Đồ án Thiết kế Bộ thí nghiệm bơm li tâm

LỜI NÓI ĐẦU. Trải qua quá trình học tập lâu dài, bây giờ là lúc sinh viên chúng em tự khẳng định mình. Thực tế đã chứng minh ứng dụng và vai trò của ngành Thủy lực ngày càng được con người nhận ra. Đặc biệt su hướng ngành động lực ngày nay sự hiện diện của thủy thủy lực cùng với sự có mặt của điện tử, tin học… là nguyên nhân tạo nên chất lượng, hiệu quả và tiện nghi của các phương tiện hiện đại. Trong lần làm tốt nghiệp này em có nhiệm vụ thiết kế Bộ thí nghiệm bơm li tâm. Bơm li tâm là một khía cạnh quan trọng của ngành Thủy lực. Đề tài thiết kế là một đề tài tương đối khó nhưng nó lại thực tế đối với vai trò người kỹ sư. Với nổ lực, cố gắng của bản thân cùng với sự tận tình giúp đỡ của các thầy cô giáo trong Khoa và trong Bộ môn đã giúp em đã cơ bản hoàn thành đề tài. Vì đây là sản phẩm đầu tay của người sinh viên chuẩn bị ra trường, do trình độ và thời gian có hạn nên việc còn những sai sót và chưa hoàn thiện về nhiều mặt là điều tất yếu. Cuối cùng, em chân thành cảm ơn các thầy cô, đặc biệt thầy giáo Huỳnh Văn Hoàng là người trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình hoàn thành đồ án. Em rất mong nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiều hơn nữa để em mỗi lúc một thành công hơn trong khi còn ngồi trên ghế nhà trường nói riêng cũng như trong cuộc sống nói chung. Đà Nẵng ngày 26 / 5 / 2007. Sinh viên thực hiện: Trịnh Hải Đăng. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 1 1. MỤC ĐÍCH , YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: 4 1.1. Mục đích: 4 1.2. Yêu cầu: 4 2. SƠ LƯỢC LÍ THUYẾT VỀ BƠM LI TÂM: 5 3. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI: 5 3.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lí làm việc: 6 3.2. Các thông số đặc trưng của bơm li tâm: 8 3.3. Ảnh hưởng của góc đặt cánh β2: 12 3.4. Đường đặc tính của bơm: 12 3.5. Ghép bơm: 15 4. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM: 17 4.1. Sơ đồ bố trí: 17 4.2. Với bài thí nghiệm một bơm đơn: 20 4.3. Với bài thí nghiệm ghép song song : 21 4.4. Với bài thí nghiệm ghép nối tiếp: 22 4.5. Với bài thí nghiệm xâm thực: 23 5. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA BỘ THÍ NGHIỆM: 24 5.1. Lựa chọn máy bơm, máy nén và bơm hút chân không: 24 5.2. Chọn kích thước cơ sở của Bộ thí nghiệm: 31 5.3. Tính thể tích các bể chứa: 32 5.4. Các đường ống dẫn và yêu cầu lắp ghép: 39 5.5. Phương pháp lắp ghép đường ống khi chuyển đổi bài thí nghiệm: 45 6. PHƯƠNG PHÁP LẮP ĐẶT BƠM VÀ HỆ THỐNG: 46 6.1. Khái quát yêu cầu: 46 6.2. Một số kết cấu lắp đặt bơm và đường ống: 47 7. LÍ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO VÀ LỰA CHỌN, LẮP ĐẶT: 62 7.1. Dụng cụ đo áp suất: 62 7.2. Dụng cụ đo lưu lượng: 66 7.3. Dụng cụ đo số vòng quay: 74 7.4. Dụng cụ đo công suất động cơ: 77 7.5. Dụng cụ đo nhiệt độ: 79 7.6. Dụng cụ đo mức chất lỏng: 84 8. MỘT SỐ VẤN ĐỀ THỦY LỰC LIÊN QUAN ĐẾN CÁC BÀI THÍ NGHIỆM: 85 8.1. Đường ống và tổn thất thủy lực: 85 8.2. Các công thức dùng trong tính toán, xử lí số liệu: 91 9. XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG: 94 9.1. Yêu cầu, mục đích của các bài thí nghiệm: 94 9.2. Quy trình thao tác và sử lí khi làm các bài thí nghiệm: 95 9.3. Đề nghị mẫu báo cáo thí nghiệm: 100 10. VẤN ĐỀ BẢO TRÌ BẢO DƯỠNG BỘ THÍ NGHIỆM BỘ THÍ NGHIỆM: 108 10.1. Điều kiện làm việc của thiết bị: 108 10.2. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục: 109 11. KẾT LUẬN: 110 11.1. Về mặt kỹ thuật: 110 11.2. Về mặt chức năng: 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 CÁC BẢN VẼ DÙNG TRONG VIỆC THIẾT KẾ 112 MỤC ĐÍCH , YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: Mục đích: Khoa học càng phát triển thì càng nhận ra nhiều ưu điểm của chất lỏng nói riêng, thủy lực nói chung. Vấn đề liên quan tới thủy lực rất đa dạng và phong phú. Vì thế để có được những công trình ứng dụng có giá trị trong thực tế cần phải trải qua quá trình lâu dài và phức tạp, từ lí thuyết đến thực hành, từ thí nghiệm đến thực nghiệm rồi đến thực tế. Việc làm đồ án tốt nghiệp về đề tài này trước khi ra trường lần này không nằm ngoài mục đích đó: Để hiểu rõ hơn bản chất một khía cạnh của khoa học nói riêng, một vấn đề của cuộc sống nói riêng, đó là chất lỏng và ứng dụng của nó. Nắm vững hơn về một số thiết bị, dụng cụ đo và sự tổng hợp, ứng dụng của chúng trong thủy lực, đặc biệt là bơm li tâm. Tôi luyện khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và tổng hợp kiến thức để giải quyết một vấn đề của người lao động nói chung, của người kỹ sư nói riêng. Cuối cùng là cố gắng thiết kế băng thí nghiệm bơm li tâm phù hợp với công tác giảng dạy và học tập trong nhà trường đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế. Yêu cầu: Làm việc có mục đích là yêu cầu của con người nói chung, của người tri thức nói riêng. Để đạt thực hiện được điều này phải có yêu cầu cụ thể cho mỗi vấn đề, mỗi công việc xắp được thực hiện. Yêu cầu tổng quát nhất của mọi vấn đề khoa học và đời sống nói chung, của đề tài lần này nói riêng là đáp ứng tốt hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế, cụ thể là: Về kỹ thuật: + Cơ bản hoàn chỉnh việc thiết kế Băng thí nghiệm bơm li tâm dùng cho một số loại nhất định phù hợp với điều kiện thực tế. + Thực hiện theo đúng tiến độ, kế hoạch đã định ra. + Sản phẩm thiết kế có tiềm năng ứng dụng trong thực tế đó là phù hợp thực tế, sử dụng đơn giản, gọn nhẹ, hiệu quả, sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng. + Băng thí nghiệm phải đáp ứng yêu cầu cụ thể là cho phép xây dựng được bốn đường đặc tính của bơm li tâm (đặc tính cơ bản, công suất, hiệu suất và đặc tính xâm thực), xây dựng đường đặc tính cơ bản trong trong trường hợp ghép nối tiếp và song song. Về kinh tế, sản phẩm thiết kế đáp ứng được yêu cầu về giá thành thấp. Chi phí sản xuất là thấp nhất, sử dụng vật liệu, dụng cụ, thiết bị vừa rễ tìm vừa rẻ và bền phù hợp với điều kiện thực tế. SƠ LƯỢC LÍ THUYẾT VỀ BƠM LI TÂM: Khái niệm và phân loại: - Bơm li tâm thuộc loại bơm cánh dẫn và được dùng phổ biến nhất trong các loại bơm. Bơm làm việc theo nguyên tắc li tâm có sự dẫn hướng của cánh dẫn để đưa chất lỏng chuyển động qua bánh công tác từ tâm ra ngoài. - Các loại bơm li tâm: + Bơm li tâm một cấp: Bơm li tâm một cấp một cửa vào (Hình 2.1a). Bơm li tâm một cấp hai cửa vào (Hình 2.1b). + Bơm li tâm nhiều cấp: Bơm li tâm nhiều cấp bố trí bánh công tác đối xứng (Hình 2.2a). Bơm li tâm nhiều cấp bố trí bánh công tác không đối xứng (Hình 2.2b).
a b Hình 2.1: Bơm một cấp.
a
b Hình 2.2: Bơm nhiều cấp. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lí làm việc: * Sơ đồ cấu tạo (Hình 2.3) : Chức năng của từng bộ phận: + Ống hút số 1: Nó dùng để dẫn chất lỏng từ bể hút vào bơm và được nối với bộ phận dẫn dòng vào khi lắp bơm vào hệ thống (nếu đường kính ống hút và bộ phận dẫn dòng vào có kính thước khác nhau thì phải thông qua ống nối có dạng côn để giảm tổn thất cục bộ). + Bộ phận dẫn dòng vào số 2: Nó có dạng côn thu dần, mục đích để tạo trường vận tốc ổn định khi chất lỏng đi vào rãnh cánh để giảm tổn thất thủy lực. + Buồng xoắn (hay bộ phận dẫn dòng ra) số 3: Nó có tiết diện thay đổi dần có nhiệm vụ dẫn chất lỏng từ rãnh cánh của guồng động ra bộ phận dẫn dòng ra 7 và tạo trường vận tốc ổn định (thường là không đổi). Đôi khi có cánh hướng dòng để giảm tổn thất. + Bánh công tác số 4: Nó là bộ phận quan trọng nhất của bơm bao gồm ba phần (đĩa trước, đĩa sau và các cánh dẫn) cố định với nhau tạo thành các rãnh cánh (nó được chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc hàn). + Phớt làm kín số 5: Nó có nhiệm vụ hạn chế sự rò rỉ chất lỏng và dẫn nhiệt sinh ra do ma sát giữa phớt và trục.
 Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo bơm li tâm một cấp một cửa vào. 1: Ống hút ; 2: Phần dẫn dòng vào ; 3: Buồng xoắn (bộ phận dẫn dòng ra) ; 4: Bánh công tác ; 5: Phớt làm kín ; 6: Trục bơm ; 7: Phần dẫn dòng ra ; 8: Ống đẩy ; + Trục dẫn động số 6: Nó dùng để truyền dẫn mômen quay từ động cơ đến bánh công tác. + Ống ra số 7: Nó có dạng loe nhằm biến một phần động năng thành áp năng để giảm tổn thất khi chất lỏng chảy trong ống đẩy. + Ống đẩy số 8: Nó dùng để dẫn chất lỏng từ bơm vào bể đẩy và được lắp ghép với ống ra khi lắp bơm vào hệ thống và cũng dùng ống nối khi kính thước của chúng khác nhau nhiều. * Nguyên lí làm việc chung: Bơm muốn làm việc được cần cần mồi bơm cho chất lỏng ngập bánh công tác vì ở điều kiện bình thường khối lượng riêng của nước lớn hơn nhiều so với không khí (830 lần) . Bơm làm việc theo nguyên lí li tâm (mục 2.2 - Các nguyên lí hoạt động của bơm quạt và máy nén – Bơm quạt máy nén – Nguyễn Văn May – Trường ĐHBK Hà Nội – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật): Khi bánh công tác quay làm cho chất lỏng trong rãnh cánh quay theo, lực li tâm làm cho chất lỏng văng ra theo hướng bán kính. Do cấu tạo của rãnh cánh của bánh công tác hướng chất lỏng thành dòng đưa chất lỏng từ tâm vào buồng xoắn nhờ đó làm giảm áp suất (hoặc tạo độ chân không) ở đầu vào bánh công tác do thiếu chất lỏng và làm tăng áp suất (hoặc tạo áp suất dư) ở đầu ra bánh công tác. Do quá trình đó diễn ra liên tục nên chất lỏng từ bể hút luôn luôn chuyển động vào bánh công tác theo ống hút và ra khỏi bánh công tác vào bể đẩy theo ống đẩy tạo thành dòng liên tục khi bơm hoạt động. Các thông số đặc trưng của bơm li tâm: - Trong nghiên cứu lí thuyết và xây dựng các công thức, để đơn giản người ta đưa ra 3 giả thuyết và sau đó thêm vào các hệ số hiệu chỉnh: + Giả thuyết về số cánh dẫn nhiều vô cùng : Z → ∞ . + Giả thuyết về cánh dẫn mõng vô cùng : S → 0 . + Giả thuyết về chất lỏng không có độ nhớt :
→ 0 . Đặc điểm thủy lực của bơm: * Lưu lượng (Q): Q =
(2.1). Trong đó: D, b, C lần lượt là đường kính bánh công tác, chiều dày tiết diện rãnh cánh và vận tốc li tâm của chất lỏng. * Cột áp (H): Sự chuyển động của mỗi phần tử chất lỏng trong rãnh cánh của bánh công tác không khác gì chuyển động trong ống quay mà mỗi rãnh cánh là một ống quay. Để tính cột áp ta xét một phần tử chất lỏng chuyển động từ 0 →1 → 2 → 3 trong một mô hình (Hình 2.4) Quan hệ giữa
,
và
tạo thành tam giác vận tốc (Hình 2.5).
(2.2). Trong đó: + U: Vận tốc theo. + W: Vận tốc tương đối. + C: Vận tốc tuyệt đối. + Chỉ số (u) nói lên hình chiếu của vectơ
lên phương của
. + Chỉ số (m) nói lên hình chiếu của vectơ
lên phương vuông góc với
. + Chỉ số i bằng 1 khi xét tam giác vận tốc ở đầu vào bánh công tác và bằng 2 khi xét ở đầu ra bánh công tác. + β : Gọi là góc đặt cánh. Xuất phát từ phương trình vi phân chuyển động của chất lỏng lí tưởng áp dụng cho trường hợp chất lỏng chuyển động trong ống quay với vận tốc góc ω:
(2.3). Trong đó: + R: Gia tốc lực khối. + W: Vận tốc tương đối của chất lỏng chuyển động trong ống quay. + ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng. + p : Áp suất chất lỏng tại điểm đang xét. + t : Thời gian. Ta có:
(2.4). + Khi phần tử chuyển động từ 1→ 2 ta có:
. + Khi phần tử chuyển động từ 0 → 3 ta có:
. Vì điểm 0 rất sát với điểm 1, điểm 2 rất sát với điểm 3 nên có thể xem như C0 = C1, p0 = p1, C2 = C3, p2 = p3, và từ hai phương trình trên suy ra được:
Thông thường
nên: H =
(2.5). Trong công thức trên: Hđ được gọi là cột áp động; Hđ được gọi là cột áp động. Công suất và hiệu suất: + Công suất thủy lực (Ntl): Ntl = ρ.g.Q.H. (2.6). + Công suất máy (N): Đây là công suất bao gồm cả tổn thất. + Hiệu suất (η): - Với bơm, quạt, máy nén:
(2.7). - Với động cơ, tuốc bin:
(2.8). Có ba giá trị hiệu suất đặc trưng cho ba loại tổn thất chính trong máy thủy lực đó là: Hiệu suất cơ khí (
): Đặc trưng cho tổn thất năng lượng do ma sát cơ khí và ma sát giữa chất lỏng với bề mạt không làm việc của máy. Hiệu suất thủy lực (
): Đặc trưng cho tổn thất năng lượng do dò rỉ chất lỏng qua các khe hở. Hiệu suất thủy lực (
): Đặc trưng cho tổn thất năng lượng do ma sát giữa chất lỏng với bề mặt làm việc của máy. => η =
.
.
(2.9). Số vòng quay đặc trưng (ns): Số vòng quay đặc trưng là ứng dụng đồng dạng trong việc mô hình hóa máy thủy lực (với HS = 1m, NS = 0,736 kW). Mỗi loại bơm có số vòng quay đặc trưng khác nhau, bơm li tâm có số vòng quay đặc trưng nằm trong khoảng 35 (300 (v/p).
