Đối tác chiến lược ngành in bạt quảng cáo

in decal pp

Chung cư A1CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư B1B2 CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư D2CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư VP2VP4 Bán đảo linh đàm | Chung cư HUD3 Nguyễn Đức Cảnh | Chung cư New Skyline Văn Quán

Đối tác chiến lược ngành in bạt quảng cáo

in bạt hiflex - in decal ngoài trời - in băng rôn

Viện Bơm và Thiết bị thuỷ lợi

Đối tác chiến lược Tư vấn thiết kế nội thất

thiết kế nội thất văn phòng - thiết kế nội thất chung cư

Đệm | Đệm giá rẻ | Đệm lò xo | Đệm Sông Hồng | Đệm Sông Hồng | Đệm Everhome | Đệm mút | Đệm mút cứng | Đệm Queensweet | Đệm Liên á | Đệm Korea

Một số kết quả nghiên cứu về quan hệ giữa thông số L/t và số lá cánh Z1 trong bơm hướng trục có vòng quay đặc trưng cao 1100 - 1400v/ph
Wednesday, 08 August 2012 16:20

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành bơm cột nước thấp, lưu lượng lớn để chống ngập cho các thành phố ven biển.

T.s  Phạm Văn Thu

Viện bơm và Thiết bị Thuỷ lợi

Tóm tắt nội dung

Các loại bơm hướng trục có cột nước thấp lưu lượng lớn có nhu cầu ngày càng nhiều trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế. Hiện nay, kết quả nghiên cứuvà chế tạo bơm hướng trục có hiệu suất cao mới hạn chế ở các bơm có số vòng quay đặc trưng từ 450v/ph-1000v/ph. Cần có các nghiên cứu mở rộng số vòng quay đặc trưng lớn hơn 1000v/ph. Sau nhiều năm nghiên cứu Viện bơm và Thiết bị Thuỷ lợi đã có một số kết quả nghiên cứu bước đầu về các mối quan hệ của thông số L/T và Z1 với hiệu suất của loại bơm có ns từ 1100v/p-1400v/p.

Sumary

The axial pump which has low head and large capacity are increasingly high demand in all fields of the economy. At present, results of research and manufacture for axial pump are limited in type which has specific speed ns from 450rpm-1000rpm. That has need research to expand specific speed ns more than 1000 rpm.  After many years of research, Institute for pump and water resources machine have had some results of research initially about the relationship of the parameters L/T and Z1 with performance of the pump have ns from 1100rpm -1400rpm

I. Đặt vấn đề.

Để phân biệt các loại bơm người ta dựa vào số vòng quay đặc trưng ns, Những bơm hướng trục được nghiên cứu thiết kế và chế tạo sử dụng hiện nay thường có  ns nằm trong phạm vi từ  450v/ph đến 1000v/ph. Các loại bơm hướng trục cột nước thấp có ns trên 1000v/ph gọi là bơm hướng trục cột nước thấp có vòng quay đặc trưng ns cao.

Các bơm có ns lớn hơn 1000v/ph lắp ở nước ta hiện nay có hiệu suất không cao, đa số có hiệu suất xấp sỉ 70%. Những bơm này thường được thiết kế dựa trên các bảng biểu và đồ thị xây dựng cho việc lựa chọn các thông số kết cấu của các loại cánh có ns không lớn hơn 1000v/ph, hoặc dựa trên các mẫu có hiệu suất cao nhưng có ns dưới 1000v/ph. Nhu cầu về việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số kết cấu hoặc giữa các thông số kết cấu và các thông số đặc trưng của dãy cánh trong bơm hướng trục có ns cao để tìm ra các quy luật, áp dụng tính toán thiết kế  chế tạo các bơm với ns từ 1000v/ph-1400v/ph có hiệu suất cao, đáp ứng được nhu cầu thực tế có ý nghĩa thực tiễn cao.

Để đạt được mục đích này, những năm qua Viện Bơm và Thiết bị Thuỷ lợi đã tâp trung nghiên cứu, bước đầu có một số kết quả về  mối quan hệ giữa L/T và Z1 và ảnh hưởng của L/T và Z1 đến đặc tính năng lượng của bơm hướng trục cột nước thấp vòng quay đặc trưng cao.

