neùn khí vaø quaït gioù. 2.8. LÖU LÖÔÏNG CUÛA BÔM LY TAÂM 2.8.1. Löu löôïng lyù thuyeát theo phöông trình löu löôïng, löu löôïng lyù thuyeát cuûa bôm ly taâm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Q/t = F CTb Trong ñoù: F – Dieän tích tieát dieän öôùt cuûa doøng chaûy; CTb – Vaän toác trung bình cuûa doøng chaûy, thaúng goùc vôùi tieát dieän F. Dieän tích tieát dieän öôùt cuûa doøng chaûy khi ra khoûi baùnh xe coâng taùc bôm ly taâm chính laø dieän tích cöûa ra baùnh xe. Neáu cho raèng baùnh xe coâng taùc coù soá caùnh nhieàu voâ cuøng vaø moûng voâ cuøng thì dieän tích naøy coù theå tính nhö dieän tích moät maët tru ï(hình 2-4) coù ñöôøng kính D2, chieàu rộng rãnh b2 F = D2b2 (2-26) Vaän toác thaúng goùc vôùi tieát dieän cuûa doøng chaûy taïi cöûa ra cuûa baùnh xe chính laø thaønh phaàn vaän toác höôùng kính: C2r = C2 sin 2 Theo sô ñoà soá caùnh nhieàu voâ haïn, thaønh phaàn vaän toác naøy coù giaù trò nhö nhau taïi moïi ñieåm cuûa tieát dieän doøng chaûy ôû cöûa ra baùnh xe. Löu löôïng lyù thuyeát cuûa bôm ly taâm ñöôïc tính theo coâng thöùc: Q/t = D2 b2 C2r (2-27) Hoaëc tính taïi tieát dieän vaøo cuûa baùnh xe: Q/t = D1 b1 C1r 2.8.2. Löu löôïng thöïc teá Do baùnh xe coâng taùc coù soá caùnh höõu haïn vaø do toån thaát trong quaù trình laøm vieäc neân löu löôïng thöïc teá cuûa maùy bôm nhoû hôn löu löôïng lyù thuyeát. Nhöõng toån thaát löu löôïng naøy ñöôïc ñöôïc keå ñeán qua moät ñaïi löôïng ñöôïc goïi laø hieäu suaát theå tích tt. Löu löôïng thöïc teá cuûa maùy bôm xaùc ñònh theo coâng thöùc: Q = tt Q/t (2-28) Giaù trò hieäu suaát theå tích thöôøng naèm trong khoaûng 0,95 ÷ 0,97. 2.9. CHIEÀU CAO HUÙT 26
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Chieàu cao huùt laø ñaëc tính veø maët xaây döïng cuûa maùy bôm , noù quyeát ñònh cao trình boá trí toå maùy trong traïm bôm. Vì theá noù coù aûnh höôûng ñeán giaù thaønh xaây döïng nhaø traïm. Veà chieáu cao huùt coù hai khaùi nieäm: chieàu cao hình hoïc vaø chieàu cao huùt chaân khoâng giôùi haïn. Chieàu cao huùt hình hoïc laø hieäu cao trình truïc bôm vaø cao trình maët thoaùng töï do trong beå huùt (hình 2-17): h H hh = Z1 – Z0 P Chaát loûng chuyeån ñoäng töø maët thoaùng töï do coù aùp suaát a vaøo ñeán baùnh xe coâng  taùc cuûa bôm laø do theá naêng ban ñaàu. Coâng ñeå h naâng leân chieàu cao H hh laø khaéc phuïc söùc caûn trong oáng huùt hh seõ laøm giaõm tröõ naêng trong chaát loûng do ñoù aùp suaát trong chaát loûng taïi cöûa P vaøo baùnh xe giaõm ñeán 1 Ñoä cheânh giöõa aùp  suaát khí quyeån treân beà maët beå huùt vaø aùp suaát tuyeät ñoái taïi cöûa vaøo baùnh xe coâng taùc goïi laø ñoä giaûm chaân khoâng hay chieàu cao huùt chaân khoâng, ñöôïc ño baèng chaân khoâng keá: PP H h = a 1 ; (m) ck  Trong ñoù: Pa – Aùp suaát khí quyeån (kG/m2). P1 – Aùp suaát taïi cöûa vaøo baùnh xe (kG/m2).  - troïng löôïng rieâng cuûa chaát loûng (kG/m3). (Vôùi nöôùc  = 1000 (kG/m3). h H ck – Chieàu cao huùt chaân khoâng (m). Chieàu cao huùt chaân khoâng cho pheùp caùc loaïi bôm khaùc nhau thì khaùc nhau, noù coù theå coù giaù trò aâm hoaëc döông vaø do nhaø maùy cheá taïo xaùc ñònh, ghi trong lyù lịch bôm. Caùc giaù trò naøy coù theå xaùc ñònh baèng phöông phaùp tính toaùn. Vieát phöông trình Becnuli cho maët caét 1-1 vaø 0-0 (hình 2-17) ta coù : P V 2 P V 2 a o 1 H h 1 h  2g  hh 2g h Trong ñoù: V0 – Vaän toác doøng chaûy ôû maët thoaùng töï do trong beå huùt chaûy ñeán oáng huùt (m/s). Hh – toån thaát thuyû löïc trong oáng huùt (m), V1 – vaän toác doøng chaûy taïi cöûa vaøo baùnh xe (m/s). V0 Giaù trò vaän toác V0 raát nhoû neân coù theå boû qua thaønh phaàn . 2g Do vaäy: 27
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG PP V 2 Hh Z Z a 1 h 1 (2-29) hh10  h 2g V 2 Hay: Hhh H h 1 (2-30) hh ck h 2g Töø ñoù tính coâng thöùc chieàu cao huùt chaân khoâng: V 2 Hhh H h 1 (2-31) ck hh h 2g Ñeå khoâng xaûy ra xaâm thöïc, chieàu cao huùt chaân khoâng giôùi haïn cuûa maùy bôm phaûi nhoû hôn giaù trò tính theo coâng thöùc (2-31) moät löôïng döï tröõ choáng xaâm thöïc hk: gh h H ck = H ck – hk (2-32) Giaù trò chieàu cao huùt giôùi haïn ghi trong lyù lòch bôm hoaëc soå tay maùy bôm thöôøng ñöôïc xaùc ñònh theo ñieàu kieän aùp suaát khí quyeån baèng 10mH20 vaø nhieät ñoä chaát loûng laø 200C, neáu ñieàu kieän laøm vieäc khaùc ñi thì ñoä döï tröõ choáng xaâm thöïc cuõng khaùc ñi. Luùc ñoù, chieàu cao huùt giôùi haïn cuûa bôm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: gh gh P H H 10 a 0.24 h (2-33) ck cks  bh Trong ñoù: gh [ H ck]S - Chieàu cao huùt chaân khoâng giôùi haïn, tra theo soå tay maùy bôm (m); P a - Aùp suaát khí quyeån töông öùng vôùi cao trình boá trí maùy bôm (m), giaù trò naøy  ñöôc tra theo baûng (2-1). 0,24 - Aùp suaát hoaù hôi cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä 200C (m). hhh - Aùp suaát boác hôi baûo hoaø cuûa chaát loûng ôû nhieät ñoä t (m). Giaù trò naøy ñöôïc tra theo baûng (2-2). 10 - Aùp suaát khí ôû ñieàu kieän bình thöôøng (m). Baûng 2-1: Giaù trò aùp suaát khí quyeån pa/ theo cao trình maët ñaát Cao trình -600 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1500 2000 maët ñaát, (m) P a , (m) 11,3 10,3 10,2 10,1 10 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2  Baûng 2-2: Giaù trò aùp suaát boác hôi baõo hoaø hhh theo nhieät ñoä nöôùc t.(0c) 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hbh,(m) 0,09 0,12 0,24 0,43 0,75 1,25 2,02 3,17 4,82 7,14 10,33 28
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Toån thaát coät aùp trong oáng huùt goàm toån thaát doïc ñöôøng vaø toån thaát cuïc boä, ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: V 2 hh = hh = il +  (2-34) 2g 2 V l hh λξd 2g  Trong ñoù: i – Toån thaát coät aùp ñôn vò theo chieàu daøi oáng, coù theå tra theo baûng tính toaùn thuûy löïc cuûa Seâveâlep hoaëc ñoà thò ôû phuï luïc. l – Chieàu daøi oáng huùt (m);  - Toång heä soá toån thaát cuïc boä; V – Vaän toác chuyeån ñoäng cuûa nöôùc taïi nhöõng choã gaây ra toån thaát cuïc boä (m/s). Khi laép ñaët maùy bôm nhaát thieát phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän: h h H hh ≤ [H hh] Ôû ñaây: h H hh - Chieàu cao huùt hình hoïc thöïc teá lôùn nhaát. Xaùc ñònh baèng khoaûng caùch theo chieàu thaúng ñöùng tính töø truïc bôm ñeán möïc nöôùc thaáp nhaát trong beå huùt (m). h [H hh] – Chieàu cao huùt hình hoïc cho pheùp (m). Töø coâng thöùc (2-31), (2-32) coù: V 2 Hh H gh h 1 (m) (2-36) hh ck h 2g gh Neáu khoâng bieát giaù trò H ck. Chieàu cao huùt hình hoïc cho pheùp ñöôïc xaùc ñònh theo ñieàu kieän ñaûm baûo khoâng xaûy ra xaâm thöïc khi laøm vieäc. Ñeå khoâng xaûy ra xaâm thöïc, aùp suaát toaøn phaàn cuûa chaát loûng ôû cöûa vaøo baùnh xe coâng taùc phaûi lôùn hôn aùp suaát boác hôi baõo hoaø cuûa nöôùc moät löôïng toái thieåu baèng NSPHA. 2 P1 V1 Pbh + ≥ + NPSHA  2g  Theo phöông trình Beculi: Pa h + = + H – hh  hh Neân: + H – hh ≥ + NPSHA Vì vaäy: H ≤ – – hh + NPSHA (2-37) Ôû ñaây: - Aùp suaát khoâng khí ôû ñieàu kieän laøm vieäc (m); 29
