POMPY

1. Klasyfikacja, szkice, zasada działania i przeznaczenie różnego rodzaju przenośników cieczy:

Przenośniki cieczy - służą do przenoszenia cieczy z poziomu niższego na wyższy. Wyróżniamy siedem rodzajów przenośników cieczy: pompy, czerpadła, elektromagnetyczne przenośniki cieczy, pneumatyczne przenośniki cieczy, powietrzne przen. cieczy, tarany hydrauliczne, strumienice.
Pompy - maszyny robocze, które służą do podnoszenia cieczy z poziomu niższego na wyższy lub do przetłaczania cieczy ze zbiornika ssawnego o ciśnieniu niższym do zbiornika tłocznego o ciśnieniu wyższym. Są to więc maszyny bierne, robocze, które przenoszą energię mechaniczną zewnętrznego źródła na przepływającą ciecz. Działanie ich polega na wytwarzaniu różnicy ciśnień między króćcem ssawnym, a tłocznym pompy.

2. Klasyfikacja, szkice, zasada działania i przeznaczenie różnego rodzaju pomp wyporowych :
Pompy wyporowe - stosowane do największych wysokości pod0noszenia, mają ograniczoną wydajność; możliwość pompowania bardzo małych objętości cieczy (np.: w dozownikach).

Wyróżniamy : pompy tłokowe(jedno i dwu stronnego działania), bezkorbowe pompy parowe, pompy skrzydełkowe, pompy rotacyjne dwuwirnikowe i pompy zębate. Charakteryzują się niezmienną wysokością podnoszenia przy zmianie parametrów układu. Ma stosunkowo wysoką sprawność, zdolność do samo zasysania, jest mało wrażliwa na zapowietrzenia.
Wady - nierównomierność pracy (dla pomp o posuwisto-zwrotnym ruch organu roboczego), mniejsza pewność ruchowa związana z większą ilością elementów ruchomych, duży wpływ technologii, materiałów i jakości wykonania na pracę pompy (szczególnie tłokowej).
Służą do transportu cieczy bardzo gęstych, różnych mieszanin i zawiesin, olei, asfaltów, smoły, tłuszczów, melasy, wody z piaskiem, szlamu, itp.

3. Klasyfikacja, szkice, zasada działania i przeznaczenie różnego rodzaju pomp krążeniowych:
Dzielą się na: pompy z kanałami bocznymi, peryferalne i z pierścieniami wodnymi.
Mają zdolność do samo zasysania, powodują przyrost energii kinetycznej.

4. Klasyfikacja, szkice, zasada działania i przeznaczenie pomp wirowych: odśrodkowych, helikoidalnych, diagonalnych, śmigłowych, wielostopniowych, o równoległym połączeniu wirników, itp.:

Dzielą się na krętne i krążeniowe
Pompy wirowe - duże wydajności przy stosunkowo niewielkich wysokościach podnoszenia; duże prędkości obrotowe - mają przez to małe gabaryty; całkowita równomierność pracy przy ustalonych warunkach pracy; mogą być bezpośrednio sprzężone z silnikami napędowymi; duża pewność ruchowa - bo mała ilość części ruchomych i dość zwarta budowa; zdolność do samoregulacji - samoczynne dostosowanie się do warunków pracy;
Wady: brak zdolności samo zasysania - konieczność zalewania i odpowietrzania pompy; wrażliwość na zanieczyszczenia mechaniczne; wrażliwość na zawartość gazów w pompowanej cieczy; im mniejsza pompa tym mniejsza sprawność, a im większa - tym większa sprawność.
odśrodkowe - stos. do największych wysokości podnoszenia, nie mają zdolności zasysania,
śmigłowa - stos. do najmniejszych wysokości podnoszenia i największych wydajności,
diagonalne - małe wysokości podnoszenia i duże wydajności,
helikoidalne - duże wysokości podnoszenia, małe wydajności,
odwracalne - pompo turbiny, stosowane w elektrowniach wodnych(gdy energia jest tańsza pracuje jako pompa, a gdy droższa jako turbina).

