PUMPE POTISNE PUMPE MONTEJUS PUMPE

Transcript

1 PUMPE PRVO PREDAVANJE Transport kapljeina u cjeoodu ostaruje se ralikom tlaka imeđu krajnjih točaka cjeooda s iše raine k nižoj kapljeina se giba uslijed ralike tlaka urokoane ralikom raina ralika raina mora biti dooljna da se postigne potreban protok i da se sladaju otpori strujanja hidraulički strojei, koji kapljeini daju energiju i poisuju joj tlak 1 Zaisno o principu rada se dijele PUMPE Potisne (olumetrijske) Centrifugalne Montejus Mlane Mamut POTISNE PUMPE u kojima se tlačenje kapljeine i atorenog prostora ostaruje tijelom, koje se giba translatorno ili rotaciono CENTRIFUGALNE PUMPE u kojima se kapljeina tlači centrifugalnom silom inercije, koja nastaje u kapljeini uslijed rtnje rotora 3 4 MONTEJUS PUMPE u kojima se ostaruje strujanje kapljeine doođenjem stlačenog raka, plina ili pare na poršinu kapljeine MLAZNE PUMPE u kojima se kapljeina tlači strujom raka, pare ili ode MAMUT PUMPE u kojima se ostaruje strujanje kapljeine nastajanjem pjene uslijed dodaanja raka ili plina kapljeini POTISNE PUMPE Obirom na rstu gibanja radnog elementa Klipne - u kojima se radni element giba translatorno Potisne Rotacioneu kojima se radni element giba rotaciono 5 6 1

2 Glani dijeloi klipne : Cilindar Klip, koji se giba translatorno i naimjenično usisaa kapljeinu u cilindar i i cilindra istiskuje u cjeood Ventili, koji periodički spajaju prostor cilindra s usisnim i tlačnim cjeoodom Usisna i tlačna račna komora Mehaniam a pokretanje klipa Usisni i tlačni cjeood Usisna rešetka sa neporatnim entilom Prema rsti pogona klipne Elektromotorom Klipne Parnim strojem 7 8 Oisno o položaju klipa Klipne Po načinu rada Vodorane Usprane Klipne jednoradne doradne išeradne diferencijalne 9 10 Jednoradne klipne Usprana jednaoradna klipna pumpa 11 1

3 Doradna klipna pumpa Pumpa sa prolanim klipom VIŠERADNA KLIPNA PUMPA Sastoji se od iše jednoradnih klipnih pumpa pri čemu su klipoi položeni odorano ili usprano Zajednički usisni i tlačni cjeood Klipoi se doode u translatorno gibanje preko koljeničastog ratila radilice Vratilo je sinuto tako da se klipoi išeradne uijek nalae u raličitim položajima Koljena četororadne ramaknuta su a 90 o jedno od drugog, ima 4 klipa, 4 usisna i 4 tlačna entila, 4 usisne i 4 tlačne račne komore Ranomjerija dobaa kapljeine i ranomjerniji utrošak snage nego u jednoranim i doradnim pumpama DIFERENCIJALNA KLIPNA PUMPA Kapljeina se usisaa a rijeme jednog hoda, a istiskuje a rijeme da hoda klipa Vodorana i usprana PUMPE POGONJENE PARNIM STROJEM Za transport hlapiih lako apaljiih kapljeina i ruće ode, Za dobau ode u parne kotloe koriste se pogonjene parnim strojem s raodnikom Parni stroj ima ajedničku klipnjaču s pumpom Potrošnja pare kg/(kwh)

