Đang tải... (xem toàn văn)
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
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: d 1 - Đường kính vòng đỉnh cánh quạt: d 2 - 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 H m , chi phí không khí V( lưu lượng) với hiệu suất của áp suất cho trước là η h . 2. Trình tự tính toán. 2.1. Tính chi phí không khí cần thiết. V = λ.q s (m 2 /s). q s = 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 (m 3 /s) ⇒ V = 2.0,379 = 0,758 (m 3 /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. ( ) 7060 100 . " * " ÷ = CC (m/s). " * C : Là vận tốc cần thiết tại vùng sàng. 1 Đối với hỗn hợp thóc và tạp chất thì " * C = 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 " * C = 9 (m/s). Vậy ( ) 7060 100 . " * " ÷ = CC = 65 100 .9 = 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 = H t + H d H t : 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 H t1 = 15;20;30 mm cột nước. Ta chọn H t1 = 20mmcột nước. đổi ra ta được H t1 = 1,96 N/m 2 - Đối với lực cản của đường ống gồm: H t2 = tb d lC .2 2 " . γλ 2 H t3 = 2 . 2 " . γξ ∑ C H t2 : Áp suất để thắng lực ma sát theo chiều dài đường ống. l: Chiều dài đoạn ống: l = 1,2m λ : Hệ số ma sát đường ống: - Tra trong sổ tay kỹ thuật λ = 0,04. H t3 : Áp suất để thắng lực ma sát sinh ra do đoạn ống bị gấp khúc. ξ : Hệ số tổn thất cục bộ. - Tra trong sổ tay kỹ thuật ξ = 0,21. Đường ống có 3 đoạn gấp khúc nên tổng tổn thất là: ∑ ξ = 3.0,21 = 0,63. γ : khối lượng riêng không khí ở ĐKTC γ = 1,2 (kg/m 3 ) Với d tb : Đường kính ống dẫn được xác định như sau: 4 2 . . tb d tb d π π = ( ) ba ba . .2 + (*) Với a: chiều cao cửa thổi. b: bề rộng quạt. b = b s = 0,65(m). b s : bề rộng sàng phẳng ta có: a = bC V . " = 65,0.8,13 2 = 0,22 (m). Từ (*) suy ra: d tb = ( ) ba ba + 2 = 65,022,0 65,0.22,0.2 + =0,33 (m). Vậy: 3 H t2 = tb d lC .2 2 " . γλ = ( ) 33,0.2 2,1.2,1. 2 8,13.04,0 = 16,6 (N/m 2 ). H t3 = 2 . 2 " . γξ ∑ C = ( ) 2 2,1. 2 8,13.63,0 = 71,98 (N/m 2 ). Cột áp động: H d = 2 2 " . C γ = ( ) 2 2 8,13 .2,1 = 114,3 (N/m 2 ). vậy: H = H t1 + H t2 + H t3 + H d = 1,96 + 16,6 + 71,98 + 114,3 = 204,84 (N/m 2 ). 2.4. Xác định bề rộng quạt. Lấy bề rộng quạt bằng chiều rộng sàng phẳng. 4 b = b s = 0,65(m). 2.5. Xác định chiều cao cửa thổi. Chiều cao cửa thổi a được xác định từ công thức. bC V a . " = = 65,0.8,13 2 = 0,22 (m). chiều cao a được kiểm tra bằng công thức. a = i.L s .sinδ L s : Chiều dài sàng: ta có F s = L s .b s = 0,875 với b s = 0,65 ⇒ L s = 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 = 60 0 ⇒ sinδ = 0,866. ⇒ a = 0,6.0,6.0,866 = 0,3096 > 0,2 chọn lại δ. chọn δ = 35 0 ⇒ sinδ = 0,57 a = 0,6.0,6.0,57 = 0,205 ≈ 0,2. Vậy chọn góc nghiêng δ = 35 0 là phù hợp nhất. 2.6. Xác định đường kính quạt. với. d s : đường