5. Porównanie pomp wyporowych i wirnikowych :

Pompy wyporowe - stosowane do największych wysokości pod0noszenia, mają ograniczoną wydajność; możliwość pompowania bardzo małych objętości cieczy

(np.: w dozownikach).

Wyróżniamy : pompy tłokowe(jedno i dwu stronnego działania), bezkorbowe pompy parowe, pompy skrzydełkowe, pompy rotacyjne dwuwirnikowe i pompy zębate. Charakteryzują się niezmienną wysokością podnoszenia przy zmianie parametrów układu. Ma stosunkowo wysoką sprawność, zdolność do samo zasysania, jest mało wrażliwa na zapowietrzenia.
Wady - nierównomierność pracy (dla pomp o posuwisto-zwrotnym ruch organu roboczego), mniejsza pewność ruchowa związana z większą ilością elementów ruchomych, duży wpływ technologii, materiałów i jakości wykonania na pracę pompy (szczególnie tłokowej).
Służą do transportu cieczy bardzo gęstych, różnych mieszanin i zawiesin, olei, asfaltów, smoły, tłuszczów, melasy, wody z piaskiem, szlamu, itp.

POMPY:

Dzielą się na krętne i krążeniowe
Pompy wirowe - duże wydajności przy stosunkowo niewielkich wysokościach podnoszenia; duże prędkości obrotowe - mają przez to małe gabaryty; całkowita równomierność pracy przy ustalonych warunkach pracy; mogą być bezpośrednio sprzężone z silnikami napędowymi; duża pewność ruchowa - bo mała ilość części ruchomych i dość zwarta budowa; zdolność do samoregulacji - samoczynne dostosowanie się do warunków pracy;
Wady: brak zdolności samo zasysania - konieczność zalewania i odpowietrzania pompy; wrażliwość na zanieczyszczenia mechaniczne; wrażliwość na zawartość gazów w pompowanej cieczy; im mniejsza pompa tym mniejsza sprawność, a im większa - tym większa sprawność.
odśrodkowe - stos. do największych wysokości podnoszenia, nie mają zdolności zasysania,
śmigłowa - stos. do najmniejszych wysokości podnoszenia i największych wydajności,
diagonalne - małe wysokości podnoszenia i duże wydajności,
helikoidalne - duże wysokości podnoszenia, małe wydajności,
odwracalne - pompo turbiny, stosowane w elektrowniach wodnych(gdy energia jest tańsza pracuje jako pompa, a gdy droższa jako turbina).

6. Opisz równania opisujące przepływ cieczy - równanie ciągłości (Bernoulliego) oraz krążenie prędkości (cyrkulacja) :

8. Wpływ kąta wylotowego łopatki na teoretyczną wysokość podnoszenia pomp wirowych.

Decydujący wpływ na parametry pracy wirnika pomp wirowych i na konstrukcje łopatek ma wartość kąta wylotowego łopatki β₂ .

dla pomp wirowych odśrodkowych:

bo

bo

β2	cu2 [m/s]	[m]	[m]
β2<90°	0	0	0	0
β2=90°	u2	u2^2
β2>90°	2u2			0

Teoretycznie - rośnie β₂ rośnie

dla β₂>90° -duże prędkości bezwzględne c₂, która musi być później na ciśnienie. Wirnik ma mniejszą sprawność.

β₂<90° - wirnik ma większą sprawność.

Łopatki zagięte do tyłu, kanał między łopatkami jest smukły, łopatki mają mniejszą krzywiznę, ω jest korzystne mimo zwiększonej drogi przepływu i wirnik ma większą sprawność.

Wprawdzie mniejszy kąt β₂ wymaga większej średnicy wirnika, a więc zwiększa straty tarcia ścian wirnika o ciecz, lecz nie równoważą one wymienionych zalet z tych względów przyjmuje się β₂=20°-40°.

9. Analiza przepływu cząsteczki cieczy przez wirnik. trójkąty prędkości.

W pompie wirowej występuje ruch okrężny wymuszony, energia z silnika przenoszona jest na ciecz za pomocą łopatek. Ciecz doznaje przyrostu energii tylko w obszarze wirnika, dalej cząsteczki cieczy mają stałą energie, która ulega przemianie. Przepływ przez wirnik ma charakter burzliwy.