Chúng ta biết rằng:

* Mật độ dãy cánh L/T có ảnh hưởng lớn đến mức độ tổn thất năng lượng trong cánh bánh công tác. Khi tăng L/T  thì tổn thất do ma sát sẽ tăng lên nhưng tổn thất do loe thì lại giảm. Như vậy, phải có một giá trị L/T nào đó để tổng tổn thất năng lượng trong lưới là nhỏ nhất.

* Với mỗi lưới prôfin cho trước có một độ lệch giới hạn của dòng chảy Db, đến giới hạn đó dòng chảy trong lưới không bị tách dòng. Và mỗi một góc ngoặt cho trước Db với các điều kiện khác đều giống nhau  sẽ tương ứng với một giá trị nhỏ nhất của độ dày lưới L/T. Với giá trị đó dòng chảy chưa bị tách dòng.

* L/T còn ảnh hưởng đến chất lượng xâm thực của dãy cánh.

Quan hệ:

cho thấy sự  ảnh hưởng của L/T đối với σgh, nghĩa là ảnh hưởng đến chất lượng xâm thực của dãy cánh.

Như vậy, thông số L/T  là thông số  kết cấu quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất  và khả năng làm việc của bơm.

Bảng 1. Chiều cao hút của bơm khi thay đổi L/T

Đặc biệt các ảnh hưởng này thể hiện rất rõ  khi thử nghiệm các cánh có  ns = 1000v/ph – 1400v/ph.

Số lá cánh Z1 tối ưu cũng được nghiên cứu nhiều và cũng có nhiều quan điểm khác nhau. Thường các bơm hướng trục cột nước thấp  ns = 900v/ph – 1000v/ph người ta hay chọn Z1 từ  ba đến bốn lá cánh.

Khi xét tới quan hệ giữa L/T và Z1 hai ôngВ.А ЗимницкогоВ.А.Умова ý và đưa ra quan hệ:

Khi thay các thông số giới hạn trong bơm hướng trục thì  quan hệ trên cho lời khuyên là: Z1 = 2 – 7.

Trong thực tế, ở Việt Nam, khi nghiên cứu thiết kế các loại bơm có cột nước thấp với NS cao hơn 1000v/ph, có nơi chọn Z1 = 2 lá cánh, có đơn vị chọn  Z1 =3 lá cánh và thậm chí chọn Z1 = 4 lá cánh.

Với năng lực và kinh nghiệm mỗi nơi khác nhau nên có nơi những mẫu cánh với số lá cánh Z1 = 4 lá cánh cho hiệu suất khá cao, cũng có chỗ mẫu cánh có Z1 = 3 lá cánh có hiệu suất cao hơn, trong khi cũng có nhiều mẫu cánh có số lá cánh = 2 lá cánh có hiệu suất thấp.

Như vậy với những nhận xét này đối tượng nghiên cứu sẽ là: Nghiên cứu mối quan hệ giữa hai thông số L/T và Z1 với nhau và với đặc tính năng lượng và hiệu suất của bơm hướng trục có ns từ  1000v/ph- 1400v/ph.

Mục đích là: Nghiên cứu mối quan hệ L/T và Z1 để ứng dụng trong quá trình tính toán thiết kế cánh bánh công tác bơm có ns từ 1000v/ph - 1400v/ph nhằm nâng cao hiệu suất.

Phạm vi nghiên cứu là:

Nghiên cứu mối quan hệ giữa hai thông số L/T và Z1 của bơm hướng trục có ns từ  1000v/ph- 1200v/ph.

