TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
BỘ MÔN LỌC HOÁ DẦU

MÔN HỌC:

CÁC QUÁ
LỰC VÀ CƠ
LIỆU RỜI

TRÌNH THỦY
HỌC VẬT

BÀI TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI :Tìm hiểu về bơm, quạt và máy nén trong công nghệ
hoa học.
GVHD :VŨ VĂN TOÀN
SV
:
LỚP : LỌC HÓA DẦU K58
MSV :1321

Vũng Tàu, tháng 10/2015

1


Mục lục
Trang
LỜI
MỞ

số
loại
bơm
khác
.....................................................................................................................................
17
1.3 CHỌN BƠM
2


.....................................................................................................................................
18.................................................................................................................................
PHẦN 2 MÁY NÉN KHÍ
.....................................................................................................................................
19
2.1.ĐỊNH
NGHĨA
VÀ
PHÂN
LOẠI
.....................................................................................................................................
19
2.1.1.
Định
nghĩa
.....................................................................................................................................
19
2.1.2.
Phân
loại

22
2.4.1.
Máy
nén
pittong
.....................................................................................................................................
22
2.4.2. Máy nén roto và máy thổi roto
.....................................................................................................................................
24
2.5.
MÁY
NÉN
ĐỘNG
HỌC
.....................................................................................................................................
25
2.5.1. Máy nén ly tâm
3


.....................................................................................................................................
25
2.5.2. Máy nén động học khác
.....................................................................................................................................
30
PHẦN
3
QUẠT
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
35
3.2.4.
Quạt
sườn
.....................................................................................................................................
35
3.3.

Nguyên

tắc

4

làm

việc


.....................................................................................................................................
37
3.3.1.
Vận
tốc
tam
giác
.....................................................................................................................................
37
3.3.2.

Tổn
thất
vùng
cánh
quạt
nạp
khí
.....................................................................................................................................
40
3.5.2.
Tổn
thất
do
rò
rỉ
.....................................................................................................................................
40
3.5.3.
Tổn
thất
do
cánh
quạt
.....................................................................................................................................
40
3.5.4.
Tổn
thất
do
khuếch

cũng phải cần tới bơm, quạt và máy nén.
Sự hoạt động của bơm quạt và máy nén có ảnh hưởng lớn tới hoạt động của toàn
bộ dây truyền công nghệ đến môi trường , đén quá trình điều khiển ,đến năng xuất
của máy và giá thành sản phẩm . Chính vì vậy việc hiểu biết và nắm vững nguyên
lý làm việc cấu tạo tính toán thiết kế sữa chữa ,lắp ghép và vận hành các máy bơm,
quạt và máy nén là hết sức cần thiết.

PHẦN 1:

MÁY BƠM

Máy bơm nước là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài (cơ
năng, điện năng, thủy năng…) và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy
đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống
đường ống.

6


Người ta chia máy bơm nước ra nhiều loại dựa vào những đặc điểm như:
nguyên lý tác động của cánh bơm vào dòng nước, dạng năng lượng làm chạy máy
bơm, kết cấu máy bơm, mục đích bơm, loại chất lỏng cần bơm… Trong đó thường
dùng đặc điểm thứ nhất để phân loại máy bơm; theo đặc điểm này máy bơm được
chia làm hai loại: bơm động học và bơm thể tích.
1.1.Bơm thể tích
Bơm thể tích: Là loại bơm có thể biến đổi trực tiếp cơ năng thành thế năng,
thông qua quá trình nén, giảm chất lỏng bằng cách thay đổi theo chu kì dung tích
trong một thể tích kín. Có thể chia bơm thể tích thành các loại bơm khác nhau.
Một số đặc điểm của bơm thể tích:


b)Bơm tác dụng kép
Nguyên lí làm việc: Ở bơm tác dụng kép hai mặt của pistong dều làm việc.Trong
một vòng quay của trục,bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy.Như vậy là phải
có hai xupap hút và hai xupap đẩy.Khi pittong l đi sang phía phải thì xupap hút 2
và xupap đẩy 4 mở ra,còn xupaphuts 3 và xupap đẩy 5 đóng lại. Như vậy phần trái
hút và phần phải đẩy.Khin pistong đi sang trái sẽ có hiện tượng ngược lại.

