Seminer dosyası

Transkript

Seminer dosyası

Temel HidrolikKarakteristik Eğriler
ğ
Arzu Kulil,
KSB A.Ş., İstanbul
Hydraulic basics - Characteristic curves
1
Bir santrifüj pompanın Karakteristik
QH-eğrileri
ğ
Basma yüksekliği H [%]
160
140
Sistem eğrisi
Pompa eğrisi
120
100
80
60
İ l t
İşletme
noktası
kt
Pompa eğrisi ile sistem eğrisinin
kesiştiği nokta işletme noktasıdır.
Pompanın gerçek çalışma değerini
bu nokta belirler
40
20
0
20
40
60
80
100
Debi Q [%]
2
QH-eğrileri
ğ
Basma yüksekliği H [m]
80
Sistem eğrisi
70
Pompa
p eğrisi
ğ
60
50
40
30
20
Etiket değeri
Pompa
p dizayn
y
aşamasında belirlenen
debi-basma yüksekliği
etiket değerini belirler
belirler.
Pompa bu değere göre
seçilir.
10
0
20
40
60
80
100
Debi Q [m3/h]
3
QH-eğrileri
ğ
Basma yüksekliği H [m]
Sistem eğrisi
Kısık vana
80
70
Pompa
p eğrisi
ğ
Sistem eğrisi
Tam açık vana
60
Etiket değeri
50
İşletme noktası
40
30
20
10
0
20
40
60
80
100
Debi Q [m3/h]
4
Debi Q
 Santrifüj pompada Debi Q
Q, bir zaman diliminde pompa basma ağzına gönderilen
sıvının faydalı hacmidir.
 Hacim için sıklıkla kullanlan birimler ; m³/h, m³/s, l/s, l/h
 Dahili akışların yanında sızıntı dolayısıyla oluşacak kayıplar pompa debisi içerisinde
dikkate alınmamaktadır.
 Santrifüj pompanın debisi pompalanan sıvının yoğunluğundan bağımsızdır.
 Pompalanan sıvının vizkozitesi santrifüj pompanın debisini etkiler. Vizkozite
artarsa debi düşer
düşer, vizkozite düşerse debi artar.
artar
 Debi pompa dönüş hızıyla orantılı olarak değişir.
Q2= Q1 * n2 / n1
5
Basma yüksekliği H
 Bir santrifüj pompanın basma yüksekliği H, pompanın akışkana
verdiği faydalı mekanik enerjidir,
enerjidir pompanın giriş ağzı ve çıkış
ağzı arasında ölçülür.
 Birimi [m] olarak ifade edilir (sıvının birim ağırlığı N başına Nm
enerji).
 Bir santrifüj pompa aynı dönme hızında farklı sıvılara,
yoğunluklarından bağımsız olarak,
olarak aynı yüksekliği verir
verir.
20 oC su
997 kg/m3
1b
bar = 10
10,2
2m
 Eğer sıvının vizkozitesi değişirse oluşan basma yüksekliği de
değişir.
1 bar
 Basınç P ve oluşan basma yüksekliği H arasındaki ilişki aşağıdaki
gibidir : (= yoğunluk, g = yerçekimi ivmesi-9,81 m/s2)
p = *
* g * H
 Oluşan basma yüksekliği dönüş hızının karesi ile orantılı olarak
değişir:
H2= H1 * (n2 / n1)²
6
Basma yüksekliği H ile p basıncın
ilişkisi
p
H=
ρ•g
H
Basma yüksekliği [m]
p
Basınç [Pa = N/m2]
(1 bar = 100 000 Pa)
ρ
Yoğunluk [kg/m3]
g
Yerçekimi ivmesi [m/s2]
20 oC tuzlu su
20 oC su
95 oC su
20 oC mazot
7
Basma yüksekliği H ile p basıncın
ilişkisi
P=
ρ•g • H
H
Basma yüksekliği [m]
p
Basınç [Pa = N/m2]
(1 bar = 100 000 Pa)
ρ
Yoğunluk [kg/m3]
g
Yerçekimi ivmesi [m/s2]
20 oC tuzlu su
1300 kg/m3
10 m
1,28 bar
20 oC su
997 kg/m3
10 m
0,98 bar
95 oC su
960 kg/m3
10 m
0,94 bar
20 oC mazot
800 kg/m3
10 m
0,78 bar
8
Debi Q
Dinamik basma yük. Hdyn
Static yük. Hst
H = Hdyn + Hst
9
PB
Static yük. Hst
PE
H = (PB-PE)/ρ.g+ Hdyn + Hst
