POMPY I UKADY POMPOWE Historia Czerpak do wody

POMPY I UKŁADY POMPOWE

Historia Czerpak do wody używany w Egipcie ok. 1500 r. p. n. e.

Historia Nawadnianie pól w Chinach

Historia Koło wodne używane w Rzymie

Ogólna klasyfikacja pomp POMPY WYPOROWE POMPY WIROWE Krętne tłokowe Odśrodkowe przeponowe łopatkowe zębate śrubowe Helikoidalne Krążeniowe

Pompy wyporowe: wyporowe przesunięcie (wypieranie) określonej ilości cieczy z obszaru ssawnego do obszaru tłocznego w wyniku ruchu organu roboczego (tłoka, nurnika, skrzydełka, wirnika). Obszar ssawny musi być szczelnie oddzielony od obszaru tłocznego. Do pomp wyporowych należą: • pompy tłokowe, • pompy przeponowe, • pompy łopatkowe, • pompy zębate, • pompy śrubowe.

Pompy wyporowe: Pompa tłokowa Pompa łopatkowa

Pompa zębata Pompa śrubowa

Pompy wirowe: wirowe wirnik powoduje zwiększenie krętu (momentu pędu) płynu powodując efekt ssania na wlocie i nadwyżkę ciśnienia po stronie tłocznej pompy. Pompy te ze względu na sposób przemiany energii dzielą się na: pompy krętne i pompy krążeniowe. W pompach krętnych przepływ odbywa się przez wirnik z odpowiednio ukształtowanymi łopatkami. Energia mechaniczna przekazywana jest przez wirnik i zwiększa moment pędu (kręt) przepływającego płynu. Pompy krętne ze względu na konstrukcje wirnika dzielą się na:

Pompy wirowe > krętne • pompy helikoidalne • pompy odśrodkowe 1 – stożkowy wirnik helikoidalny 2 – łopatka wirnika 3 – spiralny kanał 4 – odpływ promieniowy (korpus)

Pompy wirowe > krążeniowe W pompach krążeniowych ciecz krąży w obrębie wirnika lub na jego obwodzie. Pompa krążeniowa z pierścieniem wodnym

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 1. Geometryczna wysokość ssania Odległość środkowego punktu przekroju wlotowego króćca ssawnego pompy od zwierciadła cieczy w dolnym zbiorniku. 2. Geometryczna wysokość tłoczenia Odległość zwierciadła cieczy w górnym zbiorniku od środkowego punktu przekroju wlotowego króćca tłocznego pompy.

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 3. Wysokość ssania pompy Wysokość ciśnienia w przekroju króćca ssawnego pompy. 4. Manometryczna wysokość ssania pompy Różnica pomiędzy wysokością ciśnienia w przekroju króćca ssawnego a wysokością ciśnienia barometrycznego.

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 5. Wysokość tłoczenia pompy Wysokość ciśnienia w przekroju króćca tłoczenia pompy. 6. Manometryczna wysokość tłoczenia pompy Różnica pomiędzy wysokością ciśnienia w przekroju króćca tłoczenia a wysokością ciśnienia barometrycznego.

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 7. Manometryczna wysokość podnoszenia pompy Różnica pomiędzy manometryczną wysokością tłoczenia na króćcu tłocznym i ssawnym powiększona o odległość pomiędzy osiami króćców. 8. Użyteczna (efektywna) wysokość podnoszenia pompy Użyteczna wysokość podnoszenia jest to manometryczna wysokość podnoszenia powiększona o różnicę wysokości prędkości na wlocie i wylocie pompy.

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 9. Teoretyczna wysokość podnoszenia pompy Użyteczna wysokość podnoszenia powiększona o straty hydrauliczne w pompie. 10. Sprawność hydrauliczna pompy 11. Wydajność rzeczywista pompy Q Jest to strumień objętości w przewodzie tłocznym przy użytecznej wysokości podnoszenia oraz nominalnej prędkości obrotowej pompy.

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 12. Wydajność teoretyczna pompy Jest to wydajność rzeczywista pompy powiększona o straty na skutek przecieków cieczy przez szczeliny elementów pompy. 13. Moc pobierana przez pompę jest to moc mierzona na wale pompy. W przypadku bezpośredniego sprzężenia wału pompy z wałem silnika elektrycznego moc określona jest przez Pel – moc silnika elektr. , ηs – sprawność silnika elektr.

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 14. Moc użyteczna (efektywna) pompy jest to moc netto zużyta na zwiększenie energii płynu 15. Sprawność wewnętrzna pompy ηw. Jest stosunkiem mocy użytecznej Pu do mocy przekazanej cieczy przez wirnik Pw. Moc wewnętrzna jest mniejsza od mocy na wale pompy o straty mechaniczne.

