Pompy i sprężarki.

Budowa i

eksploatacja

Jakub M. Gac

Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Katedra Inżynierii Procesów Zintegrowanych

p. 325 (gmach IChiP), tel. [phone]

Konsultacje: czwartek, g. 11:15-12:00

11.03.2010

Przenośniki cieczy

• Przenoszenie cieczy

– Z poziomu niższego na wyższy
– Z obszaru o mniejszym ciśnieniu

do obszaru o większym ciśnieniu

– Przetłoczenie cieczy przez

rurociąg (straty ciśnienia)

• Konieczność doprowadzenia

energii

Przenośniki cieczy

Czerpadło pojemnikowe
cięgłowe

Czerpadło śrubowe
(śruba Archimedesa)

Pompa

• Urządzenie wytwarzające różnicę

ciśnień pomiędzy stroną ssawną i
tłoczną

• Sposób wytwarzania różnicy ciśnień

– Pompy wyporowe
– Pompy wirowe

• Układ pompowy (pompa + przewód)

– Ssący
– Tłoczący
– Ssąco-tłoczący

Parametry pompy

• Wysokość podnoszenia
• Wydajność pompy
• Moc pompy

–

Moc na wale

–

Moc użyteczna

• Sprawność

–

Objętościowa

–

Hydrauliczna

–

Mechaniczna

–

Całkowita

Charakterystyki pomp

• Krzywe parametrów pracy
• Charakterystyka przepływu

(krzywa dławienia) H = f (Q)

• Charakterystyka poboru mocy P

= f (Q)

• Charakterystyka sprawności

f (Q)

Pompy wyporowe

• Ruch posuwisto-zwrotny organu

roboczego

–

Pompa tłokowa

–

Pompa membranowa

• Ruch obrotowy organu roboczego

–

Pompa zębata

–

Pompa śrubowa

–

Pompa łopatkowa

–

Pompa krzywkowa

–

Pompa perystaltyczna

Pompa tłokowa

• Ruch

posuwisto-
zwrotny tłoka

• Różnica ciśnień

do 14 MPa

• Różna liczba

cylindrów

• Jednostronnego

lub
dwustronnego
działania

Pompa tłokowa

dwustronnego działania

Pompa tłokowa

Podział ze względu na kształt tłoka:

• Pompa z tłokiem tarczowym

• Pompa nurnikowa

Pompa membranowa

•

Ruch cieczy w wyniku
drgań membrany

•

Odizolowanie organu
roboczego od płynu

•

Precyzyjne dozowanie

•

Ciecze niebezpieczne,
w wysokich
temperaturach

•

Ciśnienie tłoczenia do
350 MPa

Pompy rotacyjne

• Ruch obrotowy organu

roboczego

• Ruch bardziej wyrównany
• Brak strat energii związanych z

przyspieszaniem cieczy

• Różnica ciśnień do 3 MPa

Pompa zębata

•

Ciecze czyste o
dobrych własnościach
smarujących

•

Zastosowania

–

Podawanie oleju
do łożysk silnika

–

Hydrauliczne
układy sterujące

–

Przemysł
spożywczy

Pompa łopatkowa

•

Delikatna
konstrukcja

•

Gazy i czyste ciecze

•

Zastosowania

–

Napędy
hydrauliczne
obrabiarek

Pompa śrubowa

•

Ciecze o dużej
lepkości i gęstości

•

Zawiesiny (odporność
na działanie
ścierające)

•

Zastosowanie

–

Pompowanie
szlamów i odpadów

–

Pompowanie
detergentów, żywic

Pompa krzywkowa

•

Ciecze o dużej
lepkości i gęstości

•

Delikatny transport
cieczy (podatne na
spienianie, o złożonej
strukturze)

•

Zastosowanie

–

Przemysł
spożywczy –
mieszaniny
niejednorodne
(syropy, emulsje...)

Pompa perystaltyczna

•

Ciecze o dużej
lepkości i gęstości

•

Dopuszczalne duże
zanieczyszczenia stałe

•

Odporność chemiczna

•

Najniższy
współczynnik ścinania
medium

•

Zastosowanie

–

Przemysł spożywczy

–

Przemysł
farmaceutyczny

–

Media agresywne

Charakterystyki pomp

wyporowych

Pompy wirowe

• Przepływ płynu na skutek nadania

momentu pędu

•

Pompy promieniowe (siła odśrodkowa)

•

Pompy osiowe (siła wyporu łopatek)

•

Pompy promieniowo-osiowe (siła
odśrodkowa i wyporu łopatek)

• Podział pomp wirowych

– Pompy krętne (wirowe)
– Pompy krążeniowe (samozasysające)

Pompy wirowe

•

10 – 30 Pompa odśrodkowa
(pojedyncza krzywizna
łopatek)

•

30 – 50 Pompa odśrodkowa
(przestrzenna krzywizna
łopatek)

•

50 – 80 Pompa helikoidalna

•

80 – 150 Pompa diagonalna

•

150-320 Pompa śmigłowa

Wyróżnik
szybkobieżności

Pompa odśrodkowa

Pompa odśrodkowa

•

Przepływ przez wirnik promieniowy

•

Rozruch – wypełnienie cieczą

•

Wydajność maksymalna – powyżej 1000
l/min

•

Duża wysokość podnoszenia (do 150 m)

