Bài giảng Thủy lực máy nén - Chương 11: Luật tương tự & hệ số tỷ tốc - Đặng Quốc Dũng
Phaàn III – Chöông 5
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
CHÖÔNG 11:
LUAÄT TÖÔNG TÖÏ & HEÄ SOÁ TYÛ TOÁC
11.1 ÑÒNH LUAÄT TÖÔNG TÖÏ
Moâ hình maùy bôm cho ta nhöõng cô sôû veà söï töông taùc caùc quaù trình vaät
lyù cuûa doøng chaûy ôû maùy bôm maãu vôùi doøng chaûy ôû caùc maùy bôm khaùc, ñoàng
daïng vôùi maùy bôm maãu goïi laø maùy bôm thöïc. Nhöõng cô sôû veà ñoàng daïng trong
maùy bôm caùnh daãn daãn ñeán söï ñoàng daïng veà cô hoïc, töø ñoù tìm ra caùc tyû leä cuûa
kích thöôùc vaø bieåu thò tính chaát cuûa hai heä thoáng cô hoïc ñoàng loaïi.
Thöïc hieän caùc moâ hình hieän töôïng thuûy ñoäng löïc cuûa doøng chaûy trong
maùy bôm döïa vaøo cô sôû lyù luaän ñoàng daïng bao goàm: ñoàng daïng hình hoïc,
ñoàng daïng ñoäng hoïc vaø ñoàng daïng ñoäng löïc.
Trong lyù thuyeát veà ñoàng daïng, phöông trình cô baûn cuûa ñoäng löïc chaát
loûng coù tính nhôùt vaø khoâng neùn ñöôïc chöùng minh raèng: khi tuaân theo luaät ñoàng
daïng hình hoïc, söï ñoàng daïng veà cô hoïc coù theå ñaûm baûo trong ñieàu kieän coù söï
caân baèng giöõa caùc chæ soá ñoàng daïng Raynoân (Re) Frut (Fr) vaø Strukhan (Sh):
vl
Re ;Fr ;Sh
gl
v2
v
nl
Trong ñieàu kieän thöïc teá, coù tröôøng hôïp chæ caàn moät trong ba chæ soá noùi
treân baèng nhau laø ñuû, ñeå keát luaän coù söï ñoàng daïng cô hoïc, chaúng haïn khi
nöôùc chaûy coù aùp trong oáng, chæ caàn giöõ cho chæ soá Raynoân (Re) khoâng ñoåi
trong moâ hình caùc doøng chaûy.
-
Ñoàng daïng hình hoïc: ñoøi hoûi kích thöôùc cuûa BXCT cuûa maùy bôm thöïc phaûi
tyû leä vôùi kích thöôùc cuûa BXCT cuûa maùy bôm maãu.
Neáu kí hieäu kích thöôùc baäc nhaát baát kì cuûa maùy bôm maãu laø lm vaø kích
thöôùc baäc nhaát töông öùng cuûa maùy bôm thöïc laø lth thì tyû soá giöõa caùc kích thöôùc
ñoù phaûi baèng :
lth
il const
(11-1)
lm
Ví duï ñoái vôùi BXCT cuûa maùy bôm, ta coù:
b
D
th
th
iD il
(11-2)
bm Dm
-
Ñoàng daïng ñoäng hoïc: ñoøi hoûi caùc tyû soá giöõa caùc toác ñoä töông öùng ôû caùc tam
giaùc toác ñoä doøng chaûy cuûa maùy bôm maãu vaø maùy bôm thöïc phaûi baèng
nhau.
Do ñoù, caùc goùc vaø trong caùc tam giaùc toác ñoä töông öùng (hình 4-1)
phaûi baèng nhau, nghóa laø höôùng cuûa caùc toác ñoä töông öùng ôû caùc ñieåm treân maùy
bôm maãu vaø maùy bôm thöïc phaûi gioáng nhau.
1
Phaàn III – Chöông 5
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
Cth uth
W
C2uth C2rth
th
,(4 3)
Cm um Wm C2um C2rm
hay :
2th 2m
2th 2m
Bieát raèng:
sin
C u
sin
D2n
60
u2
ta coù:
C2th D2th.nth
iD.in
iD.i
C2m D2m.nm
(11-4)
u2th
u2m
W2th
iD.in ;
n
W4m
Nhö treân coù nghóa laø caùc tam giaùc toác ñoä töông öùng seõ ñoàng daïng vôùi nhau.
Töø coâng thöùc (4-4) ta coù theå vieát:
C2th
C2m
D .nth Dm.nm
th
hay :
C2
const
D2.n
Töông töï nhö treân ta coù:
u2
const
D2.n
W2
(11-5)
const
D2.n
Caùc bieåu thöùc (11-5) bieåu thò chæ soá ñoàng daïng Sh cuûa maùy bôm maãu vaø
maùy bôm thöïc baèng nhau.