kính cửa hút d 1 : đường kính vòng chân cánh quạt d 2 : đường kính vòng đỉnh cánh quạt Diện tích ở cửa vào cửa quạt. F = ' .2 C V = 4 2 . s d π ⇒ d s = ' . .2 C V π 5 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). ⇒ d s = 7.14,3 2.2 = 0,47 (m). đường kính d 1, d 2 được chọn dựa vào các biểu thức sau d 1 ≤ d s = 0,43 (m). d 2 ≥ 1,4.d s = 1,4.0,43 = 0,602 (m). Ta chọn d 1 = 0,36 (m), d 2 = 0,65 (m). Vì với d 1 , d 2 như vậy ta có. 1 2 d d = 36,0 65,0 = 1,8( thoả mãn nằm trong khoảng 1,75 ÷ 2). Và ta có 1 d a = 65,0 2,0 = 0,3 ≤ 0,5. nên chọn vỏ quạt là vỏ hình trụ. */ Kiểm tra lại các thông số đã tính và lựa chọn. η h = m H H nếu η h = 0,5 ÷ 0,6 thì các thông số được lựa chọn là phù hợp. H m = ( ) 3 2 12 2 2 . ϕϕγ UU − . Trong đó γ là khối lượng riêng không khí γ = 1,2 với các giá trị : 1 . 1 1 1 1 αγ γ ϕ tgtg tg + = 2 . 2 1 1 2 αγ ϕ tgtg + = 1 . 1 1 1 3 αγ ϕ tgtg + = U 1 = ω. 2 1 d 6 U 2 = ω. 2 2 d Ta có : Cu = C ’ .sinβ = C ’ .cosγ ⇒ Cu 1 = C ’ .cosγ 1 . Với γ 1 , γ 2 là các góc được xác định bằng đồ thị và bảng cho sẵn từ đồ thị ta chọn α 1 = 55 0 , α 2 = 55 0 . Với hệ số đặc trưng chế độ làm việc của quạt H d H k = = 84,204 3.114 = 0,75 Với k = 0,75 từ bảng cho sẵn và từ đồ thị ta chọn γ 1 =70 0 , γ 2 =8 0 Vậy ta có: tgγ 1 = 2,4, tgγ 2 = 0,14, tgα 1 = 1,43, tgα 2 = 1,43. 1 . 1 1 1 1 αγ γ ϕ tgtg tg + = = 43,1.4,21 4,2 + = 0,54 2 . 2 1 1 2 αγ ϕ tgtg + = = 43,1.14,01 4,2 + = 0,83 1 . 1 1 1 3 αγ ϕ tgtg + = = 43,1.4,21 4,2 + = 0,23 Cu 1 = C ’ .cosγ 1 = 7.cos70 0 = 2,39 U 1 .Cu 1 = tgα 1 .7.sinγ 1 = 1,43.7.0,94 = 9,4 ⇒ U 1 = Cu 1 + U 1 .Cu 1 = 2,39 + 9,4 = 11,79 = 2 1 U U = 1 2 d d 1,8 ⇒ U 2 = 1,8.11,79 = 21,22 H m = ( ) 3 2 12 2 2 . ϕϕγ UU − = ( ) ( ) [ ] 23,0.79,1183,0.222,21.2,1 22 − = 410,2 với H = 204,84 ⇒ m H H = η = 2,410 84,204 ≈ 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 = U 1 .φ 1 .Π.d 1 .b.μ s .μ Với - μ: hệ số tương đương (μ = 0,6 ÷ 0,8) chọn μ = 0,7 - μ s : hệ số phụ thuộc cấu trúc quạt. 7 μ s = 1 - απ cos. 1 . 1 . d sz giá trị μ s lấy nằm trong khoảng 0,85 ÷ 0,95 ta chọn μ s = 0,85 z: là số cánh quạt s 1 :là độ dày chân cánh quạt Vậy ⇒ V = U 1 .φ 1 .Π.d 1 .b.μ s .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 1 . 1 .60 d U n π = = 2 . 2 .60 d U π 36,0.14,3 79,11.60 = = 625,8 (v/ph) - Chi phí công suất được xác định theo công thức N q = V.H m = 2,7.410,2 = 1107,54 (w) - Công suất thực tế N = η q N với η: là hiệu suất của quạt lấy η = 0,9 ⇒ N = 9,0 54,1107 = 1230,6 (w) 8 . T NH TO N THI T K QU T LY T M 1. N i dung T nh to n xác đ nh các thông số cấu t o và động học của b m ly t m bao g m: - Đường k nh vòng ch n c nh qu t: . to n ph n. Áp su t to n ph n được xác đ nh theo công thức sau: H = H t + H d H t : c t áp t nh dùng để thắng các lực c n ma s t trong qu t và trong đường