İçeriğe atla

Santrifüj pompa

Warman santrifüj pompası kömür hazırlama tesisi uygulamasında
Hidronik ısıtma sistemi içinde sıcak su sirkülasyonu için bir çift santrifüj pompa

Santrifüj pompa sıvının dönen kinetik enerjisini hidrodinamik enerjiye dönüştürerek sıvıyı basınçlandırmak için kullanılır. Dönme enerjisi bir motordan alınır. Santrifüj pompa dinamik eksenel simetrik iş-emici türbomakinelerin alt sınıfıdır.[1] Sıvı, pompa çarkına dönme ekseni boyunca girer, pompa çarkı tarafından hızlandırılır, radyal olarak dışarıya çıktığı difüzöre akar.[2]

Santrifüj pompa, içme suyu, kanalizasyon, tarım, petrol ve petrokimyasal alanlarında yaygındır. Santrifüj pompalar genellikle yüksek debisi, aşındırıcı çözeltilere dayanımı, karıştırma özelliği ve nispeten basit yapısı nedeniyle seçilir.[3] Elektrik süpürgesine santrifüj fan olarak uygulanır. Santrifüj pompanın ters işlevi, su basıncının potansiyel enerjisini mekanik dönüş enerjisine dönüştüren su türbinidir.

Tarihi

Reti'ye göre, santrifüj pompa olarak nitelendirilebilecek ilk makine Rönesans mühendisi İtalyan Francesco di Giorgio Martini tarafından 1475 gibi erken bir tarihte ortaya çıkan bir çamur kaldırma makinesiydi.[4] Gerçek santrifüj pompalar, Denis Papin 'in düz kanatları kullanarak bir pompa yaptığı 17. yüzyılın sonlarına kadar geliştirilmedi. Eğimli kanat 1851'de İngiliz mucit John Appold tarafından tanıtıldı.

Nasıl çalışır?

Santrifüj pompanın kesit görünümü

Santrifüj pompa motordan gelen dönme enerjisini hareket eden sıvıdaki kinetik enerjiye dönüştürür. Enerjinin bir kısmı sıvının kinetik enerjisine gider. Akışkan pompa gövdesinin gözünden eksenel olarak girer çark kanatlarında yakalanır ve çarkın tüm çevresel kısımlarından kasanın difüzör kısmına çıkana kadar teğetsel ve radyal olarak dışarı doğru döndürülür. Akışkan çarktan geçerken hem hız hem de basınç kazanır. Pompa gövdesinin halka şeklindeki difüzör veya kaydırma bölümü akışı yavaşlatır ve basıncı daha da artırır.

Euler tarafından açıklama

Newton'un ikinci mekanik yasasının bir sonucu tüm türbomakinalar için açısal momentumun (veya "momentum momentinin") korunumudur. Buna göre açısal momentumun değişimi dış momentlerin toplamına eşittir. Giriş ve çıkışta açısal momentumlar ρ×Q×r×cu, M harici torku ve kesme gerilmelerine bağlı sürtünme momentleri Mτ çarka veya difüzöre etki eder.

Silindirik yüzeylerde çevresel yönde basınç kuvveti oluşturulmadığından (1.10) denklemi aşağıdaki gibi yazılabilir:[5]

(1.13)

Euler'in pompa denklemi

Denklem (1.13) 'e dayanarak Euler, çark tarafından oluşturulan kafa basınç denklemini geliştirdi, bkz. Şekil 2.2

(1)
(2)

(2). Denklemde 4 ön elemanın toplamına statik basınç, son 2 elemanın toplamına hız basıncı denir, Şekil 2.2‘ye ve denkleme dikkatlice bakın.

Ht teorik kafa basıncı; enleme bağlı olarak g = 9.78 ile 9.82 (m/s2) arasındadır, geleneksel tam standart değeri 9.80665 (m/s2) dir barycentric yerçekimi ivmesi

u2=r2.ω peripheral çevresel hız vektörü

u1=r1.ω giriş çevresel hız vektörü

ω=2π.n açısal hız

w1 giriş bağıl hız vektörü

w2 çıkış bağıl hız vektörü

c1 giriş mutlak hız vektörü

c2 çıkış mutlak hız vektörü

Hız Üçgeni

Hız vektörü u, c, w tarafından oluşturulan renkli üçgene "hız üçgeni" denir. Bu kural Denklem (1) 'in Denklem (2) ye dönüştürülmesinin açıklamasına yardımcı oldu ve pompanın nasıl çalıştığını açıkladı.

Şekil 2.3(a) öne eğik kanatlı çarkın(impeller) üçgen hızını gösterir; Şekil 2.3(b) radyal düz kanatlı çarkın üçgen hızını gösterir. Akışa eklenen enerjinin (c vektöründe gösterilmektedir) Q debisine göre ters yönde değiştiğini (c m vektöründe gösterilmiştir) açıkça gösterir.

Verimlilik faktörü

,

Burada:

gerekli mekanik giriş gücüdür (W)
sıvı yoğunluğudur (kg/m3)
standard yerçekimi ivmesidir (9.80665 m/s2)
akışa eklenen enerji Kafasıdır (m)
debidir (m3/s)
pompanın ondalık olarak hesaplanan verimliliğidir

Pompa tarafından eklenen kafa () statik kaldırma, sürtünmeden kaynaklanan yük kaybı ve vanalar veya boru kıvrımlarından kaynaklanan kayıpların toplamıdır ve tümü metre sıvı cinsinden ifade edilir. Güç, yaygın olarak kilovat (103W, kW) veya beygir gücü olarak belirtilir. Pompa verimlilik değeri pompanın kendisi için veya pompa ve motor sisteminin birleşik bir verimliliği olarak belirtilebilir.

Dikey santrifüj pompalar

Dikey santrifüj pompalara konsol(İngilizce: cantilever) pompalar da denir. Rulmanlar karterin (İngilizce: sump) dışındayken sarmalın (İngilizce: volute) karterde asılı kalmasına imkan veren benzersiz bir mil ve yatak destek biçimi kullanırlar. Bu tipteki pompa mili sızdırmaz kılmak için salmastra kutusu kullanmaz bunun yerine bir "kısma burcu (İngilizce: throttle bushing)" kullanır.

Bu tip pompa için yaygın bir uygulama parça yıkayıcı 'dır.

Köpük pompaları

Maden endüstrisinde veya yağların çıkarılmasında köpük, zengin mineralleri veya bitümü kum ve killerden ayırmak için üretilir. Köpük, geleneksel pompaları engelleme ve besleme kaybına neden olma eğiliminde olan havayı içerir. Tarih boyunca, endüstri bu problemle başa çıkmak için farklı yollar geliştirdi. Selüloz ve kağıt endüstrisinde çarkta delikler açılır. Hava, çarkın arkasına kaçar ve özel bir ekspeller havayı emme tankına geri gönderir. Pervane ayrıca, ayrık kanatlar veya ikincil kanatlar olarak adlandırılan birincil kanatlar arasında özel küçük kanatlar içerebilir. Bazı pompalar kabarcıkları kırmak için pompanın boşaltmasından emişe geri dönen basınçlı köpüğün büyük bir göz, bir indükleyici veya devridaimine sahip olabilir.[6]

Çok kademeli santrifüj pompalar

Çok kademeli santrifüj pompa[7]

İki veya daha fazla çarkı içeren bir santrifüjlü pompaya çok kademeli santrifüj pompa denir. Çarklar aynı mil üzerine veya farklı millere takılabilir. Her aşamada akışkan dış çaptaki tahliyeye gitmeden önce merkeze yönlendirilir.

Çıkışta daha yüksek basınçlar için çarklar seri olarak bağlanabilir. Daha yüksek debi çıkışı için çarklar paralel bağlanabilir.

Çok kademeli santrifüj pompanın yaygın bir uygulaması kazan besleme su pompası'dır. Örneğin 350 MW'lık bir ünite paralel olarak iki besleme pompası gerektirir. Her besleme pompası 21 MPa'da 150 lt/s üreten çok kademeli bir santrifüj pompadır.

Sıvıya aktarılan tüm enerji çarkı çalıştıran mekanik enerjiden elde edilir. Bu izentropik sıkıştırmada ölçülebilir ve (basınç artışına ek olarak) hafif bir sıcaklık artışına neden olur.

Enerji kullanımı

Bir pompalama tesisatında enerji kullanımı gerekli debi, kaldırılan yükseklik ve boru hattının uzunluğu ve sürtünme özellikleri ile belirlenir. Bir pompayı çalıştırmak için gereken güç () SI birimleri kullanılarak şu şekilde tanımlanır:

burada:

gerekli giriş gücü (W)
sıvının yoğunluğu (kg/m3)
standard yerçekimi ivmesi (9.80665 m/s2)
akışa eklenen enerji Kafası (m)
debi (m3/s)
ondalık olarak yazılan pompa verimlilik değeri

Pompa tarafından eklenen kafa () statik kaldırma, sürtünmeden kaynaklanan yük kaybı ve vanalar veya boru kıvrımlarından kaynaklanan kayıpların toplamıdır ve tümü metre sıvı cinsinden ifade edilir. Güç, yaygın olarak kilovat (103 W, kW) veya beygir gücü (hp = kW/ 0.746) olarak ifade edilir. Pompa verimlilik değeri, , pompanın kendisi için veya pompa ve motor sisteminin birleşik verimliliği olarak belirtilebilir.

Enerji kullanımı güç gereksiniminin pompanın çalıştığı süre ile çarpılmasıyla belirlenir.

Kaynakça

  1. ^ Shepard, Dennis G. (1956). Principles of Turbomachinery. Macmillan. ISBN 0-471-85546-4. LCCN 56002849. 
  2. ^ mekanikdunyasi.wordpress.com (1 Kasım 2014). "Santrifüj Pompa Nasıl Çalışır?". 14 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Haziran 2018. 
  3. ^ "Sprayer Pump Types, Costs, and Specifications". Sprayer Supplies (İngilizce). 13 Ekim 2018. 21 Kasım 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Kasım 2018. 
  4. ^ Reti, Ladislao; Di Giorgio Martini, Francesco (Yaz 1963). "Francesco di Giorgio (Armani) Martini's Treatise on Engineering and Its Plagiarists". Technology and Culture. 4 (3): 287-298 (290). doi:10.2307/3100858. 
  5. ^ Gülich, Johann Friedrich (2010). Centrifugal Pumps (2. bas.). ISBN 978-3-642-12823-3. 
  6. ^ Baha Abulnaga (2004). Pumping Oilsand Froth (PDF). 21st International Pump Users Symposium, Baltimore, Maryland. Published by Texas A&M University, Texas, USA. 11 Ağustos 2014 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ekim 2012. 
  7. ^ Moniz, Paresh Girdhar, Octo (2004). Practical centrifugal pumps design, operation and maintenance (1. publ. bas.). Oxford: Newnes. s. 13. ISBN 0750662735. 17 Haziran 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Nisan 2015. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

Klasik mekanikte momentum ya da devinirlik, bir nesnenin kütlesi ve hızının çarpımıdır; (p = mv). Hız gibi, momentum da vektörel bir niceliktir, yani büyüklüğünün yanı sıra bir yöne de sahiptir. Momentum korunumlu bir niceliktir ; yani bu, eğer kapalı bir sistem herhangi bir dış kuvvetin etkisi altında değilse, o kapalı sistemin toplam momentumunun değişemeyeceği anlamına gelir. Momentum benzer bir konu olan açısal momentum ile karışmasın diye, bazen çizgisel momentum olarak da anılır.

<span class="mw-page-title-main">Akışkanlar dinamiği</span> hareket halindeki akışkanların (sıvılar ve gazlar) doğal bilimi

Fizik, fiziksel kimya ve mühendislikte akışkanlar dinamiği, akışkanların akışını tanımlayan akışkanlar mekaniğinin bir alt disiplinidir. Aerodinamik ve hidrodinamik dahil olmak üzere çeşitli alt disiplinleri vardır. Akışkanlar dinamiğinin, uçaklardaki kuvvetlerin ve momentlerin hesaplanması, boru hatları boyunca petrolün Kütle akış hızının belirlenmesi, hava durumu modellerinin tahmin edilmesi, uzaydaki bulutsuların anlaşılması ve fisyon silahı patlamasının modellenmesi dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesi vardır.

<span class="mw-page-title-main">Hidroelektrik santrali</span>

Hidroelektrik santrali, barajda biriken su yer çekimi potansiyel enerjisi içermektedir. Su, belli bir yükseklikten düşerken, enerjinin dönüşümü prensibine göre Yerçekimi Potansiyel Enerjisi önce kinetik enerjiye daha sonra da türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi vasıtasıyla potansiyel elektrik enerjisine dönüşür. Buna da yenilenebilir enerji sınıfına giren hidroelektrik enerji santrali denir. Fizikten bilindiği gibi 1 kg'lık bir kütle, 1 m yükseklikten düştüğünde:

<span class="mw-page-title-main">Navier-Stokes denklemleri</span> Akışkanların hareketini tanımlamaya yarayan denklemler dizisi

Navier-Stokes denklemleri, ismini Claude-Louis Navier ve George Gabriel Stokes'tan almış olan, sıvılar ve gazlar gibi akışkanların hareketini tanımlamaya yarayan bir dizi denklemden oluşmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Mie saçılması</span>

Mie saçılması veya Mie teorisi, düzlem bir elektromanyetik dalganın (ışık) homojen bir küre tarafından saçılmasını ifade eder. Maxwell denklemlerinin Lorenz–Mie–Debye çözümü olarak da bilinmektedir. Denklemlerin çözümü sonsuz bir vektör küresel harmonik serisi şeklinde yazılır. Saçılma ismini fizikçi Gustav Mie'den almaktadır; analitik çözümü ilk kez 1908 yılında yayınlanmıştır.

Fizikte ve matematikte, matematikçi Hermann Minkowski anısına adlandırılan Minkowski uzayı veya Minkowski uzayzamanı, Einstein'ın özel görelilik kuramının en uygun biçimde gösterimlendiği matematiksel yapıdır. Bu yapıda, bilinen üç uzay boyutu tek bir zaman boyutuyla birleştirilerek, uzay zamanını betimlemek için dört boyutlu bir çokkatlı oluşturulmuştur.

Güneş arabası yarışı, Güneş'ten aldığı ışığı elektriğe çeviren araçların yarıştığı etkinliklere verilen ad. İlk Güneş arabası yarışları 1985'te, Tour de Sol adıyla düzenlendi.

<span class="mw-page-title-main">Bernoulli ilkesi</span>

Akışkanlar dinamiğinde Bernoulli prensibi, sürtünmesiz bir akış boyunca, hızda gerçekleşen bir artışın aynı anda ya basınçta ya da akışkanın potansiyel enerjisinde azalmaya neden olduğunu ifade eder. Bernoulli prensibi, adını Hollanda-İsviçre kökenli matematikçi Daniel Bernoulli'den almıştır. Bernoulli bu prensibini 1738 yılında Hydrodynamica adlı kitabında yayınlamıştır.

Hubble kanunu, fiziksel kozmolojide gözlemlere verilen isimdir: uzayın derinliklerinde gözlenen nesnelerin dünyadan uzak göreceli bir hızda yorumlanabilir bir Doppler kaymasına sahip olduğu bulunur ve dünyanın gerisinde kalan çeşitli galaksilerin bu Doppler kaymasıyla ölçülen hızı yaklaşık birkaç yüz ışık yılı uzaklığındaki galaksiler için uzaklıklarıyla doğru orantılıdır. Bu normal olarak gözlemlenebilir evrenin uzaysal hacminin genişlemesinin doğrudan bir gözlemi olarak yorumlanır.

Fizikte ve matematik'te, Poincaré grubu,Henri Poincaré adına ithaf edilmiştir,Minkowski uzayzaman'ın izometri grubu'dur ."Uzay ve zaman"ı İlk kez Minkowski 1908'de derste kullanılmıştır.

Akışkanlar dinamiğinde, bir sıvı tarafından çevrelenmiş ve hareket halinde olan bir cisim tarafından hissedilen sürüklenim kuvvetini bulmak için sürüklenim denklemi kullanılır. Bu formül belli koşullar altında daha tutarlı sonuçlar verir:

Akışkanlar dinamiğinde, sürüklenim bir sıvı içerisinde hareket eden bir cismin hareket yönüne zıt yönde etki eden kuvvet topluluğuna denir. Bu kuvvet iki sıvı yüzeyi arasında veya bir katı ve bir sıvı yüzeyi arasında olabilir. Diğer durdurucu kuvvetler nazaran sürüklenim kuvveti hıza bağlıdır. Bir sıvının akış yönü hizasında bulunan katı bir cisme göre, sürüklenim kuvvetleri sıvının hızını her zaman azaltır.

<span class="mw-page-title-main">Elektromanyetizmanın eşdeğişim formülasyonu</span>

Klasik manyetizmanın eşdeğişimli formülasyonu klasik elektromanyetizma kanunlarının(özellikle de, Maxwell denklemlerini ve Lorentz kuvvetinin) Lorentz dönüşümlerine göre açıkça varyanslarının olmadığı, rektilineer eylemsiz koordinat sistemleri kullanılarak özel görelilik disiplini çerçevesinde yazılma sekillerini ima eder. Bu ifadeler hem klasik elektromanyetizma kanunlarının herhangi bir eylemsiz koordinat sisteminde aynı formu aldıklarını kanıtlamakta kolaylık sağlar hem de alanların ve kuvvetlerin bir referans sisteminden başka bir referans sistemine uyarlanması için bir yol sağlar. Bununla birlikte, bu Maxwell denklemlerinin uzay ve zamanda bükülmesi ya da rektilineer olmayan koordinat sistemleri kadar genel değildir.

<span class="mw-page-title-main">Sürekli ortamlar mekaniği</span>

Sürekli ortamlar mekaniği, ayrı parçacıklar yerine tam bir kütle olarak modellenen maddelerin mekanik davranışları ve kinematiğin analizi ile ilgilenen mekaniğin bir dalıdır. Fransız matematikçi Augustin-Louis Cauchy, 19. yüzyılda bu modelleri formüle dökmüştür, fakat bu alandaki araştırmalar günümüzde devam etmektedir. 

<span class="mw-page-title-main">Dalgıç pompa</span>

Dalgıç pompa pompa gövdesine yakın bir şekilde hava geçirmez olarak kapatılmış motorlu bir pompadır. Tüm tertibat pompalanacak akışkanın içine daldırılır. Bu tip pompanın asıl yararı pompayla sıvı yüzeyi arasındaki yükseklik farkıyla ilişkili bir problem olan pompa kavitasyonunu önlemesidir. Dalgıç pompalar vakum oluşturan ve atmosferik basınca dayanan jet pompalarının aksine sıvıyı yüzeye iter. Dalgıç pompalar elektrik motoru yerine kuyu içi hidrolik motorunu çalıştırmak için yüzeyden gelen basınçlı sıvıyı kullanır ve hareket sıvısı olarak da ısıtılmış su ile ağır yağ uygulamalarında kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Terminal hızı</span>

Terminal hızı, bir nesnenin bir akışkanın içinde düşerken ulaşabileceği maksimum hızdır. Sürükleme kuvveti (Fd) ve kaldırma kuvvetinin toplamı, nesneye etki eden aşağı doğru yerçekimi kuvvetine (Fg) eşit olduğunda bu hıza ulaşılmaktadır. Cisim üzerindeki net kuvvet sıfır olduğundan, cismin ivmesi sıfırdır.

Fizikte Einstein ilişkisi; 1904'te William Sutherland'in, 1905'te Albert Einstein'ın ve 1906'da Marian Smoluchowski'nin Brown hareketi üzerine yaptıkları çalışmalarında bağımsız olarak ortaya koydukları önceden beklenmedik bir bağlantıdır. Denklemin daha genel biçimi:

<span class="mw-page-title-main">Eksenel akışlı pompa</span>

Eksenel akışlı pompa, (EAP) esasen bir boru içinde pervane’li bir pompa türüdür. Pervane doğrudan borudaki kapalı bir motor ile veya boruya dışarıdan takılan elektrik motoru veya benzinli/dizel motorlarla veya boruyu dik açıyla delen tahrik miliyle çalıştırılabilir.

1824 yılında Nicolas Léonard Sadi Carnot tarafından geliştirilen Carnot teoremi, aynı zamanda Carnot kuralı olarak da adlandırılır, termodinamik sistemlerde elde edilebilir maksimum verimin sınırlarını belirleyen bir ilkedir.

Akışkanlar mekaniğinde, Rayleigh sayısı (Ra, Lord Rayleigh'e ithafen) bir akışkan için kaldırma kuvveti ilişkili bir boyutsuz sayıdır. Bu sayı, akışkanın akış rejimini karakterize eder: belirli bir alt aralıkta bir değer laminer akışı belirtirken, daha yüksek bir aralıktaki değer türbülanslı akışı belirtir. Belirli bir kritik değerin altında, akışkan hareketi olmaz ve ısı transferi konveksiyon yerine ısı iletimi ile gerçekleşir. Çoğu mühendislik uygulaması için Rayleigh sayısı büyük olup, yaklaşık 106 ile 108 arasında bir değerdedir.