Phương pháp thiết kế các mẫu thí nghiệm:

Có rất nhiều phương pháp tính toán thiết kế cánh bánh công tác bơm hướng trục. Các phương pháp này đều dựa trên nền tảng là các trường phái lý thuyết được đề cập tới  với các mức độ phức tạp khác nhau và đã được thực nghiệm kiểm chứng. Tuỳ vào tính năng và yêu cầu cụ thể của tầng loại máy cánh thuỷ lực loại hướng trục mà người ta lựu chọn phương pháp thiết kế phù hợp. Đối với loại máy bơm hướng trục, phương pháp Vonznhexenski – Pekin đã được sử dụng đạt hiệu quả cao ở Việt Nam cũng như Liên Xô cũ.

II. Lựa chọn số lượng mẫu nghiên cứu

Sau khi đã xác định đối tượng nghiên cứu và lựa chọn phương pháp tính toán thiết kế, việc quan trọng là chọn bao nhiêu mẫu để thiết kế thí nghiệm, việc lựa chọn phải đạt được mục đích sao cho khối lượng công việc phải làm là ít nhất và đem lại kết quả chính xác nhất.

Trước hết chúng ta thấy rằng  thông thường khi tính toán thiết kế các loại cánh bánh công tác có ns lớn hơn 1000v/ph, người ta hay chọn Z1 = 2; 3 hoặc 4 lá cánh, vậy chắc chắn chúng ta phải có 3 họ mẫu:- Họ mẫu thứ nhất gồm các loại mẫu có L/T khác nhau nhưng có Z1=2 lá cánh.

- Họ mẫu thứ hai gồm các loại mẫu có L/T khác nhau nhưng có Z1=3 lá cánh.

- Họ mẫu thứ ba gồm các loại mẫu có L/T khác nhau nhưng có Z1=4 lá cánh.

Bước tiếp theo, chúng ta phải xác định nên bắt đầu chọn L/T  như thế nào? Điều chắc chắn là chúng ta phải có các họ mẫu có  Z1 khác nhau lấy từ  2 lá cánh đến 4 lá cánh và các họ này phải được chọn các L/T như nhau thì mới có cơ sở để so sánh. Những kinh nghiệm trong quá trình nghiên cứu của tác giả và của các nghiên cứu trước đây cho thấy việc chọn L/T có hai cánh:

Cách 1: Chọn L/T theo mẫu có ns tương tự . Ở đây chúng ta đang nghiên cứu đối tượng là các loại cánh có ns từ 1000v/ph - 1400v/ph, mà cánh bánh công tác tương tự  thì không có, gần nhất có loại  ẻẽ6 của Liên Xô cũ có ns= 900v/ph. Việc chọn L/T để tính toán cánh theo L/T của cánh ẻẽ6 trước đây cũng đã được Trung tâm bơm và Máy xây dựng sử dụng khi thiết kế các loại bơm 18HT140 và bơm HT145.

Cách 2: Chọn L/T theo lời khuyên đồ thị hình 1 và kiểm tra bởi đồ thị của Howelll  ở hình 2. Một số mẫu khi nghiên cứu thiết kế bơm HT145 đã  sử dụng lời khuyên này, nhưng hiệu suất không cao và quy luật lựa chọn L/T từ trong bầu ra ngoài biên do không có định hướng nên trong quá trình xâu cánh phải mất nhiều thời gian.

Hình 2. Đồ thị quan hệ (L/T)D =f(Kh) Và σth = f(Kh)

Trên cơ sở phân tích trên, và kinh nghiệm bản thân, ta chọn như sau:

1.Với Z1 = 2 lá cánh

- Mẫu 1: lựa chọn L/T theo L/T của 6

- Mẫu 2: lựa chọn L/T giảm 10% theo L/T của OΠ6

Thí nghiệm hai mẫu trên, nếu mẫu 1 có hiệu suất cao hơn thì mẫu số 3 chọn L/T tăng 10% và ngược lại mẫu 2 có hiệu suất cao hơn thì chọn mẫu 3 có L/T giảm 20% theo L/T của ẻẽ6. Như vậy với cách chọn này chúng ta sẽ tìm được xu hướng thay đổi L/T từ việc lựa chọn ban đầu dựa theo mẫu ẻẽ6, vì vậy việc chọn L/T theo L/T của ẻẽ6 không mang ý nghĩa quyết định mà chỉ là cơ sở để đảm bảo cho việc thí nghiệm của chúng ta chóng về đích hơn.

