Đồ án Thiết kế bơm ly tâm
Phụ lục
Lời nói đầu ...........................................................................................................................2
Chương 1: Giới thiệu về máy cánh dẫn...........................................................................3
Tổng quan và phân loại máy cánh dẫn....................................................................3
Định nghĩa ......................................................................................................3
Ưu điểm của máy cánh dẫn .............................................................................3
Nguyên lí hoạt động và phân loại của bơm ly tâm ...................................................5
Chương 2: Tính toán thiết kế bánh công tác ..................................................................8
2.3. Xác định hiệu suất và công suất của bơm ................................................................9
2.4 Xác đinh kích thước vào của bơm ...........................................................................11
2.4.1 Xác định vận tốc dòng vào của bơm .............................................................11
2.4.2 Xác định đường kính trục bơm......................................................................12
2.4.4 Xác định đường kính vào Do...........................................................................13
2.4.7 Xác định góc vào không va.............................................................................14
2.5 Xác định các kích thước ra của bơm .......................................................................15
2.5.1 Xác định đường kính ra D2 .............................................................................15
2.5.3 Xác định bề rộng lối ra của bánh công tác....................................................16
2.5.4 Xác định góc đặt cánh lối ra 2 .....................................................................16
2.5.5 Xác định số cánh dẫn của bánh công tác .....................................................17
2.7 Tính kiểm nghiệm.....................................................................................................19
Chương 3: THIẾT KẾ CÁNH BÁNH CÔNG TÁC ............................................................21
3.1 Xây dựng tiết diện kinh tuyến bánh công tác sơ bộ .................................................21
3.2 Thiết kế biên dạng cánh bánh công tác ...................................................................23
Chương 4 Thiết kế phần dẫn dòng ra kiểu buồng xoắn........................................................40
4.1 Vai trò của bộ phận dẫn dòng........................................................................................40
4.2 Tính toán thiết kế buồng xoắn theo quy luật cvr = const...................................................40
Kết luận..............................................................................................................................47
Tài liệu tham khảo:..............................................................................................................47
1
Lời nói đầu
Trong cuộc sống, cũng như trong các ngành công nghiệp ngày nay. Máy
bơm là một thiết bị, một loại máy móc không thể thiếu và xuất hiện ở nhiều bộ
phận. Từ các hệ thống cấp nước sinh hoạt hàng ngày cho đến các hệ thông thủy lợi,
cấp thoát nước cho các thành phố, các hệ thống tự động về khí nén hay thủy lực
hiện nay đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thì máy bơm là một phần quan
trọng, không thể thiếu có thể coi là trái tim của các hệ thống này. Hiện này máy
bơm có rất nhiều loại, tùy thuộc vào thực tế mà mỗi vị trí làm việc lại có một loại
máy bơm hợp lý nhưng nói chung máy bơm được chia làm hai dòng lớn là máy
bơm thế tích chuyên được sử dụng trong các hệ thống thủy lực hoặc khí nén do đặc
tính có thể tạo ra áp suất cao. Loại thứ hai là máy bơm cánh dẫn, loại này có lưu
lượng lớn và động năng dòng chảy cao thích hợp chi việc vẫn chuyển chất lỏng đi
các đoạn đường xa và yêu cầu có lưu lượng lớn.
Sinh viên thực hiện:
Đinh Văn Cảng
2
Chương 1: Giới thiệu về máy cánh dẫn
1.1 Tổng quan và phân loại máy cánh dẫn
1.1.1 Định nghĩa
Bơm, quạt là loại máy dùng để vận chuyển và cung cấp năng lượng cho dòng
chất lỏng.
Bơm, quạt làm nhiệm vụ biến đổi cơ năng của động cơ thành thế năng, động
năng và nhiệt năng của dòng chất lỏng
Bơm dùng để vận chuyển chất lỏng ở thể lỏng còn quạt vận chuyển chất lỏng ở
thể khí. Cả hai loại bơm và quạt đều thuộc máy thủy lực. Đó là loại máy làm việc
dựa trên cơ sở trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển động qua máy theo
các nguyên lí của thủy lực học và cơ học chất lỏng.