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG P bh - Aùp suaát boác hôi baûo hoaø cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä laøm vieäc (m);  hh – Toång toån thaát aùp löïc treân oáng huùt (m). NPSHA = NPSH + S NPSH (Net positive suction head) – Aùp löïc yeâu caàu ôû cöûa vaøo hay coøn goïi laø ñoä döï tröõ choáng xaâm thöcï caàn thieát, laáy treân ñöôøng ñaët tính öùng vôùi ñieåm laøm vieäc cuûa maùy bôm (m). S – ñoä döï tröõ an toaøn (m). 2.10. COÄT AÙP TOAØN PHAÀN CUÛA MAÙY BÔM Coät aùp toaøn phaàn cuûa maùy bôm laø ñoä gia taêng naêng löôïng maø moät ñôn vò troïng löôïng cuûa chaát loûng nhaän ñöôïc töø khi vaøo ñeán khi ra khoûi maùy bôm. H = Er - Ev . (m) 2.10.1 Aùp keá vaø chaân khoâng keá laép ñaët cuøng cao ñoä Naêng löôïng ñôn vò cuûa doøng chaûy taïi cöûa vaøo baùnh xe coâng taùc: 2 Pa V1 E1 = +  2g Hình 2-18: Sô ñoà laép ñaët thieát bò ño coät aùp C – Chaân khoâng keá; A-Aùp keá Naêng löôïng cuûa doøng chaûy taïi cöûa ra baùnh xe coâng taùc: 2 V2 E2 = + 2g Vaäy coù : PPVV 22 H = 104. 2 1 2 1 . (m)  2g ÔÛ ñaây:  - Tyû troïng rieâng cuûa chaát loûng (kGm3). 30
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 2 p1 – Aùp suaát tuyeät ñoái cuûa chaát loûng taïi cöûa vaøo caûu baùnh xe coâng taùc (kG/cm ); p1 = pa -pc. 2 pc – Chæ soá treân chaân khoâng keá (kG/cm ). 2 p2 – Aùp suaát tuyeät ñoái cuûa chaát loûng taïi cöûa ra baùnh xe coâng taùc (kG/cm ): p2 = pa + pA pA – Chæ soá treân aùp keá (kG/cm2). V1, V2 – Vaän toác chaát loûng taïi cöûa vaøo, cöûa ra baùnh xe coâng taùc (m/s). g – Gia toác troïng tröôøng (m/s2). Do ñoù, coät aùp toaøn phaàn cuûa bôm seõ laø: 2 2 V2 V1 H =10(pA+pC)+ (m) (2-38) 2g 2.10.2. Aùp keá ñaët cao hôn chaân khoâng keá Hình 2-19: Aùp keá ñaët cao hôn chaân khoâng keá 2 2 V2 V1 H =10 (pA + pC) + Z + (m) (2-39) 2g ÔÛ ñaây Z laø khoaûng caùch theo chieàu thaúng ñöùng tính töø vò trí ñaët chaân khoâng keá ñeán vò trí ñaët aùp keá tính baèng m. 2.10.3. Maùy bôm ñaët thaáp hôn möïc nöôùc trong beå huùt Tröôøng hôïp naøy, coät aùp toaøn phaàn cuûa bôm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Hình 2-20: Maùy bôm ñaët thaáp hôn möïc nöôùc trong beå huùt. 31
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG VV22 HPP 10 21. (m) (2-40) AA21 2g Ôû ñaây: 2 pA1 – Chæ soá aùp keá ôû ñaàu huùt cuûa maùy bôm (kG/cm ). 2 pA2 – Chæ soá aùp keá ôû ñaàu ñaåy cuûa maùy bôm (kG/cm ). 2.11. COÂNG SUAÁT VAØ HIEÄU SUAÁT CUÛA MAÙY BÔM 2.11.1. Coâng suaát Theo (1-5) coù coâng thöùc xaùc ñònh coâng suaát höõu ích cuûa maùy bôm:  .Q.H Nh= . (kW) 102  .Q.H Hay: Nh= ; (Maõ löïc) 75 Trong ñoù:  - Tyû troïng rieâng cuûa chaát loûng bôm (kG/m3); vôùi nöôùc saïch hoaëc quy öôùc saïch ôû nhieät ñoä 5÷400C coù  = 1000 kG/m3. Q – Löu löôïng cuûa maùy bôm (m3/s). H – Coät aùp toaøn phaàn cuûa maùy bôm (m). Do coù moät phaàn naêng löôïng bò toån thaát trong quaù trình laøm vieäc neân coâng suaát treân truïc bao giôø cuõng lôùn hôn coâng suaát höõu ích. Coâng suaát treân truïc bôm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (1-6):  .Q.H N = . (kW) 102 Trong ñoù:  - Hieäu suaát toaøn phaàn cuûa maùy bôm. Ñeå ñaûm baûo cho toå maùy laøm vieäc chaéc chaén, tin caäy thì coâng suaát ñònh möùc cuûa ñoäng cô daãn ñoäng phaûi lôùn hôn coâng suaát treân truïc bôm. Neáu truïc bôm noái ñoäng cô baèng khôùp noái thì coâng suaát ñoäng cô coù theå tính theo coâng thöùc:  .QH Nñc= k.N = k. . (kW) (2-41) 102 Trong ñoù: k – Heä soá döï tröõ coâng suaát. Giaù trò cuûa noù ñöôïc choïn phuï thuoäc vaøo loaïi maùy bôm, ñoäng cô vaø coâng suaát treân truïc bôm. Neân choïn heä soá k coù giaù trò lôùn hôn hoaëc baèng caùc giaù trò neâu ra döôùi ñaây: Coâng suaát treân truïc (kW) Heä soá k N 2 1,5 2 N 5 1,5 – 1,25 5 < N 50 1,25 – 1,15 32
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 50 100 1,05 Neáu truïc bôm noái vôùi truïc ñoän cô qua boä truyeàn ñai hoaëc baùnh raêng thì coâng suaát ñoäng cô tính theo coâng thöùc:  .QH Nñc = k. (2-42) 102.td Trong ñoù : tñ – Hieäu suaát boä truyeàn. 2.11.2. Hieäu suaát Töø (1-6) coù coâng thöùc tính hieäu suaát toaøn phaàn cuûa maùy bôm: N  = h N Hieäu suaát cuûa maùy bôm laø moät ñaïi löôïng keå ñeán toån thaát theå tích, toån thaát cô khí, toån thaát thuyû löïc phaùt sinh khi maùy bôm truyeàn naêng löôïng cho chaát loûng. Caùc loaïi toån thaát ñöôïc nghieân cöùu baèng nhieàu phöông phaùp lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm khaùc nhau. 1. Toån thaát theå tích Theo khe hôû giöûa roto vaø stato ôû beân trong bôm xuaát hieän roø ræ gaây neân söï toån thaát löu löôïng cuûa maùy bôm, ñoâi khi coøn gaây neân toån thaát thuyû löïc phuï. Tuyø theo keát caáu cuûa töøng loaïi maùy bôm, toån thaát theå tích xuaát hieän ôû nhöõng vò trí khaùc nhau. Ñieån hình laø toån thaát ôû ñeäm choáng thaám phía tröôùc baùnh xe Qr1. Ngoaøi ra coøn xuaát hieän roø ræ ôû heä thoáng caân baèng löïc doïc truïc Qr2, ôû voøng cheøn Qr3. Löu löôïng roø ræ Qr2 ñöôïc xaùc ñònh khi tính toaùn heä thoáng caân baèng löïc doïc truïc. Löu löôïng roø ræ Qr3 ñoái vôùi bôm moät caáp coù theå boû qua, löu löôïng naøy chæ ñaùng keå trong bôm nhieàu caáp. Löu löôïng roø ræ Qr1 laø ñaùng keå hôn caû. Nguyeân nhaân cuûa söï roø ræ naøy laø do söï cheânh leäch aùp suaát taïi cöûa ra p2 vaø cöûa vaøo p1 cuûa doøng chaát loûng laøm xuaát hieän moät löu löôïng Qr1 quay trôû laïi cöûa vaøo baùnh xe (hình 2-21). Xeùt ñeäm choáng thaám coù daïng vaønh khaên, coi roø ræ nhö moät traïng thaùi chaûy qua loã vaønh khaên coù: pi p1 Qr1=  .f 2g =  Di b 2gH (2-44)  pi Trong ñoù: f – tieát dieän ngang cuûa xe, f = Dib.  - Heä soá löu löôïng. Di – Ñöôøng kính cuûa ñeäm choáng thaám. b – Chieàu roäng khe hôû höôùng kính cuûa voøng ñeäm (thöôøng thì b = 0,2 – 0,6 mm). pp H i 1 - Toån thaát coät aùp trong ñeäm choáng thaám. pi  pi – Aùp suaát ôû phía tröôùc ñeäm choáng thaám; 33
