9.POMPY
Pompa jest to przenośnik cieczy służący do podnoszenia cieczy lub mieszaniny cieczy z ciałami stałymi z
poziomu niższego na wyższy i/lub przetłaczania ich z obszaru o ciśnieniu niższym do obszaru o ciśnieniu
wyższym.
W procesie transportowania cieczy za pomocą pompy jej organ roboczy (tłok, rotor, wirnik, przepona itp.)
otrzymuje energię mechaniczną od silnika napędowego (np. spalinowego, elektrycznego, wiatrowego) i
przekazuje ją cieczy płynącej przez pompę zwiększając nie tylko jej energię położenia, lecz także ciśnienie i (w
pewnych przypadkach) energię kinetyczną. Organ roboczy oddziela obszar ssawny (dopływowy) od tłocznego
(odpływowego).
Zależnie od rodzaju ruchu organu roboczego i jego budowy pompy można podzielić na różne rodziny, klasy i
grupy. Podział pomp według normy przedstawia tablica. Najogólniej pompy można podzielić na wyporowe i
wirnikowe.
Każda pompa, podobnie jak każdy inny przenośnik cieczy, pracuje w określonej instalacji technicznej. Spełnia w
niej rolę maszyny roboczej, transportującej z obszaru dopływowego do obszaru odpływowego wymaganą ilość
cieczy w jednostce czasu. Taką instalację nazywa się układem pompowym lub instalacją pompową.
Instalacja pompowa składa się z przewodu ssawnego, zespołu pompowego i przewodu tłocznego.
Podstawowym parametrem opisującym pompę jest wielkość przepływu Q = Av.
Inne wielkości to:
H
0
– całkowita wysokość podnoszenia pompy (wysokość energii, jaką ma dostarczyć pompa przepływającej
wodzie);
H – niwelacyjna wysokość podnoszenia pompy, wynikająca z różnicy rzędnych analizowanych przekroi;
H
s
– wysokość ssania, wzniesienie osi pompy ponad swobodne zwierciadło cieczy w zbiorniku zasilającym;
Wszystkie charakterystyczne wysokości wyznacza się z równania Bernoulliego:
2
2
1
1
2
2
1
0
2
2
2
str
p
v
p
v
z
H
z
h
g
g
stąd:
2
2
2
1
2
1
0
2
1
(
)
2
str
p
p
v
v
H
z
z
h
g
2
1
H
z
z
2
2
1
1
2
s
s
s
ss
p
p
v
v
H
h
g
max
2
1
2
w
s
s
ss
p
p
v
H
h
g
, gdzie p
w
– ciśnienie wrzenia danej cieczy.
Poprawnie zaprojektowana instalacja pompowa spełnia warunek :
max
s
H
>
s
H
.
Pozostałe parametry charakteryzujące pompę:
– teoretyczna moc pompy w watach
0
N
gQH
– moc na wale pompy
w
p
N
N
– współczynnik sprawności pompy
0.6 0.9
p
– moc silnika
0
0
w
s
s
p
s
N
gQH
QH
N
– współczynnik sprawności instalacji pompowej
η.
Warunki podobieństwa przepływów dla pomp wirowych przy obliczaniu parametrów jednej i tej samej pompy
po zmianie prędkości kątowej:
WSPÓŁPRACA POMPY Z PRZEWODEM
Zapisując równanie na H
0
jak dla przewodów długich
2
1
1
2
p
p
H
z
z
otrzymuje się:
0
ss
st
s
H
H
h
h
H
h Q
.
Krzywa wykreślona na podstawie tego równania, wyraża zależność całkowitej wysokości ciśnienia dawanej
przez pompę od natężenia przepływu cieczy w rurociągu i nazywana jest sprowadzoną charakterystyką
przewodu.
Funkcja strat ciśnienia h
s
(Q), nazywana charakterystyką przewodu, określa zależność wysokości strat ciśnienia
w przewodach od wydatku Q.
Aby określić warunki pracy pompy z przewodem należy wyznaczyć punkt „M” przecięcia charakterystyki
pompy H
p
(Q) i sprowadzonej charakterystyki przewodu H
0
(Q). Punkt ten, nazywany punktem pracy, określa
rzeczywiste wartości natężenia przepływu Q i wartości podnoszenia pompy H
p
=H
0
.
'
'
2
'
'
3
'
'
Q
Q
H
H
N
N
Przy połączeniu równoległym pomp (a) zwiększa się całkowity wydatek podawany przez pompy. Na
charakterystykach uzyskuje się zwiększenie wydatku przez sumowanie charakterystyk łączonych pomp po ich
przepływach.
Przy połączeniu szeregowym pomp (b) zwiększamy całkowitą wysokość podnoszenia. Charakterystykę
wypadkową łączonych pomp otrzymuje się przez zsumowanie charakterystyk pojedynczych pomp po ich
wysokościach podnoszenia.
10.REAKCJA HYDRODYNAMICZNA W PRZEWODACH.
II zasada dynamiki Newtona:
dv
F
ma
m
dt
,
p
mv
dp
dv
m
ma
F
dt
dt
dp
F
Fdt
dp
dt
.
W przypadku stałej siły F i skończonego przyrostu czasu Δt popęd zapisujemy w postaci
F t
dp
.
Równanie to nazywamy prawem pędu. Mówi ono, że przyrost pędu ciała jest równy wywartemu na to ciało
popędowi.
III zasada dynamiki Newtona: jeżeli ciało A działa na ciało B siłą F, to ciało B działa na ciało A siłą –F, równą
co do wartości bezwzględnej, lecz o przeciwnym znaku (zwrocie).
Siły wtórne występujące jako reakcje na siły pierwotne noszą nazwę sił wymuszonych lub sił reakcji.
Interesuje nas przypadek ustalonego ruchu strumienia cieczy, zachowującego ciągłość przepływu zarówno w
kierunku głównym, jak i poprzecznym.
W ruchu ustalonym pęd strumienia w objętości kontrolnej jest stały i cała zmiana pędu wynika z różnicy
prędkości cieczy wypływającej i wpływającej do tej objętości:
2 2
1 1
F t
Q t
v
v
,
(*)
1
2
F
P
P
G
R
,
P
1
, P
2
– nadciśnienia panujące w przekrojach ograniczających objętość
kontrolną, ciśnienie atmosferyczne jest stałe dla obu przekroi, więc wypadkowa siła równa jest zeru , G – ciężar
cieczy zawartej w objętości kontrolnej, R – reakcja hydrodynamiczna , oddziaływanie przeszkody na strumień.
W rozważanych przekrojach przyjmuje się, że poprzeczne przekroje są na tyle małe, że można przyjąć stałe
prędkości w poszczególnych punktach, dlatego można przyjąć równość współczynników pędu
1
2
.
Równanie (*) po podzieleniu obustronnym przez Δt, można rozpisać dla każdej ze składowych x, y, z.
1
1
2
2
2
2
1
1
cos( , )
cos( ,
)
cos( , )
cos( , )
cos( ,
)
cos( , )
P
x P
P
x P
R
x R
G
x G
Q v
x v
v
x v
,
analogicznie
1
1
2
2
2
2
1
1
cos( , )
cos( ,
)
cos( , )
cos( , )
cos( ,
)
cos( , )
P
z P
P
z P
R
z R
G
z G
Q v
z v
v
z v
.