Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu một tổ máy bơm tự mồi sử dụng dòng khí thải từ động cơ diesel để tạo chân không, bao gồm bơm ly tâm, động cơ diesel, ly hợp, ống Venturi, bộ giảm âm, ống xả, v.v. Trục đầu ra của động cơ diesel bao gồm ly hợp và khớp nối. Bộ giảm âm được nối với trục đầu vào của bơm ly tâm, và một van cổng được lắp đặt tại cửa xả của bộ giảm âm của động cơ diesel; một ống xả được bố trí thêm ở bên cạnh bộ giảm âm, và ống xả được nối với cửa hút khí của ống Venturi, và mặt giao diện đường ống ở bên cạnh ống Venturi được nối với cửa xả của buồng bơm của bơm ly tâm, một van cổng và một van một chiều chân không được lắp đặt trên đường ống, và một ống dẫn ra được nối với cửa xả của ống Venturi. Khí thải từ động cơ diesel được dẫn vào ống Venturi, và khí trong buồng bơm của bơm ly tâm và đường ống dẫn nước vào của bơm ly tâm được bơm ra để tạo thành chân không, nhờ đó nước thấp hơn mức nước vào của bơm ly tâm được hút vào buồng bơm để thực hiện việc thoát nước bình thường.
Máy bơm động cơ diesel là một loại máy bơm cấp nước được vận hành bằng động cơ diesel, được sử dụng rộng rãi trong thoát nước, tưới tiêu nông nghiệp, phòng cháy chữa cháy và chuyển nước tạm thời. Máy bơm động cơ diesel thường được sử dụng trong điều kiện nước được hút từ vị trí thấp hơn cửa hút nước của máy bơm. Hiện nay, các phương pháp sau đây thường được sử dụng để bơm nước trong điều kiện này:
01. Lắp đặt van đáy ở cuối đường ống dẫn nước vào bể hút của máy bơm nước: Trước khi khởi động tổ máy bơm diesel, hãy đổ đầy nước vào khoang máy bơm. Sau khi xả hết không khí trong khoang bơm và đường ống dẫn nước vào của máy bơm, hãy khởi động tổ máy bơm diesel để đảm bảo cấp nước bình thường. Vì van đáy được lắp đặt ở đáy bể, nếu van đáy bị hỏng, việc bảo trì sẽ rất bất tiện. Hơn nữa, đối với tổ máy bơm diesel lưu lượng lớn, do khoang bơm lớn và đường kính ống dẫn nước vào lớn, lượng nước cần thiết rất lớn, và mức độ tự động hóa thấp, rất bất tiện khi sử dụng.
02. Bộ bơm động cơ diesel được trang bị bộ bơm chân không động cơ diesel: bằng cách khởi động bộ bơm chân không động cơ diesel trước, không khí trong buồng bơm và đường ống dẫn nước vào của bơm nước được bơm ra, tạo ra chân không, và nước trong nguồn nước đi vào đường ống dẫn nước vào và buồng bơm dưới tác dụng của áp suất khí quyển. Bên trong, khởi động lại bộ bơm động cơ diesel để đạt được việc cấp nước bình thường. Bơm chân không trong phương pháp hút nước này cũng cần được dẫn động bởi động cơ diesel, và bơm chân không cần được trang bị bộ tách hơi nước, điều này không chỉ làm tăng không gian chiếm dụng của thiết bị mà còn làm tăng chi phí thiết bị.
03. Bơm tự mồi được ghép nối với động cơ diesel: bơm tự mồi có hiệu suất thấp và lưu lượng lớn, đồng thời có lưu lượng nhỏ và cột áp thấp, không đáp ứng được yêu cầu sử dụng trong nhiều trường hợp. Để giảm chi phí thiết bị của bộ bơm động cơ diesel, giảm không gian chiếm dụng của bộ bơm, mở rộng phạm vi sử dụng của bộ bơm động cơ diesel và tận dụng tối đa khí thải sinh ra từ động cơ diesel chạy ở tốc độ cao thông qua ống Venturi [1], khoang bơm ly tâm và bơm ly tâm đi vào. Khí trong đường ống nước được thải ra qua giao diện hút của ống Venturi được kết nối với cổng xả của buồng bơm ly tâm, và một chân không được tạo ra trong buồng bơm của bơm ly tâm và đường ống dẫn nước vào của bơm ly tâm, và nước trong nguồn nước thấp hơn đầu vào nước của bơm ly tâm dưới tác dụng của áp suất khí quyển, nó đi vào đường ống dẫn nước vào của bơm nước và khoang bơm của bơm ly tâm, do đó làm đầy đường ống dẫn nước vào của bơm ly tâm và khoang bơm của bơm ly tâm, và sau đó khởi động ly hợp để kết nối động cơ diesel với bơm ly tâm, và bơm ly tâm bắt đầu thực hiện việc bơm nước bình thường. cung cấp.