. (2.10). Với nước:
(2.11). Chiều cao đặt bơm an toàn: Để bơm làm việc không bị hiện tượng xâm thực phá hoại thì phải đặt bơm thấp hơn giới hạn chiều cao cho phép: HS =
(m). (2.12). Trong đó :
: Cao trình đặt bơm so với mặt nước biển (m). hth: Tổn thất thủy lực trên đường ống hút (m). H: Cột áp của bơm (m). σ = (0,0017 ( 0,0022).ns4/3 Với: ns là số vòng quay đặc trưng của bơm. Ảnh hưởng của góc đặt cánh β2: Khi thay đổi góc đặt cánh β2 thì các đại lượng Hđ và Ht cũng thay đổi theo, ta có một số trường hợp đặc biệt như sau: - Khi
sao cho
thì:
. Khi tăng β2 lên thì cả Hđ và Ht thay đổi (tăng lên) theo công thức:
;
. - Khi

. - Khi
sao cho
thì:

Thông thường góc
. Đường đặc tính của bơm: Đường đặc tính của bơm là một loại thông số rất quan trọng thể hiện khả năng làm việc và tính tính kinh tế của bơm. Đường đặc tính lí thuyết được xây dựng trên cơ sở các công thức tính toán lí thuyết với các giả thuyết lí tưởng nêu ở phần 2.3 và chỉ cần thiết khi tính thiết kế bơm mà thôi, còn khi sữ dụng người ta xây dựng và dùng các đường đặc tính thực nghiệm. Đường đặc tính thực nghiệm khác với lí thuyết là do có các tổn thất với hai loại tổn thất cơ bản là tổn thất thủy lực (ht) và tổn thất va đập (htvđ).
 Đường đặc tính lí thuyết: Xuất phát từ công thức (2.5) và theo tam giác vận tốc ta có: Hlt∞=
=
.
(2.13).
 Với: W2u là hình chiếu của
lên phương của
. Vậy quan hệ giữa cột áp và lưu lượng của trường hợp lí tưởng là tuyến tính (Hình 2.7). + Khi β2 > 900: Ta có đường đặc tính số 1 . + Khi
: Ta có đường đặc tính số 2 . + Khi
: Ta có đường đặc tính số 3 . Các tổn thất xuất hiện khi không có điều kiện lí tưởng (Hình 2.7): + Khi số cánh là hữu hạn thì đường đặc tính thấp hơn do sự chèn dòng của các dòng nguyên tố (đường số 4). + Khi chiều dày cánh là đáng kể thì sẽ xuất hiện tổn thất do va đập (đường số 5). + Khi chất lỏng có tính nhớt thì sẽ xuất hiện tổn thất do nội ma sát trong chất lỏng và giữa chất lỏng với thành rãnh cánh (đường số 6). Đường đặc tính thật của bơm (H – Q): Đường đặc tính thật của bơm hay còn gọi là đường đặc tính cơ bản (đường số 7, Hình 2.7) có được khi ta lấy đường đặc tính lí thuyết trừ đi các các đường tổn thất nói trên. Các đường đặc tính của bơm: Để đánh giá một bơm về các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật có bốn đường đặc tính để người sữ dụng lựa chọn (Hình 2.8a): (H – Q): Đường đặc tính cơ bản của máy bơm. (N – Q): Đường đặc tính công suất của máy bơm. (η – Q): Đường đặc tính hiệu suất của máy bơm. (hck- Q): Đường đặc tính xâm thực của máy bơm. Ngoài các đường đặc tính trên người ta còn dùng đường đặc tính tổng hợp (Hình 2.8b). Thực chất đây là đường các đường đặc tính cơ cản của một bơm ứng với các số vòng quay khác nhau của bơm. Nối các điểm có cùng hiệu suất ta sẽ được các đường cùn hiệu suất có dạng bao hình quả trứng. Ghép bơm: Trong thực tế sữ dụng bơm, tốt nhất là chỉ cần dùng một bơm mà vẫn đáp ứng được cột áp và lưu lượng yêu cầu, đặc biệt là làm việc gần với điểm tối ưu. Tức là sẽ tiết kiệm được chi phí về mặt bằng, sửa chữa bảo dưỡng, quản lí…. Đặc biệt là khi bơm kàm việc ở vùng hiệu suất cao. Nhưng không phải lúc nào cũng