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG p1 – Aùp suaát ôû phía sau ñeä choáng thaám, baèng aùp suaát nöôùc khi vaøo baùnh xe coâng taùc. Coù theå tính toån thaát coät aùp Hpi qua coät aùp tónh cuûa bôm: 2 2 2 U 2 R R H H 2 1 1 pi t 2g R R 1 2 Muoán nhaän ñöôïc löu löôïng Q treân oáng ñaåy phaûi vaän chuyeån moät löu löôïng (Q + Qr) qua baùnh xe coâng taùc. Naêng löôïng ñeå vaän chuyeån löu löôïng Qr laø naêng löôïng bò toån thaát. Vì vaäy hieäu suaát theå tích cuûa maùy bôm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Q tt (2-45) Q Qr Hình 2-21: Sô ñoà tính toaùn löu löôïng roø ræ ôû baùnh xe 2. Toån thaát thuyû löïc Toån thaát thuyû löïc trong maùy bôm coù theå goàm ba loaïi: toån thaát do ma saùt cuûa chaát loûng vôùi beà maët keânh daãn giöõa caùc baùnh xe coâng taùc, trong boä phaän daãn doøng, toån thaát do taïo thaønh xoaùy treân beà maët caùnh khi coù chuyeån ñoäng khoâng oån ñònh vaø ñoâi khi ngay caû trong chuyeån ñoäng oån ñònh (hình 2-22). Toån thaát naøy laøm giaõm coät aùp cuûa bôm moät löôïng laø h. Coät aùp thöïc teá cuûa maùy bôm: H = Hlt – h Trong ñoù: Hlt: Coät aùp lyù thuyeát cuûa maùy bôm. Ñoä hoaøn thieän veà maët thuyû löïc cuûa bôm ñöôïc ñaùnh giaù baèng hieäu suaât thuyû löïc: 34
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG H tl (2-46) H lt 2. Toån thaát cô khí Giaû söû boû qua toån toån thaát veà theå tích vaø toån thaát thuyû löïc thì coâng suaát do ñoäng cô truyeàn cho bôm lôùn hôn coâng suaát do baùnh xe truyeàn cho doøng chaát loûng moät löôïng baèng toån thaát cô khí NC. Toån thaát cô khí trong bôm goàm ba loaïi chính: NC NC1 NC2 NC3 (2-47) Vôùi: NC1 – Toån thaát coâng suaát do ma saùt maët ngoaøi baùnh xe vôùi chaát loûng. NC2 – Toån thaát coâng suaát do ma saùt trong cuïm voøng tuùp. NC3 – Toån thaát coâng suaát do ma saùt trong oå truïc. Toån thaát do ma saùt maët ngoaøi baùnh xe vôùi chaát loûng goàm: Toån thaát do ma saùt cuûa maët caïnh vaø phaàn truï cuûa vaønh ngoaøi baùnh xe (hình 2-21) Ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: 5 3 2 3/ 2 3 4 NCL 10 (1,13.U 2 D 2 3,74.10 .b2 R 2 ) : KW (2-48) Trong ñoù: U2 – Vaän toác quay theo ôû chu vi baùnh xe coâng taùc (m/s). D2 – Ñöôøng kính ngoaøi cuûa baùnh xe coâng taùc (m). p – Khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng bôm (kg/m3).  - Vaän toác goùc cuûa baùnh xe coâng taùc (rad/s). b2 – chieàu roän cöûa ra cuûa baùnh xe coâng taùc (m). Vieäc ngieân cöùu toån thaát trong caùc voøng tuùp choáng thaám (hình 2-24) chöa ñöôïc nghieân cöùu mhieàu do tính chaát vaät lyù muoân hình, muoân veû cuûa vaät lieäu ñeäm vaø maët laøm vieäc cuûa truïc. Do tính deûo cuûa vaät lieäu ñeäm loùt, aùp löïc doïc truïc bieán thaønh aùp löïc höôùng taâm taùc duïng vaø maët trong cuûa maët chaën gaây toån thaát cô khí. Coâng suaát toån thaát ôû ñaây ñöôïc ñònh theo coâng thöùc: 2 1 1 n r s  2 2 2 2 N 1 p e s 1 e s ; C2 0 (2-49) 30 102 2 Trong ñoù: 2 p0 – Aùp suaát dö trong voû (kG/m ). r – Baùn kính oå truïc (m). s – Chieàu daøy moät lôùp ñeäm (m). 1 – Heä soá ma saùt ñoäng; 2 = 1/K vôùi K laø heä soá ñaëc tröng cho tính ñeäm. Coâng suaát toån thaát do ma saùt trong oå truïc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: 35
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 2 r NC3 2 v(r) l ; (kW) (2-50)  Hình 2-23: Sô ñoà cuïm voøng tuùp 1-Truïc bôm; 2- Voøng tuùp 3-Voû bôm; 4- Bích eùp tuùp Trong ñoù: v – Heä soá nhôùt tuyeät ñoái caûu daàu boâi trôn.  - Vaän toác goùc cuûa oå truïc (rad/s). r – Baùn kính oå truïc (m). l – Chieàu daøi coå truïc (m).  - Khe hôû höôùng taâm trong oå bi (m). Hieäu suaát cô khí cuûa maùy bôm: N N  (Q Q )H  C r lt (2-51) ck N 102N Töø (2-45), (2-46), (2-51) coù:  (Q Q )H (Q Q )H Q.H  r lt r lt CK 102N Q.H 102N  CK (2-52) tltt Do ñoù, hieäu suaát toaøn phaàn cuûa maùy bôm:  = ck t/ tt Caùc toån thaát theå tích, toån thaát cô khí deã daøng nghieân cöùu baèng thöïc nghieäm cuõng nhö baèng tính toaùn. Vaán ñeà phöùc taïp nhaát laø xaùc ñònh toån thaát thuyû löïc. Xaùc ñònh toån thaát naøy baèng thöïc nghieäm gaêp nhieàu khoù khaên, baèng tính toaùn thì vaãn chöa coù ñöôïc nhöõng phöông phaùp hoaøn chænh. Vì vaäy hieäu suaát toaøn phaàn , hieäu suaát theå tích tt, hieäu suaát cô khí ck coù theå xaùc ñònh ñöôïc baèng tính toaùn hoaëc thí nghieäm neân vieäc tính hieäu suaát thuyû löïc thöôøng ñöôïc thöïc hieän baèng caùch taùch ra töø phöông trình caân baèng naêng löôïng chung (2-53). 2.12. LUAÄT TÖÔNG TÖÏ TRONG BÔM LY TAÂM Trong lónh vöïc khaûo saùt thieát keá, cheá taïo maùy thuyû löïc noùi chung vaø maùy bôm ly taâm noùi rieâng, luaät töông töï ñöôïc öùng duïng roäng raõi vaø coù hieäu quaû. Caùc maùy bôm noùi chung ñöôïc cheá taïo theo maùy moâ hình ñaõ ñöôïc thí nghieäm. Hai maùy naøy töông 36
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG töï vôùi nhau theo chuaån töông töï toång quaùt cuûa hai maùy thuyû löïc laøm vieäc vôùi chaát loûng thöïc laø töông töï veà hình hoïc, ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc. Hai maùy nguyeân hình N vaø moâ hình M töông töï nhau veà hình hoïc nghóa laø chuùng phaûi coù goùc ñaët caùnh nhö nhau, coù caùc kích thöôùc töông öùng tæ leä vôùi nhau (keå caû ñoä boùng beà maët). M = N M = N DM bM lM 1 const DN bN lN Trong ñoù: 1 – Chuaån töông töï hình hoïc. Hai maùy N vaø M töông töï ñoäng hoïc khi cheáđñộ doøng chaûy trong chuùng nhö nhau, nghóa laø caùc tam giaùc vaän toác cuûa chuùng ñoàng daïng: CM U M WM . R const CN U N WN Trong ñoù: R – chuaån töông töï ñoäng hoïc. Hai maùy N vaø M töông töï ñoäng löïc hoïc khi tæ leä caùc löïc taùc duïng leân caùc phaàn töû töông öùng cuûa baùnh xe coâng taùc baèng nhau, nghóa laø traïng thaùi chaûy cuûa doøng chaát loûng trong hai maùy nhö nhau. ReM = ReN Thoâng thöôøng caùc maùy thuyû löïc ñeàu coù doøng chaûy trong noù naèm trong khu vöïc bình phöông söùc caûn neân toån thaát thuyû löïc khoâng phuï thuoäc vaøo trò soá Re maø phuï thuoäc vaøo ñoä boùng beà maët chi tieát. Luaät töông töï ñoái vôùi maùy bôm chæ quy veà töông töï hình hoïc vaø ñoäng hoïc. Ñeå laäp coâng thöùc töông töï cho caùc maùy bôm, giaû thuyeát raèng heä soá hieäu chænh veà soá caùnh vaø hieäu suaát cuûa hai maùy bôm ñoàng daïng nhö nhau: Veà coät aùp, coù quan heä: H M U 2M C2UM H N U 2N C2UN U 2M C2UM R U 2N C2UN Dn Maø: U 60 Trong ñoù: D – Ñöôøng kính baùnh xe coâng taùc. n – Soá voøng quay trong 1 phuùt cuûa baùnh xe coâng taùc. Vì vaäy coù: 2 2 H M DM nM (2-54) H N DN nN Veà löu löôïng coù quan heä: 37
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Q D2b2C22 D b C M M 2M 2M 2rM QN D2b2C2rtt N D2N b2N C2rN Theo luaät töông töï ta coù: D b 2M 2M D2N b2N C D n Vaø 2rM = 2M . M C2rN D2N nM 3 QM DM nM Vì vaäy: (2-55) QN DN nN Veà coâng suaát coù quan heä: NM  M QM HM NN  N QN H N Hai bôm töông töï phaûi laøm vieäc vôùi cuøng moät loaïi chaát loûng neân: M = N. Töø (2-54), (2-55) coù: 5 3 N M DM nM . (2-56) N N DN nN Caùc coâng thöùc (2-54), (2-55), (2-56) cho bieát luaät töông töï trong bôm ly taâm. Luaät töông töï cho pheùp tính toaùn caùc bôm môùi döïa treân maãu ñaõ coù saün vôùi ñoä chính xaùc cao, cho pheùp nghieân cöùu moät loaïi bôm môùi döïa treân bôm moâ hình coù kích thöôùc nhoû hôn nhieàu, cho pheùp thí nghieäm maùy bôm vôùi soá voøng quay khaùc nhau. Luaät töông töï chæ aùp duïng khi caùc maùy bôm laøm vieäc vôùi cuøng moät loaïi chaát loûng vaø kích thöôùc cuûa chuùng lôùn hôn nhau khoâng quaù 2-3 laàn. 2.13. HEÄ SOÁ TYÛ TOÁC Heä soá tyû toác ns cuûa baùnh xe coâng taùc laø soá voøng quay cuûa baùnh xe moâ hình töông töï vôùi baùnh xe coâng taùc ñang xeùt nhöõng baùnh xe moâ hình ñoù coù löu löôïng Qs = 75 l/s vaø coät aùp Hs = 1m. Heä soá tyû toác cuõng laø moät chuaån töông töï cuûa caùc loaïi baùnh xe khaùc nhau. Theo (2- 54) vaø (2-55) coù: 3 QS 0,075 nS DS Q Q n D 2 2 H S 1 nS DS . H H n D Do ñoù 3,65nQ1/ 2 nS (2.57) H 3/ 4 38
