1.Podział i zastosowanie pomp
Pompa jest maszyną bierną służącą do podnoszenia cieczy z poziomu niższego na wyższy lub do
przetłaczania cieczy z obszaru o ciśnieniu niższym do obszaru o ciśnieniu wyższym. Wykorzystana jest tu różnica ciśnień na ssaniu i tłoczeniu pompy. Podział pomp: 1. Wyporowe, - tłokowe, -zębate, -śrubowe, -z wirującymi cylindrami, - przeponowe, -łopatkowe, 2. Wirowe, a) kręte, - odśrodkowe, -helikoidalne, -diagonalne, -śmigłowe, b) krążeniowe, -z pierścieniem wodnym, z kanałami bocznymi, -peryferyjne, 3 strumieniowe, -eżektory, -inżektory. Pompy wyporowe: w pompach tych określona dawka cieczy, wypierana jest z obszaru ssawnego przez odpowiedni ruch (przesunięcie, obrót) organu roboczego (tłoka, wirnika) do obszaru tłocznego. Warunkiem działania pompy jest odpowiednio szczelne oddzielenie obszaru ssawnego od tłocznego. Pompy wirowe: działanie tej pompy polega na tym, że organ roboczy (wirnik) osadzony jest na obracającym się wale powoduje zwiększenie się krętu (pompy kręte) lub krążenia cieczy (pompy krążeniowe), przepływającej przez jego wnętrze. Pompy strumieniowe: zasada działania tej pompy polega na tym, że czynnik roboczy, którym najczęściej jest para lub woda, przepływając przez dyszę polega jednoczesnym wzroście prędkości. Srtumień czynnika roboczego, wypływając z dużą prędkością z dyszy porywa za sobą czynnik znajdujący się komorze otaczającej dyszę i w zasadzie ssawnej, w skutek czego w komorze tej ciśnienie spadnie i nastąpi proces zasysania wody lub powietrza przez nasadę ssącą. *osuszanie zęz, ładowni, siłowni *opróżnianie zb balastowych i ładunkowych *przepompowania wody, paliw, olejów *
2. Zasada podnoszenia cieczy
(rys)Geometryczna wysokość ssania układu pompowego: HSZ=zG – zD , geometryczna wysokość tłoczenia u. p.: HTS=zG – zT , geometryczna wysokość podnoszenia u.p.: HZ = HSZ +m+HTZ , m- różnica poziomów środków przekrojów ssawnego i tłocznego. Wysokość ssania pompy: HS = pS/-g = pD/g - HSZ- (cS2 – cD2)/2g - SDhS , pS - ciś w przekroju króćca ssawnego, γ – ciężar właściwy zasysanej cieczy, pD – ciś. w zbiorniku dolnym, cS – prędkość w przekroju króćca ssawnego, cd – prędkość w zbiorniku dolnym, g – przyspieszenie ziemskie, ΣΔhS– suma oporów przepływu w przewodzie ssawnym. Manometryczna wysokość ssania pompy: HMS = pS-pB /g = pD-pB / g - HSZ -(cS2 – cD2)/2g - SDhS . wysokość tłoczenia pompy: HT=pT/g = pG/g +HTZ +(cS2 – cT2)/2g + SDhT
PG - ciś w zbiorniku górnym, pt – ciś w przekroju króćca tłocznego, cg –prędkość w zbiorniku górnym, ct –prędkość w przekroju króćca tłocznego, ΣΔht – suma oporów przepływu w przewodzie tłocznym. Manometryczna wysokość tłoczenia pompy: HMT= pT-pB / g = pG-pB / g +HTZ+(cS2 – cT2)/2g + SDhT . manometryczna wysokość podnoszenia pompy: HM =HMT-HMS+m= pT-pS / g+m . użyteczna wysokość podnoszenia pompy: HU= pT-pS / g+m+(cT2 – cS2)/2g . Teoretyczna wysokość podnoszenia pompy: HI=HU+SDhP , SDhP – suma oporów hydraulicznych w pompie.
