Chuyển đến nội dung chính

Lý thuyết cơ bản về bơm

Atmospheric Pressure

Atmospheric Pressure

@ Sea Level

Absolute Pressure

The sum of the available atmospheric pressure and the gage pressure in the pumping system

Absolute Pressure (PSIA) = Gauge Pressure + Atmospheric Pressure

Absolute P. = 150 PSIG (Gauge P.) + 14.7 PSI (Atmospheric P.) = 164.7 PSIA

Vacuum

The full or partial elimination of Atmospheric Pressure

Atmospheric Pressure on the Moon = 0 = Full Vacuum

1 Inch Hg Vacuum = 1.13 Ft of Water

Specific Gravity

Specific Gravity is the ratio of the weight of anything to the weight of water.

Specific Gravity of HCl = (Weight of HCl)/(Weight of Water) = (10.0)/(8.34) = 1.2

Pressure and Liquid Height Relationship (Head)

1 PSI = 2.31 Ft of Water

Pressure, Liquid Height, & Specific Gravity Relationship

Pressure (PSI) = Head (FT) x Specific Gravity (SG) / 2.31

Example - Water - 231Ft x 1.0 / 2.31 = 100 PSI

Example - HCL - 231 Ft x 1.2 / 2.31 = 120 PSI

Example - Gas - 231 Ft x .80 / 2.31 = 80 PSI

Vapor Pressure

The pressure pushing against atmospheric pressure on liquids at elevated temperatures.

Suction Head

A Suction Head exists when the liquid is taken from an open to atmosphere tank where the liquid level is above the centerline of the pump suction, commonly known as a Flooded Suction.

Total Dynamic Head

Total Dynamic Head (TDH) = Elevation(ft) + Friction(ft)

Centrifugal Pump Components

The two main components of a centrifugal pump are the impeller and the volute. The impeller produces liquid velocity and the volute forces the liquid to discharge from the pump converting velocity to pressure. This is accomplished by offsetting the impeller in the volute and by maintaining a close clearance between the impeller and the volute at the cut-water. Please note the impeller rotation. A centrifugal pump impeller slings the liquid out of the volute. It does not cup the liquid.

Pump Performance Curve

A Pump Performance Curve is produced by a pump manufacturer from actual tests performed and shows the relationship between Flow and Total Dynamic Head, the Efficiency, the NPSH Required, and the BHP Required.

Higher Head = Lower Flow Lower Head = Higher Flow

Lower Flow = Lower Horsepower Higher Flow = Higher Horsepower

Based on Water SG 1.0

Capacity

A Centrifugal Pump is a variable displacement pump. The actual flow rate achieved is directly dependent on the Total Dynamic Head it must work against.

The flow capacity of a centrifugal pump also depends on three (3) other factors:

1 Pump Design

2 Impeller Diameter

3 Pump Speed

Affinity Laws

The performance of a centrifugal pump is affected by a change in speed or impeller diameter.

Q = Capacity (GPM) D = Impeller Diameter N= Speed(RPM)

H = Total Dynamic Head(Feet) BHP = Brake Horsepower

The affinity law for a centrifugal pump with the impeller diameter held constant and the speed changed:

Flow: Q1 / Q2 = N1 / N2

Example: 100 / Q2 = 1750/3500 Q2 = 200 GPM

Head: H1/H2 = (N1) x (N1) / (N2) x (N2)

Example: 100 /H2 = 1750 x 1750 / 3500 x 3500 H2 = 400 Ft

Horsepower (BHP):

BHP1 / BHP2 = (N1) x (N1) x (N1) / (N2) x (N2) x (N2)

Example: 5/BHP2 = 1750 x 1750 x 1750 / 3500 x 3500 x 3500 BHP2 = 40

The affinity law for a centrifugal pump with the speed held constant and the impeller diameter changed:

Flow: Q1 / Q2 = D1 / D2

Example: 100 / Q2 = 8/6 Q2 = 75 GPM

Head: H1/H2 = (D1) x (D1) / (D2) x (D2)

Example: 100 /H2 = 8 x 8 / 6 x 6 H2 = 56.25 Ft

Horsepower (BHP):

BHP1 / BHP2 = (D1) x (D1) x (D1) / (D2) x (D2) x (D2)

Example: 5/BHP2 = 8 x 8 x 8 / 6 x 6 x 6 BHP2 = 2.1

Brake Horsepower

BHP = Flow(GPM) X TDH(FT) x SG /3960xEFFICIENCY(%)

Example: BHP = (100 GPM) x (95 Ft) x (1.0) / 3960 x .6 BHP = 4.0

Calculating Total Dynamic Head (TDH)

Flooded Suction Application

TDH = Total Discharge Head - Total Suction Head

Total Suction Head = Static - Friction

Total Discharge Head = Static + Friction

Suction Lift Application

TDH = Total Discharge Head + Total Suction Lift

Total Suction Lift= Static + Friction

Total Discharge Head = Static + Friction

Total Dynamic Head = Total Discharge Head + Total Suction Head

System Head Curve

To Calculate a System Head Curve several points must be chosen to calculate friction losses on both the suction and discharge sides of the pump at various flow rates. The static suction head/lift and the static discharge head remain constant.

