Nghiên cứu mô phỏng ổ khí tĩnh trong máy ly tâm tốc độ cao

LÝ LỊCH KHOA HỌC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC HÌNH

DANH SÁCH CÁC BẢNG

MỞ ĐẦU

1.1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.1.1. Mục tiêu chung

1.1.2. Mục tiêu cụ thể

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.2.1. Ý nghĩa khoa học

1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.4. Kết cấu của đề tài

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về máy ly tâm

1.2. Phân loại máy ly tâm

1.2.1. Theo yếu tố phân ly

1.2.2. Theo công dụng của máy

1.2.3. Dựa vào phương pháp tháo bã

1.2.4. Theo cấu tạo chổ tựa

1.3. Máy ly tâm trục đứng

1.3.1. Máy ly tâm trục đứng tốc độ thường

1.3.2. Máy ly tâm trục đứng tốc độ cao

1.3.2.1. Máy ly tâm trục đứng tốc độ cao kiểu đĩa

1.3.2.2. Máy ly tâm trục đứng tốc độ cao loại ống

1.4. Các máy ly tâm trục đứng công nghiệp sử dụng ở Việt Nam

1.4.1. Máy ly tâm dầu điều

1.4.1.1. Nguyên lý hoạt động

1.4.2. Máy ly tâm 3 chân

1.4.2.1. Nguyên lý hoạt động

1.4.3. Máy ly tâm chanh dây

1.4.3.1. Nguyên lý hoạt động

1.4.4. Đánh giá chung

1.5. Ứng dụng của ổ khí tĩnh

1.6. Nguyên lý hoạt động

1.7. Các thông số ổ khí tĩnh

1.8. Các nghiên cứu trong và ngoài nước

1.8.1. Các nghiên cứu ngoài nước

1.8.2. Các nghiên cứu trong nước

1.9. Ý kiến thảo luận và đề xuất nhiệm vụ của đề tài

1.9.1. Ý kiến thảo luận

1.9.2. Đề xuất nhiệm vụ của đề tài

2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nội dung nghiên cứu

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp kế thừa

2.2.2. Phương pháp thu thập thông tin

2.2.3. Phương pháp tính toán thiết kế

2.2.4. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

2.2.4.1. Vật liệu và thiết bị thực nghiệm

2.2.4.2. Trang thiết bị phục vụ thực nghiệm

2.2.4.3. Phương pháp đo đạc thực nghiệm

2.2.4.4. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Cơ sở lý thuyết về máy ly tâm

3.1.1. Cơ sở khoa học về máy ly tâm

3.1.2. Lực ly tâm và yếu tố phân ly

3.1.3. Bề mặt chất lỏng trong thùng

3.1.4. Lực kẹp ma sát nghiêng

3.2. Cơ sở lý thuyết về dòng chảy chất khí

3.2.1. Dòng chảy qua tấm phẳng song song

3.2.1.1. Dòng chảy qua rãnh chữ nhật

3.2.1.2. Dòng chảy qua rãnh tròn

3.2.2. Dòng chảy của chất khí xuyên qua các lỗ nhỏ

3.2.3. Dòng chảy qua rãnh nối tiếp

3.2.3.1. Dòng chảy qua rãnh nối tiếp trong ổ đỡ

3.2.3.2. Dòng chảy qua rãnh nối tiếp trong ổ chặn

3.3. Cơ sở tính toán thiết kế ổ khí tĩnh

3.4. Các loại vật liệu dùng để chế tạo ổ khí

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1. Thiết kế máy ly tâm trục đứng tốc độ cao sử dụng ổ cơ