Dựa theo nguyên lí tác dụng người ta chia máy thủy lực thành hai loại:
+ Bơm quạt cánh dẫn thực hiện trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển
động qua máy nhờ tác dụng lực tương hỗ giữa hệ thống cánh dẫn với dòng chất
lỏng. Trong đó năng lượng mà máy cánh dẫn truyền cho dòng chất lỏng chủ yếu
dưới dạng động năng. Dòng chất lỏng chuyển động qua bánh công tác của loại máy
này là dòng liên tục, vận tốc và áp suất không thay đổi đột ngột. Trong chế độ làm
việc ổn định thì lưu lượng, áp suất của máy là hằng số.
+ Bơm, quạt thể tích thực hiện trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển
động qua máy theo nguyên lí chèn ép chất lỏng trong một thể tích kín dưới áp suất
thủy tĩnh. Năng lượng của dòng chất lỏng trao đổi với máy chủ yếu là thành phần áp
năng, còn thành phần động năng không đáng kể. Dòng chất lỏng chuyển động qua
máy là dòng không liên tục, lưu lượng và áp suất thay đổi theo thời gian. Mức độ
không đều của lưu lượng và áp suất phụ thuộc vào kết cấu của máy.
1.1.2 Ưu điểm của máy cánh dẫn
Bơm, quạt cánh dẫn bao gồm các loại bơm, quạt ly tâm, hướng trục, hướng chéo
và bơm xoáy. Ngày nay bơm, quạt cánh dẫn được ứng dụng rất phổ biến trong đời
sống và sản xuất.
Bơm, quạt cánh dẫn được sử dụng phổ biến như vậy vì chúng có nhiều ưu điểm
như:
- Có kết cấu đơn giản chắc chán, gọn nhẹ, dễ chế tạo, giá thành rẻ, làm
việc có độ tin cậy cao và vận hành thuận tiện.
- Có phạm vi sử dung rộng rãi, lưu lượng và cột áp thay đổi trong phạm vi
lớn.
- Roto của máy có thể quay với số vòng quay lớn từ 300 – 3000 vòng/
phút. Trong những trường hợp đăc biệt vận tốc vòng quay của roto có thể
3
đạt 7550 vòng/ phút. Do vậy roto có thể nối trực tiếp với động cơ có vận
tốc quay lớn.
- Dòng chất lỏng chuyển động qua máy là dòng lien tục nên lưu lượng và
áp suất của máy khi làm việc là rất ổn định.
- Máy ít bị nhạy cảm vói bụi bẩn và các hạt cứng vì vậy chúng có thể dùng
để vận chuyển mọi chất lỏng khác nhau kể cả hỗn hợp nước và chất rắn,
các chất lỏng đặc, chất lỏng có độ nhớt và chất lỏng dễ bay hơi.
1.1.3 Một số thông số cơ bản của máy cánh dẫn
*Lưu lượng Q: Là lượng chất lỏng hoặc khí mà bơm, quạt vẫn chuyển được
trong một đơn vị thời gian.
Q = G/y = v.G Trong đó: Q là lưu lượng ( m3/h, m3/s…)
G là lưu lượng trọng lượng (kG/s, kG/ph)
y là trọng lượng riêng của chất lỏng
v = 1/y là thể tích riêng của chất lỏng
*Cột áp H: là năng lượng mà bơm, quạt cung cấp cho 1 kG chất lỏng khi vẫn
chuyển qua máy.
*Công suất và hiệu suất của bơm: Công suất máy nhận được của động cơ gọi
là công suất tiêu thụ hay công suất trên trục. Còn công suất mà dòng chất lỏng nhận
được khi vẫn chuyển qua máy gọi là công suất hữu ích N
N = G.H = y.Q.H
1.1.4 Số vòng quay đặc trưng và phân loại máy cánh dẫn
Số vòng quay đặc trưng là số vòng quay của bánh công tác của một bơm mẫu
đồng dạng hình học với bơm thực, trong chế độ làm việc tương tự hiệu suất thủy lực
và hiệu suất thể tích như bơm thực, đồng thời tạo ra được cột áp HM = 1m có công
suất hữu ích NhiM = 1m.l và vận chuyển chất lỏng có trọng lượng riêng
M 1000kG / m3 . Kí hiệu số vòng quay quy dẫn ns
Công thức của số vòng quay quy dẫn:
Q
ns 3,65n
H3/4
• Phân loại máy cánh dẫn theo số vòng quay đặc trưng:
4
- Bánh công tác bơm ly tâm
Có số vòng quay ns nhỏ
ns (v/ph)
50 – 80
Có số vòng quay ns trung bình
Có số vòng quay ns lớn
80 – 150
150 – 300
300 – 600
600 – 1800
- Bánh công tác bơm hướng chéo
- Bánh công tác bơm hướng trục
• Phân loại máy cánh dẫn theo hướng chuyển động của chất lỏng trong BCT:
- Bánh công tác ly tâm và hướng tâm: chất lỏng chuyển động qua bánh
công tác từ tâm ra ngoài hoặc từ ngoài vào tâm theo phương bán kính.
