Áttekintés. gépek II. TALAMON Attila Assistant lecturer

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Áttekintés. gépek II. TALAMON Attila Assistant lecturer talamona@mk.unideb.hu www.mk.unideb.hu/talamona"

Marika Lukácsné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 University of Debrecen Hı- és áramlástechnikai gépek II. TALAMON Attila Assistant lecturer Áttekintés Konferencia Rajz héth ZH Szorgalmi PZH 12.17

hu www.mk.unideb.hu/talamona Áttekintés 09.17 09.24 10.01 10.08 10.

2 Vízgépek csoportosítása sa A vízgépeket két nagy csoportra: szivattyúkra turbinákra oszthatjuk A szivattyúk feladata a folyadék energiatartalmának (munkavégzı képességének) növelése, amely cél mechanikai munka befektetése árán érhetı el. Vízgépek csoportosítása sa A vízgépeket két nagy csoportra: szivattyúkra, és turbinákra oszthatjuk míg a turbinák megfordítva: mechanikai munkává alakítva hasznosítják a víz energiatartalmát. A folyadék szállítása tehát csak energia felhasználásával valósítható meg, ezért a folyadékkal energiát kell közölni.

Vízgépek csoportosítása sa A vízgépeket két nagy csoportra: szivattyúkra, és turbinákra oszthatjuk míg a turbinák megfordítva:

3 Egyhengeres egyszeres mőködéső forgattyús hajtómővel hajtott dugattyús szivattyú Ha l/r, akkor az alábbi képletek írják le a dugattyú mozgását:

4 Ha l/r, akkor az alábbi képletek írják le a dugattyú mozgását: Ha l/r, akkor az alábbi képletek írják le a dugattyú mozgását:

5 A szivattyú elméleti (résveszteségek nélküli)térfogatárama: Q(t) = AdVdugattyú így a képletsor második sorából a dugattyú sebesség behelyettesítésével és az r forgattyúkar hosszat az s lökethosszal kifejezve, továbbá figyelembe véve, hogy ω = 2πn: Mivel a forgattyúkar egyszeri körülfordulásának ideje 1/n, ez idı alatt a dugattyú által kiszorított folyadék térfogata Ad s, így Qközepes = Ad s l (1 l n) = Ad s n Ezt egybevetve a képlet jobb oldalán aláhúzott részekkel:

véve, hogy ω = 2πn: Mivel a forgattyúkar egyszeri körülfordulásának ideje 1/n, ez idı alatt a dugattyú által

6 Most már megrajzolható a Q(t) térfogatáram - idı függvény, az egyhengeres, egyszeres mőködéső dugattyús szivattyú folyadék szállítási diagramja. az egyhengeres, egyszeres mőködéső dugattyús szivattyú folyadék szállítási diagramja.

szivattyú folyadék szállítási diagramja.

7 A diagram alapján látható, hogy a pillanatnyi folyadékszállítás rendkívül erısen ingadozik 0 és Qmax között. Az ingadozás relatív értéke a térfogatáram egyenlıtlenségi fok, melynek definíciója: Az egyhengeres, egyszeres mőködéső dugattyús szivattyú esetén Qmin = 0, így - a képletet is figyelembe véve -. Megfelezhetı az egyenlıtlenségi fok kettıs mőködéső dugattyús szivattyú kialakításával, ilyenkor a dugattyú mindkét oldalán vannak szelepek, és mindkét oldalon történik szállítás.

dugattyús szivattyú esetén Qmin = 0, így - a képletet is figyelembe véve -.

8 Lényegesen hatékonyabban csökkenthetı az egyenlıtlenségi fok több, egyszeres kivitelő, idıben fáziskéséssel mőködı henger alkalmazásával. Az ábrán jól látható, hogy már három henger esetén mennyire kiegyenlített a térfogatáram.

9 - Három, párhuzamosan kapcsolt, 120 fáziskéséssel mőködı dugattyús szivattyú esetén Qközepes = 0,955 Qmax és kiszámítható, hogy δ = 0,141. Öt, egyenként 72 fáziskéséssel mőködı dugattyús szivattyú esetén δ = 0,09.