tốt đẹp như vậy. Lưu lượng lớn nhất của một bơm không đạt được lưu lượng yêu cầu (Hình 2.10a), hoặc cột áp cao nhất của một bơm không đáp ứng được cột áp yêu cầu (không cắt đường đặc tính lưới) (Hình 2.10b), vì vậy người ta phải ghép bơm (ghép nối tiếp hoặc song song). Khi một bơm không đạt được cả cột áp lẫn lưu lượng thì người ta ghép hỗn hợp cả nối tiếp và song song trong cùng một hệ thống. Tùy theo nhu cầu mà số lượng bơm ghép có thể là hai, ba hay nhiều hơn thế. Ghép song song: Có thể ghép song song (Hình 2.11) để được: + Q = Q1 + Q2 . + H = H1 = H2 . Nhung khi ghép song song thì: Q < QI + QII. Có nghĩa là khi dùng hai bơm đơn như vậy với các đường ống có đặc tính lưới giống nhau thì Q = QI + QII, ngược lại phải chi phí thêm về đường ống và công tác tổ chức, quản lí. Đường đặc tính tổng (H – Q) xây dựng từ đường đặc tính của các bơm đơn bằng cách cộng các hoành độ, giữ nguyên tung độ của hai đường. Làm như vậy với nhiều điểm và nối chúng lại ta được đường đặc tính cơ bản của hệ thống khi ghép bơm. Bơm sử dụng trong ghép song song có đường đặc tính cơ bản càng dốc và đường đặc tính lưới của hệ thống càng thoải càng tốt. Ghép nối tiếp: Có thể ghép nối tiếp (Hình 2.12) để được : Q = Q1 = Q2 và H = H1 + H2 . Khi cần cột áp lớn người ta ghép hai hay nhiều bơm nối tiếp nhau, nghĩa là ống hút của bơm phía trước là ống đẩy của bơm sau. Các bơm ghép có thể đặt gần nhau hay xa nhau. Nếu đặt gần nhau thì sẽ bị giới hạn về độ bền vật liệu chế tạo bơm do cột áp của bơm phía trước lớn có thể gây vỡ bơm, nếu đặt xa nhau (rải bơm) thì không cần bận tâm vấn đề này nhưng lại tốn chi phí về tổ chức quản lí và cơ sở hạ tầng. Nếu có bơm nhiều cấp thì sử dụng kinh tế hơn ghép bơm. Đường đặc tính trong trường hợp này được xây dựng bằng cách cộng các cột áp của các bơm đơn với cùng một lưu lượng trên trục hoành. Đối với trường hợp ghép nối tiếp thì các bơm ghép có đường đặc tính cơ bản và đặc tính lưới càng thoải càng dốc càng tốt. Ghép hỗn hợp: Tùy vào yêu cầu và điều kiện thực tế của nhà máy mà người ta không chỉ ghép nối tiếp hay song song mà còn kết hợp hai cách ghép này trong cùng một hệ thống (cả nối tiếp cả song song). LỰA CHỌN SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM: Sơ đồ bố trí: * Bố trí chung của Bộ thí nghiệm bơm li tâm dựa trên cơ sở tham khảo Bộ thí nghiệm thuỷ lực đại cương của bộ môn Thủy khí và Máy thủy khí. Theo đó em cố gắng tổng hợp trên những kiến thức đã học để bố trí trên những mục tiêu sau: + Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, vững chắc. + Số các chi tiết là tối thiểu. + Khi chuyển đổi giữa các baì thí nghiệm chỉ cần thay đổi trạng thái các khóa và công tắc. + Thao tác dễ dàng, thuận tiện. * Từ đó em đề nghị sơ đồ bố trí như Hình 3.1 với chức năng của các chi tiết như sau: + 1: Khóa điều khiển đóng mở đường ống nối thông giữa bơm hút chân không với bình chân không. + 2: Khóa đóng mở đường ống nối thông giữa máy nén khí và bể đẩy của bộ thí nghiệm. + 3; 12: Các thước theo dõi mực nước trong các bình kín nhằm thuận lợi trong việc thao tác chính xác các bài thí nghiệm. + 4: Chân không kế để đo độ chân không trong bình chân không.