- Bánh công tác hướng trục: chất lỏng chuyển động qua bánh công tác
theo phương song song trục.
- Bánh công tác tâm trục hoặc trục tâm: chất lỏng chuyển động qua
bánh công tác theo hướng tâm rồi chuyển sang hướng trục hoặc ngược
lại.
- Bánh công tác hướng chéo: chất lỏng chuyển động qua bánh công tác
không theo hướng tâm cũng không theo hướng trục mà theo hướng
xiên (chéo)
1.2 Nguyên lí hoạt động và phân loại của bơm ly tâm
Bơm ly tâm là loại bơm được sử dụng thông dụng nhất để vận chuyển chất
lỏng. Bơm ly tâm có hiệu suất tương đối cao. Các bơm ly tâm cỡ lớn có hiệu suất (
) đạt tới 78 – 92%. Bơm có kết cấu đơn giản, chắc chắn và vận hành thuận tiện
5
Hình 1.1 Cấu tạo bơm ly tâm
• Nguyên lí hoạt động của bơm ly tâm:
Khi trục A quay dẫn động bánh công tác J quay sẽ tạo ra chân không tại lối vào
bánh công tác G, dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng từ tâm bánh công tác
chuyên động theo các máng dẫn giữa các cánh E ra phía ngoài chảy vào buồng xoắn
F rồi ra ngoài theo đừng ống đẩy K với áp suất cao hơn. Đó là quá trình đẩy của
bơm
Ở lối vào bơm, áp suất của dòng chất lỏng giảm (do giải phóng phần không gian
bị nó chiếm chỗ), tạo nên độ chênh áp giữa mặt thoáng của bể hút và lối vào bơm.
Do đó phần chất lỏng từ bể hút dâng lên theo đường ống hút và chảy vào bơm. Đó
là quá trình hút của bơm. Quá trình hút và đẩy của bơm là hai quá trình liên tục, tạo
nên dòng chất lỏng liên tục chuyển động qua bơm
• Phân loại bơm ly tâm
Bơm ly tâm được phân thành nhiều loại khác nhau theo nhiều đác điểm khác như:
*Phân loại theo số bánh công tác lắp trên trục:
- Bơm ly tâm một cấp (có một bánh công tác lắp trên trục)
- Bơm ly tâm nhiều cấp (có nhiều bánh công tác lắp trên cùng một trục)
* Theo số dòng chất lỏng qua bánh công tác:
- Bơm ly tâm một miệng hút (một dòng chất lỏng qua bánh công tác)
- Bơm ly tâm hai miệng hút (hia dòng chất lỏng qua bánh công tác)
* Theo cột áp có:
6
- Bơm ly tâm cột áp thấp, H = 5 – 40m cột nước,
- Bơm ly tâm cột áp trung bình, H = 40 – 200 m cột nước,
- Bơm ly tâm cột áp cao, H
* Theo lưu lượng có:
200m cột nước.
- Bơm lưu lượng nhỏ,
- Bơm ly tâm lưu lượng trung bình,
- Bơm ly tâm lưu lượng lớn.
* Theo vị trí của trục bơm có:
- Bơm trục ngang,
- Bơm trục đứng.
* Theo kết cấu vỏ bơm có:
- Bơm ly tâm hai nắp,
- Bơm nhiều tầng (vỏ bơm gồm nhiều phân đoạn ghép lại với nhau).