Hình2: Sơ đồ bơm piston đĩa tác dụng kép
8


c, Một số loại bơm khác: Bơm tác dụng 3, bơm tác dụng4
1.1.1.2 Lưu lượng của bơm




Lưu lượng lý thuyết: công thức chung đẻ xác định lưu lượng lý thuyết của
bơm:
Q0 = (i),m3/s
-F diện tích pittong,m2
-S khoảng chạy của pittong
-n số vòng quay của bơm
-i số lần tác dụng của bơm.
-Ψthừa số ảnh hương tới của cán.
Lưu lượng thực tế : do một số nguyên nhân nên lưu luongj thực tế của bơm
nhỏ hơn lưu lượng lí thuyết và được xác định theo công thức:
Q = Q0ŋV =ŋV.i.Ψ() ,m3/s

1.1.1.3 Chiều cao áp lực của bơm

Hình3: Đặc tuyến của bơm bít tông
1.1.1.5 Công suất và hiệu suất của bơm pistong


Công suất chỉ thị của bơm pistong được xác định theo công thức:
Nct =ipiFSn / 60.103 ,kW
Trong đó;

-i số lần tác dụng;
-F diện tích pistong ,m2;
-S khoảng chạy pistong ,m;
-pi áp suất trung bình;



Công suất có ích(công suất thủy lực) được xác định theo công thức:
Ni = ρgHQ/103 ,kw
Công suất của động cơ bơm được xác định theo công thức :
Ndc =kN/ղtd ,kw
Trong đó -k hệ số dữ trữ ;
- ղtd hiệu suất truyền động;

1.1.1.6. Sữa chữa bơm.
Bơm làm việc qua 500÷1000 h cần được xem xét, sữa chữa và khác phục các
sai sót của xupap, vòng piston (xécmăng), đệm trong hộp đệm các chi tiết của các
cơ cấu truyền động và phối hơi.
Sau 4000÷5000 h làm việc cần tháo bơm để kiểm tra tất cả các chi tiết và khác
phục thiếu sót .
10


lỏng ra vào a, b. Khi roto quay theo chiều mũi tên thì rãnh 5 bên trái là cửa hút A,
rãnh bên phải là cửa đẩy B.
Ưu điểm: tạo được áp suất nén cao và không phụ thuộc vào lưu lượng và tần số
quay của tay biên.
Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, lưu lượng cấp không đều và chạy chậm, làm tăng
kích cỡ khi có lưu lượng lớn
1.1.2.2 Bơm bánh răng.
Là loại roto quay, trong đó môi chất được chuyển dịch trong mặt phẳng thẳng
góc với tâm quay của thiết bị. Bơm bánh răng được dùng trong các máy thủy lực
(máy ép, máy nâng, cần cẩu, máy đào đất,…..), trong hệ thống điều khiển tự động,
trong bôi trơn các bộ phận chuyển động của máy. Do không có van hút và đẩy nên
bơm bánh răng có thể quay với tốc độ lớn (n = 700 – 5000 vòng/phút) và được
truyền động trực tiếp bằng động cơ.
Khi làm việc bơm bánh răng luôn tiếp xúc với dầu nhờn, dầu thủy lực, vì
vậy tuổi thọ khá cao. Các bề mặt làm việc của bơm phải được chế tạo với độ chính
xác và độ lỏng cao thì mới tạo được áp lực và đỡ mất mát lưu lượng.

Hình5: Bơm bánh

răng ăn khớp
trong

1.1.2.3 Bơm cánh gạt

12


Bơm thủy lực cánh gạt là bơm thủy lực roto có kết cấu đơn giản làm việc ít
ồn, có khả năng điều chỉnh được lưu lượng. Loại máy này yêu cầu việc lọc chất
lỏng khắt khe khi làm việc.


Ưu điểm:

-

Bơm ly tâm có cấu tạo khá đơn giản. Do đó hầu hết thợ cơ khí đều có thể tự
gia công và chế tạo một máy bơm ly tâm đơn giản bằng những phương tiện
sẵn có. Việc tháo lắp và sửa chữa bơm rất đơn giản, dễ làm.