-na wlocie

-na wylocie

Pompa śmigłowa-przepływ dwuwymiarowy, kierunku promieniowym brak c_r, na wlocie c=c_z, co jest jednoznaczne z występowaniem zawirowania na wlocie do wirnika. przepływ trójwymiarowy rozkładamy na:

-przepływ południkowy (z c_m)

-przepływ okrężny (z c_u)

Pompy helikoidalne mają łopatki o przestrzennej krzywiźnie (przepływ trójwymiarowy),w których po wypływie z wirnika ciecz jest zbierana i odprowadzana w kierunku odśrodkowym. pompy diagonalne-po wypływie cieczy z wirnika jest ona kierowana za pomocą łopatek kierowniczych z powrotem w kierunku osiowym. trzeci rodzaj przepływu cząsteczki przez wirnik występuje w obszarze, gdy powierzchnia prądu przechodzi w płaszczyznę prostopadłą o osi Z wieloboku prędkości leży w płaszczy*nie prostopadłej do osi obrotu Z jest to więc odśrodkowy przepływ cząsteczki, właściwy dla pomp odśrodkowych. Ruch cząsteczki jest tu dwu-wymiarowy (c-rozkłada się na c_r,c_z=0)

10. Kształt wirnika i rodzaj pompy jako funkcja wzajemnego stosunku q, h, n

Kształt powierzchni prądu, kształt wirnika zależy od wzajemnego stosunku Q, H, n.

Jeśli Q=const. i n=const.

to

d₂-średnica wylotowa zbiornika.

d₂-duże to duże H

Dla bardzo dużych wysokości podnoszenia trzeba stosować specjalne materiały.

Obszar B₂-B₁-mniejsza wysokość podnoszenia (pompy erykoidalne)

obszar C_1­-C₂-jeszcze mniejsza wysokość podnoszenia (pompa diagonalna)

obszar P­_1­-P₂-dalsze obniżenie wysokości podnoszenia (pompa śmigłowa)

11. Wpływ skończonej ilości łopatek wirnika na teoretyczną wysokość podnoszenia pompy-poprawka Pflejderera.

Przy skończonej liczbie łopatek występują zawirowania

-na wylocie

c_u2-maleje do c_u3

c₂-maleje do c₃

β₂ -maleje do β₃

-na wlocie

c₀ -rośnie do c₁

β₁ -rośnie do β₁^'

c_m1-rośnie do c_m2

Zmiany na wlocie mają wpływ na H_th.

Równanie Eulera:

P - współczynnik niedoboru mocy, czyli poprawka Pflejderera. Uwzględnia zmniejszenie jednostkowej pracy wirnika przy skończonej liczbie łopatek. Jest więc współczynnikiem zmniejszenia poboru lub nie wykorzystania mocy -określającym jednoznacznie zmniejszenie wysokości podnoszenia ( ale bez wpływu na sprawność pompy)

-współczynnik doświadczalny,

r₂-promień zewnętrzny wirnika,

z-liczba łopatek

M_St- moment statyczny rzutu południkowego środkowej linii prąduA₁A₂ . P.=0,25÷0,3.

dla pomp odśrodkowych

12. Teoria podobieństwa dynamicznego pomp wirowych, praca pompy przy dwu różnych prędkościach obrotowych, praca dwu pomp geometrycznie podobnych przy tej samej prędkości obrotowej.

Teoria podobieństwa dynamicznego pomp wirowych określa związki między pompami o różnej wielkości i parametrach pod warunkiem spełnienia warunków podobieństwa. Umożliwia opracowanie całego typoszeregu

pomp, normalizacje i unifikacje pomp.

Warunki podobieństwa dynamicznego :

1-podobieństwo geometryczne -pompy są geom. podobne, gdy wszystkie kanały jednej pompy stanowią wierne pomniejszenie lub powiększenie drugiej z nich tzn. Ten sam stosunek liniowych wymiarów elementów pompy Musi być ta sama liczba łopatek ich kształt i rozmieszczenie, takie same kąty nachylenia łopatek na wlocie i wylocie, taka sama chropowatość względna ścian kanałów przepływowych i czynnika.