II: Nguyên lý hoạt động của ống Venturi
Venturi là một thiết bị tạo chân không sử dụng chất lỏng để truyền năng lượng và khối lượng. Cấu trúc thông thường của nó được thể hiện trong Hình 1. Nó bao gồm một vòi phun làm việc, một khu vực hút, một buồng trộn, một cổ họng và một bộ khuếch tán. Nó là một máy tạo chân không. Thành phần chính của thiết bị là một phần tử chân không mới, hiệu quả, sạch sẽ và tiết kiệm, sử dụng nguồn chất lỏng áp suất dương để tạo ra áp suất âm. Quá trình tạo chân không diễn ra như sau:
01. Đoạn từ điểm 1 đến điểm 3 là giai đoạn tăng tốc của chất lỏng động trong vòi phun làm việc. Chất lỏng động có áp suất cao hơn đi vào vòi phun làm việc của venturi với vận tốc thấp hơn tại cửa vào vòi phun làm việc (đoạn điểm 1). Khi chảy trong phần hình nón của vòi phun làm việc (đoạn 1 đến đoạn 2), có thể biết từ cơ học chất lỏng rằng, đối với phương trình liên tục của chất lỏng không nén được [2], lưu lượng chất lỏng động Q1 của đoạn 1 và lực động của đoạn 2 có mối quan hệ Q2 với lưu lượng chất lỏng là Q1=Q2.
Scilicet A1v1= A2v2
Trong công thức, A1, A2 là diện tích mặt cắt ngang của điểm 1 và điểm 2 (m2);
v1, v2 — vận tốc chất lỏng chảy qua mặt cắt điểm 1 và mặt cắt điểm 2, m/s.
Từ công thức trên có thể thấy rằng khi tiết diện tăng, vận tốc dòng chảy giảm; khi tiết diện giảm, vận tốc dòng chảy tăng.
Đối với các đường ống nằm ngang, theo phương trình Bernoulli dành cho chất lỏng không nén được
P1+（1/2）*ρv12=P2+(1/2)ρv22
Trong công thức, P1, P2 là áp suất tương ứng tại mặt cắt ngang của điểm 1 và điểm 2 (Pa)
v1, v2 — vận tốc chất lỏng (m/s) chảy qua mặt cắt tại điểm 1 và điểm 2.
ρ — mật độ của chất lỏng (kg/m³)
Từ công thức trên có thể thấy rằng vận tốc dòng chảy của chất lỏng động tăng liên tục và áp suất giảm liên tục từ mặt cắt điểm 1 đến mặt cắt điểm 2. Khi v2 > v1, P1 > P2, khi v2 tăng đến một giá trị nhất định (có thể đạt tốc độ âm thanh), P2 sẽ nhỏ hơn một áp suất khí quyển, tức là sẽ tạo ra áp suất âm tại mặt cắt điểm 3.
Khi dòng chất lỏng dẫn động đi vào phần mở rộng của vòi phun làm việc, tức là phần từ điểm 2 đến phần tại điểm 3, vận tốc của dòng chất lỏng dẫn động tiếp tục tăng và áp suất tiếp tục giảm. Khi dòng chất lỏng động đạt đến phần đầu ra của vòi phun làm việc (phần tại điểm 3), vận tốc của dòng chất lỏng động đạt giá trị cực đại và có thể đạt tốc độ siêu âm. Lúc này, áp suất tại phần tại điểm 3 đạt giá trị cực tiểu, tức là độ chân không đạt giá trị cực đại, có thể đạt tới 90 kPa.
02. Đoạn từ điểm 3 đến điểm 5 là giai đoạn trộn chất lỏng dẫn động và chất lỏng được bơm.
Dòng chất lỏng tốc độ cao được tạo ra bởi dòng chất lỏng động tại phần cửa ra của vòi phun làm việc (phần tại điểm 3) sẽ tạo thành một vùng chân không gần cửa ra của vòi phun làm việc, do đó chất lỏng được hút gần vùng áp suất tương đối cao sẽ được hút vào buồng trộn dưới tác dụng của chênh lệch áp suất. Chất lỏng được bơm được hút vào buồng trộn tại phần điểm 9. Trong quá trình chảy từ phần điểm 9 đến phần điểm 5, tốc độ của chất lỏng được bơm tăng liên tục, và áp suất tiếp tục giảm trong suốt đoạn từ phần điểm 9 đến phần điểm 3. Áp suất của chất lỏng tại phần cửa ra của vòi phun làm việc (điểm 3).