-

Giá thành tương đối rẻ, diện tích không lớn nên dễ sử dụng và dễ di chuyển.
Có thể khởi động máy bơm nhanh, dễ dàng điều chỉnh.
Khi bơm có thể truyền nước đều đặn, liên tục. Ngoài nước ra còn có thể bơm
truyền được các loại chất lỏng khác, thậm chí là hỗn hợp chất rắn và chất


-

lỏng.
Dễ thích ứng và nâng cao hiệu suất của liên hợp bơm.
Ngoài những ưu điểm trên thì bơm ly tâm cũng có các nhược điểm như:
Không có khả năng tự hút (trước khi khởi động bơm cần đổ đầy chất lỏng
vào bánh cánh và đường ống hút) nên làm tăng giá thành và thiết bị của bơm

-

thêm phức tạp.
Hiệu suất thấp khi vòng quay nhỏ.
Hiệu suất của bơm giảm nhiều khi độ nhớt của chất lỏng cần bơm tăng lên.


ra.
Ống hút, ống đẩy: hai loại ống này có thể làm bằng gang đúc, tôn hàn hoặc

c)

cao su.
Một số dạng của bánh công tác bơm ly tâm thường được sử dụng (hình

15


Hình8: Các dạng bánh công tác
d)

Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm:

-

Một vật khi quay quanh trục phải chịu một lực có hướng kéo vật ra xa trục

-

quay và có phương lực đi qua tâm quay. Đó là lực ly tâm.
Hạt nước khi nằm trên một đĩa tròn phẳng đang quay sẽ chịu tác dụng của

-

lực ly tâm và dịch chuyển dần từ tâm quay ra phía ngoài.
Bơm ly tâm là loại bơm theo nguyên lý lực ly tâm. Nước được dẫn vào tâm

Đặc điểm của bơm ly tâm:

-

Bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, hóa chất, kể cả hỗn hợp các

-

f)

chất lỏng và rắn.
Phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao:
• Cột nước bơm H = 10hàng ngàn mét
• Lưu lượng bơm Q = 2 100.000 /h
• Công suất động cơ N = 16000 kW
Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy.
Hiệu suất của bơm tương đối cao so với các loại bơm khác = 0,65
Giá thành không cao lắm.
Một số lưu ý khi sử dụng bơm ly tâm
- Khi mua bơm, phải chọn bơm theo đúng những yêu cầu về thông số
-

kỹ thuật.
Trang bị các thiết bị đo áp suất, đo chân không, van một chiều… để

-

làm việc hiệu quả hơn.
Trước khi khởi động máy, nên kiểm tra lại động cơ, các mối ghép, dầu


1.2.1.2 Bơm hướng trục

Hình9: Sơ đồ hoạt động của máy bơm hướng trục
1,6 – than máy bơm và cụm ổ trục; 2 – BXCT; 3 – cánh của BXCT;
4 – trục; 5 – cánh hướng dòng; 7,8 – biểu đồ tốc độ dòng chảy v = f (
R ) sau cửa ra cánh hướng dòng và trước của vào BXCT;
9 – phần lưu
tuyến.
Trong các bơm hướng trục chất lỏng chảy qua phần chảy dọc theo mặt hình
trụ, trục quay của chất lỏng là trục quay. Trước cửa vào BXCT 2 và trên cửa ra từ
cánh hướng dòng 5 hướng của dòng chảy trùng với hướng trục quay 4. Máy bơm
trục được sản xuất 2 kiểu: cánh gắn cố định với bầu BXCT và kiểu cánh có thể
quay được quanh trục của chúng. Máy bơm hướng trục có trục đứng và trục ngang.
Kiểu trục ngang thường dùng với trạm bơm nhỏ. Máy bơm hướng trục dùng
để bơm nước có thành phần hạt lơ lửng kích thước đến 0,1mm hàm lượng lớn hơn
0,3% làm việc không lớn hơn 35C.

18


Có thể đặt làm loại bơm này có khả năng làm việc trong môi trường nhiệt độ
cao hơn và chịu được hàm lượng bùn cát lớn hơn quy định trên. Bơm hướng trục là
bơm có khả năng lưu lượng lớn, cột nước thấp, hiệu suất cao.
1.2.1.3 Bơm cánh chéo

Hình10 : Cấu tạo bơm hướng chéo trục đứng
Về các thông số cột nước, lưu lượng và hiệu suất thì máy bơm hướng chéo chiếm
vị trí trung gian giữa hai loại bơm li tâm và hướng trục.
Chất lỏng từ nguồn chuyển động theo hướng trục dọc ống hút 1 vào BXCT 2.
Trong BXCT 2 dòng nước quay 1 góc nhỏ hơn 900 so với trục quay 7 rồi tịnh tiến


< 500
= 500 – 4000
= 2000 – 8000
= 7000 – 20000


: bơm thể tích
: bơm ly tâm
: bơm hỗn hợp
: bơm hướng trục

Và một số yêu cầu khác:
- Nhỏ gọn, ít ồn, chi phí đầu tư và vận hành, bảo dưỡng
- Có công dụng riêng: định lượng, đo đếm…..