2-podobieństwo kinematyczne -musi występować podobieństwo geometryczny pól prądu w obu przepływach.

Praca pompy wirowej przy dwóch różnych prędkościach obrotowych.

Podobieństwo geometryczne jest spełnione bo rozpatrujemy jedną pompę.

c₁-predkość na wlocie

c₂-prędkość na wylocie

z równania Eulera

gdy

-sprawność hydrauliczna przy prędkości n₁.

Wydajność:

-sprawność objętościowa

Moc:

gdy

Układ dwóch pomp geometrycznie podobnych przy tej samej prędkości obrotowej.

trójkąty na wlocie i wylocie będą podobne.

gdy

gdy

gdy

Zależności między parametrami pracy dwóch pomp geom. podobnych o różnych prędkościach obrotowych.

Dla pomp spełniających warunki podobieństwa dynamicznego przy znanych parametrach ( Q,n,H, ) jednej pompy dwa parametry drugiej można przyjąć dowolnie, natomiast trzeci wynika ściśle z wyprowadzonych zależności.

Wyróżnik szybkobieżności -określa typ pomp

[obr/min]

n_SQ - wyróżnik kinematyczny szybkobieżności pompy wirowej o parametrach Q, H, n. Jest to prędkość obrotowa pompy geometrycznie podobnej, która przy wys. Podnoszenia H_S=1m. Ma wydajność Q_S=1m³/s.

n_Sp- dynamiczny wyróżnik szybkobieżności. Jest to prędkość obrotowa pompy geom. podobnej, której zapotrzebowanie mocy przy wysokości podnoszenia H_S=1m. Wynosi P_S=1kM.

n_Sp=3.65n_SQ -dla wody

n_Sf - bezwymiarowy wyróżnik szybkobieżności

n_Sf=3.0n_SsQ -dla wody.

Wyróżnik szybkobieżności rośnie ze wzrostem Q maleje ze wzrostem H.

Pompy szybkobieżne -małe H

pompy wolnobieżne -małe Q

13. Obliczeniowe wyznaczenie charakterystyki przepływu oraz charakterystyki rzeczywiste pomp wirowych.

Charakterystyki pomp odśrodkowych (H=f(Q), P_w=f(Q), η=f(Q) )

Jeżeli pompa ma kierownicę łopatkową to charakterystyka jest niestateczna.

Dla H₀Q­₁, Q₂

Jeżeli pompa ma kierownicę bezłopatkową to charakterystyka jest stateczna.

Dla H₀Q

Charakterystyki pomp helikoidalnych i diagonalnych (stateczne).

Charakterystyki pomp śmigłowych.

W zakresie „siodełka” pompa nie może pracować, gdyż doznaje bardzo silnych drgań (przepływ jest nierównomierny i są duże zmiany ciśnienia)

charakt. nieprzeciążalna

charakt. przeciążalna

Charakterystyki indywidualne-bezwymiarowe

14. Powinowactwo charakterystyk pomp, wykres muszlowy (pagórek sprawności) oraz charakterystyki zbiorcze pomp (pola zasięgu stosowalności pomp).

Charakterystyki przy zmianie prędkości obrotowej H = f(BN), W = f(Q, n)

η = f(BN) Q₁/Q₂ = n₁/n₂ ; H₁/H₂ = (n₁/n₂)² ; P₁/P₂ = (n₁/n₂)³;

dla η = const rys

X = H(Q_x/Q)² parabole stałej sprawności hydraulicznej ;Q_n przy bezuderzeniowym dopływie do wirnika cieczy .