Net Positive Suction Head

Net Positive Suction Head Required (NPSHR)

The net positive suction head required is a function of the pump design at the operating point on the pump performance curve.

Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

The net positive suction head available is a function of the pump suction system.

The Net Positive Suction Head is the absolute total suction head in feet.

The NPSH available in a flooded suction system is:

Atmospheric Pressure (-) Vapor Pressure (+) Liquid Height (-) Friction in the Suction Line.

The NPSH available in a suction lift system is:

Atmospheric Pressure (-) Vapor Pressure (-) Liquid Ht. (-) Friction in the Suction Line.



If the NPSHA <>

Cavitation

Cavitation may occur in two different forms:

Suction Cavitation

Suction Cavitation occurs when the pump suction is under a low pressure/high vacuum condition where the liquid turns into a vapor at the eye of the pump impeller. This vapor is carried over to the discharge side of the pump where it no longer sees vacuum and is compressed back into a liquid by the discharge pressure. This imploding action occurs violently and attacks the face of the impeller. An impeller that has been operating under a suction cavitation condition has large chunks of material removed from its face causing premature failure of the pump.

Discharge Cavitation

Discharge Cavitation occurs when the pump discharge is extremely high. It normally occurs in a pump that is running at less than 10% of its best efficiency point. The high discharge pressure causes the majority of the fluid to circulate inside the pump instead of being allowed to flow out the discharge. As the liquid flows around the impeller it must pass through the small clearance between the impeller and the pump cutwater at extremely high velocity. This velocity causes a vacuum to develop at the cutwater similar to what occurs in a venturi and turns the liquid into a vapor. A pump that has been operating under these conditions shows premature wear of the impeller vane tips and the pump cutwater. In addition due to the high pressure condition premature failure of the pump mechanical seal and bearings can be expected and under extreme conditions will break the impeller shaft.

Suction Cavitation & Discharge Cavitation are extremely damaging to pump components.


SCCK.TK (www.pumprite.com)

Pressure, Head, and Friction Loss

Use Pressure to Measure Height

Pressure is a useful way to determine head - both Static Head (in a delivery pipeline) and Total Dynamic Head, in a pipeline being pumped. It is also a good diagnostic tool for checking the pumping system after it is installed.





There is a direct relationship between Head and Pressure*.

Pressure (kPa) = Height (Mts) x Gravity (m/s2)

The value for Gravitational Acceleration at sea level is 9.81 Metres per second per second. For convenience we use the number 10. So the formula to calculate pressure can be re-stated to calculate the height of a column of water (or the maximum height of a pipeline holding water). The formula is:-







Pressure (kPa)

Height (Mtrs) = __________________

10

If the pressure in a static pipeline (that is the pipe is full with water, but not flowing) is say 400 KiloPascals (kPa), the height of the water in the line is 40 Metres. If the pressure is read while the water is flowing in the pipeline then the pressure will indicate Total Dynamic Head. The difference between the flowing pressure and the static pressure, is the Friction Loss in the pipeline, at that flow rate. This number will increase if the flow rate increases.

Some useful conversions are :-

KiloPascals
KPa

Pounds per Sq Inch (PSI)

Metres of Water

Feet of Water

1

0.145

0.102

0.335

6.895

1

0.703

2.31

9.810

1.420

1

3.28

2.984

0.433

0.305

1

* The real formula actually includes Density, but as we usually pump water and the density if water is 1, we ignore this part of the equation.

Related Posts by Categories



Nhận xét

Bài đăng xem nhiều

Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc. Sơ đồ miền dung sai Miền dung sai Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa  1...