4 UČIN KLIPNE PUMPE Idealni učin jednoradne (obujam kapljeine koji istiskuje pumpa): V i Axn (m 3 /s) x hod klipa (m); n broj okretaja ratila ili broj dojnih hodoa (1/s); A poršina klipa (m ); d promjer klipa (m); A k - poršina klipnjače (m ); d k promjer klipnjače (m) Gubici kapljeine tijekom pumpanja dio kapljeine kojoj se predaje energija na ulau u tlačni cjeood 19 0 Starni učin : V η V i V η A x n Doradna pumpa: Hod klipa u desno - usisaa se A x, a i desne se istiskuje (A A k ) x kapljeine Pri obratnom hodu klipa istiskuje se Ax s ljee strane cilindra i istoremeno se siše na desnoj strani (A A k )x kapljeine Prema tome se a jedan okretaj ratila u tlačni cjeood dobalja: (A A k ) x+a x (A A k ) x Idealni učin: V i (A A k ) xn Starni učin : V η (A A k ) xn Diferencijalna pumpa: Hod klipa u desno - u ljeoj strani cilindra usisaa se Ax kapljeine; a i desne se strane istoremeno istiskuje (A A k ) x Poratni hod klipa- i ljee strane se cilindra kro tlačni entil istiskuje Ax kapljeine; a istoremeno se na desnoj strani oslobađa prostor (A A k ) x, koji se popunjaa kapljeinom i ljeog dijela cilindra 1 U tlačni cjeood ulai samo obujam: Ax - (A Ak) x Akx Za rijeme hoda naprijed i natrag klipa se dobalja: (A Ak) x + Akx Ax Difrencijalna jednoradna Obujamski stupanj iskorištenja Kašnjenjem pri ataranju i otaranju tlačnog i usisnog entila uslijed čega dolai otjecanja kapljeine kro neatorene entile Do otjecanja dolai bog slabog aptianja brti i spojnih djeloa Oslobađanje raka i kapljeine kad je u cilindru podtlak, kao i uslijed ulaženja raka kro nedooljno brtljena spojna mjesta na usisnom cjeoodu 3 Kod isprano iedene rak se ne nakuplja u gornjem dijelu cilindra nego odlai u tlačni cjeood sa kaljeinom U dobro iedenim pumpama a učinak Veći 0,5 m 3 /s odgoara η 0,97-0,99 Srednji učinak 0,005 0,05 m 3 /s η 0,9 0,95 Mali učinak ispod 0,005 m 3 /s η 0,85-0,9 Pri transportu gustih i iskonih kapljeina obujamski stupanj iskorištenja se smanjuje a 5-10% u odnosu na naedene rijednosti Istrošene i loše iedene imaju obujamski stupanj iskorištenja manji od 0,4 4 4

5 Visina dobae klipne Pri hodu klip saladaa iše otpora koji oise o isini dobae kapljeine, duljini cjeooda, brini strujanja kapljeine, otporima u cjeoodima i u samoj pumpi Uslijed neranomjernog gibanja kapljeine, klip saladaa sile inercije, koje su raličite aisno o položaju klipa Za usisni se period može prema Bernoullijeoj jednadžbi a raine kapljeine 1-1 i - napisati p p o u u sk gu+ tu+ iu g g p u i p t tlak na klip a rijeme usisa i tlačenja, sk srednja brina gibanja klipa u i tl brina kapljeine na ulau u usisni i ilau i tlačnog cjeooda iu i itl pad tlaka na saladaanje sile inercije u usisnom i tlačnom cjeoodu tu i ttl - pad tlaka na saladaanje hidrauličkih otpora u usisnom i tlačnom cjeoodu 1 i usisna i tlačna isina p o atmosferski tlak 5 6 Za period istiskianja a presjeke - i 3-3 p tl sk p o + + ρ g g ρ g Tlak na klip jednak je p ptl pu gu + u ~ tl onda se adnji član u jednadžbi može anemariti Veličina gu + gtl g je geodetska isina dobae: gtl ttl + ( gtl) + ( tu + ttl) + ( iu + itl) tu ttl itl tl + g tl + u + g ' g t λ d g p ' g d g + λ + i gd i iu + itl broj otpora na saladaanje sila inercije Visina dobae d se obično određuje pomoću akuummetra i manometra: tl+ u d man+ ak+ r+ 7 g Usisna isina klipne Usisna isina klipne je ograničena i određuje se prema: gu po pu Vidi se da oisi o tlaku nad poršinom kapljeine p o, padu tlaka uslijed saladaanja trenja u usisnom odu tu i padu tlaka uslijed sila inercije u usisnom odu iu Pri iboru treba odidti računa da atmosferski tlak oisi o nadmorskoj isini 000 m p o Pa tu iu 8 Usisna isina također oisi i o p u i o tlaku para kapljeine p t p t je f (T) Usisna isina klipne je: po pt gu + tu iu Poećanjem T kapljeine usisna isina se smanjuje jer se p t poećaa s poećanjem T Voda T 10 0 o C maksimalna usisna isina je 7 m a srednja 6 m 9 Zračne komore Sile inercije nastaju uslijed neranomjenog gibanja kapljeine u usisnom i tlačnom cjeoodu i suprotnog su smjera od smjera gibanja kapljeine Pri ečim isinama dobae je pad tlaka uslijed sila inercije natan Zračne komore smanjuju sile inercije stupca kapljeine u klipnim pumpama Iedene su u obliku ona i djelomično ispunjene rakom Zrak osiguraa ranomjernije gibanje kapljeine i miran rad 30 5

