Bơm ly tâm

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Hình 1- Bơm ly tâm Warman ứng dụng trong máy chế biến than

Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, nhờ bánh công tác (cánh quạt) cơ năng của máy chuyển sang năng lượng thủy động của dòng ra, cụ thể đó là tích số của 4 thông số: lưu lượng (Q), cột áp (H), trọng lượng riêng của chất lỏng (ρ) và gia tốc trọng lực nơi đặt máy (g).

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Theo RETI, một người lính Brazil và nhà sử học của khoa học, các máy đầu tiên có thể được mô tả như là một máy bơm ly tâm là một máy nâng bùn xuất hiện sớm nhất là 1475 trong một bài khái luận của một kỹ sư thời kỳ Phục hưng người Ý Francesco di Giorgio Martini [1]máy bơm ly tâm thực sự đã không phát triển cho đến cuối thế kỷ 17, khi Denis Papin chế tạo cánh quạt có cánh dẫn thẳng. Các cánh cong đã được nhà phát minh người Anh John Appold giới thiệu vào năm 1851. Bơm ly tâm được ứng dụng từ khá lâu (nhiều thế kỷ) nhìn qua kết cấu có thể cho rằng nó khá đơn giản, nhưng qua quá trình phát triển cho đến nay vẫn tiếp tục còn những sáng chế liên quan đến sự mở rộng tính năng hoặc tối ưu hóa bơm ly tâm, cũng như về lý thuyết việc mô tả hoạt động thủy lực trong bơm ly tâm vẫn chựa đạt đến sự sáng tỏ rốt ráo.

Đặc điểm của bơm ly tâm[sửa | sửa mã nguồn]

Hình 2 – mặt cắt cho thấy các bộ phận bên trong bơm ly tâm.
  • Bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, hóa chất, kể cả hỗn hợp các chất lỏng và chất rắn.
  • Phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao:

- Cột nước bơm H = 10 ÷ hàng ngàn mét

- Lưu lượng bơm Q = 2 ÷ 100.000 m3/h

- Công suất động cơ N = 1 ÷ 6000 kW.

  • Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy.
  • Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác; η = 0,65 ÷ 0,9.
  • Giá thành không cao lắm.

Cấu tạo[sửa | sửa mã nguồn]

Bánh công tác 1 trên có các cánh dẫn, trục cánh quạt liên kết với động cơ. Buồng xoắn ốc 2, ống hút 3 có gắn van một chiều 5 và ống lọc 6, van tiết lưu ở cuối ống đẩy 4.

Nguyên lý hoạt động thủy lực[sửa | sửa mã nguồn]

Hình 3- Tam giác vận tốc ngã vào và ngã ra do Sir Euler đề xướng năm 1751

Theo học thuật cổ điển, bộ ba: qui tắc tam giác vận tốc; nguyên lý bảo toàn mômen động lượng và phương trình Euler đóng vai trò chủ đạo trong lý thuyết về hoạt động thủy lực trong bơm ly tâm. Phương trình cơ bản cho máy thủy lực Euler được thành lập theo phương pháp khảo sát một dòng chảy vi phân của chất lỏng qua bánh công tác hoạt động hở trong không khí (vắng mặt yếu tố tĩnh áp) chú trọng đến các vectơ vận tốc tại điểm vào và điểm ra bánh công tác.(không chú trọng đến tính liên tục và quỹ đạo của dòng chảy)

Qui tắc tam giác vận tốc[sửa | sửa mã nguồn]

Xem hình 3, ba vectơ  w_1;u_1;c_1 hợp thành tam giác vận tốc dòng vào.   w_2;u_2;c_2 hợp thành tam giác vận tốc dòng ra

w vectơ vận tốc tương đối

c vectơ vận tốc tuyệt đối

u= r.ω vectơ vận tốc tiếp tuyến

Nguyên lý bảo toàn mômen động lượng[sửa | sửa mã nguồn]

Giả sử chất lỏng không có độ nhớt và việc chuyển đổi năng lượng từ bánh công tac cho dòng chảy là không mất năng. Áp dung đinh luật Newton thứ hai và nguyên lý lực&phản lực, dòng chảy qua bánh công tác tạo phản lực lên bánh công tác bằng với lực mà bánh công tác tác động lên dòng chảy, phương trình lực xoắn trên trục quay lên bánh công tác có dạng

M=\rho\Q[{u_2.c_2u-u_1.c_1u}]     (1)

C_2u hình chiếu vectơ c_2 lên vectơ  u_2

C_1u hình chiếu vectơ c_1 lên vectơ    u_1

M lực xoắn trên trục

Phương trình Euler[sửa | sửa mã nguồn]

Là kết quả của dẫn xuất từ phương trình lực xoắn (1)

H=\frac{u_2.c_2u-u_1.c_1u }{2g}

Phương trình Euler ở dạng phân tích

H=\frac{c_2^2-c_1^2}{2g}+\frac{u_2^2-u_1^2}{2g}+\frac{w_1^2-w_2^2}{2g}

Điều đáng ngạc nhiên là tuy chứa nhiều biến số bậc 2 nhưng đường biểu diễn của phương trình này luôn là đường thẳng.

Hiệu suất[sửa | sửa mã nguồn]

\eta = \frac{\rho.gQH}{P_m},

P_m cơ năng cấp cho bơm (W)
\rho tỷ trong chất lỏng (kg/m3)
g gia tốc trọng lực chuẩn (9.80665 m/s2)
H cột áp làm việc (m)
Q lưu lương bơm (m3/s)
\eta hiệu suất bơm

cột áp làm việc (H) là tổng của độ chênh cao trình bên đẩy và bên hút và cột áp tổn thất qua dẫn truyền trong đường ống tính bằng mét. Công suất thường dùng (103 W, kW) hoặc mã lực(hp = kW*0.736).

Hiệu suất = Hiệu suất bơm x hiệu suất động cơ điện.