10 Dugattyús és egyéb térfogat kiszorítású szivattyúk mőködésérıl, esetleges hibáiról ad információt az indikátordiagram. Az indikátordiagram a hengertér nyomása a dugattyú elmozdulása, illetve az azzal arányos pillanatnyi hengertérfogat függvényében. A dugattyús szivattyú munkahengerén kívül a csatlakozó vezetékeket, a szívó- és nyomótartályt is megrajzolhatjuk, így érthetı, hogy hogyan változik a hengerbeli nyomás a mőködés során.

Az indikátordiagram a hengertér nyomása a dugattyú elmozdulása, illetve az azzal arányos pillanatnyi

11 A ph nyomás szívóütemben - amikor a nyomóoldali szelep zárva van - a szívóoldali tartály és a hengertér közötti veszteséges, a szívócsıbeli folyadékoszlop gyorsulását is figyelembe vevı Bernoulli egyenletbıl határozható meg: Nyomóütemben a hengertér és a nyomótartály között írható fel Bernoulli egyenlet, mert ilyenkor a nyomószelep van nyitva és a szívószelep zárva van:

vevı Bernoulli egyenletbıl határozható meg: Nyomóütemben a hengertér és a nyomótartály

12 Az egyes tagokat az alábbiak szerint kell kiszámítani. Szívóütemben 1, nyomóütemben 2, indexet kell írni az A, I, D, és λ mennyiségeknél. A folyadékoszlopot gyorsító nyomásmagasság: A csövekben az áramlási veszteség:

13 A fenti képletekben a dugattyú vd(x) sebességét és ad(x) gyorsulását az ismert képletekbıl lehet meghatározni. Figyelembe kell venni, hogy a véges hajtórúd viszony miatt az ad gyorsulás az elmozdulásnak nem lineáris függvénye, a sebesség a hossz függvényében nem egy szabályos, hanem egy torzult ellipszis, aminek a négyzetével arányos az áramlási veszteség. Mivel a rugóval elıfeszített szelepekre a dugattyú mozgása során változó nyitónyomás hat, azok az átbocsátandó térfogatáramnak megfelelı mértékben nyitnak, az eredı szelepellenállás közel állandó. A szelepek nyitásakor azonban kis tranziens nyomásváltozások figyelhetık meg.

szabályos, hanem egy torzult ellipszis, aminek a négyzetével arányos az áramlási veszteség.

14 Az indikátor diagram alakja a fenti képletek és az imént leírtak alapján megszerkeszthetı, illetve a laboratóriumban megmért indikátor diagram alakja megérthetı. A képletekben mindenütt utalunk arra, ha egy mennyiség a dugattyú x elmozdulásától függ. Indikátor diagram

15 Indikátor diagram A vonalkázással jelölt metszékek a ha1, ha2 gyorsító nyomásmagasságot, a h1, h2 áramlási veszteségmagasságot, a hsz, hny szelepveszteség magasságot, a szelep nyitásakor fellépı tranziens nyomásváltozást jelölik Dugattyús s szivattyúk A szivattyú jelleggörbéje alatt nem az indikátor diagramot értik,hanem a Q( p) függvénykapcsolatot. A térfogat kiszorítás elvébıl következik, hogy a szivattyú által szállított térfogatáram ideális esetben független a szivattyú által táplált rendszer nyomásától, csupán a szivattyú fordulatszámától függ. Valójában azonban a mozgó, folyadék kiszorító elemek és a szivattyúház közötti réseken át növekvı terhelı nyomás estén növekvı rés térfogatáram jut vissza a nyomó oldalról a szívóoldalra.

