Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kích thước và kết cấu của bộ phận hướng dõng đến hiệu suất của bơm chìm hướng trục ở Việt Nam

hấy hầu hết các phần mềm này đều dựa trên công cụ CFD để thực hiện việc mô mỏng với thuật toán tương tự nhau và đều dựa vào công thức toán học Navia – Stốc. 3 - Việt Nam đã bước đầu quan tâm nghiên cứu máy bơm chìm từ năm 2.000. Chưa có cơ sở lý thuyết cho việc tính toán, thiết kế hệ thống dẫn dòng của máy bơm chìm hướng trục trong đó có bộ phận hướng dòng. Chương 2. Cơ sở lý thuyết dòng chảy trong bơm hướng trục và ảnh hưởng của thông số k ch thước, kết cấu bộ phận hướng dòng đến hiệu suấtcủa máy bơm chìm hướng trục 2.1. Cơ sở lý thuyết dòng chảy trong máy bơm hướng trục và bơm chìm hướng trục 2.1.1. Cơ sở lý thuyết dòng chảy trong máy bơm hướng trục 2.1.2. Cơ sở lý thuyết dòng chảy trong máy bơm chìm hướng trục 2.1.2.1. Xây dường đường dòng đẳng tốc trong phần dẫn dòng của bơm chìm hướng trục 2.1.2.2. Xây dựng đường dòng đẳng thế trong phần dẫn dòng bơm hướng trục 2.1.3. Phương pháp dòng một chi u thiết kế lưới cánh hướng dạng côn 2.2. Cơ sở lý thuyết t nh toán lưới các profin của bơm hướng trục 2.2.1. Cơ sở lý thuyết t nh toán lưới các profin 2.3. Lý thuyết về hiệu suất máy bơm và vấn đề tổn thất trong bơm hướng trục 2.3.1. Lý thuyết v tính toán hiệu suất của máy bơm hướng trục 2.3.2. Các tổn thất trong máy bơm hướng trục Tổn thất trong máy bơm nói chung và máy bơm hướng trục cũng được phân ra làm 3 loại: tổn thất thuỷ lực, tổn thất lưu lượng và tổn thất cơ khí. Mỗi loại tổn thất được đánh giá bằng hiệu suất tương ứng. a) Tổn thất cơ khí: 98,096,0ck  b) Tổn thất lưu lượng: 99,097,0ll  . c) Tổn thất và hiệu suất thuỷ lực của bơm hướng trục (ηtl) Yếu tố mang tính quyết định đến hiệu suất toàn phần của máy bơm hướng trục là tổn thất thủy lực (hiệu suất thủy lực). Đối với máy bơm hướng trục, tl = (0,85  0,95). Tổn thất thủy lực trong máy bơm hướng trục: Σhw = (5-15)%Hlt (2.1) Để đơn giản, có thể đặt: k1 = (5-15)% = (0,05-0,15), nghĩa là: Σhw = k1 .Hlt (2.2) Trong đó: + Hlt - Cột áp lý thuyết của bơm (m). Theo kinh nghiệm thì nên lấy: Hlt = (1,07 – 1,1)Htk = k2Htk (2.3) Ở đây: Htk – Cột áp thiết kế (m). Đặt: k2 = (1,07-1,1) – Hệ số cột áp lý thuyết Kết hợp hai biểu thức (2.2) và (2.3), ta có tổn thất cột áp (hay tổn thất thủy lực) trong bơm hướng trục thông thường là: Σhw = k1 .k2.Htk (2.4) 2.4. Lý thuyết tính toán hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục Về mặt lý thuyết, máy bơm chìm hướng trục cũng tồn tại 3 loại tổn thất như đối với máy bơm hướng trục thông thường. Ngoài các giá trị tổn thất như ở máy bơm hướng trục thông thường, trong máy bơm chìm hướng trục còn phải kể đến tổn thất cục bộ do góc loe lớn γloe của bầu bộ phận hướng dòng (ký hiệu tổn thất này là hγloe). Trong máy bơm chìm hướng trục, tổn thất thủy lực được xác định bằng công thức (2.5): ΔH = Σhw + hγloe (2.5) Trong đó: Σhw – Tổng tổn thất thủy lực tính trong bơm hướng trục thông thường (m) 4 (không tính đến tổn thất do góc loe bộ phận hướng dòng). Mô hình tính toán lý thuyết tổn thất cột áp cho trường hợp ống mở dần dùng cho trường hợp của máy bơm chìm hướng trục có tính gần đúng. Do đó, cần thông qua mô phỏng số bằng phần mềm chuyên dụng và bằng thí nghiệm mô hình trên hệ thống thí nghiệm cho từng trường hợp tương ứng với các trường hợp tính toán bằng lý thuyết. Hình 2.1 Kết cấu phần dẫn dòng máy bơm chìm hướng trục và máy bơm hướng trục thông thường 2.4.1. Nghiên cứu nguyên nhân gây tổn thất thủy lực v lý thuyết tính toán tổn thất thủy lực trong phần loe Để đánh giá ảnh hưởng của góc loe đến tổn thất thủy lực thường sử dụng các hệ số sau: - Hệ số cản toàn phần: 2 1 2 v hg tp   (2.55); Δh1 – tổn thất trong phần loe. - Hệ số tổn thất φ trong phần loe, theo Boocda – Kano 2 21 1 )( 2 vv hg    . Giá trị φ cho phép xác định hệ số cản của loe ξ với sự phụ thuộc vào độ mở f2/f1 = s, 2) 1 1( s tp  2.4.2. Lý thuyết tính toán tổn thất cột áp do ảnh hưởng của góc loe γloe bộ phận hướng dòng máy bơm chìm hướng trục Xây dựng sơ đồ tính toán tổn thất thủy lực cho hệ thống dẫn dòng máy bơm chìm hướng trục có góc loe cánh hướng dòng (γloe) theo hình (2.2). Hình 2.2 Sơ đồ tính toán tổn thất thủy lực qua hệ thống dẫn dòng máy bơm chìm hướng trục có góc loe cánh hướng mở dần γloe (1. Buồng bánh công tác, 2. Bánh công tác, 3. Bộ phận hướng dòng, Tổn thất thủy lực trong trường hợp bộ phận hướng dòng có góc loe γloe : g VV kh loeloe 2 )( . 2 21    (2.6) Tổn thất cột áp (tổn thất thủy lực) trong máy bơm chìm hướng trục: g VV kHkk loetk 2 )( ... = h +h =H 2 21 21loew    (2.7) 5 2.4.3. Hiệu suất thủy lực trong máy bơm chìm hướng trục Tổn thất thủy lực trong máy bơm chìm hướng trục được xác định theo công thức (2.8): ltlt lt tl H H H HH     1 (2.8) Biến đổi và thay các giá trị tương ứng đã tính toán vào (2.9) ta có: tk tl Hgk VV k 2 2 21 1,22 loe 1 2 )( 0,011. 1     (2.9) 2.4.4. Hiệu suất to n phần của máy bơm chìm hướng trục Hiệu suất toàn phần (sau đây sẽ gọi là hiệu suất máy bơm chìm hướng trục): ) 2 )( 0,011. 1.(... 2 2 21 1,22 loe 1 tk llcktlllckb Hgk VV k     (2.10) Biến đổi theo số vòng quay đặc trưng, ta có mối quan hệ giữa hiệu suất bơm với góc loe γloe và ns. Thay (2.10) vào biểu thức (2.9) và biến đổi ta có: ) )( .10 1.(... 3 24 4 2 2 21 1,22 loe -4 1 tt s llcktlllckb Qn n k VV k     (2.11) Từ biểu thức trên, cho phép tính toán sơ bộ ban đầu hiệu suất bơm chìm hướng trục. 2.5. Ứng dụng kết quả nghiên cứu lý thuyết để t nh toán hiệu suất máy bơm chìm hướng trục 2.5.1. Tính toán hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục do ảnh hưởng của góc loe bộ phận hướng dòng Trong phạm vi luận án này, tác giả trình bày tính toán lý thuyết hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục tại điểm thiết kế (áp dụng tương tự đối với các điểm khảo sát khác nếu cần) có các thông số kỹ thuật ban đầu như sau: Công suất động cơ điện chìm: N=55kW, số vòng quay: n = 590 v/ph, lưu lượng tính toán: Qtt = 3.300m 3 /h, Htk = 3m. Số vòng quay đặc trưng của máy bơm chìm là: ns = 916. Theo công thức (2.11), để có thể xác định hiệu suất tính toán lý thuyết, với mỗi trường hợp góc loe, cần xác định kích thước,kết cấu cụ thể bộ phận hướng dòng của bơm chìm hướng trục. Kết quả cho từng trường hợp góc loe được trình bày trên bảng 2.4. Bảng 2.4. Kết quả tính toán lý thuyết hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục với các góc loe bộ phận hướng dòng khác nhau 6 Trong đó, các kích thước cơ bản của từng trường hợp góc loe được xác định theo các hình vẽ về kết cấu được thống kê trong bảng 2.5. Bảng 2.5. Các kích thước cơ bản của bộ phận hướng dòng với các trường hợp góc loe Từ các số liệu trong bảng 2.5, xây dựng đường quan hệ theo tính toán lý thuyết giữa hiệu suất bơm và góc loe cánh hướng dòng. Hình 2.19. Mối quan hệ giữa ηb = f (γloe ) xác định theo tính toán lý thuyết 2.5.2. Tính toán hiệu suất máy bơm chìm hướng trục do ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng trong trường hợp cùng trị số góc loe bộ phận hướng dòng Trong phạm vi luận án, tác giả trình bày tính toán lý thuyết hiệu suất máy bơm chìm tại điểm thiết kế với 05 trường hợp số vòng quay đặc trưng thông dụng là: ns = 600, 900, 1.000, 1.200 và 1.400 với các thông số kỹ thuật ban đầu như sau: a) Trường hợp ns = 600: + Công suất động cơ điện chìm: N=55kW, + Số vòng quay: n = 590 v/ph, + Lưu lượng tính toán: Qtt = 2.600m 3 /h, + Cột nước thiết kế: Htk = 4,5m b) Trường hợp ns = 900: + Công suất động cơ điện chìm: N=55kW, d) Trường hợp ns = 1.200: + Công suất động cơ điện chìm: N=55kW, + Số vòng quay: n = 1450 v/ph, + Lưu lượng tính toán: Qtt = 2.300m 3 /h, + Cột nước thiết kế: Htk = 5,0m e) Trường hợp ns = 1.400: + Công suất động cơ điện chìm: N=55kW, 7 + Số vòng quay: n = 590 v/ph, + Lưu lượng tính toán: Qtt = 3.300m 3 /h, + Cột nước thiết kế: Htk = 3,0m c) Trường hợp ns = 1.000: + Công suất động cơ điện chìm: N=55kW, + Số vòng quay: n = 590 v/ph, + Lưu lượng tính toán: Qtt = 3.980m 3 /h, + Cột nước thiết kế: Htk = 2,95m + Số vòng quay: n = 1450 v/ph, + Lưu lượng tính toán: Qtt = 2.400m 3 /h, + Cột nước thiết kế: Htk = 4,5m Xét các trường hợp nêu trên ở cùng trị số góc loe bộ phận hướng dòng γloe = 42 0 . Kết quả tính toán được trình bày trên bảng 2.6. Bảng 2.6 Kết quả tính toán lý thuyết hiệu suất máy bơm chìm hương trục với các trường hợp ns khác nhau Từ kết quả trên bảng 2.3, tiến hành xây dựng đường quan hệ lý thuyết giữa hiệu suất máy bơm chìm và số vòng quay đặc trưng (hình 2. 32). Hình 2.32. Mối quan hệ giữa ηb = f (ns) 2.6. Kết luận chương 2 Luận án đã giới thiệu phương pháp tính toán các tổn thất trong bơm hướng trục thông thường, đặc biệt, tổn thất thủy lực trong của bơm. Đã trình bày cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán tổn thất thủy lực trong trường hợp ống loe mở dần. Trên cơ sở đó, áp dụng cho nghiên cứu, xác định các loại tổn thất trong máy bơm chìm hướng trục, có xét ảnh hưởng của thông số kích thước, kết cấu góc loe bộ phận hướng dòng γloe. Đã đưa ra được công thức lý thuyết chung xác định sự ảnh hưởng của trị số góc loe của bộ phận hướng dòng γloe và số vòng quay đặc trưng ns đến hiệu suất máy bơm. 8 Chương 3: Khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của thông số k ch thước, kết cấu của bộ phận hướng dòng đến hiệu suất máybơm chìm hướng trục bằng mô phỏng số 3.1. Tổng quan v chương trình phần m m mô phỏng dòng chảy thủy lực trong bơm Hiện nay, công nghệ thông tin phát triển, do đó, có nhiều phần mềm mô phỏng số ra đời để đáp ứng nhu cầu dự đoán kết quả của dòng chảy thủy lực trong đó có máy bơm. Trong phạm vi luận án, để kiểm chứng độ tin cậy của cơ sở lý thuyết nêu trên, tác giả đã tiến hành khảo sát, phân tích, đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố góc loe bộ phận hướng dòng và số vòng quay đặc trưng đến hiệu suất máy bơm chìm hướng trục bằng phần mềm Pumpal, dựa vào công cụ CFD. 3.2. Khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số k ch thước, kết cấu máy bơm chìm hướng trục 3. 2.1. Mô phỏng dòng chảy trong máy bơm chìm hướng trục bằng phần m m mô phỏng số với sự ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng đến hiệu suấtcủa bơm Như đã trình bày trong chương 2, luận án tiến hành mô phỏng 05 số vòng quay đặc trưng khác nhau: ns = 600, 900, 1.000, 1.200 và 1.400, thông số cụ thể cho từng trường hợp xem tại 2.5.2. Kết quả mô phỏng trình bày cụ thể như sau: a) Mô phỏng dòng chảy qua phần dẫn dòng với số vòng quay đặc trưng ns = 600 Hình 3.1. Lựa chọn kết cấu phần dẫn dòng ns = 600 Hình 3.2. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm ns =600 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.3. Theo kết quả mô phỏng bằng phần mềm, trong trường hợp máy bơm có số vòng quay đặc trưng ns = 600, hiệu suất máy bơm qua mô phỏng số tại điểm thiết kế là Qtt = 2.600m 3 /h, Htk = 4,5m là ηb ≈ 73%. Hình 3.3. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có ns = 600 9 b) Mô phỏng dòng chảy qua phần dẫn dòng với số vòng quay đặc trưng ns = 900 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.4. Trong trường hợp máy bơm có ns = 900, kết quả mô phỏng số cho thấy máy bơm đạt hiệu suất ηb ≈ 73% tại điểm thiết kế Qtt = 3.300m 3 /h, Htk = 3,3m. Hình 3.4. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có ns = 900 c) Mô phỏng dòng chảy qua phần dẫn dòng với số vòng quay đặc trưng ns = 1.000 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.5. Hiệu suất theo mô phỏng của trường hợp ns = 1.000 đạt hiệu suất ηb,3 ≈ 70% tại điểm thiết kế Qtt = 3.980m 3 /h, Htk = 2,95m. Hình 3.5. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có ns = 900 d) Mô phỏng dòng chảy qua phần dẫn dòng với số vòng quay đặc trưng ns = 1.200 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.6. Kết quả theo mô phỏng bằng phần mềm cho thấy, hiệu suất của máy bơm đạt được tại điểm thiết kế đạt ηb,4 ≈ 57,5%. Hình 3.6. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có ns = 1.200 10 e) Mô phỏng dòng chảy qua phần dẫn dòng với số vòng quay đặc trưng ns = 1.400 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.7. Máy bơm chìm hướng trục có số vòng quay đặc trưng cao ns = 1.400, hiệu suất của máy bơm giảm nhanh chóng, mô phỏng số trường hợp này cho kết quả ηb,5 =55%. Hình 3.7. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có ns = 1.400 Kết luận : Kết quả phân tích trên mô phỏng, cho thấy, với giá trị số số vòng quay đặc trưng vừa và nhỏ ns ≤1.000, thì hiệu suất của bơm không thay đổi nhiểu ở các bơm hướng trục chìm có số vòng quay đặc trưng khác nhau và hiệu suất đều đạt ηb>70%. Luận án lựa chọn giá trị phổ dụng ns = 900 để khảo sát các trường hợp tiếp theo. 3.2.2. Khảo sát đánh giá sự ảnh hưởng của số lá cánh đến hiệu suất máy bơm chìm hướng trục Để xem xét sự ảnh hưởng của số lá cánh (lá cánh bánh công tác và cánh hướng dòng) đến hiệu suất của máy bơm. Luận án sử dụng tổ máy bơm chìm hướng trục có số vòng quay đặc trưng ns = 900 có các thông số kỹ thuật cụ thể như sau: N = 55kW, Htk = 3m, Qtt = 3.300m 3 /h, n = 590v/ph (γloe = 42 0 = const) để khảo sát. a) Trường hợp 1: Số lá cánh bánh công tác Z1 = 3, số lá cánh hướng dòng Z2 =8 b) Hình 3.8. Kết cấu phần dẫn dòng Z1 =3, Z2 = 8 Hình 3.9. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm có Z1 =3, Z2 = 8 11 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.10. Với trường hợp này, hiệu suất thủy lực của máy bơm tại điểm thiết kế (Qtt = 3.300m3/h, Htk = 3m), qua mô phỏng số, hiệu suất đạt ηb ≈ 72,5%. Hình 3.10. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có Z1 =3, Z2 = 8 b) Trường hợp 2: Cũng với các thông số của máy bơm như trong trường hợp 1, nhưng số lá cánh bánh công tác Z1 = 4, số lá cánh hướng dòng Z2 =5. Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.11. Qua mô phỏng số trên hình 3.11, máy bơm chìm hướng trục có mẫu cánh với Z1 = 4; Z2 = 5, hiệu suất đạt ηb ≈ 73% tại điểm Qtt = 3.300m 3 /h, Htk = 3,0m. Hình 3.11. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có Z1 =4, Z2 = 5 c) Trường hợp 3: Giữa nguyên số lá cánh bánh công tác Z1 = 4, số lá cánh hướng dòng Z2 =7. Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.12. Từ kết quả mô phỏng bằng phềm mềm chuyên dụng Pumpal, cho thấy máy bơm chìm hướng trục có mẫu cánh với Z1 = 4; Z2 = 7, hiệu suất đạt ηb ≈ 73,5% tại điểm Qtt = 3.300m 3 /h, Htk = 3,0m (hình 3.12). Hình 3.12. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có Z1 =4, Z2 = 7 d) Trường hợp 4: Giữa nguyên số lá cánh bánh công tác Z1 = 4, số lá cánh hướng dòng Z2 =9 12 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.13. Từ kết quả mô phỏng bằng phềm mềm chuyên dụng Pumpal, hiệu suất máy bơm qua mô phỏng số tại điểm thiết kế Qtt = 3.300m 3 /h, Htk = 3,3m đạt ηb ≈ 73%. Hình 3.13. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có Z1 =4, Z2 = 9 e) Trường hợp 5: Giữa nguyên số lá cánh bánh công tác Z1 = 2, số lá cánh hướng dòng Z2 = 3. Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.14. Hiệu suất máy bơm thông qua mô phỏng số tại điểm thiết kế Qtt = 3.300m 3 /h, Htk = 3,3m đạt ηb ≈ 65%. Hình 3.14. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có Z1 =2, Z2 = 3 Kết luận: Thông qua kết quả mô phỏng của 5 trường hợp với số lá cánh khác nhau, ta thấy, thay đổi số lá cánh không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất máy bơm chìm hướng trục. Do đó, trong phạm vi luận án, tác giả lựa chọn số lá cánh Z1 = 4, Z2 =5 để nghiên cứu các vấn đề tiếp theo. 3.2.3. Mô phỏng dòng chảy trong máy bơm chìm hướng trục bằng phần m m mô phỏng số với sự ảnh hưởng của góc loe bộ phận hướng dòng đến đặc tính năng lượng của bơm Trong phạm vi luận án, tác giả sử dụng phần mềm Pumpal để mô phỏng dòng chảy trong máy bơm chìm hướng trục với các trị số góc loe như sau: γloe,1 = 76 0 ; γloe,2 =60 0, γloe,3 = 42 0, γloe,4 = 30 0 và γloe,5 = 20 0. Ngoài ra, để đánh giá được sự chênh lệch hiệu suất bơm giữa máy bơm chìm hướng trục và máy bơm hướng trục thông thường, luận án mô phỏng cho cả trường hợp góc loe bộ phận hướng dòng bằng 0 độ (γloe,6 = 0 0). Kết quả mô phỏng được trình bày cụ thể dưới đây. 13 a) Trường hợp 1: Dòng chảy qua phần dẫn dòng có góc loe cánh hướng γloe,1 = 76 0 Hình 3.15. Kết cấu hệ thống cánh máy bơm chìm có góc loe cánh hướng γloe,1 = 76 0 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.17. Hiệu suất máy bơm thông qua mô phỏng số tại điểm thiết kế trong trường hợp này đạt trị số ηb,1 ≈ 50%. Hình 3.16. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm góc loe γloe,1 = 76 0 Hình 3.17. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có góc loe γloe,1 = 76 0 b) Trường hợp 2: Dòng chảy qua phần dẫn dòng có góc loe cánh hướng γloe,2 = 60 0 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.18. Hiệu suất bơm trong trường hợp này đạt trị số ηb,2 ≈ 62%. Hình 3.18. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có góc loe γloe,2 = 60 0 c) Trường hợp 3: Dòng chảy qua phần dẫn dòng có góc loe cánh hướng γloe,3 = 42 0 Đây cũng chính là trường hợp 2 của phần nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của số lá cánh hướng dòng đến hiệu suất của máy bơm đã được trình bày ở phần trên, hiệu suất đạt ηb,3 ≈ 73% tại điểm Qtt = 3.300m 3 /h, Htk = 3,0m. 14 d) Trường hợp 4: Dòng chảy qua phần dẫn dòng có góc loe cánh hướng γloe,4 = 30 0 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.19. Trong trường hợp này, hiệu suất máy bơm tăng lên khá nhiều so với các trường hợp trên, hiệu suất bơm theo mô phỏng số đạt ηb,4 ≈ 76% Hình 3.19. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có góc loe γloe,4 = 30 0 e) Trường hợp 5: Dòng chảy qua phần dẫn dòng có góc loe cánh hướng γloe,5 = 20 0 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.20. Trong trường hợp này, hiệu suất máy bơm tăng lên khá nhiều so với các trường hợp trên, hiệu suất bơm theo mô phỏng số đạt ηb,5 ≈ 79% Hình 3.20. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có góc loe γloe,5 = 20 0 f) Trường hợp 6: Dòng chảy qua phần dẫn dòng có góc loe cánh hướng γloe,6 = 0 0 Hình 3.21. Kết cấu hệ thống cánh máy bơm chìm có góc loe cánh hướng γloe,5 = 0 0 Đường cong hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục được trình bày trên hình 3.23. Trong trường hợp này, hiệu suất máy bơm tăng lên khá nhiều so với các trường hợp trên, hiệu suất bơm theo mô phỏng số đạt ηb,6 ≈ 81%. Hình 3.22. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện biên) trong hệ thống cánh có γloe,6 = 0 0 15 Giữa kết quả mô phỏng số và kết quả theo tính toán lý thuyết cũng như những nhận định về khả năng ảnh hưởng của góc loe bộ phận hướng dòng đến hiệu suất của máy bơm là tương đương. Điều đó cho phép khẳng định tính đúng đắn và độ tin cậy của cơ sở lý thuyết về tính toán hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục với sự ảnh hưởng của góc loe γloe Hình 3.23. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm có góc loe γloe,6 = 0 0 Chương IV: Nghiên cứu thực nghiệm mô hình vật lý máy bơm chìm hướng trục 4.1. Giới thiệu hệ thống thử nghiệm máy bơm của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương 4.1.1. Các hệ thống thử nghiệm máy bơm hiện có tại Việt Nam 4.1.2. Giới thiệu chung v hệ thống thử nghiệm máy bơm của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương Để nghiên cứu thực nghiệm máy bơm chìm hướng trục cần có hệ thống thí nghiệm máy bơm đáp ứng yêu cầu về độ tin cậy, chính xác, hiện đại và thuận tiện cho việc theo tác, chỉnh lý số liệu. Với mục tiêu đó, luận án lựa chọn hệ thống thí nghiệm máy bơm của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương. 4.2. Xác định sai số đo 4.3. Xây dựng quy trình thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục Quy trình thử nghiệm của hệ thống thí nghiệm bơm của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương tuân theo quy trình thử nghiệm bơm hiện hành. Sơ đồ thử nghiệm trình bày trên hình 4.2. Hình 4.2. Sơ đồ lắp đặt tổng thể hệ thống thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương 16 4.4. Vấn đề thiết bị đo và hiệu chỉnh số liệu thử nghiệm 4.5. Tổng hợp các kết quả thử nghiệm và phân t ch đánh giá kết quả nghiên cứu thực nghiệm Do điều kiện thực tế, trong phạm vi luận án, tác giả chỉ lựa chọn một số trường hợp mô hình bơm để thử nghiệm. Các kết quả thử nghiệm sẽ được hiển thị trên màn hình hệ thống máy tính chuyên dụng tại phòng điều hành trung tâm (hình 4.3). Hình 4.3. Hệ thống máy tính tại phòng điều hành trung tâm hệ thống thử nghiệm bơm của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương Hình 4.2. Hệ thống thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục tại Công ty Cp chế tạo bơm Hải Dương 4.5.1. Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng trong máy bơm chìm hướng trục 4.5.1. Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng trong máy bơm chìm hướng trục Đề tài lựa chọn 03 mẫu bơm chìm hướng trục có trị số ns = 600, 900 và 1400 để thử nghiệm. a) Thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục có số vòng quay đặc trưng ns = 600 Kết quả thử nghiệm được trình bày trên bảng 4.1 và hình 4.4. Bảng 4.1. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 2.600-4,5. 17 Hình 4.4. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục (ns = 600, γloe = 42 0 ) Từ kết quả thử nghiệm, với máy bơm chìm có ns = 600 đạt hiệu suất tại điểm thiết kế là: ηb = 71,34%. b) Kết quả thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục có số vòng quay đặc trưng ns = 900 Bảng 4.2. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục (ns = 900) Hình 4.5. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 3300-3 (ns = 900, γloe = 42 0 ) 18 Hiệu suất bơm đạt được tại điểm thiết kế là: ηb = 74,72%. c) Thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục có số vòng quay đặc trưng ns = 1.400 Kết quả thử nghiệm tại phòng thí nghiệm được trình bày trên bảng 4.3 và hình 4.6. Bảng 4.3. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 2.400-4,5 Hình 4.7. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục (ns = 1.400, γloe = 42 0 ) Hiệu suất máy bơm tại điểm tính toán đạt được: ηb = 55,2%. Trên cơ sở kết quả tính toán bằng lý thuyết và kết quả đo đạc bằng thực nghiệm, ta xây dựng mối quan hệ giữa hiệu suất đạt được tại điểm thiết kế của máy bơm chìm hướng trục do ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng ns: ηb = f(ns), đồ thị được trình bày trên hình 4.8. Hình 4.8. Quan hệ giữa ηb = f(ns) xác định bằng thực nghiệm và lý thuyết 19 4.5.2. Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của số lá cánh bánh công tác, cánh hướng dòng đến hiệu suất máy bơm chìm hướng trục Đề tài đã lựa chọn 02 mẫu phần dẫn dòng máy bơm chìm hướng trục để thử nghiệm: Mẫu bơm chìm số 1 có số lá cánh bánh công tác Z1 = 4, số lá cánh hướng dòng Z2 =5 và mẫu bơm số 2 có Z1 = 4, Z2 = 7. a) Kết quả thí nghiệm mẫu máy bơm chìm hướng trục số 1 có: Z1 = 4, Z2 = 5 Kết quả đo đạc các thông số kỹ thuật thử nghiệm cho trường hợp này cũng chính là trường hợp máy bơm chìm hướng trục có ns = 900. Hiệu suất đạt được: ηb = 73,05%. b) Kết quả thí nghiệm mẫu máy bơm chìm hướng trục số 2 có: Z1 = 4, Z2 = 7 Kết quả đo đạc các thông số kỹ thuật thử nghiệm được trình bày trên bảng 4.4 và đường đặc tính trên hình 4.10. Bảng 4.4 Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ3.300-3 có Z1 =4, Z2 = 7. Như vậy, hiệu suất bơm đạt được trong trường hợp này là: ηb = 71,374%. Hình 4.9. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục ( Z1 = 4; Z2 = 7, ns = 900, γloe = 42 0 ) 4.5.2. Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của góc loe γloe bộ phận hướng dòng máy bơm chìm hướng trục Luận án lựa chọn mẫu bơm có Z1 = 4, Z2 = 5 để thử nghiệm các trường hợp góc 20 loe cánh hướng dòng khác nhau. Cụ thể, trong phạm vi luận án nghiên cứu 04 trị số góc loe như sau: a) Thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục có góc loe cánh hướng dòng γloe = 76 0 Kết quả được trình bày trên bảng 4.5 và hình 4.10. Bảng 4.5. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục tại góc γloe = 76 0 Từ kết quả đo đạc, ta có, tại điểm thiết kế, máy bơm chìm HTCĐ3.300-3 đạt hiệu suất: ηb = 57,23%. Hình 4.10. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục (γloe = 76 0 , ns =900) b) Kết quả thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục có góc loe cánh hướng dòng γloe = 60 0 Kết quả được trình bày trên bảng 4.6 và hình 4.11 Bảng 4.6. Các thông số kỹ thuậ