6 Usisna strana iu.; na tlačnoj strani itl postoje sile inercije 1-1 od oe raine strujanje je praktično ranomjerno, slično je i inad itl Smanjenjem iu i itl smanjuje se utjecaj sila inercije Zračne komore što bliže entilima Za rijeme usisnog hoda klipa u usisnu račnu komoru ulai manje kapljeine nego što se i usisne račne komore usisaa u cilindar Zato se obujam kapljeine u usisnoj račnoj komori smanjuje i poećaa obujam raka Pri tlačnom hodu klipa kapljeina se ne usisaa i usisne račne komore u cilindar, ali u nju idalje dotječe kapljeina Obujam se tada kapljeine poećaa, a smanjuje obujam raka Promjena obujma raka u račnim komorama V max V min se određuje proračunom, a jednoradnu 0,55Ax, te troradnu 0,009 Ax Stupanj neranomjernosti dotoka kapljeine u račne komore η V V max min V V srednji obujam raka u račnim komorama Jednorane klipne η 0,01-0,05 V išekratnik obujma hoda klipa Ax, obujam usisne račne komore od 5Ax do 10Ax, tlačne komore 8 Ax 31 3 Snaga i stupanj iskorištenja klipne Rad nastao jednoradnom klipnom pumpom pri jednom okretaju: W pax d Ax p je tlak na klip, A poršina klipa, x hod klipa Ukupna idealna snaga bilo kojeg tipa a broj okretaja n: P i Wn paxn d A x n 33 Za jednoradnu klipnu pumpu V i Axn : P i V i d Zbog hidrauličkih otpora u pumpi, trenja, udara, isina dobae je manja: d η h d gdje je η h hidraulički stupanj iskorištenja Zbog mehaničkih trenja u membranama i ležajeima itd. Snaga je eća od idealne: P P i / η m η m mehanički stupanj iskorištenja 34 Snaga na ratilu : ' V d ρ g P η η η η ukupni stupanj iskorištenja Za klipne 0,7 0,93 Za irano pogonjene 0,83-0,88 Snaga elektromotora a pokretanje : P el. mot. η pr η pr stupanj iskorištenja prijenosa 1,5 4 kw % 4-40 kw % Inad 40 kw % se poeća snaga da se ibjegne preopterećenje elektromotora P m h ' V d ρ g η 35 m V s 3 V f ( p) η f ( p) f ( p) 1 η f ( p) Karakteristike klipne P 3 η 1,0 0,8 0,6 0,4 0, 0 N P m P[ W] 36 6

