Pompy i uklady pompowe

Marek Skowroński
Charakterystyki układu
Prosty układ pompowy
Podział układów ze względu na warunki zasilania
Podział układów ze względu na warunki tłoczenia
Podział układów ze względu na obieg cieczy
Podział układów ze względu na liczbę pomp
Podział układów ze względu na strukturę
Rury
Straty liniowe
Straty miejscowe
Charakterystyka układu
Punkt pracy układu
Wykres Ancony układu pompowego
Bilans energetyczny układu
Bilans energii na ssaniu pompy
Pole pracy układu
1
2
Podział układów ze względu na warunki zasilania
Zbiornik górny
Rurociąg tłoczny
Pompa
- układ ze ssaniem
- układ z napływem
- układ ze zmianą strat ssania
Rurociąg ssawny
Zbiornik dolny
układ ze zmiennym poziomem napływu -
Podział układów ze względu na warunki tłoczenia
Podział układów ze względu na obieg cieczy
- układ otwarty
- układ tłoczący
- układ dozujący
- układ wspomagający
Podział układów ze względu na liczbę pomp
- układ
jedno-pompowy
- układ
wielo-pompowy
- układ
wielo-pompowy
rozproszony
- układ zamknięty
Podział układów ze względu na strukturę
- układ drzewiasty
(dendryt)
- układ pierścieniowy
Q
Q
∆h = ∆hl + ∆hm = r ∗ Q n + m ∗ Q 2
Straty
Straty
∆h = ∆hl + ∆hm = r ∗ Q + m ∗ Q
n
Straty liniowe
Straty liniowe
Chropowatość względna
Straty miejscowe
Re =
υ∗d
4∗ Q
=
ν
π ∗ d ∗ν
e=
k
d
2
Straty liniowe
l υ2
∆hl = λ ∗ ∗
d 2g
Prędkość przepływu
υ =
Straty liniowe
l 1
16
∆hl = λ∗ ∗
∗ 2 4 ∗ Q2
d 2g π d
I Strefa
λ=
4 ∗Q
π d
2
64
Re
II Strefa
λ = 0 . 0025
III Strefa
λ =  2 log
Hagena-Poliseuille’a
3
Zajcenki
Re

λ Re 

2 . 51

 2.51

 Re λ
−2
e < e gr


PrandtlaKarmana
Wykres Moody’ego
λ =  − 2 log
IV, V Strefa
1
λ
−2
+
e 

3.72   Colebrooka-White’a
e 
 5.76
= 2 log  0.9 +

3.71 
 Re
Colebrooka
υ2
∆hm = ζ
Straty miejscowe
∆hm = ζ ∗
2g
kv - współczynnik przepływu zaworu (natęŜenie przepływu cieczy w zaleŜności
od względnego stopnia otwarcia zaworu, dla stałego spadku ciśnienia).
1
16
∗
∗ Q2 = m ∗ Q2
2g π 2d 4
∆p
Q
Dla wody o gęstości 1000 [kg/m3] kv oblicza się ze wzoru:
kv =
Q
∆pv
3 -1
-0,5
gdzie: kv - współczynnik przepływu zaworu [m h bar
3
Q - natęŜenie przepływu wody w [m /h]
∆p- spadek ciśnienia w [bar]
Związek między współczynnikiem strat ζ
i współczynnika przepływu kv
]
ζ =
d4
1
∗
2
k v 625
Charakterystyka układu
Q
Straty
∆h
∆h = ∆hl + ∆hm = r ⋅ Q 2 + m ⋅ Q 2
∆h = (r + m ) ⋅ Q 2
Hg
H
(-)H
Q
Q
H u (Q ) = H g + ∆h = H g + (r + m ) ⋅ Q 2 = H g + R ⋅ Q 2
+
Zapis tradycyjny
Punkt pracy układu
Punkt pracy układu
Wzór Wiliamsa Hazena
HL =
4.727 ∗ L ∗ Q 1.852
C 1.852 ∗ d 4.871
gdzie: HL – wysokość strat w stopach [ feet ]
d – średnica wewnętrzna rury w stopach [ feet ],
Q - natęŜenie przepływu w stopach sześciennych na sekundę [ cfs ]
L - długość rurociągu w stopach [ feet ]
C – stała gładkości powierzchni wewnętrznej rury [ - ]
(1 foot = 0.3048 m)
Bilans energetyczny układu
Wykres Ancony układu pompowego
Wielkości podstawowe
wysokość (z manometru)
ciśnienie manometryczne
p ms = p s − pb − ∆Z s ∗ ρ ∗ g
p mt = p t − p b − ∆Z t ∗ ρ ∗ g
Hs =
p ms
ρ∗g
+
2
s
c
+ ∆z s
2g
Ht =
pmt
c2
+ t + ∆z t
ρ ∗ g 2g
wysokość (z układu)
wysokość geometryczna
H zs = Z s − Z p = Rz s − Rz p
H zt = Z t − Z p = Rz t − Rz p
H s = H zs +
pd
ρ∗g
+
c d2
− ∑ H ss
2g
H t = H zt +
pg
ρ∗g
wysokość efektywna
wysokość manometryczna ssania / tłoczenia
H ms =
p ms
ρ∗g
H mt =
pmt
ρ∗g
H e = H t − H s = H mt − H ms +
ct2 − cs2
+ ∆z t − ∆z s
2g
+
c g2
2g
+ ∑ H st
Pole pracy układu
Bilans energii na ssaniu pompy
H
H
Q
Q
Id
Q
H
t
1
Q1
H1
t1
2
Q2
H2
t2
...
...
...
...
Czas trwania cyklu
Σt