Bài giảng Bơm – Quạt – Máy nén - Nguyễn Minh Phú

ng số dịng chảy và áp suất trong bơm, quạt, máy nén. Thiết kế bơm, quạt, máy nén. Đi học mang theo máy tính cĩ cài ANSYS, EES, Matlab Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 1 Kế hoạch Nộidung Sốtiết Bơm 24 (8 buổi) Ơn tập và kiểm tra 3 Quạt 3 Máynén 6 Ơn tập 3 Thựchành 6 Tổng cộng 45 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 2 • Các bài báo quốc tế: Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 3 • Mơ phỏng số dùng phần mềm ANSYS Chia lưới mơ phỏng bơm ly tâm Máy nén ly tâm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú Quạt ly tâm 4 Phân bố áp suất trong hệ thống nước lạnh ĐHKK Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 5 Phân bố áp suất trong hệ thống nước giải nhiệt ĐHKK Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 6 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 7 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 8 Chương 1: Các khái niệm chung • Bơm • Quạt: tỉ số nén < 1,15 • Máy nén: tỉ số nén > 1.15 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 9 Nguyên lý hoạt động Nguyênlýthểtích Nguyênlýlytâm Lực ly tâm = (khối lượng)*[(vận tốc gĩc)^2]*(bán kính) Nguyênlýcánhnâng Nguyênlýphuntia Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 10 Các thơng số làm việc cơ bản • Cột áp – Phương trình cân bằng năng lượng: 1 1 Q  W  m(u  2  gz)  Q  W  m(u  2  gz) in in 2 1 out out 2 2 – Đối với bơm, quạt, máy nén: Nhận cơng, đoạn nhiệt 1 1 W  m(u   2  gz)  m(u   2  gz) 2 1 2 2 – Cơng hệ hở gồm 2 thành phần: W = Wtl+Wlđ = Wtl+m(p1v1-p2v2) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 11 1 1 W  m(p v - p v )  m(u   2  gz)  m(u   2  gz) tl 1 1 2 2 2 1 2 2 Nội năng lỏng ít thay đổi theo áp suất Lưu chất khơng nén được: v=const 1 W  mg(z  z )  mv( p  p )  m( 2  2 ) tl 2 1 2 1 2 2 1 W p  p 1 tl  z  z  2 1  (2  2 ) mg 2 1 g 2g 2 1 H gọi là cột áp của bơm p2  p1 1 2 2 H  z 2  z1   (2  1 ) g 2g Ht: cột áp tĩnh Hđ: Cột áp động Ht Hđ Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 12 Các thơng số làm việc cơ bản (tt) • Cơng suất thủy lực Wtl  mgH  VgH Trongđĩ: m làlưulượngkhốilượng(kg/s) V là lưu lượng thể tích (m3/s) • Cơng suất trên trục W W  tl  Trongđĩ:  làhiệusuấtbơm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 13 Bài tập Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 14 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 15 Bài tập (tt) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 16 Bài tập (tt) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 17 Bài 1-4 Bài tập (tt) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 18 Overall efficiency=volumetric efficiency*torque efficiency (Mechanical efficiency) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 19 (thực) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 20 Chương 2: Bơm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 21 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 22 Các thơng số làm việc cơ bản • Lưu lượng Ống Pito Ống Venturi Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 23 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 24 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 25 Các thơng số làm việc cơ bản • Cột áp z ???? Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 26 Hệ số ma sát – Đồ thị Moody Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 27 Thành trơn – thành nhám 5 Quá độ từ chảy tầng sang rối khi Rex=ux/ > 5.10 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 28 Hệ số tổn thất cục bộ Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 29 Đường đặc tính hệ thống (system characteristic) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 30 pdư=1bar Vẽ đường đặc tính hệ thống của một hệ 1m thống như hình vẽ với lưu lượng từ 40- 100lit/s. biết rằng đường kính ống hút pa và đẩy là 0,25m, chiều dài ống là 50m, sau bơm cĩ một khĩa điều chỉnh. Bơm