Cấu tạo và Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm

Bơm ly tâm là loại máy bơm nước được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực công nghiệp. Bơm ly tâm được sử dụng để tạo ra lưu lượng hoặc tăng áp lực chất lỏng.

Bơm ly tâm là một trong những máy móc công nghiệp phổ biến nhất hiện nay. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt và nhiều ứng dụng khác. Bơm ly tâm có những ưu điểm vượt trội về cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ sử dụng và có thể hoạt động liên tục với hiệu suất cao. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về nguyên lý làm việc của bơm ly tâm cũng như những lưu ý cần thiết khi sử dụng và bảo trì chúng. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản về nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm cũng như những điều cần lưu ý để đảm bảo bơm luôn vận hành an toàn và hiệu quả.

Cấu tạo cơ bản của bơm ly tâm

Bánh công tác (Impeller)

• Bánh công tác là bộ phận chính của bơm ly tâm, có nhiệm vụ truyền động năng cho dòng chất lỏng
• Cấu tạo gồm các cánh được bố trí xung quanh trục quay của bơm. Các cánh này có thể là dạng mở, nửa mở hoặc kín.
• Bánh công tác thường được chế tạo bằng các vật liệu như gang, thép, inox hoặc hợp kim chịu mài mòn tốt.
• Bánh công tác cùng với trục bơm tạo thành phần quay của bơm ly tâm (Rotor)

Trục bơm

• Trục bơm có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đến bánh công tác
• Trục bơm phải đảm bảo độ cứng vững, chịu được lực xoắn lớn và ít bị rung động
• Vật liệu chế tạo trục bơm thường là thép hợp kim hoặc thép không gỉ
• Trục bơm được lắp với bánh công tác thông qua then hoặc ren

Vỏ bơm

• Vỏ bơm là bộ phận bao bọc và bảo vệ các bộ phận bên trong của bơm
• Vỏ bơm cũng đóng vai trò định hướng dòng chảy của chất lỏng từ cửa hút đến cửa đẩy
• Vỏ bơm có cấu tạo xoắn ốc để tăng dần tiết diện dòng chảy, giúp tăng áp suất của chất lỏng
• Vật liệu chế tạo vỏ bơm có thể là gang, thép, inox hoặc hợp kim tuỳ theo yêu cầu ứng dụng

Ổ đỡ và gối đỡ

• Có nhiệm vụ đỡ trục bơm, giúp trục quay một cách trơn tru và giảm độ rung động
• Ổ đỡ phải chịu được tải trọng lớn và chống mài mòn tốt
• Gối đỡ dùng để liên kết giữa bơm và nền móng, giúp định vị và giữ bơm ổn định

Phớt chặn

• Phớt chặn được lắp ở chỗ trục bơm đi qua vỏ bơm để ngăn chất lỏng rò rỉ ra ngoài
• Phớt thường được làm từ vật liệu đàn hồi như cao su hoặc vật liệu polyme khác
• Phớt phải đảm bảo độ bền, chịu nhiệt tốt và dễ thay thế khi hư hỏng

 

Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm

Nguyên lý tạo dòng chảy

• Khi bánh công tác quay, các cánh của nó sẽ đẩy chất lỏng trong khoảng không gian giữa các cánh ra phía ngoài do tác dụng của lực ly tâm
• Khi chất lỏng bị đẩy ra ngoài, một vùng chân không sẽ được tạo ra ở tâm bánh công tác
• Do chênh lệch áp suất giữa vùng chân không tâm bơm và áp suất khí quyển, một lượng chất lỏng mới liên tục được hút vào tâm qua ống hút và cửa vào
• Chất lỏng sau khi được bánh công tác truyền năng lượng sẽ có vận tốc lớn và áp suất cao hơn.
• Chất lỏng sẽ đi theo vỏ bơm xoắn ốc với tiết diện tăng dần để vận tốc giảm và áp suất tăng rồi thoát ra ống đẩy

Quá trình mồi bơm

• Trước khi khởi động bơm, phải tiến hành mồi bơm bằng cách đổ đầy chất lỏng vào bơm và ống hút
• Mục đích của việc mồi bơm là để đuổi hết không khí trong bơm, tránh hiện tượng bơm chạy khô gây hư hỏng
• Sau khi mồi bơm, khởi động bơm và chờ cho dòng chảy ổn định rồi mở van ở ống đẩy để chất lỏng thoát ra ngoài
• Cần theo dõi các thông số vận hành trong quá trình bơm hoạt động như áp suất, lưu lượng, rung động, tiếng ồn để kịp thời phát hiện sự cố

Quá trình đẩy:

Cánh bơm là chuỗi các cánh cong  trang bị bên trong đĩa kín. Cánh bơm luôn ngập trong nước. Khi quay, nó làm chất lỏng xung quanh chuyển động theo. Nó tạo ra lực ly tâm để các phần tử  nước trong cánh bơm văng ra ngoài và chuyển động theo các máng dẫn đi vào ống đẩy với áp lực lớn hơn.

H1: Nước sau khi di rời cánh bơm được gom lại và di chuyển theo dòng.

Quá trình hút:                                                                                                                                                                   

Đồng thời với quá trình đẩy, ở lối vào của cánh bơm  tạo nên vùng có chân không và dưới tác dụng của áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào của bơm, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút, đó là quá trình hút của bơm.

Quá trình hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm.

NPSH- Cách khắc phục vấn đề tạo bọt khi bơm

Nếu áp lực ở phía đầu hút của cánh bơm hoạt động thấp hơn áp suất hơi của nước, một hiện tượng không tốt cho bơm có thể xảy ra. Nước sẽ bắt đầu sôi tạo thành bong bóng hơi. Những bong bóng sẽ di chuyển cùng với dòng chảy và sẽ bị vỡ trong vùng áp suất cao. Sau khi bị vỡ các bong bóng sẽ tạo ra sóng xung kích lớn và làm  hư hỏng cánh bơm . Hiện tượng này được gọi là sự tạo bọt. Càng nhiều đầu hút thì càng nên tạo ít áp lực phía đầu hút để nước đẩy lên.Thực tế này đặt giới hạn kích thước tối đa của đầu bơm.

H2: Áp lực thấp tại đầu hút gây ra sự tạo bọt. 

Tuy nhiên, có thể tránh được sự tạo bọt khi biết cách chọn máy bơm. Điểm NPSH có thể giúp chúng ta lựa chọn được bơm tốt, không tạo bọt. Điểm NPSH được thể hiện sau:

P_v : Áp suất hơi nước.

V  : Tốc độ của nước tại đầu hút bơm.

Hệ thống bơm sẽ có một điểm NPSH gọi là 'Available NPSH'. Nhà sản xuất máy bơm sẽ xác định rõ yêu cầu NPSH tối thiểu cho mỗi bơm để chúng hoạt động an toàn gọi là 'Required NPSH'.. Nếu bơm cần hoạt động mà không có sự tạo bọt thì:

NPSHActual > NPSHRequired