7 Usisni i tlačni entil Tanjurasti ili prstenasti entil koji se podiže sa sjedišta uslijed tlačenja kaljeine klipom a spušta uslijed djeloanja opruge ili lastite mase Za transport iskonih kapljeina ili suspenija koristi se kuglični entil Puni ili šuplji i brone, čelika, ebonita i dr. Preklopni entil- suspenije- eliki presjek a prola kapljeine- pomiče se po akonu gibanja klipa brina gibanja entila promjeljia kugličasti tanjurasti preklopni prstenasti Membranske Kisele kapljeine, suspenije Klip je odijeljen od transportirane kapljeineelastičnom pregradom membranom Membrana guma ili od specijalnog čelika Dijeloi lijeo od membrane - kao kućište, kuglični entili itd. irađuju se od materijala otpornih na kiselinu ili aštićuju prelakom otpornom na kiselinu (oloo, guma i sl.) Rotacione Tlačenje kapljeine i atorenog prostora uslijed rtnje radnog elementa Iedba radnog elementa može biti ranolika Nemaju usisne i tlačne entile, račne komore Sigurne su u pogonu, ranomjerno dobaljaju kapljeinu, transportiraju rlo iskone kapljeine u promjenu broja okretaja Nepropusnost radnih elemenata se s remenom sniuje i jalja se opasnost aklinjaanja Ne smiju se transportirati kapljeine koje sadrže krute primjese Rotacione Rotacione Pužne Krilne Zupčaste druge iedbe pumpa

8 Pužne ili Helikoidalne Glani djeloi su klip i kučište Klip helikoidalna spirala koja se okreće u kučištu specijalnog unutarnjeg oblika Okretanjem klipa se prostor imeđu klipa i kučišta progresino smanjuje i ostaruje usisaanja i tlačenje kapljeine d se poećaa sa poećanjem duljine klipa i kučišta ili poećanjem broja okretaja Radni elementi helikoidalne Klip - čelik iana aštićen antikoroinim materijalom- nehrđajući čelik, plastične mase Pastaste kapljeine, grube suspenije Primjena u prehrambenoj, fermentatinoj i srodnim industrijama Klip se remenom istroši, lako se amjenjuje Loša strana smanjenjem V jako raste dobaa d Nesmije se pustiti u rad ako je atoren entil na tlačnom cjeoodu Pogon - neposredno elektromotorom

9 Krilna pumpa Vratilo je postaljeno u kućište ekscentrično i ima udužne proree pod praim kutem U proreima se nalae da krilca koja se mogu radijalno neoisno pomicati Okretanjem ratila krajei krilaca se priljubljuju uslijed centrifugalne sile inercije k stijenkama kućišta i dijele prostor na usisni i tlačni krilca djeluju poput klipa pomoću kojih se kapljeina usisaa i tlači Zupčaste Usisaanje i tlačenje kapljeine nastaje uslijed suprotnog smjera rtnje daju aljkastih upčanika atorenih u kućištu Ulogu klipoa rše aljkasti upčanici ula ila 51 5 Aromatiiranje Vitamini Bomboni Pigmenti Kapljeiti aditii Škroboi Ulja a prehranu Centrifugalna pumpa rotor, kućište, usisni i tlačni cjeood atoren (a) rotor centrifugalne Rotor poluatoren (b) otoren (c)

10 Rotor je nasađen na ratilo, pokreće se neposredno elektromotorom Kućište je obično spiralnog oblika, u njemu je rotor Imeđu lopatica rotora postoje kanali kro koje tijekom rtnje struji kapljeina Princip rada isisaanje i tlačenje kapljeine nastaje uslijed djeloanja centrifugalne sile inercije pri rtnji rotora Na ratilo je pričršćen rotor sa lopaticama određenog oblika na kućište je u osi rtnje smješten usisni priključak, preko kojega je pumpa priključena na usisni cjeood Tlačni priključak je smješten tangencijalno na kućište i poean na tlačni cjeood na ulau u usisni cjeood je postaljen poratni entil i služi a punjenje kapljeinom prije puštanja u rad U tlačni cjeood se ugrađuje poratni entil, te se sprečaa porat kapljeine u pumpu i aštićuje od hidrauličkog udara pri inenadnom astoju u radu Okretanjem lopatica kapljeini, koja se nalai unutar rotora, daje se kružno gibanje Centrifugalna sila kapljeinu baca od središta prema obodu i preko kućišta kapljeinu potiskuje u tlačni cjeood Okretanjem rotora kapljeina se neprestano usisaa i potiskuje i, pa kapljeina teće ranomjerno i neprekidno Tlak iaan centrifugalnom silom, kao i d se poećaaju s poećanjem n