Podstawowe parametry układu pompowego (z pompą wirową) 16. Sprawność wolumetryczna (objętościowa) pompy jest to stosunek rzeczywistej wydajności pompy do wydajności teoretycznej 17. Sprawność ogólna pompy η Jest stosunkiem mocy użytecznej Pu do mocy na wale pompy P.

Charakterystyki układu pompowego 1. Charakterystyka przepływu (krzywa dławienia) ACD – charakterystyka stabilna BCD – charakterystyka niestabilna

l Charakterystyka przepływu może być stabilna (ACD) lub niestabilna (BCD). Charakterystyka przepływu jest niestabilna jeśli jednej wartości wysokości podnoszenia odpowiadają dwie wartości strumienia objętości. l Jest to najważniejsza charakterystyka pracy pompy, nazywana też krzywą dławienia, bo otrzymywana poprzez dławienie przepływu na przewodzie tłocznym. l Punkt pracy układu pompa – rurociąg wyznacza się przecięcia charakterystyki pompy z charakterystyką rurociągu. Natomiast charakterystyka rurociągu jest to zależność strat hydraulicznych w funkcji strumienia objętości.

Punkt pracy układu pompowego A – punkt pracy, gdy nie występuje różnica wysokości położeń oraz wysokości ciśnień w zbiornikach, B – punkt pracy, gdy występuje różnica wysokości położeń oraz wysokości ciśnień w zbiornikach (wysokość podnoszenia zostaje pomniejszona), C – punkt pracy, gdy zmienia się oporność hydrauliczna rurociągu (wzrasta), Punkt pracy układu pompa-rurociąg przy stałej prędkości obrotowej pompy hrs – całkowita wysokość strat hydraulicznych na rurociągu ssącym i tłocznym.

Jeśli charakterystyka pompy jest łagodnie opadająca (płaska) wówczas niewielkie zmiany oporności rurociągu powodują znaczne zmiany punktu pracy a tym samym strumienia objętości.

Charakterystyki układu pompowego 2. Charakterystyka poboru mocy Moc odniesiona jest do wału za pomocą którego silnik napędowy przekazuje energię pompie przy stałej prędkości obrotowej. 3. Charakterystyka sprawności pompy Jest to stosunek efektywnej mocy zużytej na zmianę parametrów pompy do mocy pobieranej przez pompę.

Powinowactwo charakterystyk przepływu Przy zmianie prędkości obrotowej pompy otrzymamy rodziny charakterystyk układu pompowego o podobnym przebiegu. Wykorzystując teorię podobieństwa dynamicznego możemy z charakterystyk dla danej prędkości obrotowej otrzymać charakterystyki dla innych prędkości obrotowych.

Wzory te są wyprowadzone zostały przy założeniu niezmiennej sprawności pompy A – punkt pracy odpowiadający parametrom nominalnym pompy Przy zmianie prędkości obrotowej pompy kolejne punkty leżą na parabolach o początku w środku układu współrzędnych i równaniu

Charakterystyk uniwersalna pompy – pagórek sprawności W rzeczywistości sprawność pompy ulega zmianie wzdłuż parabol. Pagórek sprawności pompy wirowej a) krzywe charakterystyczne przepływu pompy wirowej b) krzywe sprawności

Pole zasięgu stosowalności pompy Pompa powinna być tak stosowana aby jej sprawność nie spadała poniżej określonej wartości ηmin. Na przykład jeśli przyjmiemy ηmin=0, 7 oraz krańcowe wartości prędkości obrotowych 2400 obr/min i 3400 obr/min, to pole stosowalności pompy ograniczone jest charakterystykami przepływowymi dla tych prędkości obrotowych oraz krzywymi sprawności minimalnej.

Regulacja wydajności pomp 1) Poprzez zmianę prędkości obrotowej silnika napędzającego pompę. Zalety: małe straty ciśnienia, niewielkie zmiany sprawności pompy. Wady: metoda trudna i kosztowna, wymagająca stosowania specjalnych układów zmieniających prędkość obrotową silników elektrycznych.

Regulacja wydajności pomp 2) Poprzez dławienie zaworem na tłoczeniu przy n=const. Wady: duże straty ciśnienia, duże zmiany sprawności pompy Zalety: metoda łatwa i tania.

Szeregowe połączenie pomp Wyznaczanie punktu pracy 2 pomp o jednakowych charakterystykach.

Szeregowe połączenie pomp Wyznaczanie punktu pracy 2 pomp o różnych charakterystykach.

Równoległe połączenie pomp Wyznaczanie punktu pracy 2 pomp o jednakowych charakterystykach.

Równoległe połączenie pomp Wyznaczanie punktu pracy 2 pomp o różnych charakterystykach. l W zakresie od Hp 1 do Hp 2 konieczność stosowania zaworu zwrotnego na pompie 1.