Pompa helikoidalna

•

Przepływ przez
wirnik – ukośny

•

Dopływ osiowy,
odpływ -
promieniowy

•

Wysoka
wydajność

•

Wysokość
podnoszenia do
60 m

Pompa diagonalna

•

Przepływ cieczy
przez wirnik –
ukośny

•

Dopływ i
odpływ - osiowy

•

Wysoka
wydajność

•

Wysokość
podnoszenia do
60 m

Pompa śmigłowa

•

Przepływ cieczy
przez wirnik –
osiowy

•

Dopływ i odpływ -
osiowy

•

Bardzo wysoka
wydajność

•

Wysokość
podnoszenia do
12 m

Pompy krążeniowe

• Ssąco-tłoczące
• Zdolność do samozasysania
• Podział

– Z bocznymi kanałami
– Z pierścieniem cieczowym

Pompy krążeniowe

Pompa z bocznymi kanałami

Pompa samozasysająca

zasada działania

A – wirnik pompy wytwarza podciśnienie,
zasysa powietrze i miesza je z cieczą
znajdującą się w komorze
B – mieszanina ciecz-powietrze dostaje się do
przewodu tłocznego;
powietrze jest wypychane, ciecz wraca z
powrotem do komory;
do komory dostaje się następna porcja
powietrza
C – po usunięciu powietrza rozpoczyna się
pompowanie cieczy

Eksploatacja pomp

wirowych

• Napęd bezpośredni (silnik elektryczny

lub turbina parowa) – niższe wymiary,
ciężar i koszt w stosunku do pomp
wyporowych

• Sprawność – niższa od pomp

wyporowych (od 0.38 dla najmniejszych
pomp do 0.9 dla pomp śmigłowych)

Inne rodzaje pomp

• Pompy olejowe
• Pompy molekularne
• Pompy dyfuzyjne

Charakterystyki pomp

wirowych

Współpraca pompy z

rurociągiem

Zagadnienia eksploatacji

pomp

• Dobór pompy
• Napędy pomp

– Bezpośrednio przez silnik
– Pośredni (przekładnie pasowe,

zębate)

• Wyposażenie pompy

– Manometry na obu końcach
– Otwory do opróżniania

• Problem kawitacji

Kawitacja

• Powstawanie pęcherzyków pary, a

następnie ich implozja

• Gwałtowny spadek ciśnienia
• Skutki ujemne:

– Uszkodzenia mechaniczne pompy
– Nadmierny hałas

• Zapobieganie

– Kontrola ciśnienia po stronie ssawnej
– Ograniczenie wydajności pompy

Sprężarki

• Zmniejszanie objętości gazu

– Wykonanie pracy
– Przesłanie gazu

• Klasyfikacja

–  spręż (stosunek sprężania)
– Wentylatory  

 

– Dmuchawy
– Sprężarki

Sprężarka tłokowa

• Organ

roboczy – tłok

• Uszczelnienie

(ew. filtr)

• Sprężanie

wielostopnio
we

Sprężarka membranowa

• Zasada

działania – jak
pompy
membranowej

• Gazy

agresywne

• Wytwarzane

ciśnienie do
100 MPa

Inne sprężarki wyporowe

• Sprężarka rotacyjna
• Sprężarka śrubowa
• Sprężarka z pierścieniem cieczowym

Sprężarka z pierścieniem

cieczowym

•

Wytwarzanie próżni (pompa próżniowa)

•

Wirnik pompy osadzony na wałku silnika
jest położony ekscentrycznie w komorze
pompy

•

Zmiana objętości przestrzeni pomiędzy
łopatkami wirnika i pierścieniem powoduje
zasysanie i wydmuchiwanie powietrza.

Sprężarki wirowe

• Duża wydajność
• Niskie ciśnienie
• Gaz wolny od par oleju

Dmuchawy

• Średni spręż
• Przetłaczanie gazu przez

przewody

• Zastosowanie:

–

Transport pneumatyczny

–

Jako pompy próżniowe

Dmuchawa Rootsa

•

Dmuchawa krzywkowa

•

Krzywki obracając się wzajemnie

przetłaczają gaz z przestrzeni ssawnej
do tłocznej

Wentylatory

• Przesyłanie gazu na niewielką odległość
• Przepływ gazu

– Promieniowy
– Osiowy
– Diagonalny

• Zastosowanie

– Chłodnie kominowe (wentylator

śmigłowy)

– Transport pneumatyczny(wentylatory

promieniowe)

Wentylator promieniowy

• Najbardziej typowy rodzaj

wentylatora

• Konstrukcja podobna do

sprężarek promieniowych

• Większy udział energii

kinetycznej w ruchu gazu (inna
budowa kierownicy)

Wentylator osiowy

• Wyższa wydajność
• Niższe ciśnienie sprężania (do 6

kPa)

• Zastosowanie: chłodzenie

pomieszczeń.

Dziękuję za uwagę

Źródła rysunków:
• A. Warych, Aparatura procesowa
• Mały poradnik mechanika
• Internet

11.03.2010