Khi thí nghiệm, kết quả mẫu 3 chọn có  L/T giảm 20% theo L/T của OΠ6 vì mẫu 2 có hiệu suất cao hơn.

Và tiếp tục lập luận như vậy, nếu mẫu 3 có hiệu suất cao hơn mẫu 2 thì ta tiếp tục nghiên cứu mẫu 4 giảm tiếp L/T. Tuy nhiên, trong quá trình thí nghiệm mẫu 3 có hiệu suất thấp hơn mẫu 2, như vậy ta đã tìm được L/T mà tại đó loại cánh có Z1= 2 lá có hiệu suất cao nhất.

2. Với Z1 = 3 lá cánh

Cũng tương tự như cánh làm và lập luận đối với loại 2 lá cánh, ta tìm được 4 mẫu sau:

- Mẫu 4: L/T theo L/T của OΠ6

- Mẫu 5: L/T giảm 10% theo L/T của OΠ6

- Mẫu 6: L/T giảm 20% theo L/T của OΠ6

-     Mẫu 12: L/T lấy tăng 10% theo L/T của OΠ6.

Hình 2. Đồ thị L/Tmin = f( β2,Δβ) của dãy cánh

theo điều kiện chảy không tách dòng

3. Với Z1 = 4 lá cánh

-   Mẫu 7: L/T lấy theo L/T của OΠ6.

-   Mẫu 8: L/T lấy theo L/T của OΠ6 tăng 10%.

-   Mẫu 9: L/T lấy theo L/T của OΠ6 tăng 20%.

-   Mẫu 13: L/T lấy theo L/T của OΠ6 tăng 30%.

Như vậy với cách chọn L/T theo cách 1 thì 11 mẫu thí nghiệm đã cho ta đủ điều kiện tìm quy luật, kết luận các vấn đề xung quanh đối tượng nghiên cứu. Tuy vậy, để có tính thuyết phục hơn, trên cơ sở kết quả thí nghiệm của 11 mẫu chúng ta chọn thêm hai mẫu sau:

- Mẫu 10: L/T lấy theo L/T của ẻẽ6 nhưng thay đổi quy luật biến thiên L/T từ trong bầu ra biên ngoài. Mẫu này nhằm chứng minh sự lựa chọn theo quy luật biến thiên của 11 mẫu  đã lựa chọn ban đầu là tốt nhất

- Mẫu 11:  L/T  lấy theo L/T  của đồ thị hình 1 và kiểm tra bằng đồ thị hình 2. Mẫu này để khẳng  việc lựa chọn L/T theo mẫu gần nhất là con đường ngắn nhất.

III. Một số kết quả nghiên cứu bước đầu

Sau khi thiết kế chế tạo, thí nghiệm, tổng hợp, phân tích các số liệu, Viện Bơm và Thiết bị Thuỷ lợi  đã có một số kết luận về hai thông số này đối với hiệu suất của bộ cánh như sau:

1. Nhận xét 1

Khi thay đổi L/T, phương án Z1 = 2 lá cánh có hiệu suất cao nhất. Khi đó L/T ở ngoài biên (L/T)D = 0.585.

2. Nhận xét 2

Khi tăng số lá cánh Z1cho thấy hiệu suất lớn nhất ηmax sẽ giảm dần từ cao nhất ở các mẫu có số lá cánh Z1 = 2 lá đến thấp nhất ở mẫu có số lá cánh Z1 = 4 lá.

Hiệu suất cao nhất của phương án Z1 = 2 lá cánh ηmax = 82% ở cánh có (L/T)­­D = 0,585.

Hiệu suất cao nhất của phương án Z1 = 3 lá cánh ηmax = 78% ở cánh có  (L/T)­­D = 0,65

Hiệu suất cao nhất của phương án Z1 = 4 lá cánh ηmax = 77% ở cánh có (L/T)­­D = 0,78

3. Nhận xét 3

Khi tăng số lá cánh Z1 thì  (L/T)TUD ở ngoài biên của cánh cũng tăng dần

4. Nhận xét 4

Đặc tính của loại Z1 = 2 lá cánh dốc hơn, đường hiệu suất của loại Z1 = 3 lá cánh và Z1 = 4 lá cánh tù hơn. Do đó, phạm vi làm việc ở vùng hiệu suất cao của loại Z1 = 3 lá cánh và Z1 = 4 lá cánh rộng hơn.