Trong phần buồng trộn và phần phía trước của họng (phần từ điểm 3 đến điểm 6), chất lỏng dẫn động và chất lỏng cần bơm bắt đầu trộn lẫn, động lượng và năng lượng được trao đổi, và động năng chuyển hóa từ thế năng áp suất của chất lỏng dẫn động được truyền sang chất lỏng cần bơm. Nhờ đó, vận tốc của chất lỏng động giảm dần, vận tốc của vật hút tăng dần, và hai vận tốc giảm dần và tiến lại gần nhau. Cuối cùng, tại phần điểm 4, hai vận tốc đạt cùng tốc độ, và họng và bộ khuếch tán của venturi được xả hết.
三:Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhóm bơm tự mồi sử dụng dòng khí thải từ động cơ diesel để tạo chân không.
Khí thải động cơ diesel đề cập đến khí thải phát ra từ động cơ diesel sau khi đốt cháy dầu diesel. Nó thuộc loại khí thải, nhưng khí thải này có một lượng nhiệt và áp suất nhất định. Sau khi được các bộ phận nghiên cứu liên quan thử nghiệm, áp suất của khí thải thoát ra từ động cơ diesel được trang bị bộ tăng áp [3] có thể đạt tới 0,2 MPa. Từ góc độ sử dụng năng lượng hiệu quả, bảo vệ môi trường và giảm chi phí vận hành, việc tận dụng khí thải thoát ra từ hoạt động của động cơ diesel đã trở thành một chủ đề nghiên cứu. Bộ tăng áp [3] sử dụng khí thải thoát ra từ hoạt động của động cơ diesel. Là một bộ phận vận hành năng lượng, nó được sử dụng để tăng áp suất không khí đi vào xi lanh của động cơ diesel, để động cơ diesel có thể đốt cháy hoàn toàn hơn, nhằm cải thiện hiệu suất năng lượng của động cơ diesel, cải thiện công suất riêng, cải thiện hiệu quả nhiên liệu và giảm tiếng ồn. Sau đây là một kiểu sử dụng khí thải từ hoạt động của động cơ diesel làm chất lỏng dẫn động, trong đó khí trong buồng bơm của bơm ly tâm và ống dẫn nước vào của bơm ly tâm được hút ra qua ống Venturi, tạo ra chân không trong buồng bơm và ống dẫn nước vào của bơm ly tâm. Dưới tác dụng của áp suất khí quyển, nước có mực thấp hơn mực nước đầu vào của bơm ly tâm sẽ đi vào đường ống dẫn nước vào và khoang bơm của bơm ly tâm, từ đó làm đầy đường ống dẫn nước vào và khoang bơm của bơm ly tâm, khởi động bơm ly tâm để đạt được khả năng cấp nước bình thường. Cấu trúc của nó được thể hiện trong Hình 2, và quy trình hoạt động như sau:
Như thể hiện trong Hình 2, cửa hút nước của bơm ly tâm được nối với đường ống ngập trong bể bên dưới cửa xả của bơm nước, và cửa xả nước được nối với van xả của bơm nước và đường ống. Trước khi động cơ diesel hoạt động, van xả nước của bơm ly tâm được đóng lại, van cổng (6) được mở ra, và bơm ly tâm được tách khỏi động cơ diesel thông qua khớp ly hợp. Sau khi động cơ diesel khởi động và hoạt động bình thường, van cổng (2) được đóng lại, và khí thải ra từ động cơ diesel đi vào ống venturi thông qua ống xả (4) từ bộ giảm âm, và được thải ra từ ống xả (11). Trong quá trình này, theo nguyên lý của ống venturi, khí trong buồng bơm của bơm ly tâm đi vào ống venturi thông qua van cổng và ống xả, được trộn lẫn với khí thải từ động cơ diesel và sau đó được thải ra từ ống xả. Bằng cách này, một chân không được hình thành trong khoang bơm của bơm ly tâm và đường ống dẫn nước vào của bơm ly tâm, và nước trong nguồn nước thấp hơn cửa hút nước của bơm ly tâm sẽ đi vào khoang bơm của bơm ly tâm thông qua đường ống dẫn nước vào của bơm ly tâm dưới tác dụng của áp suất khí quyển. Khi khoang bơm của bơm ly tâm và đường ống dẫn nước vào đầy nước, hãy đóng van cổng (6), mở van cổng (2), nối bơm ly tâm với động cơ diesel thông qua khớp ly hợp, và mở van xả nước của bơm ly tâm, để tổ máy bơm động cơ diesel bắt đầu hoạt động bình thường để cấp nước. Sau khi thử nghiệm, tổ máy bơm động cơ diesel có thể hút nước ở độ cao 2 mét dưới đường ống hút của bơm ly tâm vào khoang bơm của bơm ly tâm.