10
Static yük. Hst
H = Hdyn
11
statik yükseklikk
1
statik
yükseklikk
statik yükseklik
Ba
asma statik
yüksekliği
emme
yüksekliği
2
12
Pompa verimi η
Qopt: η-max
Qopt pompanın en verimli
noktasındaki debidir
debidir, EVN (En
Verimli Nokta) veya BEP (best
efficiency point) olarak da
bilinir
Verim η, pompanın akış değeri Ph ile pompa miline verilen mekanik güç P2 arasındaki
orandır:
η=
Ph
P2
ρxQxgxH
=
P2
(ρ [kg/dm³], Q [m³/s],
g = 9,81 m²/s, H [m], P [kW])
13
Santrifüj pompanın ideal çalışma aralığı
Qo
opt
100
Basma yü
B
üksekliği H/Hopt
90
Qopt
Pompa eğrisi
80
Verim eğrisi
70
Her bir pompanın gerçek verileri
ti kitapçıklarında,
tip
kit
kl
d eğri
ği
kitapçıklarında veya EasySelect
seçim programında verilmektedir.
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
Q min > 30% EVN (BEP)
120 Debi Q/Qopt
Q max < 110% EVN (BEP)
Tavsiye edilen çalışma aralığı
14
Santrifüj pompanın ideal çalışma aralığı
Qo
opt
100
Basma yü
B
üksekliği H/Hopt
90
Qopt
Pompa eğrisi
80
Verim eğrisi
70
Optimum debiye yaklaşıldıkça
pompa mekanik
k ik olarak
l k id
ideall
çalışma sergiler.
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
Q min > 70% EVN (BEP)
80
100
120 Debi Q/Qopt
Q max < 110% EVN (BEP)
İdeal çalışma aralığı
15
Minimum d
M
debi
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Pompa eğrisi
Çekilen güç
Mindes
stmeng
e
Basm
ma yüksek
kliği H/Hoptt
Minimum debi
0
0
20
40
60
80
Debi Q/Qopt
100
120
Minimum debi nedir?  pompayı aşırı ısınmaya ve kararsız debi oranına (ses,
(ses
vibrasyon!) karşı korur
Santrifüj pompalarda minimum debi Qopt optimım debinin %15’i dir.
Herbir pompanın gerçek verileri tip kitapçıklarında ve EasySelect seçim programında
verilmektedir.
16
Çekilen güç eğrisi P2
P2- eğrisi Q Debi ile mekanik olarak çekilen güç (hidrolik güç) arasındaki orantıyı gösterir.
Eğer Q artarsa P2 de artar.
Önemli : Karakteristik eğri yanlızca P2 mekanik olarak çekilen gücü (hidrolik güç)
gösterir. Toplam şebekeden çekilen güç P1 = P2 / ηmot (motor verimi) formülü ile hesap
edilebilir.
Kademeli pompalarda P2 eğrisi tek bir kademe için çekilen gücü gösterir !
17
NPSH-eğrisi
NPSH-değeri (NetPositiveSuctionHead) (NPEY-NetPozitifEmmeYüksekliği)
buharlaşmayı engellemek için pompa giriş tarafında gerekli olan minimum basınçtır.
NPSH değeri [m] olarak ölçülür ve artan debiye bağlı olarak yükselir.
NPSH-değeri
yükselir
NPSH-değeri her bir pompa için ISO 9906’ta göre tapılan testlerle belirlenir.
Önemli: Buharlaşmayı önlemek için sistemin mevcut NPSH-değeri, pompanın NPSHdeğerinden büyük olmalıdır.
18
Kavitasyon
y
Kavitasyon sıvının lokal olarak buharlaşması
(hava kabarcığı oluşumu) ve akabinde içe doğru
büzüşerek patlamasıdır.
Cavitation in Centrifugal Pumps
19
Suyun
y buharlaşma
ş
basınç
ç diyagramı
y g
sıvı
gaz
1 atm
≈1 bar
0,02 bar
15 oC
100 oC
20
Buhar baloncuklarının oluşması
ş
E
Emme
tarafı
t
f (SS)
x
T
Basma tarafı (DS)