-
Ñoàng daïng ñoäng löïc: cho ñöôïc tyû leä giöõa caùc löïc taùc duïng leân boä phaän
töông öùng cuûa maùy bôm maãu vaø maùy bôm thöïc.
Ta coù theå bieåu thò baèng caùc tyû soá cuûa caùc thoâng soá ñaëc tröng nhö: löu löôïng,
coät nöôùc vaø coâng suaát cuûa maùy bôm maãu vaø maùy bôm thöïc baèng nhau.
Ta coù theå vieát:
Qth dth..D2th.b2th.C2rth
Qm dm..D2m.b2m.C2m
Vaäy:
2
Phaàn III – Chöông 5
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
Q
D2th b2th C2th dth
th
.
.
.
Qm D2m b2m C2m dm
(11-6)
Q
dth
dm
iD3 .in
th
Qm
Neáu xem hieäu suaát giöõa maùy bôm thöïc vaø maùy bôm maãu baèng nhau
(thöïc ra coù sai khaùc ñoâi chuùt) thì:
Q
iD3 .in
(11-7)
(11-8)
th
Qm
Töø coâng thöùc (11-7), ta coù theå vieát ñöôïc:
Q
cons
D23.N
Quan heä giöõa coät nöôùc coù theå xaùc ñònh töø coâng thöùc cô baûn:
U2.C2u
H t .Hl t
g
Vaäy:
Hth th u2th C2uth
Hm m u2m C2um
.
.
Hth
Hm
tth
tm
iD2 .in2
(11-9)
töông töï nhö treân neáu cho raèng : trh tm , ta coù:
Hth
iD2 .in2
Hm
(11-10)
(11-11)
Hoaëc:
H
D22.n2
const
Ñoái vôùi coâng suaát truïc maùy bôm:
QH
N
Nth th
Nm m Qm Hm th
Q
Hth m
th
.
.
.
(11-12)
th
m
dth
dm
tth
tm
tm.dm.cm
tth.dth.cth
X iD3 .in.
X i2 .i2.
X
D n
Nth
Nm
th cm
m cth
iD5 .in3.
.
Neáu chaát loûng qua maùy bôm maãu vaø maùy bôm thöïc, vaø hieäu suaát cô khí
cuûa maùy bôm maãu vaø maùy bôm thöïc baèng nhau (ñieàu naøy coù theå sinh ra khi 2
maùy bôm coù cuøng soá voøng quay) thì ta coù:
Nth
iD5 .in3
(11-13)
Nm
3
Phaàn III – Chöông 5
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
Nghóa laø:
N
D25.n3
const
(11-14)
Neáu giöõ soá voøng quay khoâng ñoåi, nghóa laø in=1, trong coâng thöùc ñoàng
daïng chæ toàn taïi chæ soá ñoàng daïng hình hoïc:
Q
Hth
Hm
Nth
Nm
iD3 ;
iD2 ;
iD3
(11-15)
th
Qm
Neáu iD=1, in1 thì caùc coâng thöùc (11-7);(11-10) vaø (11-13) coù daïng:
Q
Hth
Hm
Nth
Nm
in2;
in3;
(11-16)
th
in ;
Qm
Töø coâng thöùc (4-7), (4-10) ta coù theå suy ra:
Q
Hm
th
4
iD
.
(11-17)
(11-18)
Qm Hth
3
Qm
Hth
4
in
.
Q
Hm
th
Ñoái vôùi tuoác bin thuûy löïc, thöôøng duøng moät soá coâng thöùc ñeå tính laïi tuoác
bin thöïc vaø maãu döïa vaøo cô sôû caùc soá lieäu lyù thuyeát vaø thí nghieäm. Ñoái vôùi maùy
bôm chöa coù cô sôû nghieân cöùu ñaày ñuû, trong thöïc teá söû duïng thöôøng duøng
coâng thöùc cuûa Moâdi ñeå xaùc ñònh th theo m , tuy raèng caùc coâng thöùc naøy
khoâng coù laäp luaän ñaày ñuû.