+5: Van điều khiển cấp khí trời nhằm làm tăng áp suất trong bình chân không sau mỗi thao tác lấy số liệu trong bài thí nghiệm xâm thực hoặc kết thúc thí nghiệm. + 6, 14, 15, 16, 18, 19, 23, 24, 26, 28: Các khóa điều khiển và điều tiết dòng nước trong quá trình thực hiện các bài thí nghiệm. + 7, 8 , 9: Bộ phao và van cầu tự động giới hạn mực nước trong bể đẩy; + 10: Áp kế lắp trên bể đẩy. + 11: Van tự động giới hạn áp suất trong bể đẩy. + 13: Lưới để dập tắt động năng dòng lưu chất; + 17, 20: Các lưu lượng kế dùng để đo lưu lượng dòng chảy. + 21, 22 : Các áp kế của bơm B2. + 25, 27: Chân không kế và áp kế của bơm B2. + B1, B2 : Các bơm nước.
Với bài thí nghiệm một bơm đơn: Với bài thí nghiệm này ta có sơ đồ thí nghiệm như Hình 3.2, bình chân không và bình tạo áp suất không hoạt động, mở các khóa (đó là các khóa 15, 18, 26) trên đường ống theo sơ đồ từ Bể hút → Bơm I → ống đẩy của Bơm I → ống đẩy chung của hệ thống → lưu lượng kế 17 → đường ống hồi trực tiếp về bể hút (không qua bể đẩy), các khóa còn lại được đóng hoàn toàn. Thu thập các số liệu từ lưu lượng kế 17, các đồng hồ đo áp suất 25 và 27, kết hợp tính toán ta sẽ vẽ được được đường đặc tính cơ bản (H – Q)của bơm.
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lí làm việc của bài thí nghiệm một bơm đơn. Với bài thí nghiệm ghép song song : Tương tự bài thí nghiệm trên, ta mở các khóa 15, 18, 19, 23, 26, các khó còn lại đóng (Hình 3.3). Các máy nén khí, bơm chân không, bình chân không, bể đẩy ở trạng thái nghỉ.
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lí làm việc của bài thí nghiệm ghép song song hai bơm. Với bài thí nghiệm ghép nối tiếp: Để thực hiện bài thí nghiệm này ta mở các khóa 2, 14, 16, 19, 24, 26, các khóa còn lại đóng (Hình 3.4). Lúc này náy nén khí và bể hút ở trạng thái hoạt động, bơm hút chân không và bình chân không ở trạng thái nghỉ.
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lí làm việc của bài thí nghiệm ghép nối tiếp hai bơm.  Với bài thí nghiệm xâm thực: Cuối cùng là bài thí nghiệm xâm thực. Trong bài thí nghiệm này ta mở các khóa 1, 6, 18, 28, các khóa còn lại đóng (Hình 3.5).Trong bài thí nghiệm này bơm hút chân không và bình chân không ở trạng thái hoạt động còn máy nén khí và bể đẩy ở trạng thái nghỉ.
* Sơ đồ nguyên lí và chiều dòng chảy của các bài thí nghiệm như đã thể hiện cụ thể trong các hình vẽ (Hình 13, 14, 15 và 16) với chú thích chung cho các hình như Bảng 3.1. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA BỘ THÍ NGHIỆM: Lựa chọn máy bơm, máy nén và bơm hút chân không: Máy bơm dùng trong thí nghiệm: Bơm là bộ phận rất quan trọng trong hệ thống thủy lực, không có bơm thì hệ thống thủy lực không thể hoạt động được. Chính vì thế mà có rất nhiều loại bơm được phát minh và chế tạo mang đặc điểm riêng của từng loại bơm và từng nhà sản xuất, mặt khác lại còn khác nhau rất lớn về lưu lượng, cột áp và đặc tính thủy lực. Trong thực tế tùy vào điều kiện, trình độ cụ thể mà người ta tạo ra những loại băng thử, bộ thí nghiệm có đặc điểm, phạm vi và mức độ ứng dụng khác nhau. Trong khuôn khổ một đề tài của đồ án tốt nghiệp mang tính chất rèn luyện kỹ năng trong thực tế, đó là cách đặt vấn đề và giải quyết vấn đề. Dựa trên tư tưởng đó em đề xuất tham khảo một số loại máy bơm do Cty TNHH BẢO LONG chuyên sản xuất, lắp ráp máy bơm và động cơ điện với Bảng Catalog mà em chép lại như sau (Bảng 4.1). Theo bảng Catalo ta thấy Cty TNHH BẢO LONG sản xuất nhiều kiểu loại bơm trong đó kiểu loại kí hiệu DK là thông dụng nhất và có bán trên thị trường, hơn nữa đây là bơm li tâm cho nên em chọn loại bơm này làm đối tượng thí nghiệm, làm cơ sở trong thiết kế. Sơ đồ hình vẽ thể hiện kích thước của bơm thể hiện ở Hình 4.1.