A térfogat kiszorítás elvébıl következik, hogy a szivattyú által szállított térfogatáram ideális esetben független a szivattyú által táplált rendszer nyomásától, csupán a szivattyú

16 Dugattyús s szivattyúk Emiatt a Q( p) függvénykapcsolat enyhén csökkenı, közel lineáris függvény. A rések miatti térfogatáram csökkenést - hasonlóan az örvénygépekhez - ηv volumetrikus hatásfokkal szokás jellemezni. Dugattyús s szivattyúk A szivattyú geometriai adataiból kiszámítható a tengely egyszeri körülfordulásához tartozó Vg(e) geometriai térfogat. Itt e-vel jelöljük a dugattyús szivattyú lökethosszát, a radiáldugattyús szivattyú vezérlı győrőjének excentricitását, általában azt az állítható paramétert, amellyel a Vg geometriai térfogat változtatható.

Dugattyús s szivattyúk A szivattyú geometriai adataiból kiszámítható a tengely egyszeri körülfordulásához tartozó Vg(e) geometriai térfogat.

17 Dugattyús s szivattyúk A geometria térfogatáram: Qg = n Vg A valódi térfogatáram tehát Q = ηv n Vg(e) Ezzel a szivattyú hasznos teljesítménye Dugattyús s szivattyúk A szivattyú hatásfoka a hasznos és a bevezetett teljesítmény hányadosa

szivattyú hasznos teljesítménye Dugattyús s szivattyúk A

18 Dugattyús s szivattyúk Ezt az egyenlıséget átrendezve látható, hogy a hajtó motorral szembeni nyomaték igény arányos a táplált hidraulikus rendszer terhelésébıl adódó nyomással. Dugattyús s szivattyúk Végül, ha behelyettesítjük ezt a nyomatékot a bevezetett teljesítmény képletébe és egyszerősítünk 2π-vel, akkor azt kapjuk, hogy:

19 Dugattyús s szivattyúk Végül, ha a fenti képletek szerint az alábbi alapvetı - az örvénygépekétıl merıben eltérı - arányosságok érvényesek volumetrikus szivattyúk üzemére Dugattyús s szivattyúk A volumetrikus szivattyú jelleggörbéje állandó fordulatszám és excentricitás esetén egy enyhén esı, közel lineáris függvénygrafikon, amilyen az ábrán látható.

üzemére Dugattyús s szivattyúk A volumetrikus szivattyú jelleggörbéje állandó

20 Felhasznált lt irodalom [0] Kullmann László: ÁTG előadásvázlat (Bp., 2009) [1] Dr. Író Béla, Dr. Zsenák Ferenc: Energetikai gépek kézirat (Győr, 2000) [2] Dr. Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai [3] Heinz Zoebl Julius Kruschik: Áramlás csövekben és szelepekben(műszaki Könyvkiadó 1986.) [4] Fűzy Olivér: Vízgépek (Tankönyvkiadó, Bp ) [5] Szivattyúzási technika, WILO alkalmazástechnika segédlet [6] Dr. Szabó Szilárd: Áramlástani gépek, Példatár (Nemzeti Tankönyvkiadó, Bp ) [7] Menyhárt J. Marcsó S.:Légtechnika I (Debrecen 1997.) [8] Áramlástechnika gépek (ventilátorok) előadás [9] Dr. Menyhárt József: Az épületgépészet kézikönyve. Műszaki KönyvkiadóBudapest ( old.) [10] Dr. Menyhárt József: Légtechnikai rendszerek. Egyetemi tankönyv, Tankönyvkiadó Bp. [11] Recknagel-Sprengler-Schramek: Fűtés-és klímatechnika. II. kötet ( old.) [12] Wikipedia Thank you for your attention! TALAMON Attila Assistant lecturer talamona@mk.unideb.hu

) [5] Szivattyúzási technika, WILO alkalmazástechnika segédlet [6] Dr. Szabó Szilárd: Áramlástani gépek, Példatár (Nemzeti Tankönyvkiadó, Bp. 2006.) [7] Menyhárt J. Marcsó S.

Hasonló dokumentumok

University of Debrecen Áttekintés Hő- és áramlástechnikai gépek I. TALAMON Attila Assistant lecturer talamona@eng.unideb.hu www.eng.unideb.hu/talamona 02.17 02.24 03.03 03.10 03.17 03.24 03.31 04.07 04.14