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Trong ñoù: n – Soá voøng quay cuûa bôm ñang xeùt (vg/ph). Q – Löu löôïng cuûa bôm ñang xeùt (m3/s). H – Coät aùp cuûa bôm ñang xeùt (m). Vôùi maùy bôm coù baùnh xe coâng taùc nöôùc vaøo hai phía thì khi tính heä soá tyû toác theo coâng thöùc (2-56) löu löôïng laáy baèng Q/2. Töø luaät töông töï vaø coâng thöùc (2-56) deã daøng nhaän thaáy raèng. Heä soá tyû toác ns luoân luoân khoâng ñoåi vôùi moïi cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy bôm, noù chæ phuï thuoäc vaøo keát caáu cuûa baùnh xe coâng taùc. Ñeå vieäc tính toaùn chính xaùc neân laáy caùc giaù trò löu löôïng vaø coät aùp öùng vôùi cheá ñoä laøm vieäc toái öu ñeå ñöa vaøo coâng thöùc tính. Cuõng coù theå thaáy raèng baùnh xe coâng taùc coù heä soá tyû toác caøng nhoû thì tyû soá Q/H caøng nhoû. Heä soá tyû toác laø moät thoâng soá toång hôïp ñaëc tröng cho baùnh xe coâng taùc cuûa maùy bôm. Heä soá tyû toác ñöôïc öùng duïng ñeå phaân loaïi vaø so saùnh caùc nhoùm baùnh xe coâng taùc khaùc nhau cuûa bôm ly taâm vaø bôm höôùng truïc, ñoàng thôøi öùng duïng ñeå nghieân cöùu, löïa choïn maùy bôm coù lôïi nhaát veà löu löôïng vaø coät aùp. Baûng 2-3 cho caùc kieåu baùnh xe coâng taùc phuï thuoäc vaøo heä soá tyû toác ns vaø caùc giaù trò sô boä cuûa D2/D0. Baûng 2-3: Caùc kieåu baùnh xe coâng taùc Heä soá tyû toác caøng cao coù khaû naêng giaõm nhoû kích thöôùc maùy bôm vaø giaù thaønh cheá taïo, do ñoù keát caáu cuûa maùy goïn nheï hôn vaø söû duïng cuõng chaéc chaén hôn. Tuy vaäy, vieäc taêng heä soá laïi daãn ñeán vieäc giaõm chieàu cao huùt cuûa maùy bôm. Vì theá, vieäc taêng heä soá tyû toác bò haïn cheá. 2.14. QUAN HEÄ TÖÔNG TÖÏ TRONG MOÄT BÔM LY TAÂM Ngoaøi nhöõng öùng duïng ñaõ neâu ôû phaàn treân, luaät töông töï coøn ñöôïc öùng duïng trong thöïc teá söû duïng bôm ly taâm ñeå nghieân cöùu quan heä töông töï trong maùy bôm. Ñoù laø quan heä giöõa toác ñoä quay n (hoaëc ñöôøng kính baùnh xe D, troïng löôïng rieâng 39
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG cuûa chaát loûng ) vôùi caùc thoâng soá laøm vieäc khaùc cuûa maùy bôm Q, H, N khi n (hoaëc D, ) thay ñoåi. 2.14.1 Quan heä giuõa caùc thoâng soá laøm vieäc vôùi soá voøng quay Khi soá voøng quay n cuûa maùy bôm thay ñoåi seõ daãn ñeán söï thay ñoåi löu löôïng Q, coät aùp H vaø coâng suaát tieâu thuï N cuûa maùy bôm. Thöïc nghieäm chöùng toû khi soá voøng quay ñònh möùc cuûa maùy bôm thay ñoåi ít (döôùi 50% soá voøng quay ñònh möùc) thì hieäu suaát cuûa maùy bôm thay ñoåi raát ít vaø coù theå coi nhö  = const. Hôn nöõa caùc thaønh phaàn vaän toác ñeàu tyû leä vôùi soá voøng quay neân khi toác ñoä quay thay ñoåi thì caùc tam giaùc vaän toác töông öùng seõ ñoàng daïng vôùi nhau. Vì vaäy caùc cheá ñoä laøm vieäc khaùc nhau cuûa moät bôm khi soá voøng quay thay ñoåi ít coù theå xem nhö caùc tröôøng hôïp töông töï. Goïi Q, N, H laø löu löôïng, coâng suaát, coät aùp töông öùng vôùi soá voøng quay n vaø Q1, H1, N1 laø löu löôïng, coät aùp, coâng suaát öùng vôùi soá voøng quay n1. töø (2-54), (2-55) vaø (2-56) vôùi D khoâng ñoåi coù: 2 H n (2-58) H1 n1 Q n (2-59) Q1 n1 3 N n (2-60) N1 n1 2.14.2. Quan heä giöõa caùc thoâng soá laøm vieäc vôùi ñöôøng kính baùnh xe coâng taùc Khi thay ñoåi ñöôøng kính ngoaøi cuûa baùnh xe coâng taùc (goït baùnh xe) caùc thoâng soá laøm vieäc cuûa bôm cuõng thay ñoåi. Ñoái vôùi caùc bôm loaïi voû xoaén, ngöôøi ta goït baùnh xe baèng caùch tieän nhoû vaønh ngoaøi baùnh xe. Caùc bôm coù boä phaän höôùng doøng hoaëc ñeäm choáng thaám ôû vaønh ngoaøi baùnh xe thì chæ caét bôùt caùnh ñeán ñöôøng kính yeâu caàu. Goïi Q, H, N laø löu löôïng, coät aùp, coâng suaát cuûa maùy bôm öùng vôùi ñöôøng kính baùnh xe ban ñaàu laø D vaø Qg, Hg, Ng laø löu löôïng, coät aùp, coâng suaát khi ñöôøng kính baùnh xe ñaõ goït ñeán D. Quy öôùc raèng khi goït baùnh xe, chieàu roäng cöûa ra b2 vaø soá voøng quay n khoâng thay ñoåi, theo (2-54), (2-55) vaø (2-56) coù : 2 H g Dg (2-61) H1 D 2 Q Dg (2-62) Q1 D 4 N g Dg (2-63) N D 40
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Vôùi caùc baùnh xe ly taâm coù ns 300 khoâng neân goït. Caàn nhôù raèng vôùi bôm chaát loûng baån vaø bôm coù ñoä môõ cuûa keânh daãn giöõa caùc baùnh xe coâng taùc lôùn thì khoâng neân goït . Cuõng töông töï nhö treân laäp ñöôïc quan heä giöõa Q, H, N khi  thay ñoåi. Caùc keát quaû tính toaùn theo baûng 2-4 goïi laø quan heä töông töï hay quan heä tyû leä trong moät bôm ly taâm. Baûng 2-4: quan heä töông töï trong moät bôm ly taâm Thoâng soá Khi n thay ñoåi Khi D thay ñoåi Khi thay Khi n, ,D thay ñoåi ñoåi 2 2 Q n Q D Q n D Q Q1 n1 Q1 D1 Q1 n1 D1 Q = Q1 2 2 2 2 H n H D H  H n D  H H  H1 n1 H1 D1 1 1 H1 n1 D1  1 3 4 3 4 N n N D N  N n D  N N  N1 n1 N1 D1 1 1 N1 n1 D1  1 2.14.3. Ñöôøng bieåu dieån cheá ñoä laøm vieäc töông töï Töø caùc quan heä töông töï (2-58), (2-59) coù: 2 H Q H1 Q1 Hay: 41
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG H H1 2 2 K const Q Q1 Nhö vaäy ôû cheá ñoä töông töï quan heä giöõa coät aùp vaø löu löôïng tuaân theo ñònh luaät 2 parapol H = k Q . Chaúng haïn caùc ñieåm laøm vieäc A1, A’1 vaø A2, A’2 öùng vôùi (Q1, H1), (Q’1, H’1) vaø (Q2, H2), (Q’2, H’2) (hình 2-24) bieåu dieãn nhöõng ñieåm laøm vieäc ôû cheá ñoä töông töï. Khi laøm vieäc ôû cheá ñoä töông töï thì hieäu suaát coi nhö khoâng ñoåi neân ñöôøng bieåu dieãn caùc ñieåm laøm vieäc ôû cheá ñoä laøm vieäc töông töï coøn goïi laø ñöôøng cuøng hieäu suaát. 2.14.4. Xaùc ñònh soá voøng quay laøm vieäc öùng vôùi moät ñieåm cho tröôùc Vaán ñeà ñaët ra laø bôm laøm vieäc vôùi löu löôïng Q1, coät aùp H1 öùng vôùi ñieåm laøm vieäc A1. Ñieåm A1 naøy laïi naèm ngoaøi ñöôøng ñaëc tính Q-H öùng vôùi soá voøng quay n, phaûi xaùc ñònh ñöôïc soá voøng quay n1 ñeå bôm coù theå laøm vieäc ñöôïc vôùi ñieåm A1 vaø döïng ñöôøng ñaëc tính môùi cuûa maùy bôm theo soá voøng quay n1. Tröôùc heát phaûi döïng ñöôøng cuøng hieäu suaát ñeå tìm ñieåm A’1 naèm treân ñöôøng Q- H(n) töông töï vôùi ñieåm A1 hình (2-25). Phöông trình cuûa ñöôøng cuøng hieäu suaát coù daïng: H = kQ2 H1 k 2 Q1 Ñöôøng naøy caét ñöôøng Q-H(n) taïi ñieåm A’1(Q’1, H’1). Q1 Vì vaäy tính ñöôïc soá voøng quay n1 caàn thieát: n1 ' n Q1 H1 Hay n1 n ' H1 Chæ neân cho bôm laøm vieäc vôùi soá voøng quay nhoû hôn soá voøng quay ñònh möùc. Neáu tröôøng hôïp laøm vieäc vôùi soá voøng quay lôùn hôn soá voøng quay ñònh möùc phaûi coù söï chæ daãn cuûa nhaø maùy cheá taïo. Bieát soá voøng quay n1 coù theå döïng ñöôøng ñaëc tính môùi Q-H(n1) cuûa maùy bôm. Laáy caùc ñieåm A’2, A’3 treân ñöôøng ñaëc tính Q-H(n), theo coâng thöùc (2-58), (2-59) tính ñöôïc toaï ñoä caùc ñieåm A2, A3, Noái caùc ñieåm naøy laïi ñöôïc ñöôøng ñaëc tính môùi Q- H(n1) öùng vôùi soá voøng quay n1 cuûa maùy bôm (hình 2-25). 2.14.5 Xaùc ñònh ñöôøng kính goït baùnh xe öùng vôùi ñieåm laøm vieäc cho tröôùc 42
