Tính toán xác định các thông số cấu tạo và động học của bơm ly tâm

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT LY TÂM 1. Nội dung Tính toán xác định các thông số cấu tạo và động học của bơm ly tâm bao gồm: Đường kính vòng chân cánh quạt: d1 Đường kính vòng đỉnh cánh quạt: d2 Vận tốc quay của cánh quạt: ω Bề rộng quạt: b Chiều cao cửa ra: a Để thoả mãn yêu cầu về cột áp lý thuyết Hm, chi phí không khí V( lưu lượng) với hiệu suất của áp suất cho trước là ηh. 2. Trình tự tính toán. 2.1. Tính chi phí không khí cần thiết. V = λ.qs (m2/s). qs = 0,379 (kg/s). Theo số liệu tính toán của bài trước. λ: Lượng không khí cần thiết để có thể làm sạch 1kg hỗn hợp trên mặt sàng. Lấy λ = 2 (m3/s) V = 2.0,379 = 0,758 (m3/s). 2.2. Tốc độ dòng khí đẩy ra ở cửa quạt. Vận tốc dòng khí đẩy ra ở cửa quạt được xác định theo công thức. (m/s). : Là vận tốc cần thiết tại vùng sàng. Đối với hỗn hợp thóc và tạp chất thì = 8 10 (m/s). Do thất thoát và do việc mở rộng miệng thổi cho nên tốc độ này chỉ bằng 60% 70% tốc độ ở ngay cửa ra của quạt. Ta chọn = 9 (m/s). Vậy = = 13,8 (m/s). đảm bảo đủ tốc độ thổi bay hạt thóc ( tốc độ thổi bay hat thóc > 11m/s). 2.3. Xác định áp suất toàn phần. Áp suất toàn phần được xác định theo công thức sau: H = Ht + Hd Ht: cột áp tĩnh dùng để thắng các lực cản ma sát trong quạt và trong đường ống dẫn tới sàng. - Đối với lực cản nội tại quat lấy Ht1 = 15;20;30 mm cột nước. Ta chọn Ht1 = 20mmcột nước. đổi ra ta được Ht1 = 1,96 N/m2 - Đối với lực cản của đường ống gồm: Ht2 = Ht3 = Ht2: Áp suất để thắng lực ma sát theo chiều dài đường ống. l: Chiều dài đoạn ống: l = 1,2m : Hệ số ma sát đường ống: - Tra trong sổ tay kỹ thuật = 0,04. Ht3: Áp suất để thắng lực ma sát sinh ra do đoạn ống bị gấp khúc. : Hệ số tổn thất cục bộ. - Tra trong sổ tay kỹ thuật = 0,21. Đường ống có 3 đoạn gấp khúc nên tổng tổn thất là: = 3.0,21 = 0,63. : khối lượng riêng không khí ở ĐKTC = 1,2 (kg/m3) Với dtb : Đường kính ống dẫn được xác định như sau: = (*) Với a: chiều cao cửa thổi. b: bề rộng quạt. b = bs = 0,65(m). bs: bề rộng sàng phẳng ta có: a = = = 0,22 (m). Từ (*) suy ra: dtb = = =0,33 (m). Vậy: Ht2 = = = 16,6 (N/m2). Ht3 = = = 71,98 (N/m2). Cột áp động: Hd = = = 114,3 (N/m2). vậy: H = Ht1 + Ht2 + Ht3 + Hd = 1,96 + 16,6 + 71,98 + 114,3 = 204,84 (N/m2). 2.4. Xác định bề rộng quạt. Lấy bề rộng quạt bằng chiều rộng sàng phẳng. b = bs = 0,65(m). 