* Theo phương pháp nối truc bơm với trục động cơ:
- Bơm ly tâm nối trực tiếp,
- Bơm ly tâm nối gián tiếp.
1.3 Ứng dụng của bơm lý tâm
Do đặc điểm tạo ra cột áp tương đối cao nên bơm ly tâm được sử dụng rất rộng
rãi trong đời sống hiện đại
Trong công nghiệp, bơm ly tâm được dùng để cấp nước cho các nhu cầu kỹ
thuật của nhà máy như cấp nước cho nồi hơi trong các nhà máy nhiệt điện, cấp nước
cho các hệ thống làm mát và cho nhu cầu vệ sinh công nghiệp.
Bơm ly tâm còn được dùng trong công nghiệp khai thác mỏ và xây dựng để hút
nước từ những giếng sâu, hút các hồn hợp nước với đất và vận chuyển cho các hỗn
hợp nước với chất rắn nghiền nhỏ.
Trong công nghiệp dầu mỏ, bơm ly tâm được dùng để hút dầu từ dưới giếng và
vận chuyể các sản phẩm dầu mỏ.
Trong công nghiệp hóa chất, bơm ly tâm cũng được ứng dụng rất rộng rãi để
vận chuyển các dung dịch hóa chat như axit, kiềm, muối …Trong nông nghiệp và
đời sống, bơm ly tâm được dùng để tưới tiêu, cung cấp nước cho thành phố, cho các
nhu cầu của đời sống
7
Chương 2: Tính toán thiết kế bánh công tác
2.1 Tính toán đường ống thủy lực và cột áp của bơm
Ta có cột áp lí thuyết cuả bơm được tính theo công thức:
H H h
h
d
b
h
Trong đó: Hb Cột áp lí thuyết của bơm (m)
H khoảng cách giữa mực nước bể hút và đẩy H=30m
h
Tổng tổn thất trên đường ống hút (m)
h
h
Tổng tổn thất trên đường ống đẩy (m)
d
2
.lh vh
dh 2g
vh2
vh2
Với
h
v
k
h
2g
2g
Trong đó:
độ nhám thành ống hút 0.2mm
lh ,dh chiều dài và đường kính đường ống hút.lh 8m,dh 250mm
vh vận tốc dòng chảy trên đường ống hút
4Q 485103
vh
1.73(m / s)
dh2
0.252
Q: Lưu lượng của bơm Q=85l/s
v hệ số cản cục bộ của van một chiều v 6
8
k hệ số cản cục bộ của khóa lắp ráp k 0.1
g gia tốc trọng trường g=9.81(m / s2
)
Suy ra:
0.21.732 103 61.732 0.11.732
h
0.93(m)
h
0.25 29.81
29.81
29.81
.ld vd2
dd 2g
vd2
vd2
h
k
2c
d
2g
2g
Trong đó: ld ,dd chiều dài và đường kính đường ống đấy
ld 100m,dd 200mm
c hệ số khủy cong c 0.4
vd vận tốc dòng chảy trên đường ống đẩy (m/s)
4Q
.dd2
485103
0.22
vd
2.71(m / s)
0.2100 2.712 103 0.1 2.712
0.4 2.712
29.81
Suy ra
h
2
0.37(m)
d
0.2 29.81
29.81
Nên cột áp của bơm là:
Hb 30 0.93 0.37 31.3(mH2O)
Thông số tính toán: Q=85 (l/s), Hb 31.3mH2O
2.2.Xác định số vòng quay đặc trưng
Công suất hữu ích của bơm là:
.Q.Hb 1000.85.103.31,3
Ntl
26,08(KW)
(2.1)
102
102
Chất lỏng công tác là nước có trọng lượng riêng 1000kG / m3
Số vòng quay đặc trưng của bơm:
3,65.n. Q
ns
(2.2)
H3/4
Trong đó: ns : Số vòng quay đặc trưng của bơm (vòng/phút).
n: Số vòng quay của bơm n=1450(vòng/phút).
Q: lưu lượng của bơm Q=85(l/s).