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Giaû söû cho bôm laøm vieäc ôû ñieåm A1 coù löu löôïng Q1, coät aùp H1. Ñieåm A1 naèm ngoaøi ñöôøng ñaëc tính Q - HD öùng vôùi ñöôøng kính baùnh xe D cuûa bôm. Yeâu caàu phaûi goït bôùt ñöôøng kính baùnh xe coâng taùc ñeå bôm coù theå laøm vieäc ñöôïc ôû ñieåm A1 vaø döïng ñöôøng ñaëc tính Q - HDg öùng vôùi ñöôøng kính baùnh xe ñaõ goït. Ñeå tính ñöôïc ñöôøng kính xe caàn goït Dg phaûi tìm ñöôïc ñieåm B1 treân ñöôøng Q-HD töông töï vôùi A1. Döïng ñöôøng cuøng hieäu suaát H = kQ2 theo quan heä (2-61), (2-62) hoaëc H = kQ2 theo quan heä (2-61), (2-64) nhö giôùi thieäu ôû phaàn treân. Giao ñieåm cuûa ñöôøng naøy vôùi Q - HD chính laø ñieåm B1 coù coät aùp HB1, QB1. Theo (2-61) tính ñöôïc: H D D A1 g H B1 Q Hay: D D A1 g Q B1 Sau khi tính ñöôïc ñöôøng kính baùnh xe Dg seõ döïng ñöôïc ñöôøng ñaëc tính Q -HDg. Laáy caùc ñieåm B2, B3, treân ñöôøng ñaëc tính Q - HD seõ xaùc ñònh ñöôïc caùc ñieåm A2, A3 töông öùng theo quan heä (2-61), (2-62): 2 D g H g H D 2 D g Qg Q D Noái caùc ñieåm A1, A2, baèng moät ñöôøng cong trôn (hình 2-26) seõ nhaän ñöôïc ñöôøng ñaëc tính môùi cuûa maùy bôm Q-HDg öùng vôùi ñöôøng kính xe Dg ñaõ goït. Caàn chuù yù raèng chæ neân goït baùnh xe naèm trong giôùi haïn cho pheùp ñeå hieäu suaát laøm vieäc cuûa bôm khoâng ñoåi. 43
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 2.15. ÑÖÔØNG ÑAËC TÍNH CUÛA BÔM LY TAÂM Caùc quan heä H = f1(Q); N = f2(Q);  = f3(Q) ñöôïc bieåu dieån döôùi daïng ñoà thò goïi laø ñöôøng ñaëc tính cuûa maùy bôm. Ñöôøng ñaëc tính döïng baèng phöông phaùp tính toaùn lyù thuyeát goïi laø ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát, döïng baèng caùch döïa vaøo caùc soá lieäu thí nghieäm goïi laø ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm. Trong caùc ñöôøng ñaëc tính, quan troïng hôn caû laø ñöôøng coät aùp H = f(Q), noù cho bieát khaû naêng laøm vieäc cuûa bôm vaø vieäc söû duïng hôïp lyù caùc cheá ñoä laøm vieäc khaùc nhau cuûa maùy bôm. 2.15.1. Ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát Ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát ñöôïc döïng vôùi soá voøng quay treân truïc bôm khoâng thay ñoåi vaø döïa vaøo phöông trình cô baûn . U 2C2U Theo phöông trình (2-15) coù: H lt g Töø tam giaùc vaän toác (hình 2-27) coù: C2U U 2 C2r cot g2 Qlt C2r D2b2 U Do ñoù: H 2 U C cot g lt g 2 2r 2 2 U 2 U 2 H lt Qlt cot g 2 g D2b2 g Ñoái vôùi moät maùy bôm xaùc ñònh thì U2, b2, D2 laø nhöõng ñaïi löôïng khoâng ñoåi neân phöông trình coù daïng: Hlt a b.Qlt cot g2 Ñöôøng bieåu dieån phöông trình naøy laø ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát cuûa bôm ly taâm. Ñoù laø moät ñöôøng thaúng khoâng ñi qua goác toïa ñoä, heä soá goùc cuûa noù phuï thuoäc vaøo giaù trò goùc 2, trong tröôøng hôïp toång quaùt, coù ba daïng ñöôøng ñaëc tính nhö trong hình 2-28. 44
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 0 Khi 2 0, coù ñöôøng I. 0 ’ Khi 2 = 90 thì cotg2 = 0, coù ñöôøng I . 0 ” Khi 2 > 90 thì cotg2 < 0, coù ñöôøng I . Hình 2-28: Ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát cuûa bôm ly taâm 0 Nhö ñaõ phaân tích ôû treân, bôm ly taâm coù goùc 2 < 90 neân ñöôøng I laø ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát cuûa noù. Ñöôøng naøy ñöôïc xaây döïng öùng vôùi chaát loûng laø chaát loûng lyù töôûng vaø baùnh xe coù soá caùnh nhieàu voâ haïn. Coät aùp lyù thuyeát cuûa bôm khi baùnh xe coù soá caùnh höõu haïn: Hh = kHl t ∞. Vôùi k laø heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa soá caùnh höõu haïn, k < 1. Vì vaäy ñöôøng coät aùp lyù thuyeát H/t cuõng coù daïng ñöôøng thaúng (ñöôøng II) vaø caét truïc U 2 tung ôû ñieåm H k 2 . g Bôm laøm vieäc vôùi chaát loûng thöïc neân coù söï toån thaát coät aùp do ma saùt trong keânh daãn vaø söùc khaùng cuïc boä do thay ñoåi tieát dieän. Do va ñaäp khi chaûy vaøo caùnh baùnh xe vaø boä phaän höôùng doøng. Söï bieán ñoåi cuûa nhöõng toån thaát naøy phuï thuoäc vaøo söï bieán ñoåi löu löôïng maùy bôm. Toån thaát thuyû löïc do ma saùt tæ leä vôùi bình phöông cuûa löu löôïng neân ñöôøng ñaëc tính Q-H coù daïng laø ñöôøng Parapol III. Toån thaát thuyû löïc do va ñaäp cuõng tæ leä vôùi bình phöông cuûa löu löôïng. Noù xuaát hieän trong bôm khi höôùng doøng chaûy leäch khoûi höôùng tính toaùn. ÖÙng vôùi giaù trò löu löôïng baèng löu löôïng tính toaùn (Q = QTT), maùy bôm laøm vieäc ôû cheá ñoä chaûy vaøo khoâng va ñaäp khi ñoù toån thaát do va ñaäp seõ baèng “khoâng”. Khi cheá ñoä laøm vieäc cuûa bôm leäch khoûi ñieåm tính toaùn, seõ xuaát hieän toån thaát thuyû löïc do va ñaäp. Neáu goïi Qx laø löu löôïng laøm vieäc cuûa bôm ôû cheá ñoä baát kyø thì toån thaát naøy coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc: 45
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 2 hV . QTT QX (2-66) Trong ñoù: - Heä soá. Giaù trò cuûa phuï thuoäc vaøo heä soá tyû toác ns. Ñeå keå ñeán toån thaát do va ñaäp khi chaûy vaøo baùnh xe coâng taùc ñöôøng ñaëc tính Q – H cuûa bôm laø ñöôøng parapol IV vaø tieáp xuùc vôùi ñöôøng III taïi ñieåm tính toaùn A. Khi döïng ñöôøng ñaëc tính, chöa tính ñeán toån thaát theå tích vaø cô khí. Ñeå keå ñeán loaïi toån thaát naøy, ñöôøng ñaëc tính luøi veà beân traùi vaø thaáp hôn moät chuùt so vôùi ñöôøng IV. Ñöôøng V laø ñöôøng ñaëc tính lyù thuyeát cuûa bôm ly taâm. Ñöôøng ñaëc tính döïng baèng phöông phaùp tính toaùn lyù thuyeát raát phöùc taïp vaø khoâng chính xaùc. Baèng caùc phöông phaùp tính toaùn hieän nay chöa cho pheùp xaùc ñònh chính xaùc caùc loaïi toån thaát trong maùy bôm. Vì vaäy, trong kyû thuaät thöôøng xaây döïng ñöôøng ñaëc tính baèng caùc soá lieäu ño ñöôïc khi thí nghieäm treân caùc maùy cuï theå goïi laø ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm. 2.15.2. Ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm Ñeå döïng ñöôøng ñaëc tính thöïc nghieäm cuûa bôm ly taâm ngöôøi ta cho maùy bôm laøm vieäc theo sô ñoà 2-29. Muïc ñích thí nghieäm laø xaùc ñònh ñöôïc söï phuï thuoäc giöõa coät aùp, coâng suaát, hieäu suaát vôùi löu löôïng vaø bieåu dieån caùc moái quan heä ñoù treân ñoà thò. Trình töï thí nghieäm tieán haùnh nhö sau: Ñaàu tieân caàn moài bôm vaø cho bôm laøm vieäc. Van 3 treân oáng ñaåy ñoùng. Theo doõi ñeán khi toác ñoä quay ñaït giaù trò ñònh möùc, ñoïc caùc giaù trò ño treân aùp keá vaø chaân khoâng keá xaùc ñònh coät aùp H0 cuûa maùy bôm ôû cheá ñoä khoâng taûi (Q = 0). Ñoàng thôøi tieán haønh ño coâng suaát treân truïc bôm ôû cheá ñoä naøy baèng löïc keá loø xo hoaëc ñoäng cô ñieän caân baèng. Khi ñoäng cô dieän noái tröïc tieáp vôùi truïc bôm, coù theå xaùc ñònh coâng suaát treân truïc bôm theo coâng thöùc: N dc.Ndc 46