Tải miễn phí phần mềm triển khai hình gò

Phần mềm này sẽ giúp các bạn đưa ra bản vẽ triển khai gia công đầy đủ và chính xác, cho phép các bạn xuất ra bản vẽ Autocad để tiện hơn cho việc tính toán, in ấn , quản lý. [MF] —–  nhấn chọn để download Lưu ý: sau khi giải nén và cài đặt thì chép pns4.exe (có sẵn sau khi giải nén) đè lên file pns4.exe mới. Phiên bản này có đầy đủ kích thước với các kiểu ống và help. Nên chạy run as administrator trong win 7. Xin chào bạn!  Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. Nguyễn Thanh Sơn

Tải giáo trình chuyên nghành cơ khí [pdf]

Danh mục sách chuyên nghành cơ khí do chúng tôi tìm kiếm sưu tầm trên internet, đường link google drive có sẵn (pdf).  Nếu có điều kiện các bạn nên mua sách để ủng hộ tác giả và NXB nhé! Link tải giáo trình vẫn đang tiếp tục được cập nhật hàng ngày...... Ngày cập nhật: 13/6/2023 -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 1 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng, TH.S. Phan Đăng Phong NXB Khoa học và Kỹ thuật (2006) Số trang: 734 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 2 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng NXB Khoa học và Kỹ thuật (2004) Số trang: 601 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 3 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng NXB Khoa học và Kỹ thuật (2006) Số trang: 653 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ ...

Khe hở mặt răng (backlash) và khe hở chân/đỉnh răng (root/tip clearance)

Viết bài : Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Các thông số cơ bản của bánh răng Về những thông số của bánh răng, có rất nhiều thông số để phục vụ cho quá trình gia công, thiết kế và lắp đặt máy. Tuy nhiên có một số thông số cơ bản bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ, gồm: Đường kính Vòng đỉnh (Tip diameter): là đường tròn đi qua đỉnh răng, da = m (z+2) . Đường kính Vòng đáy (Root diameter): là vòng tròn đi qua đáy răng, df = m (z-2.5) . Đường kính Vòng chia (Reference diameter): là đường tròn tiếp xúc với một đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh ăn khớp với nhau, d = m.Z   Số răng: Z=d/m Bước răng (Circular Pitch): là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia, P=m. π Modun: là thông số quan trọng nhất của bánh răng, m = P/π ; ha=m. Chiều cao răng (whole depth): là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng chia; h=ha + hf=2.25m, trong đó ha=1 m, hf=1,25 Chiều dày răn...

Phương pháp kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing)

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing MPT/MT hay Magnetic Particle Inspection - MPI) là một phương pháp kiểm tra không phá hủy nhằm phát hiện các khuyết tật trên bề mặt hoặc ngay bên dưới bề mặt kim loại. Đây là kỹ thuật nhanh và đáng tin cậy để phát hiện và định vị các vết nứt bề mặt. Nguyên lý MPT: Từ thông rò trên bề mặt không liên tục Nguyên lý Kiểm tra hạt từ (MT) dựa trên tính chất từ tính của vật liệu sắt từ. Khi một thành phần sắt từ bị từ hóa (được thực hiện bằng cách cho dòng điện chạy qua nó hoặc bằng cách đặt nó trong một từ trường mạnh), bất kỳ sự không liên tục hoặc khuyết tật nào có trong vật liệu sẽ gây ra rò rỉ từ thông (như vết nứt  sẽ tạo ra lực cản đáng kể đối với từ trường, tại những điểm không liên tục như vậy, từ trường thoát ra trên bề mặt của mẫu thử (từ thông rò rỉ). Xem thêm:  Kiểm tra thẩm thấu PT (Penetrant Testing) Kiểm tra siêu âm bên trong lòng ống ILI là gì? Rò rỉ từ thông...

Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Hộp số với cặp bánh răng nghiêng Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng Mục đích Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.  Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ , làm tăng nguy cơ hư hỏng.  Gear Run Out của bánh răng là gì? cách kiểm tra Bánh răng và hộp số, phần 3: Phân tích dầu tìm nguyên nhân hư hỏng bánh răng. Bánh răng và Hộp số, phần 2: Các loại hộp số, bôi trơn, hư hỏng thường gặp Bánh răng và hộp số, phần 1: Các loại bánh răng (types of gears) Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị. Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để ...

Sơ đồ tuabin khí chu trình hỗn hợp (combined cycle)

Viết bài KS Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com CCGT được gọi là chu trình kết hợp trong nhà máy điện, có sự tồn tại đồng thời của hai chu trình nhiệt trong một hệ thống, trong đó một lưu chất làm việc là hơi nước và một lưu chất làm việc khác là một sản phẩm khí đốt. Giải thích rõ hơn: Turbine khí chu trình hỗn hợp (Combined Cycle Gas Turbine - CCGT) là một hệ thống phát điện sử dụng cùng một nguồn nhiên liệu để vận hành hai loại máy phát điện khác nhau: một máy phát điện dẫn động bởi tuabin khí (gas turbine) và một máy phát điện dẫn động bởi tuabin hơi nước (steam turbine). Hệ thống CCGT được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, do có thể giảm thiểu lượng khí thải và tăng tính hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng. Nhà máy điện CCGT Trong hệ thống CCGT, nguồn nhiên liệu (thường là khí tự nhiên natural gas hoặc dầu) được đốt trong máy tuabin khí dẫn động cho máy phát điện generator để sản xuất điện. Hơi nước được tạo ra từ lò hơi thu hồi nhiệt (Heat Re...