11 jednostepene imaju jedan rotor centrifugalne centrifugalne išestepene imaju iše rotora STRUJANJE KAPLJEVINE U PUMPI u kanalima rotora kapljeina ima složeno gibe giba se uduž kanala unutar rotora u radijalnom smjeru i okreće u smjeru okretanja rotora 1 i relatina brina ( brina a motrioca, kad bi se okretao ajedno s rotorom) kapljeine na ulau u kanal i ilau i kanala rotora o1 i o obodna brina kapljeine na unutarnjem obodu pri okretanju rotora i na anjskom obodu rotora Gdje je: 01 πr 1 n ; 0 πr n 61 6 r 1 i r polumjer unutarnjeg i anjskog oboda rotora a1 i a apsolutna brina na ulau kapljeine u rotor usmjerena pod kutem α 1 i apsolutna brina na ilau kapljeine i rotora usmjerena pod kutem α Visina dobae : o1 a1 d gu+ gtl o + t g 1 + g a + g Euler Kapljeina u rotoru dobija energiju: Centrifugalna sila inercije pri član u jednadžbi Pretaranje dijela energije u tlačnu (bog širenja kanala) drugi član Pobećanja kinetičke energije pri prolau kapljeine kro rotor uslijed rtnje rotora i pogodnom konstrukcijom lopatica treći član Usisna isina dobae centrifugalne po p1 a 1 u gu tu g p 1 - tlak kapljeine na ulau u rotor ne može biti manji od tlaka pare kapljeine p t, pa je : po pt a u u gu 1 Σ g ζ g Usisna isina oisi o tlaku p o nad poršinom kapljeine, p t tlaku para kapljeine, u brini gibanja kapljeine kro usisni cjeood, a1 apsolutnoj brini gibanja kapljeine na ulau u rotor, gustoći kapljeine i otporima u usisnom cjeoodu 65 Poećanem T kapljeine raste tlak para kapljeine i raka, koji se idaja i kapljeine uslijed podtlaka, bog čega se usisna isina smanjuje Za poećanje usisne isine potpuna hermetičnost usisnog cjeooda i mali pad tlaka u njemu Za transport rućih kapljeina pumpu treba smjestiti ispod raine kapljeine u spremniku T / C gu /m

12 Snaga na ratilu centrifugalne Pi P η ' d m m ' ' ' ' V d V d ρ g P η η η η V ' η V d h ' i η h h η η η η m m 67 Karakteristike centrifugalne Irađuju se određenog V, d, P i n pri kojima pumpa radi sa najboljim η Često pumpa radi pri drugim V i P, što urokuje promjenu ostalih parametara Zaisnost se može iraito: V ' n V n ' 1 P P d 1 1 d 1 n n n n Jednostepena centrifugalna pumpa Višestepena centrifugalna pumpa Montejus Pastaste kapljeine i korone kapljeine Podižu se stlačenim rakom na male isine Vodorani ili usprani spremnik proračunat na tlak (3-4) 10 5 Pa U njega se doodi stlačeni rak ili inertni plin