H: cột áp của bơm H=31,3 (mH2O)
9
Từ đó ta có:
3,65.1400. 85.103
31,33/4
ns
112,6 (v/ph)
2.3. Xác định hiệu suất và công suất của bơm
Hiệu suất của bơm:
b Q.H .ck
(2.3)
Trong đó: Q : Hiệu suất lưu lượng của bơm
H : Hiệu suất thủy lực của bơm
ck : Hiệu suất cơ khí của bơm
Hiệu suât lưu lượng của bơm được tính theo công thức:
1
1
Q
0,97
(2.4)
1 0,68.ns2/3 1 0.68.112,62/3
Hiệu suất thủy lực được tính theo công thức:
0,42
H 1
(2.5)
(2.6)
(log D 0.172)2
1qd
Q
3
lt
3
Với:
D
KD1qd .10 .
(mm)
1qd
n
Trong đó:
D
là đường kính vào quy dẫn của bánh công tác
1qd
KD1qd là hệ số quy dẫn đối với bơm ly tâm một cấp ta có
HD1qd 4,1 4,5 ta chọn KD1qd 4,5
.
Thay vào công thức (2.6) ta tính được
D
:
1qd
85.103
1450
3
3
D
4,5.10 .
174,81(mm)
1qd
Từ đó ta tính được hiệu suất thủy lựcH
H 1
:
0,42
0,90
(log174,81 0,172)2
Hiệu suất cơ khí được xác đinh theo công thức thực nghiệm sau:
ck msd .mo
(2.7)
10
Trong đó: msd là hiệu suất tính tới ma sát của các bề mặt bánh công tác với chất
lỏng (Ma sát đông).
1
820
ns2
1
820
ns2
1
msd
(2.8)
msd
1
1
Do đó:
msd
0,94
820
112,62
1
mo là hiệu suất tính tới tổn thất ma sát trong ổ trượt và ổ đệm
mo 0,95 0,98 Chọn mo 0,96
Từ đó ta tính được hiệu suất cơ khí:
ck 0,94.0,96 0,90
Thay các giá trị của Q ,H ,ck ở trên vào công thức (2.3) xác đinh hiệu suất của
bơm ta có:
b Q.H .ck 0,97.0,90.0,90 0,79
Suy ra công suất của động cơ nguồn là:
Ntl 26,08
N
33,01(kW )
(2.9)
b
0,79
Ta chọn động cơ nguồn là động cơ điện, công suất của động cơ điện cần chọn là:
Nđc= (1,05 ÷ 1,3).N
Nđc = (1,05 ÷ 1,3).33,01
Nđc = (34,66 ÷ 42,91) (KW)
Tra cataloge của Công ty CP chế tạo máy điện Việt Nam- Hungary ta chọn được
động cơ điện:
Kiểu
: KQ225Mb4
: 40 kW
Công suất
Tốc độ
: 1465 vòng/phút
: 91,5 %
Hiệu suất
2.4 Xác đinh kích thước vào của bơm
2.4.1 Xác định vận tốc dòng vào của bơm
Vận tốc dòng vào của bơm có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau:
11
Vo (0,06 0,08).3 Q .nB2 (m/s) (2.10)
lt
Trong đó: Qlt: Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm (m3/s)
nB: Số vòng quay của bơm với nB=nđc=1465 (vòng/phút)
QB 85.103
Lưu lượng lý thuyết của bơm: Q
0,0876(m3 / s)
lt
Q
0,97
Thay vào công thức (1-10) ta xác định được vận tốc dòng vào của bơm:
Vo (0,06 0,08).3 0.0876.14652 (3,44 4,58) (m/s)
Chọn Vo 4 (m/s).
2.4.2 Xác định đường kính trục bơm
C2
U2
C2m
C2u
b2
W2
W1
b1
?1
C1m
C1
1
?
C1u
U1
Moomen xoắn trên trục của bơm:
M 97500.
N
n
(1-10)
Trong đó: N : Công suất trên trục của bơm tính theo KW
n: Số vòng quay trên trục của bơm tính theo vòng/phút.
Thay các giá trị của N và n ở trên vòa công thức (2.10) ta được:
N
40
M 97500. 97500.
2662,12(kGcm)
n
1465
Đường kính trục được xác định theo điều kiện bền dựa vào ướng xuất xoắn cho
phép của bơm
M
dtr
(cm)
(2.11)
3
0,2.