Pagórek sprawności otrzymujemy w wyniku założenia dwóch wykresów H/H_n = f( Q/Q_n); η = f( Q/Q_n); Proste poziome z η = f( Q/Q_n) przecinają wykresy sprawności w punktach ich jednakowej wartości. Punkty te rzutujemy odpowiadające im (o tej samej prędkości n) krzywe przepływu z H/H_n = f( Q/Q_n) i punkt na krzywych przepływu oznaczamy wartością sprawności. Łącząc punkty o jednakowej sprawności otrzymamy szereg krzywych stałej sprawności rzeczywistej η = const

charakterystyki zbiorcze pomp (pola zasięgu stosowalności pomp)

1. pole (zasięg) stosowalności przy zmiennej prędkości obrotowej n. Po wykreśleniu wykresu pagórka sprawności pompy zakładamy następnie, że sprawność jej nie powinna być mniejsza od η przy prędkościach obrotowych od n₁ do n_2. Nanosimy te ograniczenia na pagórek sprawności wykreślając grubą linię lub przenosząc je na oddzielny rysunek zakreślony w ten sposób obszar nazywamy polem zasięgu stosowalności pompy.

2. Pole (zasięg) stosowalności przy stałej prędkości obrotowej n = const. W pompach większe zastosowanie ma pole zasięgu stosowalności oparte na zmienności średnicy zewnętrz. wylotowej d₂ wirnika. Zmniejszenie średnicy z d₂ do d₂^' - przez stoczenie przy czym pompa nadal zachowuje warunki podobieństwa dynamicznego

d₂^'/ d₂ = c₂^'/c₂^'= c_u2'/c_u2^'= u₂^'/ u₂ = c_m2^'/c_m2' ;H_x /H = (d₂^'/ d₂)²; (Q_x/Q) = (d₂^'/ d₂)²;

tworzymy pagórek sprawności określony η_min­ rys 16.21

Z powodu podnoszenia otrzymanego wykresu do krzywych warstwicowych nazywamy go pagórkiem sprawności muszlowym na podstawie pagórka sprawności określamy optymalne parametry pracy pompy jako miejsce środkowe krzywych sprawności η_opt.

Łącząc punkty na krzywych przepływu odpowiadające najlepszej sprawności η_max otrzymamy parabolę z wierzchołkiem w początku układu współrz. i osi pokrywającej się z osią rzędnych. Linia ta określ rzeczywiste optymalne warunki zasilania wirnika przy różnych prędkościach obrotowych n. Grzbiet pagórka spraw. tworzy linia łącząca punkty max sprawności, zaś szczyt pagórka odpowiada max sprawności η_opt jaką może osiągnąć pompa.

15. Równoległa i szeregowa współpraca dwu , lub większej liczby pomp z przewodami połączonymi szeregowo i równolegle.

Równoległa (rys 16.34)

Charakterystykę otrzymujemy przez podnoszenie odcinków

np. A - A₁ do A - A₂

Szeregowa - sumowanie rzędnych

Współpraca pompy z przewodem

(rys 16.38)

Współpraca trzech pomp

(rys 16.39) (rys 16.4016.)

16.Sposoby regulacji pomp wirowych - wzory , szkice, charakterystyki.

Regulacja dławieniowa - polega na zmianie wielkości otwarcia zaworu umieszczonego na króćcu tłocznym w pobliżu pompy.

Regulowanie za pomocą zaworu po stronie ssawnym jest niedopuszczalne ze względu na towarzyszącą temu zmianę ciśnienia w króćcu ssawnym co grozi kawitacją lub przerwaniem dopływu do pompy). Dzięki temu następuje zmiana oporów przepływu w układzie i odpowiadająca temu zmiana wysokości podnoszenia pompy, czemu towarzyszy samoczynne dostosowanie się wydajności pompy do wartości tych parametrów. Regulacja dławieniowa powoduje straty przez zwiększenie oporów przepływu

Rys1S

Jest to dodatkowe zwiększenie wysokości podnoszenia zużywane na pokonanie oporów dławienia w zaworze.

rys 2S

Krążenie dookoła każdej z łopatek A B C D

Γ₂-Γ₁=zΓ_z

z - ilość łopatek

Γ_z - krążenie wokół pojedynczej łopatki

Moc N=M.ω=ρgQH_th

H_th=Mω/ρgQ=ω/2Πg(Γ₂ - Γ₁)