Cho biết các hệ số tổn thất cục bộ và hệ số ma sát: và ra khỏi ống đẩy; Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 31 Unbalanced static head Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 32 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 33 Cơng suất và hiệu suất Cơng suất thủy lực Cơng suất trên trục Cơng suất động cơ Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 34 Cột áp hút Hh và chiều cao hút zh • Cột áp hút Chiều cao hút Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 35 Chiều cao hút cho phép [zh] Cột áp chân khơng cho phép Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 36 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 37 Hiện tượng xâm thực 25 20 15 10 Saturation pressure of water, m water, of pressure Saturation 5 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Temperature, oC Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 38 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 39 Điều kiện chống xâm thực Cột áp chống xâm thực (C= 800-1000) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 40 NPSHR và NPSHA NPSHA NPSHR NPSHR: Required Net Positive Suction Head NPSHA: Available Net Positive Suction Head Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 41 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 42 Ví dụ Một bơm cĩ NPSHR=3.048m. Tính NPSHA và so sánh với NPSHR trong 2 trường hợp sau: a) Nhiệt độ nước là 16oC b) Nhiệt độ nước là 71oC hwh=1,524m zh=3,048m ĐS: a) NPSHA=5.577 m b) NPSHA=2.425 m Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 43 Một bơm cĩ NPSHR=12,192m. Tổn thất trên đường ống hút là 1,8288m. Tính cao độ của bơm để tránh xâm thực trong hai trường hợp sau: o a. SG=1; 15,56 C; pbh=0,018 bar o b. SG=0.9635; 93,33 C; pbh=0,794 bar ĐS: a. zh= -4.011 m b. zh= -12.23m Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 44 309 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 45 Cho biết các hệ số tổn thất cục bộ và hệ số ma sát: ĐS: 6,2m Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 46 P Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 47 Bảng bão hịa của nước Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 48 Tĩm tắt Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 49 Chương 3: Bơm cánh dẫn Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 50 Các loại vận tốc • Vận tốc vịng u • Vận tốc tương đối w u • Vận tốc tuyệt đối c c w Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 51 w Tam giác vận tốc c c 2  R  u cu : blade angle Đặc điểm cR? 1 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 52 Tam giác vận tốc Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 53 Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn (N) (N) (J) (J) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 54 Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn (J) (J) (W)  (rad/s) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 55 Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn là  C C Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 56 Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn Hlt Hlđ Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 57 Cột áp bơm ly tâm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 58 Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 59 Lưu lượng và hiệu suất lưu lượng cR D b Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 60 Bài tập III-1 b1 b2 R2 R1 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 61 Giải • Lưu lượng bơm ly tâm: CT. (3.25) Q  cR Db  cR 2Rb Q 72,5.103   2R b .0,1.0,055 Vận tốc 1 1 kinh tuyến Vận tốc vịng c2R c1R Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 62 Dựng tam giác vận tốc 3 w2 c2 w2 4 2 c2R 1 c2u u2 c2R c1 c1R w1 c1u u1 c1R Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 63 CT. (3.18) c 2 w2  c2R c u  2u 2 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 64 Bánh cơng tác bơm ly tâm cĩ các kích thước chính: 2R1=120mm, 2R2=300mm, chiều rộng của cánh tại cửa vào b1=60mm và cửa ra b2=25mm. Lưu lượng Q=100L/s, số o vịng quay n = 1450v/ph. Các gĩc đặt cánh 1=30 và o 2=25 . Xây dựng tam giác vận tốc ở cửa vào và cửa ra của dãy cánh. Tính các vận tốc thành phần c1u và c2u, và các gĩc 1 và 2. Tính cột áp lý thuyết của bơm. Bơm nước ly tâm thương mại cĩ các thơng số o o sau: r1=0.1016m, r2=0.1778m, 1=30 , 2=20 , o 1=90 , tốc độ 1440rpm. b1=b2= 0.04445m. Tính: a) Lưu lượng nước qua bơm b) Cộtáp c) Cơng suất thủy lực Q=0.251 m3/s H=35.32 m N=87 kW Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 66 Ảnh hưởng kết cấu cánh đến cột áp Thơng thường: Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 67 Cánhcongsau Cánhhướngtâm Cánhcongtrước Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 68 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 69 Xem Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 70 Xét trường hợp c2u=2u2 (2u )2  c2  c2 2u 2 Mặt khác  2 2R 2R  2 2g g hay ứng với c2u=2u2 o (=180 - 2min) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 71 BT: Biểu diễn đồ thị trên, biết u2=5 (đv), c2R=1 (đv). (Chứng minh 2 pt trên) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 72 Đường đặc tính của bơm (pump characteristics) Số vịng quay khơng đổi Số vịng quay thay đổi Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 73 Đặc tính lý thuyết 2R Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 74 Xét đến số cánh hữu hạn Xét đến tổn a= thất cơ khí Xét đến tổn thất lưu lượng Xét đến tổn thất áp suất O OA’’’=60%OA Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 75 C.P. Kothandaraman, R. Rudramoorthy, Fluid Mechanics and Machinery, 2007. Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 76 Đặc tính thực nghiệm Lưu lượng kế BEP BEP: Best Efficiency Point (design point) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 77 Đặc tính thực nghiệm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 78 Đặc tính tổng hợp Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 79 Điểm làm việc của bơm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 80 Ví dụ Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 81 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 82 Bình giãn nở Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 83 Dung tích bình giãn nở Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 84 Bình giãn nở Ví dụ: A: 38.7gal pa=1,01325bar=14,696psi A: 1.496m3 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 85 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 86 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 87 Ứng dụng đồng dạng trong bơm ly tâm (Affinity laws) 88 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú • Gọi chỉ số M - mô hình, N - nguyên hình. D b Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 89 Đồng dạng lưu lượng cR • Lưu lượng bơm ly tâm D b b = k.D k – hệ số tỷ lệ c2R Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 90 M - mô hình N - nguyên hình Cùng 1 bơm: DM = DN Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 91 Đồng dạng cột áp 2 1    c (3.11)  .D.n 2u g  60  u2 c2u Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 92 Cùng 1 bơm: DM = DN Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 93 Đồng dạng cơng suất Cơng suất bơm: 5 3  M  DM   nM        N  DN   n N  5 3 Cùng 1 chất lỏng:  N   M N M  DM   nM       N N  DN   n N  Cùng 1 chất lỏng( N   M ) và cùng 1 bơm: DM = DN Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 94 Quan hệ tương tự của bơm ly tâm Các thơng số 5 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 95 Phân tích thứ nguyên (đọc thêm) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 96 Phân tích thứ nguyên (đọc thêm) Rotodynamic_Pumps_Centrifugal_and_axial, 2008, by Srinivasan Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 97 Xem hh khơng đổi. Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 98 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 99 Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 100 Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm (tt) VD: Một hệ thống ống nước được thiết kế với lưu lượng 150 gpm và cột H áp tổng là 36 ft. Chọn bơm thích hợp theo đồ thị bơm cho sẳn. Bơm Van đóng 1 phần Van mở Q Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 101 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 102 Giải Thiết kế: 150 gpm và 36 ft. H, ft 2 7 in. 36 0 1 1750 rpm Van đóng 1 phần 61 in. Van mở 2 1750 rpm 150 Q, gpm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 103 Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm (tt) VD: Một bơm cĩ đường kính bánh cơng tác 7 in., tốc độ 1750 rpm như đồ thị đặc tính cho sẳn. Bơm đang hoạt động tại điểm 1 trên đồ thị với cơng suất trên trục 2,1HP và hiệu suất 69,4%. Cần giảm lưu lượng hệ thống đến 100 gpm. Tìm cột áp, cơng suất trên trục và hiệu suất mới của bơm? H, ft 1 43 7 in. 1750 rpm 2 100 130 Q, gpm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 104 Giải Đường kính bánh cơng tác 7 in. Tốc độ 1750 rpm Bơm đang hoạt động tại điểm 1. Giảm lưu lượng đến 100 gpm. Cột áp, cơng suất trên trục và hiệu suất mới của bơm? H, ft 1 43 7 in. 1750 rpm 2 100 130 Q, gpm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 105 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 106 107 Bài III-18 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 108 The affinity laws do not scale pump/pipe system operating points. Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 109 Điều chỉnh chế độ làm việc của bơm (tt) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 110 Ghép bơm Q Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú Q 111 10.1. Bơm đường kính 32 in cĩ đường đặc a) Một bơm. tính như hình 4.1a dưới chạy ở 1170 rpm b) Hai bơm ghép song song. trong hệ thống cĩ đường đặc tính Hs(ft) = c) Hai bơm ghép nối tiếp. 100+1,5Q2, với Q tính bằng kgal/phút. Cấu hình nào tốt nhất, tệ nhất? Tính lưu lượng và cơng suất trên trục trong ba trường hợp sau: Cột áp bơm 32-in 2 H p = 500 – 0.3 · Q Hp (ft), Q (kgal/min) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 112 10.3. Hai bơm Bell & Gossett Series 80- a. Đườngđặctínhhệthống. SC Model 1 ½  1 ½  7B với bánh cơng b. Đường đặc tính tổng hợp của bơm. tác 6 ½ in hoạt động song song ở 1150 c. Hiệusuấtmỗibơm. rpm để bơm 70 gpm nước ở cột áp 16,9 ft với cột áp tĩnh 10ft. Xác định: d. Nếu một bơm hỏng, xác định năng suất, cột áp và hiệu suất của bơm cịn lại. Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 113 10.7. Hai bơm 35 in cĩ đồ thị đặc tính như hình 4.1b được ghép song song như hình vẽ. Bơm nước ở nhiệt độ 20oC, bỏ qua các tổn thất cục bộ. Xác định lưu lượng và cơng suất cần thiết nếu: a) Cả hai bơm đều hoạt động b) Một bơm khơng hoạt động và bị cơ lặp. Hệ số ma sát Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 114 SỐ VỊNG QUAY ĐẶC TRƯNG Specific speed Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 115 11.1. Một bơm ly tâm đường kính 18 in, hoạt động ở 880 rpm bơm nước ở 20oC, các dữ liệu của bơm như sau: Q, 0 2000 4000 6000 8000 10000 gal/phút H, ft 92 89 84 78 68 50 P, hp 100 112 130 143 156 163 Xác định: a. BEP b. Hiệu suất lớn nhất c. Số vịng quay riêng d. Vẽ cơng suất cần thiết theo lưu lượng. Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 116 11.4. Bơm nước 70oC ở lưu lượng 20000 gal/phút và 1800 rpm. Xác định loại bơm nếu chênh áp qua bơm là: a. 170 kPa b.1350 kPa Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 117 8.4. Bơm Bell & Gossett Series 80-SC 227 (Phụ lục 5) đường kính bánh cơng tác 6 in vận hành ở 1750 rpm dùng để bơm 80 gpm nước. 1. Xác định cột áp, cơng suất trên trục, và hiệu suất của bơm. 2. Sử dụng các quan hệ tương tự, xác định lưu lượng, cột áp, cơng suất trên trục, và hiệu suất nếu đường kính bánh cơng tác thay đổi thành 6 ½ in. 3. So sánh kết quả tính tốn bằng các quan hệ tương tự với đường cong thực của bơm. Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 118  const (Đọc thêm) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 119 Lực dọc trục trong bơm ly tâm Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 120 Cách khắc phục lực dọc trục Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 121 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 122 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 123 Chương 4: Bơm hướng trục (Bơm cánh nâng) (Axial pump) Bơm ly tâm 360  90000 m3/h Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 124 Phương trình làm việc 2 1 w2 c2 c1 cR cR   w1 c2u u c1u u Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 125 Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn (3.10) w2 c2 c1 cR cR   w1 c2u u c1u u Đặc điểm: Cột áp bơm ly tâm Cột áp nhỏ hơn bơm ly tâm Để > 0 hay w1 >w2 và c2 >c1 thì 2> 1 Mặt cánh dẫn phải là mặt cong. Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 126 Cột áp lớn nhất w1 c1=cR  c1u=0 u Để dịng chất lỏng qua cánh dẫn cân bằng và ổn định: w2 2 c2 cR  c2u u 1 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 127 w 2 w1 c2    c1=cR u  .D.n cR  60    c2u u c1u=0 u Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 128 Cánh bơm phải thỏa mãn 2  1 Cùng bán kính  2 1 Giảm khi bán kính tăng Cánh cong 3 chiều Ví dụ: Bán kính 2 - 1 cánh bơm 20 31 2 42 1 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 129 Đường đặc tính thực nghiệm (Characteristic curves) Bơm hướng trục Bơm ly tâm (BHP – Brake horse power) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 130 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 131 Bơm thể tích (Positive displacement pumps) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 132 Bơm thể tích (Positive displacement pumps) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 133 Chương 5: Quạt • Guồng động quạt ly tâm cĩ: D1=480mm, D2=600mm, n=1500rpm, 3 o k=1,2kg/m , W1=25m/s, W2=22m/s, 1=60 , o 2=120 . Hãy dựng các tam giác vận tốc ở cạnh vào và ra của cánh guồng và xác định chiều cao cột áp lý thuyết Hl (mH2O) ĐS: 0,218mH2O Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 134 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 135 Quạt (tt) • Cần nung nĩng khơng khí với lưu lượng 30000kg/h từ 20oC đến 160oC bằng 1 thiết bị trao đổi nhiệt. Xác định năng suất (m3/s), cột áp (mét khơng khí) và cơng suất quạt (kW) khi lắp trước và sau TBTĐN. Biết tổn thất thủy lực của dịng khơng khí qua hệ o thống là 120mmH2O ở điều kiện 20 C và 3 k=1,2kg/m . Hiệu suất tổng ở cả hai trường hợp là như nhau 50%. Hint: H=const; T=const. ĐS: 1,48 lần Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 136 104oC 177oC Process heat transfer – R. W. Serth Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 137 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 138 ĐS: 410ft. 2.24hp ĐS: 6.56 m3/s. 12kW. 28.3o Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 139 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 140 Specific speed Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 141 Quạt ngang dịng cross-flow fan Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 142 Chương 6: Máy nén Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 143 Máy nén piston Năng suất lạnh <700kW Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 144 Máy nén roto Năng suất lạnh <3kW Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 145 Máy nén xoắn ốc Năng suất lạnh 3,5-90kW (1 – 25 tons) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 146 Máy nén trục vít Năng suất lạnh 176-1758kW (50-500 tons) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 147 Máy nén ly tâm Năng suất lạnh 350-35000kW (100-1000 tons) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 148 Cấu tạo và hoạt động của