5. Nhận xét 5

Qua các nhận xét trên đây về mặt vật lý ta có thể nhận thấy như sau:

- Trong các cánh bánh công tác bơm hướng trục nói chung và loại có ns từ 1000v/ph-1400v/ph nói riêng, khi cùng các thông số kết cấu, các cánh bánh công tác có số lá cánh Z1 khác nhau nhưng có chung thông số L/T thì dòng chảy trong rãnh sẽ bị chèn dòng và tách thành khác nhau

 

 

Hình 3. Các quy luật L/T chọn cho các mẫu thí nghiệm

- Trong các loại cánh bánh công tác bơm hướng trục có ns từ 1000v/ph-1400v/ph, dạng tổn thất profin quan trọng nhất là tổn thất ma sát. Điều này cũng dễ lý giải vì trong các cánh có  ns cao tức là các loại cánh có cột nước thấp thì chênh lệch áp suất ở hai mặt cánh nhỏ, do đó tổn thất xoáy do tách thành gây ra bởi máng loe trong các rãnh cánh là nhỏ hơn so với tổn thất do ma sát.

Bảng 2. Bảng các thông số (L/T)tuD với số cánh Z1

 

 

6. Nhận xét 6

Quan hệ giữa L/T và Z1 đối với cánh bánh công tác có ns từ  1000v/ph-1400v/phđược thể hiện như sau:

Đối với  (L/T)tuD ở tiết diện ngoài biên  khi thiết kế các, với số lá cánh Z1 từ  2 lá đến 4 lá có thể tham khảo là:

(L/T)tuD = 0.0325Z21- 0.975Z1+ 0.65

Tương tự như vậy ta có công thức tính (L/T)b ở tiết diện sát bầu: (L/T)b = 0.049Z21 -  0.149Z1 + 0.976

Kết luận

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm và các nhận xét kết quả thử nghiệm các loại mẫu cánh bánh công tác có ns từ  1000v/ph-1400v/ph có một số kết luận như  sau : 1. Khi thay đổi thông số L/T hoặc Z1 sẽ làm thay đổi hiệu suất của cánh công tác bơm hướng trục nói chung và bơm có ns từ 1000v/ph-1400v/ph nói riêng. Mỗi loại bơm với Z1 cố định sẽ tồn tại một thông số (L/T)tuD và một quy luật biến thiên từ trong bầu ra ngoài biên tối ưu. Chế độ làm việc tối ưu của bơm sẽ thay đổi  khi giữ nguyên số lá cánh  Z1 nhưng thay đổi L/T

2. Với các cánh bánh công tác có ns từ 1000v/ph-1400v/ph. Khi thay đổi L/T, phương án hai lá cánh Z1 = 2 lá có hiệu suất cao nhất

3. Đối với các cánh bánh công tác bơm hướng trục có  có ns từ 1000v/ph-1400v/ph, nếu tăng số lá cánh hiệu suất lớn nhất sẽ giảm dần từ cao nhất ở cánh có số lá cánh 2 lá và thấp dần khi các cánh có số lá cánh tăng dần 3 lá đến 4 lá.

4. Các cánh bánh công tác có số lá cánh 3 lá và 4 lá có phạm vi làm việc ở vùng hiệu suất cao rộng hơn loại cánh bánh công tác có 2 lá cánh.

5. Với các cánh bánh công tác có ns từ 1000v/ph-1400v/ph, khi số lá cánh bánh công tác tăng từ 2 lá đến 4 lá thì (L/T)tuD tăng theo đường cong bậc hai và  (L/T)tuD được chọn theo  công thức: (L/T)tuD = 0.0325Z21 - 0.975Z1+ 0.65

Tương tự  (L/T)b được chọn theo công thức: (L/T)b = 0.049Z21 -  0.149Z1 + 0.976

Công thức tính toán này có thể mở rộng cho các cánh công tác có ns 900v/ph.