H_th = nzΓ_z/60g jeśli ω=2Πn/60

Regulacja przez nastawienie łopatek kierownicy wlotowej - sztuczne wywoływane zawirowania przed wirnikiem. W pompach diagonalnych i śmigłowych o dużej wydajności stosuje się regulację parametrów pracy przez zmianę nastawienia łopatek kierownicy wstępnej umieszczonej przed wlotem do wirnika. Zmiana kąta ustawienia łopatek powoduje zmianę kierunku i wartości prędkości c₀ cieczy dopływającej do wirnika, powodując przy tym jednoczesną zmianę obu parametrów Q i H. Ponieważ przez zmianę kierunku prędkości c_o następuje zmiana krętu cieczy przed wlotem do wirnika - ta regulacja nazywa się regulacją prerotacyjną.

Regulacja przez zmianę nastawienia łopatek wirnika pompy śmigłowej (rys 3.98)

Regulacja przez zmianę prędkości obrotowej (rys. )

Regulacja przez zmiany konstrukcyjne, np. stoczenie łopatek wirnika

Zmniejszenie średnicy łopatek wirnika. Pompy wolnobieżne do 70% bez obniżenia sprawności. I pompy szybkobieżne duża strata sprawności przy niewielkim stoczeniu. rys 3S

Regulacja przez zmianę częstotliwości prądu dla silników

17. Kawitacja w pompach wirowych, mechanizm powstawania zjawiska , przyczyny depresja dynamiczna, zapobieganie , metody obliczania.

Kawitacją nazywamy zjawisko występujące w obszarze płynącej cieczy wywołane miejscowym obniżeniem się ciśnienia poniżej wartości krytycznej, bliskiej ciśnieniu parowaniu cieczy przy danej temperaturze, w wyniku czego następuje tworzeniu się pęcherzyków parowo-gazowych w miejscach najniższego ciśnienia oraz ich zanikanie w strefie wyższego ciśnienia .

Zanikanie pęcherzyków gaz.-parowych następuje gwałtownie w czasie krótszym od 0,001s i ma charakter implozji także napływająca z dużą prędkością w miejsca pęcherzyków ciecz może osiągnąć ciśnienie rzędu 350MPa.

Mechanizm powstawania zjawiska

I stadium - zaczątkowa kawitacja - kiedy zaczynają się tworzyć niewielkie pęcherzyki parowo - gazowe co nie wpływa ujemnie na pracę pompy.

II stadium - rozwinięta kawitacja - implozje pęcherzyków wywołują drgania całej pompy, a jednocześnie występują silne nieregularne wahania wskazań mierników ciśnienia na tłoczeniu , a w jeszcze w większym stopniu po stronie ssawnej pompy oraz widoczny spadek podnoszenia i sprawności.

III stadium - bardzo silna kawitacja. Występie załamanie charakterystyk (krzywych) przepływu poboru mocy i sprawności.

Przyczyny kawitacji

• zbyt duża wysokość ssania

• zbyt mała wysokość napływu

• odgazowywacze umieszczone wysoko nad pompami

• zbyt duża prędkość wirnika

• przekroczenie wydajności nominalnej

• nieprawidłowe zasilanie wirnika (nierówne powierzchnie kanałów)

Depresja dynamiczna

Pęcherzyki pary tworzą się w miejscach o ciśnieniu niższym niż ciśnienie parowania przy danej temperaturze, należy określić miejsce występowania najniższego ciśnienia.

Najniższe ciśnienie na wirniku pompy od środkowej występuje na biernej (tylnej) ścianek łopatek bezpośrednio za krawędzią wlotową. Ten miejscowy spadek ciśnienia w stosunku do ciśnienia p_o/γ przed wlotem na łopatkę nazywa się depresją dynam.