máy nén piston NẠP KHÍ NÉN KHÍ THẢI KHÍ Xem animation Air compressor Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 149 Cơng nén p v2 p 1 ĐẲNG NHIỆT wpv1 1 ln  RT ln v1 p 2 n(p v  p v ) nR DC C1 C2 ĐA BIẾN w  2 2 1 1  (t  t ) 1 n 1 n 2 1 k(p2 v2  p1v1 ) kR ĐOẠN NHIỆT w   (t 2  t1 ) 2 1 k 1 k p A B 1 p v Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 150 Tác hại của dung tích thừa p 3' 2' Tỷ sốápsuất<12 3 2 4 4' 1 Vt V'h Vh v Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 151 Máy nén piston nhiều cấp p Công nén tiết kiệm p1 p2 p2 p3 p3 p4 p 6 t1 t2 t3 t4 t5 t6 4 p3 5 4 p2 2 3 1 p1 T=const V'h Vh v Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 152 Ví dụ • Máy nén khơng khí 2 cấp lý tưởng cĩ làm mát o trung gian, áp suất ban đầu p1=1bar, t1=20 C, áp suất cuối quá trình nén p4=9bar. Lưu lượng 1kg/s. Xác định cơng tiêu hao của máy nén, nhiệt độ cuối quá trình nén, nhiệt thải qua bình làm mát trung gian. Quá trình nén xem là đoạn nhiệt. Nếu nén 1 cấp thì cơng và nhiệt độ cuối là bao nhiêu ĐS: 401K 549K Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 153 Biểu diễn 4 câu trên lên cùng đồ thị p-v 263,2 kJ/kg 246,4 189,2 215,3 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 154 Hiệu suất đẳng entropi h là enthalpy Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 155 Ví dụ • Một máy nén hơi Freon-22 của hệ thống điều hịa khơng khí. Áp suất và nhiệt độ hơi vào là 6bar và 10oC, quá trình nén khơng cĩ trao đổi nhiệt với mơi trường xung quanh. Áp suất hơi sau khi nén là 20bar. Xác định nhiệt độ hơi ra khỏi máy nén và cơng suất của máy nén nếu biết hiệu suất entrơpi của máy nén là 80% và lưu lượng hơi qua máy nén là 4kg/s. Đs: 82,7oC, 152,75kW Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 156 Tính nhiệt máy nén lạnh p  p  p  p p  p    0 h  C k d  0 h  • Hệ số chỉ thị thể tích i   p0  p0 p0  C là thể tích tương đối của dung tích thừa: C=0,03 – 0,05 Tổn thất áp suất đầu hút và đẩy: ph  pd  0,05 1at T0 • Hệ số tổn thất khơng thấy được  w'  Tk • Hệ số lưu lượng của máy nén   iw' V • Thể tích chuyển dời của pittơng V  h  Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú V là lưu lượng thể tích hơi hút vào máy nén 157 Tính nhiệt máy nén lạnh (tt) • Hiệu suất chỉ thị i  w'  bt0 – Máy nén NH3 cĩ con trượt b=0,002 – Máy nén NH3 khơng cĩ con trượt b = 0,001 – Máy nén frêon b = 0,0025 Na • Cơng suất chỉ thị Ni  i Na là cơng suất đoạn nhiệt • Cơng suất ma sát Nm=100VhPm Pm (bar) – Máy nén NH3 trực lưu khơng cĩ con trượt Pm=0,5-0,7at – Máy nén frêon trực lưu Pm=0,4-0,6at – Máy nén khơng trực lưu Pm=0,2-0,35at Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 158 Tính nhiệt máy nén lạnh (tt) • Cơng suất hiệu dụng Ne=Ni+Nm N • Cơng suất trên trục động cơ N  e tr tr Là hiệu suất truyền động Q0 • Hệ số lạnh hiệu dụng COPe  N e Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 159 Máy nén pittơng con trượt nằm ngang compressor Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 160 Máy nén trực lưu khơng cĩ con trượt Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 161 Máy nén khơng trực lưu khơng cĩ con trượt Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 162 Ví dụ • Tính tốn nhiệt máy nén R22 một cấp, trực lưu. Biết máy lạnh, cĩ bình hồi nhiệt, hoạt động như đồ thị T-s. Cho biết Q0=60kW, t0= o o o -2 C, tk=40 C, t1’=20 C. Lấy ph= pd=0,1bar, C=0,05. pm=0,5bar. T lgp 2 3’ 2 3 3 3' 1' 1 4 1' 4 1 Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú i S 163 Butterfly valves Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 164 Ex. 15-3 Dossat Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 165 Eccentric reducer Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 166 Bơm ngoại vi (Peripheral pump, regenerative turbine pump) Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 167 centrifugal pump regenerative turbine pump Bộ Mơn Cơng nghệ Nhiệt lạnh. TS. Nguyễn Minh Phú 168