2.5. Xác định chiều cao cửa thổi. Chiều cao cửa thổi a được xác định từ công thức. = = 0,22 (m). chiều cao a được kiểm tra bằng công thức. a = i.Ls.sinδ Ls: Chiều dài sàng: ta có Fs = Ls.bs = 0,875 với bs = 0,65 Ls = 0,57 (m). i : hệ số chỉ phần chiều dài sàng có luồng không khí thổi trực tiếp chọn : i = 0,6 δ : góc nghiêng hướng thổi so với mặt sàng chọn δ = 600 sinδ = 0,866. a = 0,6.0,6.0,866 = 0,3096 > 0,2 chọn lại δ. chọn δ = 350 sinδ = 0,57 a = 0,6.0,6.0,57 = 0,205 ≈ 0,2. Vậy chọn góc nghiêng δ = 350 là phù hợp nhất. 2.6. Xác định đường kính quạt. với. ds: đường kính cửa hút d1: đường kính vòng chân cánh quạt d2: đường kính vòng đỉnh cánh quạt Diện tích ở cửa vào cửa quạt. F = = ds = C’: vận tốc dòng khí tại cửa vào, theo kinh nghiệm nên chọn C’ nằm trong giới hạn C” ≥ C’ ≥ 0,5.C” ↔ 13,8 ≥ C’ ≥ 0,5.13,8 ↔ 13,8 ≥ C’ ≥ 6,9 ta chọn C’ = 7 (m/s). ds = = 0,47 (m). đường kính d1, d2 được chọn dựa vào các biểu thức sau d1 ≤ ds = 0,43 (m). d2 ≥ 1,4.ds = 1,4.0,43 = 0,602 (m). Ta chọn d1 = 0,36 (m), d2 = 0,65 (m). Vì với d1, d2 như vậy ta có. = = 1,8( thoả mãn nằm trong khoảng 1,75 ÷ 2). Và ta có = = 0,3 ≤ 0,5. nên chọn vỏ quạt là vỏ hình trụ. */ Kiểm tra lại các thông số đã tính và lựa chọn. ηh = nếu ηh = 0,5 ÷ 0,6 thì các thông số được lựa chọn là phù hợp. Hm = . Trong đó γ là khối lượng riêng không khí γ = 1,2 với các giá trị : U1 = ω. U2 = ω. Ta có : Cu = C’.sinβ = C’.cosγ Cu1 = C’.cosγ1. Với γ1, γ2 là các góc được xác định bằng đồ thị và bảng cho sẵn từ đồ thị ta chọn α1 = 550, α2 = 550. Với hệ số đặc trưng chế độ làm việc của quạt = = 0,75 Với k = 0,75 từ bảng cho sẵn và từ đồ thị ta chọn γ1 =700, γ2 =80 Vậy ta có: tgγ1 = 2,4, tgγ2 = 0,14, tgα1 = 1,43, tgα2 = 1,43. = = 0,54 = = 0,83 = = 0,23 Cu1 = C’.cosγ1 = 7.cos700 = 2,39 U1.Cu1 = tgα1.7.sinγ1 = 1,43.7.0,94 = 9,4 U1 = Cu1 + U1.Cu1 = 2,39 + 9,4 = 11,79 1,8 U2 = 1,8.11,79 = 21,22 Hm = = = 410,2 với H = 204,84 = ≈ 0,5 thoả mãn nằm trong khoảng 0,5 ÷ 0,6 Vậy các thông số được lựa chọn là hợp lý. Tính V. Từ công thức V = U1.φ1.Π.d1.b.μs.μ Với - μ: hệ số tương đương (μ = 0,6 ÷ 0,8) chọn μ = 0,7 - μs: hệ số phụ thuộc cấu trúc quạt. μs = 1 - giá trị μs lấy nằm trong khoảng 0,85 ÷ 0,95 ta chọn μs = 0,85 z: là số cánh quạt s1 :là độ dày chân cánh quạt Vậy V = U1.φ1.Π.d1.b.μs.μ = 11,79.0,54.3,14.0,36.0,65.0,85.0,7 = 2,7 (m/s) 2.7. Tính công suất quạt và số còng quay cần thiết - Số vòng quay cần thiết = = 625,8 (v/ph) Chi phí công suất được xác định theo công thức Nq = V.Hm = 2,7.410,2 = 1107,54 (w) Công suất thực tế N = với η: là hiệu suất của quạt lấy η = 0,9 N = = 1230,6 (w)