Dựa vào đường đặc tính của bơm và đặc tính hệ thống: tránh chọn bơm quá lớn

PHẦN 2

MÁY NÉN KHÍ

2.1. Định nghĩa và Phân loại máy nén khí
2.1.1. Định nghĩa
Máy nén khí là các loại máy móc có chức năng làm tăng áp suất của khí.
2.1.2. Phân loại
20


Máy nén khí được sử dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau như : Nghành

1.

Tỷ số nén : là tỷ số giữa áp suất khí ra P d và áp suất khí vào Ph của máy
nén:
=

2.

3.

(2.2)

Năng suất Q tính bằng khối lượng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn
vị thời gian hoặc thể tích khí cung cấp bằng máy nén trong một đơn vị thời
gian quay về điều kiện hút.
Công suất N : là công suất tiêu hao để nén và truyền khí.
21


Ngoài các thông số trên ,cần chú ý tới :
Các hiệu suất của máy nén
Các hệ số lưu lượng : áp suất và nhiệt độ khí vào P h và th (hoặc Th), áp suất
và nhiệt độ khí ra Pd và td (hoặc Td) .
 Đặc tính vật lý của khí nén gồm: Tỷ nhiệt, chỉ số đoạn nhiệt, vận tốc âm,
khối lượng riêng, tính độc , tính cháy nổ, tính ăn mòn hóa học, phương trình
trạng thái, các hằng số khí và các thông số ứng với các phương trình đó.
2.3 CÁC PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ




(2.5)


Khi ở cùng điệu kiện nhiệt độ và áp suất, quan hệ giữa và b là:
=1+

b= .( - 1)

(2.6)

Ngoài ra người ta còn dùng chỉ số sai lệch độ nén ép:
===( -

1).

(2.7)

Rút ra ta có:
b=273.R.

(2.8)

= +1

(2.9)

Như vậy thể tích riêng của khí thực được xác định theo công thức :
V =R. ( + 273R) , m3/kg

(2.10)

51,35

Cácbonic

304,1

73

Không khí

132,3

38,4

Sunfuarơ

430,2

77,7

CH4

190,5

47,2

Oxit nito

179


62

Nito

125,9

33,5

C4H10

426

36

2.4 MÁY NÉN THỂ TÍCH
Máy nén thể tích được sử dungjkhi cần tạo áp suát lownsmaf năng suất thì nhỏ
hoạc vừa . loại này gồm :máy nén pittong và máy nén roto ( máy nén trục vít, tấm

23


trượt, vòng chất lỏng…). Các loại máy nén thể tích cũng được dùng làm máy hút
chân không để tạo độ chân không cao gần như tuyệt đối.
2.4.1 Máy nén pittong
2.4.1.1 Nguyên lí hoạt động
a) Máy nén piston một cấp
Khi piston đi sang phải V tăng dần. P giảm, van nạp mở ra, không khí ở bên
ngoài đi vào trong xi lanh, thực hiện quá trình nạp khí. Khi piston đi sang trái,
không khí trong xi lanh được nén lại, P tăng dần, van nạp đóng, đến khi P tăng lớn
hơn sức căng lò xo (van xả) van xả tự động mở, khí nén sẽ qua van xả theo đường

Nhược điểm: Tạo ra khí nén theo xung , thường có dầu ,ồn.
2.4.1.2 Năng xuất của máy nén piston
Năng xuất của máy nén là thể tích khí được đẩy ra khỏi máy nén trong một đơn
vị thời gianquy về điều kiện hút:
Q = (pđ Th /phTđ )Vđ , m3/s
•



Trong đó:
- pđ lượng khí đẩy , m3
-pđ ,ph áp suất khí ra và vào máy nén,N/cm2
- Th ,Tđ nhiệt độ khí ra và vào máy nén, 0K
Năng suất lý thuyết của máy nén piston xã định tương tự như năng xuất lý
thuyết của bơm piston:
, m3/s

Qlt =
•



Trong đó :
-F diện tích piston ,m/s2
-S khoảng chạy của piston, m
-n số lần đi lại của piston trong một phút,hoạc số vòng quay của trục trong
một phút, vg/ph
- i số lần tác dụng.
-Ψ hệ số kể đến ảnh hưởng của cán piston.
Năng xuát thực của máy nén piston khác với năng xuất lý thuyết .nguyên