Wysokość depresji dynamicznej

Δh=λ₁w₀²/2g+λ₂c₀²/2g Przy bezuderzeniowym wypływie cieczy na wirnikλ₁ -0,3 λ₂-1,2 Wyróżnik kawitacji σ

D.Thoma Δh=σH σ=Δh/H=n_sQ^4/3

H.Andersona σ=n_sQ^4/3* 8,8*10^-4/η²_n

Wyróżnik ssania s=(n/1000)²Q/kΔh^3/2

k=1-(d_p/d₀)²=1-γ - współczynnik zwężenia przekroju wlotowego wirnika przez piastę

Antykawitacyjna nadwyżka wysokości ssania (zapas antykawitacyjny) - w przekroju wlotowym wirnika nazywamy różnicę między całkowitą łączną wysokością (ciśnienie i prędkość) a wysokością ciśnienia parowania przy której na łopatce wirnika nie występuje kawitacja. NPSH=(p₀/γ + c₀²/2g)-p._v/γ

NPSH=(p_s/γ + c_s²/2g)-p_v/γ

Krytyczne NPSH_kr=(p._skr-p_v)/γ + c_s²/2g

Robocze NPSH_r=kNPSH_kr k=1.1÷1.3

Rozporządzalne NPSH - skatalogowane NPSH_av=(p_d-p_v)/γ + c_dop²/2g - H_zs - ∑Δh_s

Kiedy nie ma NPSH Runiew n_ss=nQ^0,5/Δh_s^0.75 Δh_s=Δh_cav=NPSH n_ss-ssawny wyróżnik szybkobieżności

Anderson n_scav=nQ^0,5/Δh_cav^0.75 Δh_cav=Δh_s

n_scav - wyróżnik kawitacyjny szybkobieżności

Zapobieganie

• zmniejszenie prędkości na wlocie do wirnika dlatego wirnik pierwszego stopnia wykonuje się z łagodnym wejściem i o łagodnej krzywiźnie

• przesunięcie łopatek w kierunku cieczy wpływającej co powoduje konieczność nadania im przestrzennej krzywizny, a wszystko to w celu zwiększenia ciśnienia

• zastosowanie wstępnego wirnika (śrubowego lub śmigłowego) w celu podwyższenia ciśnienia na wlocie do wirnika

• wstępny kręt zgodny z kierunkiem obrotu wirnika

• zastosowanie odpornych na niszczące działanie kawitacji materiałów np. brązów, stali i staliw stopowych (Cr, Ni), szkła porcelany

• zastosowanie gładkich powierzchni, ponadto utwardzonych przez obróbkę powierzchniową

• utwardzenia powierzchni przez azotowanie, nawęglanie, hartowanie

18. Napór osiowy i promieniowy

W przestrzeni I i II ciecz wiruje. Przy ścianie wirnika ciecz wiruje z prędkością kątową ω równą prędkości wirnika. Przy ścianie kadłuba prędkość wirowania cieczy = 0. W wyniku wirowania cieczy wystąpi w niej przyrost ciśnienia. Siła F₁ jest zwrócona w kierunku wlotu na wirnik. Na skutek zmiany kierunku przepływu cieczy z osiowego na promieniowy (w pompach odśrodkowych zmiana kierunku wynosi 90⁰) wystąpi na wirniku siła reakcji F₂.

20. Napęd pomp; silniki elektryczne, spalinowe, turbiny.

elektryczne

• pompy małej i średniej mocy - silniki trój fazowe indukcyjne klatkowe

• pompy duże - silniki synchroniczne

• układy pompowe -układy elektryczne z układami tyrystorowymi do regulacji prędkości obrotowej silnika regulując częstotliwość lub zastosowane do regulacji prędkości silnika sprzęgła hydraulicznego

spalinowe

-pompy przewoźne niewielkiej mocy (sprzęt pożarniczy)

turbiny parowe

-pompy wysokoprężne o dużych prędkościach obrotowych i dużej mocy do 18MW

21. Wymagania odnośnie pomp obiegowych oraz schemat konstrukcyjny pomp bezdławicowej: korpus, wirnik, wał, stojan, łożyska-materiały (na przykładzie pomp obiegowych WILO)

- pewność, niezawodność i długotrwałość eksploatacji,

- ograniczenie do min czynności obsługowych,

- prosty montaż i demontaż,

- możliwość dostosowania parametrów konstrukcyjnych(cis robocze, temp.) do parametrów instalacji,

- możliwość dostosowania charakterystyki pompy do rodzaju instalacji oraz optymalnego punktu jej pracy do punktu pracy instalacji zarówno w warunkach statycznych(obliczeniowych)jak i dynamicznych(regulacja),

- niski poziom hałasu,

- niewielka nadwyżka antykawitacyjna,

- małe zużycie energii elektrycznej,

- nieszkodliwe w stosunku do otoczenia(farby wodne, materiały do recyclingu, małe zużycie energii, niski poziom hałasu)

- niski koszt.