Tính toán và chọn máy nén: Mục đích của việc dùng máy nén: Do cột áp địa hình của hệ thống băng thí nghiệm là không đáng kể (chỉ lớn hơn 1 m nước), Mặt khác sức đẩy tối của một bơm đơn thôi thì cũng đã đạt tới 35 mH2O.Và như thế nếu ta không tạo áp suất dư trên mặt thoáng của bể đẩy lớn thì không thể thấy rõ tác dụng của việc ghép bơm (ghép nối tiếp). Chính vì vậy việc dùng máy nén để nén áp suất không khí trên mặt thoáng của bể đẩy là tất yếu. Chọn máy nén: Do sự phát triển của khoa học kỹ thuật con người đã sản xuất ra rất nhiều loại máy nén phục vụ cho từng nhu cầu, đặc điểm riêng biệt của từng nghành kinh tế và mục đích của người sữ dụng. Do không có yêu cầu gì đặc biệt nên để tạo áp suất trong thiết kế bộ thí nghiệm này em chọn máy nén thể tích kiểu piston, loại đơn, một cấp. Loại máy nén này được chọn là vì nó rất thông dụng, có bán nhiều trên thị trường; cấu tạo, chế tạo lại đơn giản nên giá thành thấp, hơn nữa việc sửa chữa, bảo dưỡng và sử dụng đơn giản. Trên cơ sở định hướng đó em chọn loại máy nén Nhãn hiệu INGERSOLLRAND với một số loại bơm tham khảo được thể hiện theo catalog như sau: Kí hiệu  Công suấtđộng cơ  Áp suất nén  (Bar)  Dung tích bình chứa (lít)  Lưu lượngdanh nghĩa (lít/phút)  Kích thước bao (DxRxC) (cm)  Khối lượng (kg)            (kW)  (hP)        DD15 / 10  1.1  1.5  8  10  206  42X36X64  17   DD15 / 24  1.1  1.5  8  24  206  60X30X59  25   DD15 / 50  1.1  1.5  8  50  206  83X38X72  36   DD20 / 10  1.5  2  8  10  252  42X36X64  18   DD20 / 11  1.5  2  8  2X11  252  75X86X90  61   DD20 / 24  1.5  2  8  24  252  60X30X59  26   DD20 / 50  1.5  2  8  50  252  83X38X72  37   DD20 /100  1.5  2  8  100  252  107X39X80  51   DD30 / 50  2.2  3  9  50  350  83X42X77  54   Theo Bảng 4.2 và căn cứ vào cột áp cực đại mà hai bơm có thể tạo ra ghép nối tiếp (70 mH2O, tức là 7 at) ta chọn loại máy Kí hiệu là DD15/10. Loại máy DD15/10 có thể nén được áp suất tới 8 bar (( 8,5 at), kích thước nhỏ gọn vì lượng khí nén không cần nhiều và khối lượng nhỏ. Sơ đồ và hình chụp thể hiện cấu tạo và mẫu mã được thể hiện trong các Hình 4.2 và 4.3
Tính toán, chọn bơm chân không: Mục đích dùng bơm chân không: Hiện tượng xâm thực là một hiện tượng phổ biến nhưng lại rất có hại trong thực tế sử dụng bơm (làm giảm năng suất, tuổi thọ của bơm, gây ra tiếng ồn, gây ra chấn động ảnh hưởng đến các thiết bị bên cạnh…..). Chính vì lí do đó việc nghiên cứu, hiểu rõ bản chất để hạn chế, khắc phục và tránh hiện tượng xâm thực là rất cần thiết trong việc thiết kế, chế tạo và sữ dụng các thiết bị thủy lực là rất cần thiết.