Çark döndükçe ( basma yüksekliği oluşur), çarkın içerisindeki statik basınç aniden
bölgesel olarak p0 basıncının altında bir değere düşer.
Minimum basınç pmin çarkın içerisindeki akış hattında daima belli bir noktada oluşur, bu
durumda çark kanatlarında meydana gelir.
gelir
21
Buhar baloncuklarının oluşması
ş
SS
SS
DS
x
SS
DS
x
DS
x
lBl



p12
DS
p12
DS
SS
poI
SS
pmin
i
SS
poII
pD
pD
x
p12
DS
poIII
pD
pmin
x
lBl
x
Basılan sıvı basıncının buharlaşma basıncı seviyesine veya daha altına düştüğü bölgede buhar
baloncuklarının oluşması ve bunların daha yüksek basınç bölgelerinde aniden yok olması
kavitasyon
y olarak adlandırılır !
22
Baloncukların p
parçalanma
ç
mekanizması
Tek baloncuk
Yumru

Baloncuk ömrü
t < 0.006 s

Göçme (içe doğru patlama) süresi
t  0.001
0 001 s

Bölgesel basınç
p  105 bar

Mikrojet çapı
3 - 5 m
Baloncuk
yassılaşmaya başlar
Mikrojet
23
Pompa
p hidroliği
ğ - NPSHmevcut
NPSH : Net Positive Suction Head
NPEY : Net Pozitif Emme Yüksekliği
NPSHmevcut : sistemin sağladığı NPSH
NPSHistenen : Kavitasyon olmaması için pompanın
talep ettiği NPSH
Arzu Kulil
15.05.2009
NPSH ((Net Pozitif Emme Yüksekliği)
ğ)
Pompa:
NPSHR(equired) = NPSHİ(stenen)
Sistem:
NPSHA(vailable)
A( il bl ) = NPSHM(evcut)
M(
t)
Genel kural:
NPSHA  NPSHR