Bẫy hơi (steam trap) trong nhà máy công nghiệp

1. Tại sao cần bẫy hơi (Steam Trap)? Trong hệ thống hơi nước công nghiệp (industrial steam system), khi hơi được sử dụng để gia nhiệt, truyền nhiệt hoặc vận hành thiết bị, một phần hơi luôn ngưng tụ thành nước (condensate) do: Hơi trao đổi nhiệt cho quá trình. Mất nhiệt qua thành ống, van, thiết bị. Sự xâm nhập của không khí và khí không ngưng tụ (non-condensable gases) như CO₂, O₂. Nếu không loại bỏ kịp thời nước ngưng tụ và khí không ngưng, sẽ xảy ra: Tụ đọng nước làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt.   Hiện tượng búa nước (water hammer) gây nứt vỡ ống, hỏng thiết bị.   Ăn mòn cục bộ do kết hợp với oxy, CO₂. Rò rỉ hơi (live steam loss), thất thoát năng lượng. Sản phẩm không đạt yêu cầu, gián đoạn sản xuất. Bẫy hơi (steam trap) là thiết bị tự động xả nước ngưng và khí không ngưng, ngăn thất thoát hơi, bảo vệ thiết bị và đảm bảo hiệu suất nhiệt toàn hệ thống. 2. Định nghĩa và Vai trò của Bẫy Hơi Theo tiêu chuẩn ISO 6704:1982, steam tra...

Kỹ thuật hàn Temper Bead

Biên soạn Nguyễn Thanh Sơn , bản quyền thuộc baoduongcokhi.com Hàn temper bead là một kỹ thuật hàn đặc biệt, trong đó nhiệt lượng (heat input) từ các lớp hàn kế tiếp sẽ làm tôi (temper) các lớp hàn trước đó. Kết quả là cấu trúc hạt mịn (fine grain structure) và độ cứng thấp được hình thành trong vùng ảnh hưởng nhiệt (Heat-Affected Zone – HAZ). Đây là phương pháp rất hữu ích trong việc kiểm soát luyện kim vùng HAZ mà không cần xử lý nhiệt sau hàn (Post-Weld Heat Treatment – PWHT).  Kỹ thuật này thường được áp dụng trong các tình huống mà PWHT không thể thực hiện được vì lý do kỹ thuật hoặc kinh tế — chẳng hạn như khi thực hiện sửa chữa tại chỗ trong các nhà máy đang vận hành. Trong những trường hợp như vậy, hàn temper bead cho phép đạt được các đặc tính cơ học chấp nhận được cho mối hàn và kiểm soát kích thước HAZ ở mức tối thiểu. 1. Định nghĩa và cơ sở luyện kim Temper Bead Welding (TBW) là phương pháp hàn nhiều lớp (multi-pass welding) được bố trí theo trình tự cụ thể, trong đó...

Tại sao đường kính ống hút thường lớn hơn đường kính ống xả của bơm ly tâm?

Trong hệ thống bơm ly tâm (centrifugal pump system), việc thiết kế và lựa chọn kích thước đường ống hút và đường ống xả không phải là ngẫu nhiên mà dựa trên cơ sở tính toán thủy lực nhằm đảm bảo hiệu quả vận hành, độ tin cậy và tuổi thọ thiết bị. Một điểm dễ thấy là trong nhiều hệ thống, đường kính ống hút thường lớn hơn đường kính ống xả. Điều này xuất phát từ các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến kiểm soát tổn thất áp suất, chống xâm thực (cavitation) và đảm bảo điều kiện thủy lực tối ưu cho bơm. Sau đây là phân tích chi tiết: 1. Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm Bơm ly tâm hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng cơ học từ bánh công tác (impeller) thành động năng và áp năng của dòng chất lỏng. Chất lỏng được hút vào bơm qua cửa hút (suction inlet), tại đây bánh công tác gia tốc dòng chảy, sau đó chất lỏng được đẩy ra ngoài qua cửa xả (discharge outlet) với áp suất và vận tốc cao hơn. Lưu ý: Áp suất tại cửa hút luôn thấp hơn áp suấ...