6. Khi thiết kế cánh bánh công tác bơm hướng trục có ns từ 1000v/ph đến 1200v/ph, phương án chọn Z1 = 2 lá cánh là phương án mang lại hiệu suất cao nhất. Nên chọn (L/T)D = 0.585, và quy luật thay đổi L/T từ tiết diện ngoài biên đến tiết diện bầu lấy theo đồ thị hình 3.

* Nếu lấy số lá cánh Z1 = 3 lá thì nên chọn (L/T)D = 0.65, nếu lấy số lá cánh Z1 = 4 lá thì nên chọn (L/T)D = 0.78. Quy luật thay đổi L/T từ tiết diện ngoài biên đến tiết diện bầu nên lấy theo đồ thị hình 3.

Danh mục các ký hiệu

N Công suất

Ntl Công suất thuỷ lực

η  Hiệu suất

n Số vòng quay của bơm

ns Số vòng quay đặc trưng của bơm

H1t Cột áp lý thuyết

Htt Cột áp tính toán

Hhd Cột áp hút dư nhỏ nhất

DH Tổn thất cột nước trong lưới

Q Lưu lượng

D Đường kính bánh công tác

d- Tỷ số bầu cánh

Rb Bán kính bầu cánh

u Vận tốc theo

ω Vận tốc góc

w Vận tốc tương đối

w Vận tốc tương đối ở vô cực

Γ Lưu số của bánh công tác

g Trọng lượng riêng của nước

γ Khối lượng riêng của nước

g Gia tốc trọng trường

Db = b2 - b1 Góc ngoặt của vận tốc

õ0 Góc đặc trưng cho độ cong của prôfin

b2 Góc W với phương u

b Góc của W với phương u

b1 Góc W1 với phương u

a Góc đặt cánh

T Bước lưới

T/L Bước lưới tương đối dãy cánh

L Chiều dài dây cung đường nhân lá cánh

L/T Mật độ dãy cánh

V Vận tốc tuyệt đối

σgh Hệ số xâm thực tới hạn

Tài liệu tham khảo

 

Tài liệu tham khảo

1. Lê Danh Liên (1998),  Lý thuyết cánh, Giáo trình giảng dạy cao học, Đại học BKHN Hà Nội.

2. Lê Danh Liên, Phạm Văn Thu (1996), Nghiên cứu thiết kế cánh công tác và cánh dẫn hướng của bơm hướng trục TX 75 -2000-9, Thông tin khoa học công nghệ  Thủy lợi - Số 3- 1996.

3. STEPHEN  LAZARKIEWICZ (1965), Impeller pumps.

4. LEWIS,R.I (1996), Turbomachinery performance analysis, Arnold co-published with john willey & Sons lnc.

5. A. J. STEPANOFF, Ph.D(1948), Centrifugal and axial flow pumps.

 

 

6. ЛОПАСТНЫЕ НАСОСЫ Теория расчет и констрование

( Москва Машиностроение 1977) А. К. МИХАЙЛОВ; В. В. МАЛЮШЕНКО

7. ЛОПАСТНЫЕ НАСОСЫ Справочник ( Ленинград Машиностроение Ленинградское отделение 1986 ) Под бщей редакцией В. А Зимницкого и В. А. Умова.

8. ЛОПАСТНЫЕ НАСОСЫ Справочное Посоъие

(Ленинград Машиностроение 1973) И. А. Чиняев

 

 


 

 


 

 


 

 

 

 

 


Related news items:
Newer news items:
Older news items:

 

You are here  : Home Scientific article Một số kết quả nghiên cứu về quan hệ giữa thông số L/t và số lá cánh Z1 trong bơm hướng trục có vòng quay đặc trưng cao 1100 - 1400v/ph
Đối tác chiến lược bất động sản,chung cư đang mở bán HOT:

chung cư 89 phùng hưng - chung cu mỹ sơn tower - chung cư văn phú