12
Với trục bơm làm bằng thép ta có 120 200 kG/cm2.
Trong bơm ly tâm này ta chọn vật liệu chế tạo có sức chịu mài mòn cao là thép
không gỉ SUS 316 có 180 kG/cm2
Thay các giá trị trên vào biểu thức (2.11) ta tính được đường kính trục:
2662,12
3
dtr
4,2 (cm)
0,2.180
Để tang độ bền ta lấy đường kính trục là dtr=45 (mm).
2.4.3 Xác định đường kính moay ơ theo đường kính trục
Đường kính moay ơ ta có thể tính theo công thức thực nghiệm sau:
dmo (1,2 1,25).dtr (1,2 1,25).45 54 56 (mm)
Do vậy ta chọn đường kính moay ơ: dmo=55 mm.
2.4.4 Xác định đường kính vào Do
Đường kính vào của bánh công tác được xác đinh từ phương trình lưu lượng theo
công thức:
4Q
dm2o
(2.12)
lt
Do
.Vo
Thay các giá trị của Qlt, Vo và đường kính moay ơ ở trên vào công thức (2.12) ta có:
4.Qlt
4.0,0876
Do
dm2o
(0.055)2 0,176 (m)
.Vo
.4
Lấy tròn Do=180 mm.
2.4.5 Xác định đường kính bố trí mép vào của bánh công tác
Đường kính mép vào của bánh công tác bơm có thể được tính theo công thức kinh
nghiệm sau:
D (0.75 0.85).Do 135 153 (mm)
(2.13)
1
Ta lấy D1=150 mm.
2.4.6 Xác định bề rộng lối vào của bánh công tác
Vận tốc kinh tuyến dòng chảy ở lối vào bơm : V ' (0,9 1)Vo 3,6 4 (m/s)
1m
Chọn V ' 4 (m/s).
1m
Chiều rộng bánh công tác tại lối vào tính theo công thức sau :
Q
V ' (m)
(2.14)
lt
b
1
1m
D .
1
13
Thay các giá trị của lưu lượng lý thuyết Qlt, vận tốc kinh tuyến V ' và đường kính
1m
D1 vào công thức (2.14) ta có :
Q
0,0876
lt
b
0,047 (m)
1
.D .V
.0,15.4
1
1m
Lấy b1 = 47(mm).
Tính lại vận tốc V ' ta được :
1m
Q
0,0876
V '
3.935(m / s)
lt
1m
.D .b .0,15.0,047
1
1
2.4.7 Xác định góc vào không va
Xác định theo dòng vào hướng kính :
?1=90°
U1
Vận tốc lối vào V1u=0, 1 90o
.
Góc dòng vào không va được tính theo công thức :
V '
1m
tan 10 K1.
(2.15)
U1
Trong đó: V ' là vận tốc hướng kính của dòng chảy ở lối vào.
1m
K1 là hệ số chèn dòng ở lối vào bánh công tác, K1=1,1 ÷1,2
Ta chọn K1=1,15.
14
Vận tốc vòng tại lối vào được tính theo công thức sau :
.D .n
1
U1
(m / s)
(2.16)
60
Thay các giá trị của D1=0,15 (m) và số vòng quay n=1465 (vòng/phút) vào công
thức (2.15) tính được vận tốc vòng tại lối vào như sau :
.D .n .0,15.1465
1
U1
11,50(m / s)
60
60
Thay các giá trị của K1 và U1 vào biểu thức (2.15) ta xác định được góc dòng vào
không va :
V '
3.96
1m
tan 10 K1.
10 21o36'
1,15.
0,396
U1
11,50
Suy ra
Góc 10 có kể đến ảnh hưởng của vận tốc quay :
10 1 1 10
Trong đó:
góc va trong chảy bao cánh (38)o
Chọn 3o24'
Suy ra 1 21o36' 3o24' 25o
2.5 Xác định các kích thước ra của bơm
2.5.1 Xác định đường kính ra D2
Đường kính D2 được xác định theo phương trình cơ bản trong máy cánh dẫn:
U2.V2u U1.V
1u
Hlt
(2.17)
g
Trong đó: Hlt là cột áp tính toán lí thuyết của bơm
Hb 31,3
Hlt
34,78(mH2O)
H
0,9
Với dòng vào hướng kính ta có V1u= 0 nên :
U2.V2u Kv2u .U22
Hlt
(2.18)
g
g
Từ đó ta có :
g.Hlt
U2
(2.19)
Kv2u
15
Với Kv2u là hệ số vận tốc vòng ở lối ra của bánh công tác.