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG 3 Ndc 10 . 3 U.I cos (2-67) Trong ñoù: Nñc – Coâng suaát ñoäng cô ñieän tieâu thuï (kW); ñc – Hieäu suaát ñoäng cô ñieän; cos - Heä soá coâng suaát cuûa ñoäng cô ñieän; U, I – Ñieän aùp vaø cöôøng ñoä doøng ñieän cuûa caùc pha ño truïc tieáp baèng voân keá vaø ampe keá. Sau khi xaùc ñònh ñöôïc caùc giaù trò H0, N0 ôû cheá ñoä khoâng taûi, môû daàn van 3 treân oáng ñaåy ñeå taêng daàn löu löôïng cuûa bôm cho ñeán khi ñaït giaù trò lôn nhaát. Taïi moãi vò trí môû cuûa van 3, xaùc ñònh ñöôïc caùc soá lieäu thí nghieäm cuûa bôm: löu löôïng Q, coät aùp H vaø coâng suaát treân truïc N. Trong quaù trình thí nghieäm, soá voøng quay cuûa bôm khoâng ñöôïc thay ñoåi. Trình töï thí nghieäm cuõng coø theå tieán haønh ngöôïc laïi: ñi töø giaù trò löu löôïng Qmax ñeán Q0 = 0. Töø caùc giaù trò Q, H taïi moãi ñieåm laøm vieäc, tính ñöôïc coâng suaát höõu ích cuûa maùy bôm, do ñoù tính ñöôïc hieäu suaát . Ngoaøi ra, coøn tieán haønh thí nghieäm khí thöïc, xaùc ñònh quan heä giöõa löu löôïng maùy bôm Q vôi chieàu cao huùt chaân khoâng cho pheùp Hck hoaëc NPSH. Nhö vaäy, töø caùc soá lieäu thí nghieäm, coù theå döïng ñöôïc ñöôøng ñaëc tính cuûa maùy bôm Q – H, Q – N, Q - , Q – Hck (hình 2-30) hoaëc Q – NPSH (hình 2-31). Nhìn chung, ñöôøng ñaëc tính xaây döïng baèng phöông phaùp thöïc nghieäm cuõng coù daïng gioáng ñöôøng ñaëc tính xaây döïng baèng phöông phaùp tính toaùn nhöng chuùng khoâng truøng nhau. Ñieàu ñoù chöùng toû raèng baèng tính toaùn khoâng xaùc ñònh ñöôïc ñaày ñuû vaø hoaøn toaøn chính xaùc caùc loaïi toån thaát xaûy ra trong bôm. Vì theá, vieäc nghieân cöùu caùc loaïi maùy thuûy löïc noùi chung vaø maùy bôm noùi rieâng baèng thöïc nghieäm laø voâ cuøng quan troïng. Caùc loaïi maùy bôm khaùc nhau thì ñöôøng ñaëc tính cuûa chuùng cuõng khaùc nhau. Veà hình daïng, ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm ly taâm coù theå chia laøm ba loaïi: daïng thoaûi (ñöôøng 1), daïng doác (ñöôøng 2), vaø daïng loài (ñöôøng 3), bieåu dieãn treân hình (2 – 32). Ñoä doác cuûa ñöôøng ñaëc tính coù theå xaùc ñònh theo tyû soá: H i H max k H max Trong ñoù: Hmax – Coät aùp cuûa maùy bôm öùng vôùi ñieåm coù hieäu suaát lôùn nhaát (max). Ñöôøng ñaëc tính thoaûi coù ñoä doác k = 0 ÷ 12%. Bôm coù ñöôøng ñaëc tính daïng naøy thöôøng ñöôïc söû duïng ôû nhöõng nôi coät aùp ít thay ñoåi vaø löu löôïng thay ñoåi töông ñoái nhieàu. 47
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-30: Ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm 10 – 6 Hình 2-31: caùc daïng ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm ly taâm 1- ñöôøng ñaëc tính thoaûi; 2- ñöôøng ñaëc tính doác; 3- ñöôøng ñaëc tính loài. 48
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Ñöôøng ñaëc tính daïng doác coù ñoä doác k = 25 ÷ 30%. Bôm coù ñöôøng ñaëc tính doác thöôøng ñöôïc söû duïng ôû nhöõng nôi yeâu caàu coù söï thay ñoåi coät aùp töông ñoái lôùn khi löu löôïng ít thay ñoåi. Ñuôøng ñaëc tính loài coù ñieåm Hmax khi Q ≠ 0. Bôm coù ñöôøng ñaëc tính naøy thöôøng laøm vieäc khoâng oån ñònh. Ñöôøng ñaëc tính coâng taùc cuûa bôm coù yù nghóa quan troïng trong kyõ thuaät. Döïa vaøo ñöôøng ñaëc tính coù theå choïn ñöôïc cheá ñoä laøm vieäc hôïp lyù cuûa maùy bôm. Ñeå bôm laøm vieäc kinh teá, neân coá gaéng choïn cheá ñoä laøm vieäc cuûa noù öùng vôùi ñieåm coù max hoaëc naèm trong vuøng (max – 0,07). Thöôøng thì vuøng naøy ñaõ ñöôïc ñaùnh daáu treân ñöôøng ñaëc tính. Maët khaùc vò trí ñaët bôm vaø oáng huùt phaûi ñöôïc tính toaùn döïa vaøo ñöôøng ñaëc tính Q – Hck hoaëc ñöôøng ñaëc tính Q – NPSH. 2.16. ÑAËC TÍNH ÑÖÔØNG OÁNG VAØ ÑIEÅM LAØM VIEÄC CUÛA MAÙY BÔM Khi thieát keá traïm bôm vaø phaân tích hieäu quaû kinh teá söï laøm vieäc cuûa maùy bôm trong traïm bôm phaûi xaùc ñònh ñöôïc ñieåm laøm vieäc cuûa noù. Muoán vaäy tröôùc heât phải dựng được đặc tính đường ống ứng với điều kiện làm việc của máy bơm. Khaûo saùt bôm ly taâm coù ñöôøng ñaëc tính Q – H laøm vieäc trong heä thoáng, bôm nöôùc töø beå huùt leân beå chöùa aùp löïc. Muoán vaän chuyeån qua heä thoáng ñöôøng oáng moät löu löôïng Q, caàn cung caáp vaøo heä thoáng moät naêng löôïng ñuû ñeå khaéc phuïc chieàu cao bôm nöôùc hình hoïc vaø toån thaát aùp löïc treân oáng huùt, oáng ñaåy. Naêng löôïng ñoù ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Hoâ = Hhh + hh + hñ . (m) Hoâ = Hhh + h . (m) Trong ñoù: Hoâ – Aùp löïc yeâu caàu cuûa heä thoáng (m). hh – Toån thaát aùp löïc treân oáng huùt (m). hñ – Toång toån thaát aùp löïc treân oáng ñaåy keå töø maùy bôm ñeán beå chöùa aùp löïc (m). h – Toång toån thaát aùp löïc treân heä thoáng ñöôøng oáng (m). h = SQ2 Hhh - Chieàu cao bôm nöôùc hình hoïc, xaùc ñònh baèng khoaûng caùch theo chieàu thaúng ñöùng tính töø möïc nöôùc trong beå huùt ñeán möïc nöôùc treân beå chöùa (m). S – Heä soá söùc caûn toaøn phaàn cuûa heä thoáng oáng. Q – Löu löôïng chaát loûng vaän chuyeån qua heä thoáng oáng (m3/s). Do ñoù: 2 Hoâ = Hhh + SQ (2-68) 49
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-32: ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm omega 125 – 230A 50
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-33: söï laøm vieäc cuûa maùy bôm trong heä thoáng. Phöông trình (2-68) laø phöông trình ñaëc tính ñöôøng oáng. Phöông trình naøy bieåu dieãn döôùi daïng ñoà thò goïi laø ñaëc tính ñöôøng oáng. Treân hình 2-33 ñaëc tính ñöôøng oáng chính laø ñöôøng cong CE. Ñöôøng ñaëc tính Q – H cuûa maùy bôm bieåu dieãn naêng löôïng H maø bôm coù theå caáp ñöôïc cho chaát loûng khi bôm vôùi moät löu löôïng Q naøo ñoù. Ñieàu kieän ñeå bôm laøm vieäc oån ñònh trong heä thoáng laø giöõa bôm vaø heä thoáng phaûi coù söï caân baèng naêng löôïng. Ñieàu ñoù coù nghóa laø naêng löôïng H maø bôm caáp vaøo heä thoáng phaûi baèng naêng löôïng Hoâ maø heä thoáng yeâu caàu. Chính vì vaäy ñieåm laøm vieäc cuûa maùy bôm trong heä thoáng phaûi laø giao ñieåm giöõa ñaëc tính Q – H cuûa maùy bôm vaø ñaëc tính CE cuûa ñöôøng oáng. Noù laø ñieåm A treân hình 2-33. töø ñieåm A xaùc ñònh ñöôïc caùc thoâng soá laøm vieäc cuûa maùy bôm trong heä thoáng: löu löôïng QA, coät aùp HA, hieäu suaát A, coâng suaát treân truïc NA vaø NPSH. Theo sô ñoà treân hình 2-33, maùy bôm chæ coù moät ñieåm laøm vieäc. Trong thöïc teá sô ñoà boá trí bôm nhö vaäy ít gaëp. Thöôøng thì bôm laøm vieäc trong heä thoáng coù möïc nöôùc trong beå huùt, beå chöùa thay ñoåi vaø ngay caû toån thaát aùp löïc cuõng thay ñoåi theo thôøi gian vaän haønh. Chaúng haïn maùy bôm laøm vieäc trong tröôøng hôïp möïc nöôùc trong beå huùt thay ñoåi töø möïc nöôùc cao nhaát (MNCN) ñeán möïc nöôùc thaáp nhaát (MNTN) thì ñieåm laøm vieäc cuûa noù cuõng thay ñoåi töø ñieåm A1 ñeán ñieåm A2 töông öùng vôùi söï thay min max ñoåi chieàu cao bôm nöôùc hình hoïc töø H hh ñeán H hh (hình 2-34). Caùc sơ đồ giôùi thieäu ôû treân laø nhöõng sô ñoà laøm vieäc ñôn giaûn nhaát cuûa maùy bôm trong heä thoáng. 51