Łożysko powinno być wykonane z stali węglowej, grafitowej.. Wał ze stali nierdzewnej.

22. Zadania regulacji, rodzaje regulacji (skokowa, płynna), sposoby regulacji w zależności od czasu, temp., i różnicy ciśnień.

Regulacja prędkości obrotowej wirnika:

f - częstotliwość, Hz

P.- liczba par biegunów

np.- prędkość poślizgu (różnica między prędkością synchroniczną i prędkością wirnika)

1.zmiana liczby par biegunów,

2.zmiana poślizgu,

3.zmiana częstotliwości

K- strata uwzględniająca natężenie wirującego pola magnetycznego

N_s- moc tracona w obwodzie stojana

M_obc - moment obciążenia

REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ:

- stopniowa (skokowa):ręczna lub automat. 2-;3-;4-;5-stopniowa

- bezstopniowa

REGULACJA STOPNIOWA:

w zależności od :

- czasu τ,

- temperatury T(zasilania T_Z lub powrotu T_p)

- różnicy temp. ΔT,

- różnicy ciś. Δp.:

- stałej różnicy Δp.=const

- zmiennej różnicy Δp.=var

Przełączanie prędkości obrotowej silnika:

- ręczne,

- automatyczne: silniki 1- lub 3-fazowe ( układy tyrystorowe).

ZADANIA UKŁADU REGULACJI POMP

- dostosowanie wydajności pomp do chwilowego obciążenia instalacji (systemu)

- zabezpieczenie instalacji (systemu) przed niekorzystnymi skutkami ilościowej regulacji strumienia objętości czynnika (wzrost ciśnienia i hałasu)

- ograniczenie zużycia energii elektrycznej i ciepła.

WYMAGANIA W ODNIESIENIU DO UKŁADU REGULACJI:

- spełnienie wyżej wymienionych wymagań w jak największym stopniu

- prostota konserwacji, obsługi montażu,

- uniwersalność,

- ograniczone oddziaływanie w stosunku do środowiska i sieci zasilającej

- niski koszt.

23. Typowe usterki pomp, ich przyczyny i sposoby ich usuwania.

Typowymi usterkami są np.:

Kiedy jest za duża wysokość ssania pompa nie zasysa i nie pompuje wody po uruchomieniu. Wtedy to należy obniżyć pompę, a jeżeli to nie jest możliwe , zaczekać na podniesienie się zwierciadła cieczy. Natomiast jeśli jest za mała wysokość podnoszenia pompy to wtedy należy zmienić pompę na odpowiednią.

Gdy tworzą się worki powietrzne w przewodzie ssawnym to pompa działa z wydajnością mniejszą od normalnej. Należy wówczas ułożyć przewód ssawny ze stałym wzniesieniem w kierunku pompy; na poziomych odcinkach przewodu ssawnego przy zmianie średnicy zabudować zwężki redukcyjne asymetryczne. Natomiast gdy zauważymy częściowe wynurzenie się kosza ssawnego i zasysanie powietrza wówczas należy przedłużyć przewód ssawny lub obniżyć pompę, lub też podwyższyć zwierciadło wody w zbiorniku.

Jeśli będzie zbyt duża prędkość obrotowa to wtedy pompa odśrodkowa pobiera za dużo energii. Wtedy to należy zmniejszyć prędkość obrotową silnika spalinowego lub turbiny parowej.

Zbyt duża prędkość obrotowa może być wywołana poprzez zbyt wysokie ciśnienie wytwarzane przez pompę. Wówczas należy zmniejszyć prędkość obrotową również, a jeżeli jest to nie możliwe zmniejszyć ilość stopni lub stoczyć łopatki wirnika.

---