4.1.1. Yêu cầu thiết kế

4.1.2. Phương án thiết kế

4.1.2.1. Phương án 1 - Hai ổ bi đỡ chặn hai đầu trục

4.1.2.2. Phương án 2 - Hai ổ bi đỡ chặn bên dưới thùng

4.1.2.3. Phương án 3 - Hai ổ bi đỡ và một ổ bi chặn

4.1.2.4. Phương án 4 - Hai ổ bi đỡ chặn bên dưới thùng sử dụng khớp nối

4.1.3. Tính toán thiết kế máy ly tâm

4.2. Thiết kế ổ khí tĩnh cho máy ly tâm trục đứng tốc độ cao

4.2.1. Đề xuất phương án bố trí ổ khí tĩnh

4.2.2. Đề xuất kết cấu ổ khí tĩnh

4.2.2.1. Đề xuất kết cấu ổ đỡ khí tĩnh

4.2.2.2. Đề xuất kết cấu ổ chặn khí tĩnh

4.2.3. Đề xuất phương án chế tạo ổ khí tĩnh

4.2.4. Tính toán ổ đỡ khí tĩnh

4.2.5. Tính toán ổ chặn khí tĩnh

4.3. Chế tạo mô hình máy ly tâm trục đứng tốc độ cao sử dụng ổ khí tĩnh

4.4. Khảo nghiệm hoạt động

4.4.1. Khảo nghiệm không tải

4.4.1.1. Bố trí thí nghiệm

4.4.1.2. Kết quả khảo nghiệm

4.4.2. Khảo nghiệm có tải

4.4.2.1. Bố trí thí nghiệm

4.4.2.2. Tiến hành thí nghiệm

4.4.2.3. Kết quả khảo nghiệm

4.4.3. Qui hoạch thực nghiệm

4.4.3.1. Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố

4.4.3.1.1. Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố theo áp suất cung cấp

4.4.3.1.2. Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố theo số vòng quay của trục chính

4.4.3.2. Kết quả thí nghiệm đa yếu tố

4.4.3.2.1. Chọn vùng nghiên cứu và giá trị biến thiên của thông số đầu vào

4.4.3.2.2. Xây dựng ma trận thực nghiệm

4.4.3.2.3. Kết quả thí nghiệm

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về máy ly tâm tốc độ cao

Máy ly tâm tốc độ cao là thiết bị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong chế biến thực phẩm và hóa chất. Máy ly tâm tốc độ cao hoạt động dựa trên nguyên lý lực ly tâm, giúp tách biệt các thành phần trong hỗn hợp dựa trên mật độ của chúng. Tuy nhiên, khi hoạt động ở tốc độ cao, máy thường gặp phải vấn đề rung động và ma sát giữa các bộ phận, dẫn đến giảm hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp nhằm cải thiện hiệu suất của máy ly tâm là rất cần thiết. Một trong những giải pháp đó là việc sử dụng ổ khí tĩnh thay thế cho các ổ trục cơ truyền thống. Ổ khí tĩnh không chỉ giúp giảm ma sát mà còn nâng cao độ chính xác và độ bền của máy. Theo nghiên cứu, việc áp dụng ổ khí tĩnh trong máy ly tâm có thể giảm thiểu đáng kể tình trạng rung động và tiếng ồn, đồng thời cho phép máy hoạt động ở tốc độ cao mà không gặp phải các vấn đề về ma sát.

II. Nghiên cứu mô phỏng ổ khí tĩnh

Nghiên cứu mô phỏng ổ khí tĩnh trong máy ly tâm tốc độ cao được thực hiện nhằm xác định các thông số ảnh hưởng đến hoạt động của ổ khí. Các thông số như áp suất khí, số vòng quay và độ lệch tâm được khảo sát kỹ lưỡng. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng áp suất khí và số vòng quay có ảnh hưởng trực tiếp đến độ lệch tâm của ổ khí. Cụ thể, phương trình mô phỏng cho thấy mối quan hệ giữa số vòng quay n và độ lệch tâm e được biểu diễn qua công thức: e = 0.69442E-10*n^2. Điều này cho thấy rằng khi số vòng quay tăng, độ lệch tâm cũng tăng theo cấp số bậc hai, điều này có thể dẫn đến tình trạng rung động mạnh nếu không được kiểm soát. Việc sử dụng ổ khí tĩnh giúp giảm thiểu tình trạng này, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của máy ly tâm.

III. Ứng dụng và lợi ích của ổ khí tĩnh

Việc ứng dụng ổ khí tĩnh trong máy ly tâm tốc độ cao mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Đầu tiên, ổ khí tĩnh giúp giảm thiểu ma sát, từ đó giảm thiểu hao mòn và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Thứ hai, nhờ vào khả năng hoạt động êm ái, máy ly tâm có thể hoạt động ở tốc độ cao mà không gây ra tiếng ồn lớn, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao. Cuối cùng, việc sử dụng ổ khí tĩnh còn giúp tiết kiệm chi phí bảo trì, vì chúng không yêu cầu bôi trơn thường xuyên như các loại ổ trục cơ. Tóm lại, nghiên cứu và ứng dụng ổ khí tĩnh trong máy ly tâm tốc độ cao không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường nhờ giảm thiểu chất thải từ việc bôi trơn.

IV. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu mô phỏng ổ khí tĩnh trong máy ly tâm tốc độ cao đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất hoạt động của máy. Các thông số như áp suất khí và số vòng quay cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất tốt nhất. Để tiếp tục phát triển công nghệ này, cần có thêm các nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định chính xác hơn các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của ổ khí tĩnh. Ngoài ra, việc mở rộng ứng dụng của ổ khí tĩnh trong các loại máy khác cũng là một hướng đi tiềm năng, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu mô phỏng ổ khí tĩnh trong máy ly tâm tốc độ cao