mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các thông số cơ bản của bơm. Giải thích được nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực bơm và các biện pháp phòng tránh. Vẽ được sơ đồ cấu tạo, mô tả được nguyên lý làm việc của từng loại và phạm vi ứng dụng Trình bày được quy tắc vận hành bơm - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 17 - Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có Kiểm tra định kỳ thực hành: 1 điểm kiểm tra (hình thức: thực hành) Nội dung chính: 1.
Khái niệm chung về bơm: 1. Định nghĩa Bơm: Là thiết bị biến một dạng năng lượng nào đó thành năng lượng thủy lực. Động cơ: Là thiết bị biến năng lượng thủy lực thành các dạng năng lượng khác. Theo nguyên tắc trao đổi năng lượng người ta chia máy thuỷ lực thành máy thủy lực thể tích và máy thuỷ lực cánh dẫn: Máy thuỷ lực thể tích là máy thuỷ lực mà trong đó việc trao đổi năng lượng giữa chúng với bên ngoài thực hiện nhờ sự thay đổi thể tích công tác kín của chúng.
Ví dụ: Bơm piston, bơm bánh răng, bơm hoặc động cơ thuỷ lực cánh gạt. Máy thuỷ lực cánh dẫn là máy thuỷ lực mà trong đó việc trao đổi năng lượng giữa chúng với bên ngoài thực hiện nhờ sự truyền động năng một cách liên tục thông qua cơ cấu chính của máy là các cánh quay với tốc độ đủ lớn. Ví dụ: Bơm ly tâm, bơm hướng trục, tua-bin nước, khớp nối và biến tốc thuỷ lực. Máy bơm là thiết bị biến một dạng năng lượng nào đó thành năng lượng thủy lực.
Sau khi trao đổi năng lượng thì chất lỏng được vận chuyển từ vị trí thấp đến vị trí cao hoặc từ vùng áp suất thấp đến vùng áp suất cao. Phân loại bơm: + Phân theo công dụng - Bơm hàng: Đối với tàu dầu, tàu hàng hóa lỏng. - Bơm chuyển nhiên liệu, chuyển dầu nhờn phục vụ cho hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn. - Bơm làm mát: Phục vụ các chức năng làm mát trong thiết bị động lực của tàu.
- Bơm ballast: Phục vụ cân bằng, dằn tàu. - Bơm la canh: Hút khô nước la canh buồng máy, hầm hàng. - Bơm cứu hoả: Phục vụ an toàn, chữa cháy. - Bơm vệ sinh… + Phân theo nguyên lý trao đổi năng lượng - Bơm cánh dẫn (bơm động năng): Hoạt động theo nguyên lý của máy thuỷ lực cánh dẫn.
- Bơm thể tích: Là bơm hoạt động theo nguyên lý của máy thuỷ lực thể tích. - Các loại bơm đặc biệt khác: Hoạt động theo nguyên tắc vật lý riêng. VD: Bơm phun tia, bơm chân không vòng nước. 18 + Phân loại theo năng lượng sử dụng - Bơm chạy bằng động cơ điện.
- Bơm chạy bằng động cơ diesel. - Bơm chạy bằng động cơ hơi nước. + Phân loại theo đặc điểm kết cấu - Bơm cánh gạt - Bơm rôto - Bơm bánh răng - Bơm piston - Bơm ly tâm 1. Các thông số cơ bản của bơm: 1.
Lưu lượng: Năng suất của máy bơm là thể tich chất lỏng mà bơm cung cấp vào ống trong một đơn vị thời gian. Lưu lượng được ký hiệu là Q và thường đo bằng m3/s; l/s, m3/h. Công suất máy bơm: Công suất của máy bơm là công suất tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và chiều cao áp lực H. * Công suất hữu ích: là năng lượng mà bơm tiêu tốn để tăng áp cho chất lỏng: * Công suất trên trục của bơm: Là phần công suất bù cho phần năng lượng tổn thất do ma sát ở trục, đặc trưng bởi hệ số hữu ích.
* Công suất của động cơ: Động cơ tiêu tốn năng lượng lớn hơn bơm vì năng lượng được truyền từ động cơ đến bơm một phần bị tổn thất do quá trình là việc của động cơ, sự truyền động giữa trục động cơ và bơm, do ma sát trên trục. Chiều cao áp lực hay áp suất toàn phần của máy bơm: Chiều cao áp lực là lượng tăng năng lượng riêng của chất lỏng khi đi từ miệng hút đến miệng đẩy của bơm và thường được tinh bằng mét cột chất lỏng (đôi khi cũng được tinh bằng mét cột nước) và được ký hiệu là H. Trong đó: - z1 – chiều cao hút, m; z2 – Chiều cao đẩy, m - p2, p1 - áp suất ở thùng phía đẩy và thùng phía hút N/m vh, vd - vận tốc chất lỏng trong ống hút và ống đẩy - hệ số trở lực ma sát trong ống hút và ống đẩy l1, l2 – chiều dài ống hút và chiều dài ống đẩy, m d1, d2 - đường kính ống hút và ống đẩy, m - tổng trở lực trong ống hút và trong ống đẩy v2, v1 – vận tốc chất lỏng ở thùng đẩy và thùng hút, là hiệu số áp suất động học (động năng) giữa phía hút và phía đẩy. * Chiều cao hút của bơm: Áp suất hút Pv được quyết định bởi áp suất hơi bão hòa của chất lỏng Pbh do đó phụ thuộc vào nhiệt độ.