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Trong thöïc teá thöôøng gaëp nhieàu bôm cuøng caáp nöôùc vaøo moät heä thoáng coù sô ñoà boá trí phöùc taïp: bôm caáp nöôùc vaøo thaúng maïng löôùi, bôm caáp nöôùc leân ñaøi chöùa qua maïng löôùi caáp nöôùc coù nhieàu ñieåm duøng nöôùc doïc ñöôøng Vieäc xaùc ñònh ñieåm laøm vieäc cuûa maùy bôm phaûi döïa vaøo bieåu ñoà bôm vaø keát quaû tính toaùn thuûy löïc maïng löôùi. Hình 2-34: Maùy bôm laøm vieäc trong heä thoáng coù möïc nöôùc trong beå huùt thay ñoåi 2.17. SÖÏ LAØM VIEÄC KHOÂNG OÅN ÑÒNH CUÛA MAÙY BÔM TRONG HEÄ THOÁNG Maùy bôm laøm vieäc trong heä thoáng chung thöôøng ôû cheá ñoä oån ñònh. Tuy vaäy ñoâi khi cuõng xaûy ra söï laøm vieäc khoâng oån ñònh. Haäu quaû cuûa söï laøm vieäc khoâng oån ñònh aáy laø löu löôïng, coät aùp bò bieán ñoåi tuaàn hoaøn vaø thöôøng keøm theo nöôùc va trong maïng löôùi. Vì söï oån ñònh cuûa toaøn heä thoáng, khoâng cho pheùp bôm laøm vieäc ôû cheá ñoä khoâng oån ñònh. 2.17.1. Ñieàu kieän ñeå bôm laøm vieäc oån ñònh trong maïng löôùi Cho ñaëc tính ñöôøng oáng coù Hhh > Hoâ vaø caét ñaëc tính cuûa bôm ôû hai ñieåm: A ôû nhaùnh höôùng xuoáng. B ôû nhaùnh höôùng leân (hình 2-35). Caû hai ñieåm ñeàu coù caùc ñieàu kieän caân baèng veà naêng löôïng cuûa heä thoáng bôm – maïng löôùi. Neáu ñieåm laøm vieäc naèm ôû nhaùnh höôùng xuoáng, söï caân baèng seõ laø oån ñònh; neáu naèm ôû nhaùnh höôùng leân thì söï caân baèng coù theå seõ khoâng oån ñònh. Giaû söû do ñoä giaûm töùc thôøi cuûa coät aùp, löu löôïng taïi moãi ñieåm laøm vieäc treân hình 2-25 taêng leân moät löôïng Q. 52
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-35: Ñaëc tính cuøng laøm vieäc cuûa bôm vaø ñöôøng oáng. CE – ñaëc tính ñöôøng oáng; Q-H – ñöôøng ñaëc tính maùy bôm. Taïi A khi löu löôïng trong heä thoáng taêng leân moät löôïng QA seõ coù giaù trò: H = Hoâ – H > 0 Söï thieáu huït naêng löôïng H do bôm caáp vaøo heä thoáng so vôùi naêng löôïng yeâu caàu Hoâ chæ coù theå ñöôïc buø laïi baèng ñoäng naêng cuûa khoái chaát loûng chuyeån ñoäng trong heä thoáng. Vì theá vaän toác cuûa khoái chaát loûng bò giaûm, löu löôïng cuõng giaûm ñeán giaù trò caân baèng QA, vò trí caân baèng ñöôïc khoâi phuïc. Taïi B, khi löu löôïng cuûa heä thoáng taêng theâm moät löôïng QB seõ coù giaù trò: H = Hoâ – H < 0 Söï thöøa naêng löôïng do bôm caáp H so vôùi naêng löôïng yeâu caàu Hoâ seõ laøm taêng ñoäng naêng cuûa khoái chaát loûng chuyeån ñoäng trong heä thoáng. Do vaäy vaän toác cuûa khoái chaát loûng taêng, löu löôïng taêng leân, heä thoáng tieáp tuïc leäch khoûi vò trí caân baèng ôû ñieåm B. Taïi A vaø B khi löu löôïng giaûm ñi moät löôïng Q thì hieän töôïng xaûy ra ngöôïc laïi. Hình 2-36 53
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Taïi A heä thoáng cuõng töï khoâi phuïc ñöôïc vò trí caân baèng, coøn taïi B heä thoáng vaãn tieáp tuïc rôøi khoûi vò trí caân baèng. Nhö vaäy khi ñieåm laøm vieäc naèm treân nhaùnh höôùng xuoáng cuûa ñöôøng ñaëc tính thì bôm seõ laøm vieäc oån ñònh, coøn naèm treân nhaùnh höôùng leân thì khoâng oån ñònh. Tuy nhieân cuõng coù tröôøng hôïp heä thoáng seõ laøm vieäc oån ñònh taïi nhaùnh höôùng leân cuûa ñöôøng ñaëc tính bôm, neáu coù Hâoâ > Hhh. Tröôøng hôïp naøy ñaëc tính ñöôøng oáng chæ caét ñöôøng ñaëc tính bôm taïi moät ñieåm (hình 2-36) maø söï xaùo ñoäng löu löôïng QB döông seõ tương öùng vôùi giaù trò döông cuûa H = Hoâ – H vaø ngöôïc laïi. Nhö vaäy, ñieàu kieän laøm vieäc oån ñònh cuûa bôm trong heä thoáng ñöôøng oáng laø: daáu cuûa H phaûi döông khi söï nhieãu loaïn cuûa löu löôïng laø döông vaø ngöôïc laïi. Ñieàu kieän ñoù coù theå dH dH   vieát döôùi daïng toaùn hoïc: dQ dQ 2.17.2 Söï laøm vieäc khoâng oån ñònh Khaûo saùt cheá ñoä laøm vieäc khoâng oån ñònh trong tröôøng hôïp ñôn giaûn: khi bôm laøm vieäc rieâng leû trong maïng löôùi coù ñaøi (hình 2-37). Nöôùc ñöôïc bôm leân ñaøi roài töø ñaøi chaûy vaøo maïng löôùi. Cho löu löôïng chaûy vaøo maïng löôùi Ql nhoû hôn löu löôïng QK (löu löôïng taïi tieáp ñieåm K cuûa ñaëc tính ñöôøng oáng vôùi ñöôøng ñaëc tính maùy bôm). Hình 2-37: Söï laøm vieäc khoâng oån ñònh cuûa maùy bôm. Trong vuøng töø löu löôïng baèng 0 ñeán löu löôïng QK coù baát ñaúng thöùc: 54
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG dH dH o dQ dQ Bôm laøm vieäc khoâng oån ñònh. Vì vaäy löu löôïng cuûa bôm Q seõ khaùc vôùi löu löôïng Ql. Bôm seõ laøm vieäc khi Q = 0 hoaëc Q > QK. Giaû söû ban ñaàu bôm laøm vieäc vôùi löu löôïng QA maø: QA > QK > Ql Do löu löôïng cuûa bôm lôùn hôn löu löôïng caáp vaøo maïng löôùi neân möïc nöôùc treân ñaøi naâng daàn leân töùc laø Hhh cuûa ñaëc tính ñöôøng oáng taêng leân. Vì vaäy ñaëc tính ñöôøng oáng ñöôïc naâng daàn leân song song vôùi chính noù vaø ñieåm laøm vieäc cuûa bôm seõ luøi daàn veà phía coù löu löôïng nhoû. Töø sau ñieåm Al, ñöôøng ñaëc tính bôm seõ caét ñöôøng ñaëc tính ñöôøng oáng taïi hai ñieåm. Theo ñieàu kieän Q > Ql möïc nöôùc trong beå vaãn tieáp tuïc daâng leân, ñieåm laøm vieäc cuûa bôm vaãn luøi daàn veà phía coù löu löôïng nhoû cho ñeán khi ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm tieáp xuùc vôùi ñöôøng ñaëc tính cuûa oáng taïi K. do quaùn tính cuûa chaát loûng, möïc nöôùc trong beå vaãn tieáp tuïc daâng leân. Ñöôøng ñaëc tính ñöôøng oáng naâng leân vöôït quaù ñöôøng ñaëc tính bôm. Khi ñoù coät aùp yeâu caàu cuûa maïng löôùi ñöôøng oáng lôùn hôn coät aùp laøm vieäc cuûa maùy bôm. Bôm ngöøng caáp nöôùc vaøo maïng löôùi vaø chuyeån sang laøm vieäc ôû cheá ñoä khoâng taûi. Khi ñoù cuõng xuaát hieän hieän töôïng chaûy ngöôïc cuûa nöôùc töø ñaøi veà beå huùt qua bôm cho ñeán khi coät nöôùc hình hoïc cuûa ñöôøng oáng giaûm xuoáng baèng coät aùp Hoâ cuûa bôm khi Q = 0. Ngay khi coät aùp Hhh baét ñaàu nhoû hôn Ho bôm laïi tieáp tuïc laøm vieäc cho löu löôïng öùng vôùi ñieåm laøm vieäc Al. Do löu löôïng cuûa bôm lôùn hôn löu löôïng caáp vaøo maïng löôùi Ql