D
Çark
S
25
Belirtiler
Kavitasyonu
y
nasıl teşhis
ş
edersiniz?
 Gürütülü çalışma (vibrasyon), kavitasyon simetrik olmadığından,
aşağıdakilere sebep olur
 kısa rulman ömrü
 boşluklarda çarkın sürtünmeli çalışması
 pompa milinin hasarlanması
 mekanik salmastra yüzeylerinin hasarlanması
 Pompanın
p
içerisinde
ç
ç
çakıl taşları
ş
varmış
şg
gibi bir ses oluşur
ş
 Akışın kesintiye uğraması
26
Sonuçlar
ç
Çark kanatlarında deliklerin
oluşmasına sebep olan
kavitasyon veya kavitasyon
erezyonu sonuçlu ağır malzeme
kaybı
27
Sonuçlar
ç
28
Sonuçlar
ç
29
Sonuçlar
ç
30
Çözüm önerileri
Ç
Kavitasyonu engellemek için aşağıdaki önlemler alınabilir:
 Giriş basıncını artırmak
 Emme tankında su seviyesini yükseltmek
 Emme tankını yükseltmek veya pompa seviyesini düşürmek
 Emme borusundaki direnç kayıplarını azaltmak
 Daha
D h bü
büyük
ük b
boru çapı kkullanmak
ll
k
 Emiş şartlarını iyileştirmek
 Pislik tutucuların temizlenmesi
 Gereksiz vanaların kaldırılması
 Az kayıp yaratan ekipmanların tercih edilmesi
 Akışkan sıcaklığının düşürülmesi
 Çalışma noktasının düzeltilmesi Q = Qdizayn
31
Pompa hidroliği - NPSHmevcut
Sistemin mevcut NPSH aşağıdaki formülle hesaplanır.
Pe + Pb - PD
NPSHmevcut =
Arzu Kulil
gxρ
Ve2
+
2g
+
_
Hs
_
Hv
Pe
Emme tankındaki manometrik basınç N/m2
Pb
Mutlak atmosfer basıncı N/m2
PD
Buharlaşma basıncı N/m2
ρ Yoğunluk kg/m3
g
Yerçekimi ivmesi m/s2
Ve
Emme tankındaki hız m/s
Hs
Emme tankı sıvı seviyesi ile pompa emme ağzı ekseni arasındaki kot farkı m
Hv
Emme hattındaki sürtünme kayıpları, m
15.05.2009
Pompa
p hidroliği
ğ - NPSHmevcut
NPSHmevcut çeşitli parçalardan oluşur.
+ Hs
Emme tarafındaki statik yükseklik, kot farkı
- Hv
Emme tarafındaki sürtünme kayıpları
+ Pb
Atmosferik basınç
+ Pe
Tank basıncı
Pb
+ V2/2g Emme haznesindeki hız yüksekliği
Bu çoğunlukla ihmal edilir.
- PD
Arzu Kulil
Buharlaşma
B
h l
b
basıncı, m, pompalanan
l
sıvı sıcaklığında
15.05.2009
Aşağıdaki örnekte emme borusundaki kayıplar ihmal edilmiştir.
Pompa emme tarafındaki yükseklik
+ 2 m (Hs)
Açık tankta atmosferik basınç*
+ 10 m (Pe)
* Atmosferik basınç, soğuk su ve deniz seviyesi için yaklaşık 10 m
Basılan sıvı, temiz su 10 oC
-0.125 m* (PD)
NPSHmevcut = 2 + 10 – 0.125 = 11.875 m
•10 oC su ; buharlaşma basıncı 0,01227 bar, yoğunluğu 999,6 kg/m3
P=ρ x g x h x 10-5 formülünden, h= 0,125 m hesaplanabilir.
Pompanın talep ettiği NPSHr =
6 m ise ???
Arzu Kulil
15.05.2009
Pe
Hs
Aynı örnek 90 oC’deki su için yapılırsa ;
Pompa emme tarafındaki yükseklik
+ 2 m (Hs)
Açık tankta atmosferik basınç*
+ 10 m (Pe)
* Atmosferik basınç, soğuk su ve deniz seviyesi için yaklaşık 10 m
Basılan sıvı, temiz su 90 oC
-7.41 m* (PD)
NPSHmevcut = 2 + 10 – 7.41 = 4.59 m
• 90 oC su ; buharlaşma basıncı 0,7011 bar, yoğunluğu 965,3 kg/m3
P=ρ x g x h x 10-5 formülünden, h= 7,41 m hesaplanabilir.
Pompanın talep ettiği NPSHr = 6
m ise ???
Arzu Kulil
15.05.2009
Pe
Hs
Santrifüj pompa karakteristik eğrisi
Debi / Basma yüksekliği
eğrisi
NPSH eğrisi
Güç eğrisi
36
Verim
Qmin
Qmax
Çark çapı
Qmin
Qmax
Maksimum çalışma alanı
37
Pompanın NPSH-değeri
NPSH değeri
38
Gerekli pompa giriş gücü
39
Borularda Tavsiye Edilen Su Hızları
Soğuk su için ;
Emiş borusu
Basma borusu
0,75
0
75 – 1,5
1 5 m/s
1 – 2 m/s
Sıcak su için ;
Emiş borusu
Basma borusu
0,5 – 1 m/s
1,5
, – 3,5
, m/s
Katı madde içeren atıksular için ;
Y t borularda
Yatay
b l d min.
i
1 2 m/s*
1,2
/ *
Dikey borularda min. 2 m/s*
*Çökelmeyi engellemek için
DİKKAT ! Emme hattında hiçbir şekilde 3 m/s üzerine çıkmayınız
40
Pompa performans değerlerinin
ğş
değiştirilmesi
Çark çaplarının ayarlanması
ØD
Dt

Qr H r
 

Qt H t

ØD
Dr
 Dr

 Dt
2
41
Çarkın tornalanması : ISO 9906’ya göre
(Dr2 – D12)/(Dt2 – D12) = Hr/Ht = (Qr/Qt)2
ØDt
formula
ØD1
ØDr
ISO 9906
42

Seminer dosyası

Transkript

Benzer belgeler

Yangın Pompa İstasyonları Fire Pump Stations

Yapı Club Kataloğu