th 1 (1m )iD0,45.in0,2
(11-19)
Neáu iD=1
th 1 (1m ).in0,2
(11-20)
Khi ñöôøng kính D vaø soá voøng quay n thay ñoåi thì ñoä döï tröõ khí thöïc cuûa
maùy bôm thöïc cuõng seõ ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
Hth Hm.iD2 .in2
Khi soá voøng quay thay ñoåi maø ñöôøng kính D khoâng thay ñoåi thì ñoä cao
chaân khoâng cho pheùp thöïc coù theå vieát:
2
nth
nm
H
H H H
(11-21)
ck
a
a
ck
m
th
ÖÙng duïng ñònh luaät töông töï:
Ñònh luaät töông töï cho pheùp ta :
1. Töø ñieàu kieän laøm vieäc cuûa moâ hình xaùc ñònh ñieàu kieän coâng taùc cuûa maùy
bôm thöïc;
2. Döïa vaøo soá lieäu thí nghieäm töø moät maùy bôm maãu ñeå thieát keá 1 maùy bôm
môùi coù kích thöôùc lôùn hôn;
4
Phaàn III – Chöông 5
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
3. Ngoaøi ra, ñònh luaät ñoàng daïng coøn duøng ñeå veõ laïi ñöôøng ñaëc tính cuûa
maùy bôm ñoù khi soá voøng quay thay ñoåi.
11.2 HEÄ SOÁ TYÛ TOÁC
Heä soá tyû toác ns laø soá voøng quay cuûa moät baùnh xe caùnh quaït maãu ñoàng
daïng hình hoïc vôùi BXCT cuûa maùy bôm maø ta xeùt, coù coät nöôùc baèng H=1m,
coâng suaát hieäu quaû laø P=0,732KW (1maõ löïc) thì löu löôïng bôm leân seõ laø
Qs=0,075 m3/s.
Heä soá tyû toác suy töø ñònh luaät ñoàng daïng:
Neáu goïi:
nth=n; Qth=Q; Hth=H
vaø:
thì:
nm=ns; Qm=Qs; Hm=Hs
3
Q
H
s
4
ns
.
Qs
H
Thay caùc trò soá Qs=0,075m3/s, Hs=1m ta coù:
n Q
ns=3,65
Kieåm tra laïi coâng thöùc
(11-22)
4
H3
1000QH
Neáu thay coâng suaát hieäu quaû Nhd
=
vaøo vò trí cuûa Q trong coâng thöùc
75
(11-22) ta coù:
n Nhq
ns=
(11-23)
H 4 H 2
Chuù yù:
Trong coâng thöùc naøy, löu löôïng Q tính ra m3/s cho baùnh xe caùnh quaït coù moät
cöûa vaøo. Neáu baùnh xe caùnh quaït coù hai cöûa nöôùc vaøo thì coâng thöùc seõ laø :
n Q / 2
ns=3,65
(11-24)
4
H3
Cuõng trong coâng thöùc treân, coät nöôùc tính baèng m cho maùy bôm coù 1 caáp baùnh
xe. Neáu maùy bôm nhieàu caáp, phaûi chia coät nöôùc cho soá caáp baùnh xe tröôùc khi
thay vaøo coâng thöùc treân:
n Q
ns=3,65
(11-25)
3
H
Z
4
Z- soá caáp baùnh xe.
5
Phaàn III – Chöông 5
Giaûng vieân Ñaëng Quoác Duõng
Nhaän xeùt:
Ñoái vôùi moãi loaïi maùy bôm, ns ñöôïc tính theo caùc trò soá Qtk vaø Htk öùng vôùi hieäu
suaát lôùn nhaát.
D2
-
Tyû toác ns bieåu thò hình daïng cuûa maùy bôm, baûng (11-1) cho ta trò soá
D0
giaûm daàn khi ns taêng vaø hình daïng caùnh daãn thay ñoåi töø daïng cong baäc hai
ñeán daïng cong baäc ba ns caøng lôùn, kích thöôùc maùy bôm caøng nhoû goïn. Vì
vaäy, hieän nay ñang coù xu höôùng nghieân cöùu cheá taïo caùc loaïi maùy bôm coù tyû
toác lôùn.
-
Trò soá ns phaûn aùnh daïng ñöôøng ñaëc tính maùy bôm khi ns nhoû, ñöôøng ñaëc
tính Q-H coù ñieåm cöïc ñaïi. ns caøng lôùn, ñöôøng ñaëc tính Q-H töø choã giaûm töø töø
ñeán choã coù ñoä doác lôùn. Khi trò soá ns nhoû, ñöôøng Q-N seõ taêng khi Q taêng.
Ngöôïc laïi ñöôøng Q-N seõ giaûm khi trò soá ns lôùn. Coøn ñöôøng Q- seõ nhoû nhoïn
hôn khi ns caøng lôùn. Vì vaäy, phaïm vi laøm vieäc vôùi hieäu suaát cao cuûa maùy
bôm caøng heïp.
Baûng 11.1
6
6 trang
12780
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Thủy lực máy nén - Chương 11: Luật tương tự & hệ số tỷ tốc - Đặng Quốc Dũng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thuy_luc_may_nen_chuong_11_luat_tuong_tu_he_so_ty.pdf
