3 η ΕΝΟΤΗΤΑ - Αντλίες

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΜΠ ΔΟΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ & ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ 3 η ΕΝΟΤΗΤΑ - Αντλίες Διδάσκων: Σ. Λαμπρόπουλος

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες Χρήσης Creative Commons. για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 ΑΝΤΛΙΕΣ Οι αντλίες χρησιμοποιούνται: σαν βοηθητικός εξοπλισμός στο εργοτάξιο για τη μεταφορά νερού (αποστράγγιση σκάμματος, παροχή νερού, κλπ) σε τεχνικά υδραυλικά έργα (αντλιοστάσια) για τη μεταφορά νερού ή λυμάτων (έργα ύδρευσης ή αποχέτευσης πόλεων) στα συστήματα μετάδοσης κίνησης των δομικών μηχανημάτων.

4 Αποστράγγιση εκσκαφής

5 Πιεστικό συγκρότημα παροχής νερού

6 Αντλιοστάσιο ύδρευσης Δήμου

7

8 Υδραυλικά συστήματα εκσκαφέα

9 Διακρίνονται δύο βασικά είδη αντλιών: α) Εμβολοφόρες αντλίες (κυρίως συστήματα μετάδοσης κίνησης δομικών μηχανημάτων) β) Φυγόκεντρες αντλίες (μεταφορά υγρών, κυρίως νερού ή λυμάτων)

10 Εμβολοφόρες αντλίες - Λειτουργία Ισχύει: p 1 = p + Βάρος νερού / (πd 2 /4) = h * (πd 2 /4 )* ρ / (πd 2 /4) = h * ρ όπου: p 1 = η ατμοσφαιρική πίεση (1,033 Kp/cm 2 ) h = το ύψος της στήλης του υγρού μέχρι το έμβολο D= η διάμετρος της σωλήνας αναρρόφησης ρ= το ειδικό βάρος του υγρού (για νερό ρ = 1000 Kp/m 3 = 0,001 Κp/cm3 )

11 Ηs = Μέγιστο επιτρεπόμενο ύψος άντλησης για να αποφευχθεί σπηλαίωση της αντλίας

12 ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΗ ΑΝΤΛΙΑ

13 ΕΙΔΗ ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΩΝ ΑΝΤΛΙΩΝ

14 Ισχύει : Ν = F * s / t = F * U = (F / E) * (U * E) = p * Q Ν = p * Q = (p / γ)* γ *Q = γ * Η * Q γ = το ειδικό βάρος του υγρού (για νερό γ=1000 Κp/m3) Η = p / γ = Μανομετρικό ύψος αντλίας (m) Q = Παροχή της αντλίας (m3 / sec) Στην πράξη η παραπάνω σχέση εκφράζεται με την: N = γ * Η * Q / (75 * η ) σε PS N = 0,736 * γ * Η * Q / (75 * η ) σε KW, όπου: Ν = η απορροφούμενη από την αντλία ισχύς. η = ο βαθμός απόδοσης της αντλίας, 75 και 0,736 = συντελεστές για τη μετατροπή των μονάδων, ώστε η ισχύς να προκύπτει σε PS ή KW

15 Χαρακτηριστική καμπύλη αντλίας

16

17 Βασική σχέση υπολογισμού αντλίας - σωλήνωσης :

18 Hv = Απώλειες στη σωλήνωση = hv*l + Σ(κ*U 2 /2g)

19

20

21 Υποδειγματική Ασκηση Για τις ανάγκες εργοταξίου (συγκροτήματα πλύσεως αδρανών υλικών, παραγωγής σκυροδέματος, ύδρευση, κλπ) απαιτείται παροχή νερού 100 m3/h το ελάχιστο. Το νερό θα αντληθεί από λίμνη, που βρίσκεται σε απόσταση 4 χιλιομέτρων και σε υψόμετρο 90 μέτρα χαμηλότερα από το εργοτάξιο. Η σωλήνωση μεταφοράς του νερού έχει διάμετρο D=150 mm Η περιοχή κοντά στην όχθη της λίμνης είναι βαλτώδης και ακατάλληλη για τη θεμελίωση του αντλιοστασίου και απαιτείται η εγκατάσταση του αντλητικού συγκροτήματος σε απόσταση από την όχθη (οριζόντια απόσταση). Η κλίση από τη λίμνη μέχρι το εργοτάξιο είναι ενιαία. Οι απώλειες των εξαρτημάτων της σωλήνωσης κρίνονται αμελητέες.

22 Δίνεται η καμπύλη Η = f (Q) της χρησιμοποιούμενης αντλίας. Το μέγιστο ύψος αναρρόφησης της αντλίας είναι Hs = 7 m.

23 Ζητούνται: α) Να σχεδιαστεί η καμπύλη μανομετρικού ύψους σωληνώσεως και να ευρεθεί το σημείο λειτουργίας της αντλίας (Η, Q, η). β) Η ισχύς του ηλεκτροκινητήρα της αντλίας. γ) Η ελάχιστη δυνατή απόσταση από τη λίμνη για την εγκατάσταση του αντλιοστασίου

24 1. Σχεδιασμός καμπύλης σωλήνωσης Εχω : H A = H Σ = Za Ze + (pa pe)/γ + (va 2 ve 2 )/2g + Hv = Za Ze + Hv (διότι pa = pe και va = ve), H Σ = 90 + (4000 / 100) * hv, όπου hv = απώλειες σωλήνωσης / 100m για D = 150 mm έχω (βλέπε νομογράφημα απωλειών σωλήνωσης της ΤΟΤΕΕ 2411/86): Για Q = 0 m3/h hv = 0 m/100m H Σ = 90 m Για Q = 50 m3/h hv = 0,45 m/100m H Σ = 108 m Για Q = 100 m3/h hv = 1,5 m/100m H Σ = 150 m Για Q = 115 m3/h hv = 2,0 m/100m H Σ = 170 m Για Q = 130 m3/h hv = 2,5 m/100m H Σ = 190 m Βάσει αυτών χαράζω την καμπύλη Η = f (Q)

25

26 Από το διάγραμμα έχω το σημείο λειτουργίας της αντλίας: Q Α = 115 m3/h, Η Α = 170 m και η = 0,8

27 2. Ισχύς Ηλεκτροκινητήρα Ισχύς αντλίας Ν A = γ* H A * Q A / 75 / η = = 1000 * 170 * (115 / 3600) / 75 / 0,8 = 90,5 PS Ο Ηλεκτροκινητήρας λαμβάνεται αυξημένος κατά 10% Άρα Νκ = 1,10 * 90,5 = 100 PS

28 3. Ελάχιστη απόσταση εγκατάστασης αντλιοστασίου Εχω Ls / Zs = La / Za Zs = 90 / 4000 * Ls H Σ αναρ = 7 m ή H Σ αναρ = (Za Zs) + Ls / 100 * hv, 7 = 90 / 4000 * Ls + Ls * 2 / 100 Ls = 164,7 m

29 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα Πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση.