Energiagazdálkodás és környezetvédelem. Előadás - Szivattyúk fő paraméterei, adatai: Q: állított vízhozam (m 3 /s, l/s, l/min, l/h) H: emelő magasság, állító magasság (m) p: nyomás (Pa, bar) H s : ívómagasság (m) M: hajtónyomaték (Nm) P: hajtó teljesítmény (LE, kw) n: fordulatám (1/min) η: hatásfok (%) -Egy ivattyút ezen adatok értéktartományai együttesen jellemeznek.
H - Szivattyú jelleggörbék: Q - Q-H diagram felülről domború görbe - Ha a kezdeti aka emelkedik: labilis ág - Meredek jelleggörbe: ingadozó emelőmagasságnál és vízállítás-tartó - Lapos jelleggörbe: ingadozó vízfogyatásnál is nyomástartó. H Q 1 > 1 lapos meredek
H - Szivattyú jelleggörbék: Q - Q-H diagram felülről domború görbe - Ha a kezdeti aka emelkedik: labilis ág - Meredek jelleggörbe: ingadozó emelőmagasságnál és vízállítás-tartó - Lapos jelleggörbe: ingadozó vízfogyatásnál is nyomástartó. H Q 1 > 1 lapos meredek
- Szivattyú jelleggörbe kapcsolata más jellemzőkkel: Q-H s diagram: általában felülről domború maximummal rendelkező görbe Q-P diagram: nagynyomású ivattyúk esetén általában végig emelkedő, míg nagy vízállítású ivattyúk esetén általában végig csökkenő görbe Q-ηdiagram: maximumos, felülről domború görbe. Q névl és H névl η max -náltalálható.
- n-q-h-η kagyló-diagram: - Q-H görbék ábrázolása n függvényében, kiegéítve azonos hatásfokú munkapontok izo-vonalas görbéivel
- Szivattyú válatás menete Szivattyúk ismétlés 1. lépés: Feladat-vázlat kéítése: - Öses mértékadó üzemállapot meghatározása - Üzemállapotokra jellemző Q-H munkapontok megadása. lépés: Külső teljesítmény adatok meghatározása: - Vezetéki jelleggörbék meghatározása - Leívási és duzzatási intek megadása 3. lépés: Szóba jöhető ivattyúk jelleggörbéinek hozzápróbálása a vezetéki jelleggörbékhez: Csővezetéki jelleggörbe csak egyer metheti a ivattyú jelleggörbéjét! Csővezetéki jelleggörbe és labilis ág metését lehetőleg kerülni kell! Párhuzamosan kapcsolt ivattyúk vízállítása ösegződik Többlépcsős ivattyúk emelőmagassága ösegződik
- Szivattyú válatás menete Szivattyúk ismétlés 4. lépés: A megengedett ívómagasság ösevetése az üzemállapotokhoz rendelt ívómagassággal -Hagyományos ívóüzemet lehetőleg kerülni kell (lábelep)! - Ráfolyásos üzemnél minimális ráfolyás járókerék teteje + 50 cm -Szívómagasság = geodetikus ívómagasság + ívócső és erelvényeinek teljes ellenállása + belépési veteség!!! 5. lépés: Hajtó teljesítmény igény meghatározása (katalógusadat hiányában az alábbi közelítő képlet hanálható): Q ρ g H P η 6. lépés: A válatott ivattyú minden adatának ellenőrzése a élsőséges üzemállapotokban: -Pl. állítómagasság vagy vízigény változás, alvízintingadozás, indítás átmeneti jelenségei, fordulatám változás, folytásos üzem, ívómagasság változás, stb...)
- Szivattyú válatás menete - Csővezetéki jelleggörbe meghatározása H=f(Q) h st : statikus emelési magasság (m) h cs : csősúrlódási veteség (m) h i : i-dikidom v. erelvény helyi vetesége (m) P : ívóoldali vízintre ható nyomás (Pa) P P n = geod + cs + i + i= 1 ρ H(Q) h h (Q) h(q) h cs l v =λ d g h i =ξ i v g g ny P ny : nyomóoldali vízintre ható nyomás (Pa) (pl: hidofor!!!) ha a ívó oldali és a nyomóoldali vízintre is légköri nyomás hat P Pny ρ g = 0
- Szivattyú válatás menete - Szivattyú és vezetéki jelleggörbe illetése: - 3., 4. és 6. lépésben - Pl.: ívómagasság ellenőrzése nagyobb ráfolyáshoz tartozó nagyobb vízállításnál, mert az áramlási veteségek nagyobbak
- Szivattyúk abályozási módjai: - Fojtásos abályozás energiapazarló - Megkerülő vezetékes abályozás nagyon energiapazarló - Szabályozás lapátállítással axiális ivattyúknál - Fordulatám abályozás alkalmazott móder - Szabályozás tározással lásd átfolyásos renderű magastározó
- Szivattyúk abályozási módjai: - Lépcsős abályozás lásd ivattyúk párhuzamos kapcsolása, annyi üzemel, amennyi éppen kell - Üzemidő abályozás nagyon egyerű, energiahatékony lehet - Lökethos abályozás dugattyús, membrán, vegyeradagoló ivattyúknál - Járókerék leetergálás régen manapság: járókerék csere: a ivattyú teljesítménye változtatható, ha másik járókereket rakunk bele, a gyártó eleve cserélhetően alakítja ki. Célerű kisebb teljesítményű járókerékkel kialakítani, hogy később motorcsere nélkül növelhető legyen a teljesítmény
- Kavitáció, ívómagasság - Kavitáció: - gőzbuborék keletkezése és megűnése az áramló folyadékban. - Kavitáció folyamata: - Telített gőz nyomásánál kisebb nyomású hely kialakulása az áramlási térben - Gőzbuborékok keletkezése - Nagyobb nyomású térben érve a gőzbuborékok öseroppannak - Magasnyomású, nagyfrekvenciájú, ponterű ütések érik a falat
- Kavitáció, ívómagasság - Kavitációhatásai: - Kavitációserózió: ivacsossá váló fémerkezet, nagyobb darabok leakadása, járókerék tönkremegy - Tünetek: - Csattogó, pattogó hang üzem közben - Fokozott géprezgés - Csökkenő vízállítás, élettartam, hatásfok
- Kavitáció, ívómagasság - Megjegyzések: - A turbináknál, hajócsavaroknál is van kavitáció, de a hidraulikai ámítás bonyolultabb és más
- Kavitáció, ívómagasság Szivattyúk ismétlés
- Kavitáció, ívómagasság - NPSHr értelmezése: - Belső nyomásesés: - A járókeréken a víz nagy sebességre gyorsul, a nyomás leesik - NPSHr: - Ha a belső nyomásesés éppen akkora, hogy eléri a vízgőz telítési nyomását ps,krit v p s tel.göz + = + ρg g ρg NPSHr, NPSHr ps,krit ptel.göz vs = + ρg g v s g. ő
- Kavitáció, ívómagasság ps,krit ptel.göz vs NPSHr= + ρg g - Ha a ívócsonkban éppen a p s,krit kritkusnyomás (vagy annál kisebb) nyomás van, a ivattyúban a telítési gőznyomásig leesik a nyomás, kavitáció le. - Bernoulli-egyenletet írva a ivattyú ívócsonkja és a ívócső eleje közé meghatározható az a kritikus mélység, ahonnan a ivattyú kavitációnélkül fel tudja ívni a vizet, a kritikus ívómagasság: p p 1 s,krit vs H1+ = Hivatty ú+ + + h ρg ρg g p p v p p H H H h NPSHr h ρg g ρg v 1 s,krit s 1 tel.göz ivattyú 1= krit = v = v
- Kavitáció, ívómagasság - NPSHa értelmezése: - A rendelkezésre álló ívómagasság - A p s = p s,krit esetén megegyezik NPSHr-el h v Nyomás a vízfelínre: NPSHa v s g, Szivattyú abolút magassága: ± 0,00. ő Szivattyúzott vízint: ±H 1
- Kavitáció, ívómagasság - NPSHa értelmezése: - A rendelkezésre álló ívómagasság - A p s > p s,krit eseténnagyobb NPSHr-nél - Növelésének módjai: h v Nyomás a vízfelínre: NPSHa v s g, Szivattyú abolút magassága: ± 0,00. ő Szivattyúzott vízint: ±H 1
- Kavitáció, ívómagasság - NPSHa értelmezése: - A rendelkezésre álló ívómagasság: - Bernoulli-egyenletekből : - H 1 előjele itt pozitív, ha a ivatytyúzott vízint a ivattyú felett negatív, ha a ivattyú alatt van H H H 1 s,krit s 1+ = + + s tel.göz + = + 1 tel.göz 1+ = + + 1 p p v ρg ρg g p ρg ps,krit v ρg g p ρg h v p ρg NPSHr h p1 ptel.g öz + hv = NPSHr ρg = NPSHa v NPSHr
- Kavitáció, ívómagasság - További tudnivalók: - NPSHa a csőhálózattól függ, kiámítható a rá felírt Bernoulli egyenletből - NPSHr a ivattyúra jellemző, a gyártó által megadott érték - Cél, hogy NPSHa > NPSHr + 0,5 m biztonság - NPSHa és NPSHr ösehsonlítása mellett a másik ámolási móder: - p s,krit kiámítása a ivattyúra megadott NPSHr-ből - Tényleges p s kiámítása Bernoulli-egyenletből... - Nyilván: p s > p s,krit + 5000 Pa biztonság - NPSHa értékét az áramlási veteségek csökkentik a geodézia magasságból adódó ráfolyás sem biztos, hogy elég!
- Kavitáció, ívómagasság - További tudnivalók: - NPSHa-t és NPSHr-t a telítési gőznyomás is befolyásolja: - Nagyobb hőmérsékleten: - p tel.,gőz értéke magasabb - p s,krit értéke magasabb - NPSHr értéke magasabb - NPSHa értéke magasabb kell legyen emiatt - NPSHr-t a állított vízhozam is befolyásolja változhat a kialakuló munkaponttól függően, minden üzemállapotra ellenőrizendő...
Tározás, kapcsolási ám - Periodikus ivattyúzás Q vízhozammal: - Q f vízhozammal töltődő tartályból - Pl.: csapadék, ennyvíz átemelő Q f H be Illetve H ki Q - Q f vízhozammal ürülő tartályba - Pl.: vízellátó hidrofor, átfolyásos tározó H ki Q f H be Q
Tározás, kapcsolási ám - Periodikus ivattyúzás Q f vízhozammal töltődő tartályból, illetve Q f vízhozammal ürülő tartályba: állandó hanos térfogat és ivattyú vízállítás mellett a periódusidő és bekapcsolási ám függése a ki/belépő vízhozamtól Kapcsolási ám (1/h) 13 1 11 10 9 8 7 6 5 4 3 1 0 Kapcsolási ám Periódusidő Szivattyú üzemidő Szivattyú állásidő Q = 500 m 3 /h V h = 0 m 3 0 0 50 100 150 00 50 300 350 400 450 500 Kilépő vízmennyiség (Q f, m 3 /h) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0,1 Periódusidő (h)
Tározás, kapcsolási ám - Periodikus ivattyúzás Qfvízhozammal töltődő tartályból, illetve Qfvízhozammal ürülő tartályba: állandó ivattyú vízállítás és periódusidő mellett a ükséges hanos térfogat függése a ki/belépő vízhozamtól 30 Szükséges hanos térfogat Szükséges hanos térfogat (m 3 ) 5 0 15 10 5 Q = 500 m 3 /h t = 0, h = 6 perc z = 5 1/h 0 0 50 100 150 00 50 300 350 400 450 500 Kilépő vízmennyiség (Q f, m 3 /h)
Hanos térfogat élső értéke, vízállítás és vízhozam kapcsolatának levezetése - Lásd még: Török Láló: Csatornázás előadások, átemelők V = hanos térfogat t 1 = ivattyú állásidő Q = belépő/kilépő vízhozam t = periódusidő Q = ivattyú vízállítás t = t t 1 = ivattyú üzemidő z = kapcsolási ám A periódusidő a térfogattal és a vízhozamokkal kifejezve: t = t + t t 1 = = ( ) V = t Q Q ( ) VQ ( ) ( ) V V V Q Q = + = + = Q Q Q Q Q Q Q Q Q VQ Q Q Q Q 1 V Q Q Q
Hanos térfogat élső értéke, vízállítás és vízhozam kapcsolatának levezetése - Periódusidő minimális: - Hanos térfogat maximális: d t dq dt dq V V = + Q Q Q ( ) ( ) = VQ V Qs z Q = Q Q Q+ Q Q = 0 Q = Q Q Q = Q 3 3 VQ V Qs z Q > 0 tehát minimum = + t 0 V = t Q Q dv dq dv = > dq Qs z Q Q = t t = 0 Q t Q 1= Q Q = Q 0 tehát maximum
Szivattyú válatás
Szivattyú válatás