3. Rodzaje układów pompowych
*układ ssąco- tloczący pS<pB, Hsz >0, Hzt>0 *uk ssący pS<pB=pT ,Hsz >0, Htz=0 *ukł tłoczacy pt>0,ps> pt, Hsz <0, Htz>0
4.Straty hydrauliczne układu
ShS – wysokość strat energetycznych między zbiornikiem dolnym a pompą wskutek tarcia cieczy o ścianki rur, zaworów zasuw, filtrów itp., oraz wskutek zmian prędkości cieczy i kierunku jej przepływu w koszach ssawnych, kolankach, zasuwach itp. ShT – wysokość strat energetycznych na drodze tłoczenia między pompą a zbiornikiem górnym wskutek tarcia cieczy o ścianki rur, zaworów, zasuw lub innych urządzeń oraz jej przepływu w kolankach, zasuwach, filtrach, wymiennikach ciepła itp. (rys)W przepływie teoretycznym: z1+ p1/gC+v12/2g = z2+ p2/gC+v22/2g=const. W dowolnym przekroju strumienia suma wysokości położenia, wysokości ciśnienia i wysokości prędkości są wielkościami stałymi. W przepływie rzeczywistym: z1+ p1/gC+v12/2g = z2+ p2/gC+v22/2g+SDh1-2 ¹const. (1-2 =r – rurociąg) gdzie: SDhR=SDhL+SDhM , DhL- opory liniowe, DhM – opory miejscowe, DhR – opory rurociągu. Opory linowe: DhL=l l/d v2/2g gdzie: l-współ oporów liniowych, l- długość, d – średnica, v- średnia prędkość przepływu, g- przyśp ziemskie. Opory miejscowe: DhM=ξ v2/2g , ξ- współ oporów miejscowych. Opory przepływu SDhS w przewodzie ssawnym:SDhS = SlS lS/dS vS2/2g. Opory przepływu SDhT w przewodzie tłocznym: SDhT=SlT lT/dT vT2/2g (rys) Hst= Hz+(Pg-Pd)/γ, Hdyn=Δhs+ Δht+(V^g-V^d)/2g
5. Wykres ancony
Δhegr- nadwyżka antykawitacyjna, (V^s-V^d)/2- wart wys prędkości, Hsz- geom wys na ssaniu, Δhs- opory strony ssącei, Hms- manom wys na ssaniu (procent próżni), Ps/γ- wzrastają opory to wartość ta obniża się i występuje parowanie cieczy na ssaniu
6. Wydajność, moce, sprawność pomp
Wydajność pompy jest to objętość cieczy przetłoczonej przez pompę w jednostce czasu. Oznacza się ją symbolem Q i mierzy w m3/s. Wydajnością teoretyczną QTH określa się ilość cieczy, którą można by przetłoczyć w jednostce czasu w pompie o idealnej sprawności (nie występują straty). Wydajność rzeczywista Qr jest natężeniem przepływu pompowanej cieczy w przekroju króćca wylotowego: QR= QTH - SDQ, gdzie SDQ – straty objętościowe sumaryczne. Wydajnością nominalną QN nazywamy wydajnością przy której pompa wykonuje nominalną pracę jednostkową przy nominalnej prędkości obrotowej nN . Wydajnością optymalną Qopt jest taka wydajność, przy której pompa osiągamaksymalną sprawność ηmax. Wydajnością wewnętrzną QI nazywamy natężenie przepływu w przekroju wylotowym: QI »QTH. Mocą PW jest moc mechaniczna pobierana przez pompę wyznaczona na wale lub sprzęgle pompy: PW=(QRHUg) / η [W], PW=PS ηS ηP, gdzie: PS –moc silnika elektrycznego, ηS – sprawność silnika elektrycznego, ηP – sprawność przekładni.Moc wewnętrzna PI jest to moc równa mocy na wale PW, zmniejszonej o moc zużytą na pokonanie oporów mechanicznych PM w pompie: PI=PW-PM. Moc użyteczna PU jest to moc netto zużyta na zwiększenie energii pompowanej cieczy: PU=QRHUg. Moc nominalna PN jest to moc pobierana na wale pompy przy nominalnych parametrach pracy: PN=( QNHNg )/η. Moc optymalna POPT jest to moc na wale pompy przy max. sprawności: : POPT=( QOPTHOPTg) /ηMAX Sprawność hydrauliczna ηH = HU/HI (maleje przy wzroście wydajności).Sprawność objętościowa ηV= QR /QI (spada wraz z zużyciem pompy). Sprawność wewnętrzna ηi =PU /PI= ηV ηH.Sprawność mechaniczna ηm =PI /PW. Sprawność całkowitą pompy ηC=PU /PW= ηH ηM ηV.
8. Przepływ cieczy przez wirnik p-py odśrodkowej wypr zależn na teoret wysok podnoszenia
(rys wir) przekrój kanału rośnie prędkość maleje W2<W1, M=γ/g *Q(c2 r2 cosα2-c1 r1 cosα1) (rys tr) α1-kąt nachyl prędk bezwz, β1-kąt nachyl łopatki. (rys tr) c2 cosα2=cu2, c1 cosα1=cu1, M=γ/g *Q(r2 cu2-r1 cu1), N=M ω= γ/g *Q(r2 ω cu2-r1 ω cu1)= γ/g *Q(u2 cu2 – u1 cu1), N=γ Q Hth = γ/g *Q(u2 cu2- u1 cu1), Hth – teoret wys podnoszenia wir, Hth =1/g (u2 cu2- u1 cu1), Hth =(u^2-u^1)/2g + (w^1-w^2)/ 2g +(c^2 –c^1)2g, Hst- przyrost ciś statycz na wir, Hdyn- przyr ciś dyn na wir. W p-pach wir ciecz dopływa do wir z prędk Co, która zależna jest odwydaj p-py Q i pola swobodnego przekroju Fo, Co=Q/Fo[m/s],Q[m3/s], Fo[m2]. Po wejściu do wir ciecz zmienia prędk osiową na prom C1.W czasie przepływu przez wir cząstki wody wirują wraz z nimi prędkość unoszenia U przesuwając się jednocześnie wzdłuż łopatki z prędk względną W.9. Charakterystyki przepływu- sposób wyznaczania-określić przebie...
tarnel