Trong thực tế Pv>Pbh, do đó chiều cao hút phải thỏa mãn. Hiệu suất của máy bơm 19 là đại lượng đặc trưng cho độ sử dụng hữu ích của năng lượng được truyền từ động cơ đến bơm, chuyển thành động năng để vận chuyển chất lỏng nên được gọi là hiệu suất của bơm. - Để làm việc an toàn người ta thường chế tạo công suất của bơm lớn hơn công suất tính toán Giá trị của công suất chung phụ thuộc vào cấu tạo của máy bơm, vào chất lượng chế tạo, vào mức độ mài mòn và vào điều kiện vận hành. Hiện nay người ta đẫ chế tạo được bơm pittông với =0,60 – 0,92; các bơm ly tâm với =0,68 – 0,90; các bơm hướng trục với = 0,70 – 0,85.
Bơm càng lớn thì hiệu suất chung càng cao. Hệ số quay nhanh Hệ số quay nhanh của bơm là số vòng quay của bơm mẫu tác dụng đơn, một cấp đòng dạng hình học với nó và có áp lực HM = 1 m, năng suất QM = 0,075 m3/s. Như vậy hệ số quay nhanh được xác định theo công thức: (vg/ph) Trong đó: ns – số vòng quay của bơm, vg/Viết phương trình dao động Q – năng suất của bơm, m3/s H – chiều cao áp lực của bơm, m Dựa vào hệ số quay nhanh thính theo công thức trên ta có thể lựa chọn được bơm thích hợp theo bảng dưới đây: Loại bơm ns, vg/ph Bơm pittông và rôto < 50 Bơm ly tâm 50 - 300 Bơm hướng chéo 300 - 500 Bơm hướng trục 500 - 1200 1. Cột áp hút chống xâm thực NPSH NPSH (Net Positive Suction Head) tạm gọi là cột áp hút đầu vào là một trong các thông số quan trọng trong lắp đặt và vận hành bơm.
Nếu cột áp hút đầu vào bơm nhỏ so với yêu cầu thì khi bơm làm việc hay xảy ra hiện tượng xâm thực bơm. Xâm thực là sự phá huỷ liên tục của lưu chất đối với bề mặt vật liệu bơm, đó là do cột áp hút đầu vào hữu ích NPSHA nhỏ làm áp suất đầu vào bơm giảm xuống bằng áp suất bay hơi tương ứng với nhiệt độ hiện tại của chất lỏng. Sư bay hơi mãnh liệt của chất lỏng tạo ra khối lượng bọt rất lớn liên tục tách ra khỏi bề mặt vật liệu tiếp xúc với dòng chẩy đồng thời các hạt chất lỏng không ngừng lao vào để thế chỗ các bọt khí tách ra nên va đập thuỷ lực rất lớn làm rỗ và phá huỷ kim loại. Để tránh rơi vào vùng hai pha và tách khí, người ta phải tạo cho chất lỏng một lượng áp suất bổ sung bù cho sự tổn hao trên bằng cách tạo cột áp thuỷ tĩnh Hs giữa bồn chứa và nơi đặt bơm.
Khi sử dụng một máy bơm nước, việc nắm rõ các thông số và đặc tính kỹ thuật là yếu tố quan trọng để lựa chọn và vận hành bơm một cách hiệu quả, phù hợp nhất với yêu cầu của từng hệ thống. Hiện tượng xâm thực của bơm và cách phòng tránh: 20 1. Hiện tượng xâm thực: Các máy thủy lực với các chất lỏng như nước, dầu… nên các tính chất lý hóa của chất lỏng có ảnh hưởng nhất định đến các thông số làm việc của máy. Một trong những ảnh hưởng quan trọng là việc bốc hơi của chật lỏng gây nên hiện tượng xâm thực.
Chất lỏng ở nhiệt độ nhất định sẽ sôi dưới một áp suất nhất định gọi là áp suất bốc hơi bão hòa pbh. Ví dụ đối với nước áp suất bốc hơi bão hòa ứng với các nhiệt độ khác nhau như sau: Nhiệt độ t0C 0 10 20 30 40 60 80 100 120 Pbh/g (m) 0,06 0,12 0,24 0,48 0,75 2,03 4,83 10,3 20,2 Như vậy ở một nhiệt độ nào đó, khi áp suất trong chất lỏng bằng áp suất bốc hơi thì chất lỏng sẽ sôi tạo nhiều bọt khí trong dòng chảy. Các bọt khí này sẽ bị dòng chảy cuốn vào những vùng có áp suất lớn hơn (p>pbh) sẽ ngưng tụ thành các giọt nước có thể tích nhỏ hơn nhiều so với thể tích của bọt khí. Khi đó dòng chảy sẽ hình thành những khoảng trống cục bộ thu hút các phần tử xung quanh xô tới với vận tốc lớn làm áp suất tại đó tăng đột ngột lên rất cao làm rỗ bề mặt kim loại, phá hỏng các bộ phận làm việc của máy.
Hiện tượng này gọi là hiện tượng xâm thực, thường xảy ra ở các máy thủy lực có áp suất nhỏ và nhiệt độ cao. Thực nghiệm cho thấy, sự phá hủy bề mặt kim loại đặc biệt nhanh nếu như kim loại dòn, còn các bề mặt phẳng, nhẵn bị phá hỏng do xâm thực ít hơn.