13 Brina strujanja kapljeine u tlačnom cjeoodu pri adanom tlaku: p po 4,43 ( 1 ) ρ Σζ 0,5 Rade obično diskontinuirano Oni koji rade kontinuirano ou se pulometri geodetska isina podianja kapljeine brina strujanja kapljeine u tlačnom cjeoodu p o tlak u prostoru u kojem se transportira kapljeina ζ- broj sih otpora tlačnog cjeooda Tlak a podianje kapljeine: Nema djeloa koji se gibaju Stupanj iskorištenja 0,15-0, Mali učin p gρ + 0,5 ρ (1 + ζ) + p o MLAZNE PUMPE Parni injektor Transport kapljeine, koje se mogu miješati s kondenatom odene pare Usis i tlačenje ostaruje pretaranjem kinetičke energije bre struje pare u potencijalnu tlačnu energiju Mlane Mlane injektori tlačne ejektori usisne Para ulai kro priključak a upuštanje pare, prolai kro parnu sapnicu, u kojoj postiže eliku brinu, s kojom ulai u sapnicu a miješanje Zato se u usisnoj komori stara podtlak pa se kapljeina usisaa kro priključak Na ulau u sapnicu se para susreće s kapljeinom i elikom se brinum ulači u difuor U difuoru se brina kapljeine pretara u tlak i ajedno s kondenatom odlai u tlačni cjeood Kapljeina tlačena injektorom može saladati tlak natno eći od tlaka radne pare Temperatura može narasti i do 90 o C bog oslobođenja topline ukapljianjem pare Veliki gubitak energije i relatino niski stupanj iskorištenjem injektora se primjenjuje samo ako je moguće koristiti toplinu kapljeine, koja se grije uslijed ukapljianja pare u injektoru npr. punjenje parnih kotloa odom

14 Mlana parna pumpa je slična po iedbi i načinu rada mlanoj pumpi Mlana pumpa usis i tlačenje kapljeina ostaruje se na račun kinetičke energije struje ode koja elikom brinom istječe i stožastog nastaka Vodena mlana pumpa oda tlačena i mreže prolai kro sapnicu, čiji se presjek ranomjeno sužaa, poprima eliku brinu i kro usisni otor usisaa kapljeinu i usisnog cjeooda te tlači u tlačni cjeood Jednostane konstrukcije i mali stupanj iskorištenja 0,1 0,5 Niski stupanj iskorištenja objašnjaa se time što se kapljeini predaje samo kinetička energija struje radnog medija, dok se u mlanim parnim pumpa osim toga predaje kinetička energija, koja se oslobađa uslijed promjene fiičkog stanja radnog medija Za rad potreban tlak ode 3x10 5 do 4x10 5 Pa; usisna isina m, isina dobae 10 m Mamut Radi na principu spojnih posuda,ispunjenih medijima raličite gustoće koji se ne miješaju U cije ispunjenu kapljeinom se uodi stlačeni rak, mjehurići raka se mješaju s kapljeinom Uslijed smanjenja gustoće kapljeina se podiže u cijei i smjesa raka i kapljeine počet će istjecati kro cije da bi se osigurala odgoorajuća isina podianja potrebno je osigurati neki nadtlak raka koji oisi o isini urona cijei 81 8 Cije stlačenog raka i cijei a kapljeinu t. miješač se postalja 1 m do 1,5 m inad donjeg kraja cijei a kapljeinu bog smanjenja gubitka raka I smjese se rak udaljuje pomoću separatora Nakon početka transporta 1-1 raina kapljeine se smanjuje od statičke raine do dinamičke - i time dubina urona miješača se smanjuje a eličinu Obujam raka koji je potreban a podianje 1 m 3 ode na isinu 1 se određuje: 1,75 1 V ' m 3 /m K log 10 K iskusteni koeficijent oisi o

15 Presjek cijei se određuje na osnou brine,7 m/s u miješaču, a na ilau i tlačne cijei 7m/s. Za rane kapljeine i kiseline, kapljeine isoke temperature Jednostane konstrukcije i odsutnost bilo kakog mehanima ili pokretnih dijeloa Niski stupanj iskorištenj 0,5 0,35 Mali učin Nedostaci: Kompresorka stanica a stlačeni rak i natna dubina urona 85 15