Kv2u (1,78 2,0).ns0,28 (1,78 2).116,60,28
Kv2u = 0,47 ÷ 0,53
Lấy Kv2u = 0,5.
Khi đó ta có :
g.Hlt
9,81.34,78
0,5
U2
26,12(m / s)
Kv2u
Đường kính D2 của bánh công tác được xác định bằng biểu thức :
1
2.g.Hlt
2.U2
ns
6
D2
19,1.(
) .
(2.20)
100
n
Với
là vận tốc góc của bánh công tác :
.n .1465
153,34(rad / s)
30
30
Thay vào công thức (2.20) ta xác đinh được đường kính D2 của bánh công tác :
112,6
100
2.9,81.34,78
1465
D2 19,1.(
)1 6.
0.35(m)
Lấy đường kính ra của bánh công tác D2 = 350 mm.
D2 350
Ta thấy :
2,33 tỷ số này nằm trong giới hạn cho phép của bơm ly tâm
D
150
1
D2
một cấp tỷ tốc nhanh
1,6 2,5
D
1
2.5.2 Xác định vận tốc kinh tuyến tại lối ra của bánh công tác
Vận tốc kinh tuyến tại cửa ra của bánh công tác được xác định theo công thức thực
nghiệm sau :
V2'm (0,8 1,1).V '
(2.21)
1m
Ta chọn
V2'm V ' 4(m / s)
1m
2.5.3 Xác định bề rộng lối ra của bánh công tác
Từ phương trình :
Q .D2.b2 .V2'm
(2.22)
lt
16
Q
0,0876
lt
Suy ra
b2
0,02(m)
(2.23)
.D2.V2'm .0,35.4
Chọn bề rồng lối ra của bánh công tác b2 =22 mm.
Tính lại vận tốc V2'm ta được :
Q
0,0876
V2'm
3,622(m / s)
lt
.D2.b2 .0,35.0,022
2.5.4 Xác định góc đặt cánh lối ra 2
Góc 2 của profin cánh ở lối ra được xác đinh theo biểu thức sau :
K2 V2'm
W
1
sin 2
.
.
.sin 1
(2.24)
K1 V ' W2
1m
Trong đó hệ số chèn dòng K2 = 1,05÷1,1 ; lấy sơ bộ K2=1,05
V2'm 3,622
Tỷ số vận tốc theo phương kinh tuyến
0.91
.
V '
3,935
1m
W
W
1
1
Tỷ số vận tốc tương đối lấy :
(1,11,65) ; lấy
1.2
.
W2
Với kết quả đã tính toán ở trên góc : 1 25o
Thay các giá trị đó vào công thức (1-24) ta xác định được :
W2
K2 V2'm
W
1,05
1,15
.0,91.1,2.sin 25o 0.421
1
sin 2
.
.
.sin 1
K1 V ' W2
1m
Suy ra 2 24o53'
Chọn 2 25o
2.5.5 Xác định số cánh dẫn của bánh công tác
Số cánh dẫn của bánh công tác được xác định theo công thức sau :
D2 D
1 .sin
D2 D
2 1
Z KZ .
(2.25)
2
1
trong đó: KZ là hệ số phụ thuộc vào công nghệ chế tạo
Với bánh công tác chế tạo bằng phương pháp đúc ta xác định được KZ=6,5.
Thay số liệu vào công thức (2.25) ta có ;
D2 D
1 .sin
D2 D
1 2
0,35 0,15
0,35 0,15
25o 25o
Z KZ .
6,5.