Nhóm bơm tự mồi động cơ diesel nêu trên sử dụng dòng khí thải từ động cơ diesel để tạo chân không có các đặc điểm sau:
1. Giải quyết hiệu quả vấn đề khả năng tự mồi của bộ bơm động cơ diesel;
2. Ống Venturi có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và cấu trúc nhỏ gọn, chi phí thấp hơn so với các hệ thống bơm chân không thông thường. Do đó, bộ bơm động cơ diesel có cấu trúc này tiết kiệm không gian lắp đặt và chi phí thiết bị, đồng thời giảm chi phí thiết kế.
3. Bộ bơm động cơ diesel với cấu trúc này giúp mở rộng phạm vi sử dụng và nâng cao hiệu quả hoạt động của bộ bơm động cơ diesel;
4. Ống Venturi dễ vận hành và dễ bảo trì. Nó không cần nhân viên toàn thời gian để vận hành. Vì không có bộ phận truyền động cơ khí nên tiếng ồn thấp và không cần tiêu hao dầu bôi trơn.
5. Ống Venturi có cấu trúc đơn giản và tuổi thọ cao.
Lý do tại sao bộ bơm động cơ diesel có cấu trúc này có thể hút nước ở độ sâu thấp hơn so với cửa hút nước của bơm ly tâm, và tận dụng tối đa khí thải thải ra từ quá trình hoạt động của động cơ diesel để lưu thông với tốc độ cao qua ống Venturi của bộ phận cốt lõi, đã giúp bộ bơm động cơ diesel vốn không có chức năng tự mồi trở nên có chức năng tự mồi.
IV: Cải thiện chiều cao hút nước của bộ bơm động cơ diesel
Bộ bơm tự mồi động cơ diesel được mô tả ở trên có chức năng tự mồi bằng cách sử dụng khí thải từ động cơ diesel chảy qua ống Venturi để tạo chân không. Tuy nhiên, chất lỏng dẫn động trong bộ bơm động cơ diesel với cấu trúc này là khí thải từ động cơ diesel, và áp suất tương đối thấp, do đó, chân không tạo ra cũng tương đối thấp, điều này hạn chế chiều cao hút nước của bơm ly tâm và cũng hạn chế phạm vi sử dụng của bộ bơm. Nếu muốn tăng chiều cao hút của bơm ly tâm, độ chân không của vùng hút của ống Venturi phải được tăng lên. Theo nguyên lý hoạt động của ống Venturi, để cải thiện độ chân không của vùng hút của ống Venturi, cần phải thiết kế vòi phun làm việc của ống Venturi. Nó có thể là loại vòi phun âm thanh, hoặc thậm chí là loại vòi phun siêu âm, và cũng làm tăng áp suất ban đầu của chất lỏng động chảy qua Venturi.
Để tăng áp suất ban đầu của chất lỏng dẫn động Venturi chảy trong bộ bơm động cơ diesel, có thể lắp đặt bộ tăng áp trong ống xả của động cơ diesel [3]. Bộ tăng áp [3] là một thiết bị nén khí, sử dụng xung lực quán tính của khí thải thải ra từ động cơ để đẩy tuabin trong buồng tuabin, tuabin dẫn động cánh quạt đồng trục, và cánh quạt nén khí. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của nó được thể hiện trong Hình 3. Bộ tăng áp được chia thành ba loại: áp suất cao, áp suất trung bình và áp suất thấp. Áp suất khí nén đầu ra là: áp suất cao lớn hơn 0,3MPa, áp suất trung bình là 0,1-0,3MPa, áp suất thấp nhỏ hơn 0,1MPa, và áp suất khí nén đầu ra của bộ tăng áp tương đối ổn định. Nếu khí nén đầu vào của bộ tăng áp được sử dụng làm chất lỏng năng lượng Venturi, có thể thu được độ chân không cao hơn, tức là chiều cao hút nước của bộ bơm động cơ diesel được tăng lên.
五: kết luận:Hệ thống bơm tự mồi bằng động cơ diesel sử dụng dòng khí thải từ động cơ diesel để tạo chân không, tận dụng tối đa dòng khí thải tốc độ cao, ống Venturi và công nghệ tăng áp sinh ra trong quá trình hoạt động của động cơ diesel để hút khí trong khoang bơm và ống dẫn nước vào của bơm ly tâm. Chân không được tạo ra, và nước có mực nước thấp hơn nguồn nước của bơm ly tâm được hút vào ống dẫn nước vào và khoang bơm của bơm ly tâm, nhờ đó hệ thống bơm động cơ diesel có hiệu quả tự mồi. Hệ thống bơm động cơ diesel cấu tạo như vậy có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, vận hành thuận tiện và chi phí thấp, đồng thời mở rộng phạm vi sử dụng của hệ thống bơm động cơ diesel.
Thời gian đăng bài: 17/08/2022