neân hieän töôïng treân laïi xaûy ra vaø cöù laëp ñi laëp laïi nhö theá goïi laø hieän töôïng laøm vieäc khoâng oån ñònh cuûa maùy bôm trong heä thoáng. Trong tröôøng hôïp ñang xeùt, khi Ql < QK thì söï laøm vieäc cuûa bôm bao giôø cuõng laø khoâng oån ñònh. Nhaùnh höôùng leân cuûa ñöôøng ñaëc tính bôm coù caùc cheá ñoä laøm vieäc khoâng oån ñònh, tröø tröôøng hôïp Hhh < Ho. söï laøm vieäc khoâng oån ñònh cuûa bôm gaây nhieàu taùc haïi nhö ñaõ neâu treân. Ñeå traùnh tình traïng laøm vieäc khoâng oån ñònh, khi laøm vieäc neân choïn nhöõng bôm maø ñöôøng ñaëc tính chæ coù moät chieàu doác. 2.18. SÖÏ LAØM VIEÄC SONG SONG CUÛA CAÙC BÔM LY TAÂM Trong caùc traïm bôm caáp nöôùc cuõng nhö thoaùt nöôùc, khi yeâu caàu vaän chuyeån moät löu löôïng nöôùc lôùn ngöôøi ta thöôøng söû duïng nhieàu bôm cuøng laøm vieäc. Caùc bôm khi laøm vieäc cuøng caáp nöôùc vaøo moät heä thoáng ñöôøng oáng goïi laø laøm vieäc song song. Vì theá khi caùc bôm laøm vieäc song song trong heä thoáng thì chuùng coù coät aùp baèng nhau vaø baèng coät aùp yeâu caàu cuûa heä thoáng, coøn löu löôïng cuûa heä thoáng seõ baèng toång löu löôïng cuûa caùc bôm. 55
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Trong thöïc teá ngöôøi ta coù theå gheùp hai hoaëc nhieàu bôm laøm vieäc song song treân moät heä thoáng ñöôøng oáng. Thaäm chí coù nhöõng tröôøng hôïp hai traïm laøm vieäc song song treân moät heä thoáng ñöôøng oáng. Ñeå xaùc ñònh ñieåm laøm vieäc cuûa töøng bôm phaûi döïng ñöôøng ñaëc tính toång coäng cuûa chuùng khi laøm vieäc song song. 2.18.1 Söï laøm vieäc song song cuûa caùc bôm cuøng ñaëc tính 1. Hai bôm cuøng ñaëc tính laøm vieäc song song Treân hình 2-38 giôùi thieäu hai bôm cuøng ñaëc tính Q – H laøm vieäc song song treân moät ñöôøng oáng. Do khi laøm vieäc song song, coät aùp toång coäng Htc cuûa heä thoáng baèng coät aùp cuûa töøng bôm: Htc = H1 = H2 = H3 = .=Hn (2-70) Vaø löu löôïng toång coäng baèng toång löu löôïng cuûa caùc bôm cuøng laøm vieäc: Qtc = Q1 + Q2 + .+Qn (2-71) Neân khi döïng ñöôøng ñaëc tính toång coäng chæ caàn nhaân ñoâi hoaønh ñoä (löu löôïng) coøn tung ñoä (coät aùp) giöõ nguyeân. Ví duï: tìm ñieåm c treân ñöôøng ñaëc tính toång coäng Q – H(1+2), chæ vieäc laáy ac = 2ab. Töông töï nhö vaäy seõ tìm ñöôïc caùc ñieåm cuûa ñöôøng ñaëc tính toång cộng Q – H(1+2). Giao ñieåm 2 giöõa ñöôøng ñaëc tính ñöôøng oáng DE vaø ñöôøng ñaëc tính toång coäng Q – H(1+2) laø ñieåm laøm vieäc cuûa hai bôm gheùp song song, hoaønh ñoä cho löu löôïng toång coäng Q(1+2), tung ñoä cho coät aùp toång coäng H(1+2). Töø ñieåm 2 keû ñöôøng song song vôùi truïc hoaønh, ñöôøng naøy caét ñöôøng ñaëc tính cuûa moãi bôm Q – H1,2 taïi ñieåm 1 cho löu löôïng Q1, coät aùp H1 cuûa töøng bôm khi laøm vieäc song song 56
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-38: ñaëc tính laøm vieäc song song cuûa hai bôm gioáng nhau trong heä thoáng. Nhö vaäy khi hai bôm laøm vieäc song song trong heä thoáng, chuùng luoân tuaân theo ñieàu kieän (2-70) vaø (2-71). Töø ñoà thò hình 2-38 thaáy: H1+2 = H1 = H2 Q Q Q (1 2) 1 2 2 Töø ñieåm 1 keû ñöôøng song song vôùi truïc tung ñöôïc ñieåm 3 vaø 4 cho coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa töøng bôm khi laøm vieäc song song trong heä thoáng. Giao ñieåm 5 cuûa ñöôøng ñaëc tính töøng bôm Q – H1,2 vôùi ñöôøng ñaëc tính ñöôøng oáng xaùc ñònh ñieåm laøm vieäc cuûa töøng bôm trong heä thoáng cho löu löôïng Q, coät aùp H. Töø ñieåm 5 keû ñöôøng song song vôùi truïc tung ñöôïc ñieåm 6 vaø 7 xaùc ñònh coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa töøng bôm khi laøm vieäc rieâng reõ. Töø ñoà thò hình 2-38 thaáy: 2Q1 = Q(1+2) < 2Q Töùc laø löu löôïng toång coäng cuûa hai bôm gheùp song song treân moät heä thoáng ñöôøng oáng nhoû hôn toång löu löôïng cuûa chuùng khi laøm vieäc rieâng reõ trong heä thoáng aáy. Nguyeân nhaân cuûa söï giaõm löu löôïng naøy laø do khi caùc bôm laøm vieäc song song, 57
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG löu löôïng trong ñöôøng oáng taêng leân seõ laøm taêng toån thaát coät aùp. Do ñoù coät aùp toaøn phaàn cuûa bôm cuõng taêng leân, ñieåm laøm vieäc luøi veà phía coù coät aùp lôùn, vì theá löu löôïng cuûa bôm khi laøm vieäc song song giaõm ñi so vôùi khi laøm vieäc rieâng reõ. Söï laøm vieäc song song cuûa hai bôm coù lôïi nhoû nhaát trong tröôøng hôïp ñieåm laøm vieäc 1 öùng vôùi giaù trò hieäu suaát lôùn nhaát. Ñieàu ñoù coù theå thöïc hieän ñöôïc neáu choïn bôm hôïp lyù. Khi choïn bôm, laáy löu löôïng cuûa moãi bôm baèng nöõa löu löôïng tính toaùn, coøn coät aùp toaøn phaàn öùng vôùi giaù trò löu löôïng tính toaùn. 2. Ba bôm cuøng ñaëc tính cuøng laøm vieäc song song Söï laøm vieäc song song cuûa ba bôm cuøng ñaëc tính giôùi thieäu treân hình 2-39. Töø ñieàu kieän (2-70), (2-71) vaø töông töï nhö treân döïng ñöôøng ñaëc tính toång coäng cuûa ba bôm cuøng ñaëc tính baèng caùch nhaân ba hoaønh ñoä ñöôøng ñaëc tính cuûa moät bôm. Cheá ñoä laøm vieäc cuûa töøng bôm khi ba bôm laøm vieäc song song cuõng xaùc ñònh gioáng nhö tröôøng hôïp khi hai bôm laøm vieäc song song ôû treân. Töø ñöôøng ñaëc tính thaáy raèng soá bôm laøm vieäc song song caøng nhieàu thì söï giaõm löu löôïng cuûa moãi bôm so vôùi tröôøng hôïp rieâng reõ caøng lôùn. Q(1 2 3) Q(1 2)  Q 3 2 1,2,3 Caùc bôm laøm vieäc song song coù lôïi khi ñöôøng ñaëc tính cuûa bôm vaø ñöôøng oáng thoaûi. Khi ñöôøng ñaëc tính ñöôøng oáng, ñaëc bieät laø ñöôøng ñaëc tính maùy bôm doác thì hieäu quaû cuûa söï laøm vieäc song song nhö vaäy thaáp. Trong tröôøng hôïp naøy söï thay ñoåi coät aùp aûnh höôûng ñeán söï thay ñoåi löu löôïng ít hôn tröôøng hôïp bôm coù ñöôøng ñaëc tính thoaûi. Ngoaøi ra, soá bôm gheùp laøm vieäc song song trong heä thoáng khoâng neân choïn lôn quaù. Treân hình 2-40 giôùi thieäu ñöôøng ñaëc tính toång coäng cuûa boán bôm gheùp song song. ÔÛ ñaây, möùc ñoä taêng theâm löu löôïng giaõm giaàntheo söï taêng soá maùy bôm. Khi môû theâm maùy thöù tö thì söï taêng löu löôïng cuûa heä thoáng oáng khoâng ñaùng keå so vôùi tröôøng hôïp hai hoaëc ba bôm cuøng laøm vieäc. Nhö vaäy, neáu gheùp song song nhieàu bôm quaù thì hieäu quaû kinh teá thaáp. 58
BÔM-QUAÏT-MAÙY NEÙN LYÙ THANH HUØNG Hình 2-39: ñaêc tính laøm vieäc Hình 2-40: söï laøm vieäc song song cuûa ba bôm gioáng nhau song song cuûa boán bôm 2.18.2. Söï laøm vieäc song song cuûa caùc bôm khaùc ñaëc tính Trong moät soá ñieàu kieän xaùc ñònh, caùc bôm coù ñaëc tính khaùc nhau cuõng coù theå laøm vieäc song song vôùi nhau. Hình 2-41: Ñaëc tính laøm vieäc song song cuûa hai bôm khaùc nhau Treân hình 2-41 giôùi thieäu ñaëc tính laøm vieäc cuûa hai bôm 1 vaø 2 gheùp song song. Bôm 2 taïo neân coät aùp thaáp hôn bôm 1. Vì hai bôm laøm vieäc song song khi chuùng coù 59