.sin
6,868
2
2
1
17
Ta chọn số cánh của bánh công tac là : Z=7cánh
2.6 Tính chiều dày của bánh công tác tại mép vào và mép ra
Hệ số chèn dòng ở cửa vào được xác đinh theo công thức :
T
1
K1
(2.26)
T S1
1
Trong đó:
Bước cánh lối vào : T
.D .150
1
67,307(mm)
(2.27)
(2.28)
1
Z
7
Chiều dày cánh ở cửa vào theo phương U :
1
sin 1
S1
Từ đó ta có :
1
1 (1 ).T .sin 1
(2.29)
1
K1
1
Thay số ta có : 1 (1
).67,307.sin 25o 3,710(mm)
1,15
Chọn 1 4mm
4
Ta có : S1
9,465
sin 25o
Tính lại hệ số chèn dòng K1 :
67,307
K1
1,164
67,307 9,465
Tính lại sai số của K1 tính lại và K1 chọn sơ bộ ta được :
1,164 1,15
.100% 1,2(%)
1,15
mn
.D2 .350
Bước cánh ở lối ra : T2
Chiều dày cánh ở lối ra :
157(mm)
Z
7
18
1
2 (1 ).T2 .sin 2
K2
1
Thay số : 2 (1
).157.sin 25o 3,16(mm)
1,05
Chọn2 3mm
Chiều dày cánh ở cửa ra theo phương U :
2
.
3
S2
7.1(mm)
sin 2 sin 25o
Tính lại hệ số chèn dòng ở lối ra
K2'
T2
157
1,047
T2 S2 157 7,1
K2' K2 1,047 1,05
Tính sai số :
0,29(%)
K2
1,05
Sai số nằm trong phạm vi cho phép từ 3÷5%
Vận tốc tương đối của dòng chảy ở cửa vào và cửa ra của bánh công tác được xác
định như sau :
V '
3,96
1m
W K1.
1,15.
10,78(m / s)
8,99(m / s)
1
sin 1
sin 25o
V2'm
3,62
sin 25o
W2 K2' .
1,05.
sin 2
2.7 Tính kiểm nghiệm
Vận tốc theo khi ra khỏi bánh công tác được xác định theo công thức :
V2m
V2m
U2
(
)2 g.Hlt
(2.30)
2.tan 2
2.tan 2
Cột áp lí thuyết của bơm khi kể đến ảnh hưởng của số cánh hữu hạn được xác định
theo công thức gẫn đúng sau :
Hlt (1 p).Hlt
(2.31)
Trong đó: p là hệ số kể đến ảnh hưởng của số cánh hữu hạn được xác định theo
công thức :
19
R
2
1
sin 2 ( ) .sin 1
Z
R2
Z
1
p .
2. .
(2.32)
R
R
1
2
2
1
1 ( )
1 ( )
R2
R2
Trong đó với ns=100÷200 hệ số
R2
được xác định theo công thức sau :
1
.(sin 2 .sin 1)
R22
(2.33)
2
Thay các giá trị 1,2 và các bán kính R1=D1/2, R2=D2/2 vào công thức (2.33) ta
xác đinh được hệ số :
2
0,075
0,175
. sin 25o (
)2.sin 25o 0,79
Thay giá trị này vào phương trình (1-36) ta xác định được hệ số :
Z
1
0,79
7
1
p 2. .
2.
.
0,28
2
R
0,075
0,175
2
1
1 ( )
R2
1 (
)
Thay giá trị của p vào công thức (1-35) ta có :
Hlt (1 p).Hlt (1 0,28).34,78 45,52(mH2O)
Vận tốc theo khi ra khỏi bánh công tác được xác định theo công thức :
V2m K2.V2'm 1,05.3,62 3,8(m/ s)
V2m
V2m
U2
(
)2 g.Hlt
2.tan 2
2.tan 2
3,8
2.tan 25o
3,8
2.tan 25o
Thay số :
U2
(
)2 9,81.45,52 25,6(m / s)
.D2*.n
60.U2 60.25,6
Từ công thức : U2
D2*
0.334(m)
60
.n
.1465
D2* D2
0,334 0,35
Sai số
D2
0,0457
D2
0,35
Như vậy sai số trên nằm trong khoảng 0,03 0,05 có thể chấp nhận được
D1
D2
B1
B2
150 mm
350 mm
47 mm
22 mm
Dtr
45 mm
25o
훽
훽
훿
1
25o
2
4 mm
1
20
Tải về để xem bản đầy đủ
46 trang
28/03/2022
7340
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế bơm ly tâm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_bom_ly_tam.docx
