Υδραυλική

Φυγοκεντρικές Αντλίες

 

Σημείο Λειτουργίας Αντλητικού Συστήματος

 

Μια φυγόκεντρη αντλία χρησιμοποιείται για τη μεταφορά νερού μεταξύ δύο ανοικτών στην ατμόσφαιρα δεξαμενών, όπως φαίνεται στο παρακάτω Σχήμα 1. Το ολικό στατικό ύψος του αντλητικού συστήματος είναι 10 m, ο αγωγός μεταφοράς έχει ισοδύναμο ολικό μήκος 200 m, είναι χαλύβδινος ονομαστικής διαμέτρους 6 in και είναι σειράς 40 ( Schedule 40).

Ζητούνται:

  1. Η παροχή της αντλίας
  2. Το ολικό μανομετρικό ύψος της αντλίας
  3. Η αξονική ισχύς της αντλίας, αν ο βαθμός απόδοσης της αντλίας είναι 82%.

 

 

Δίνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά της αντλίας στον παρακάτω Πίνακα 1.

 

Πίνακας 1. Τεχνικά Χαρακτηριστικά Παροχής – Ύψους Αντλίας

Παροχή ( m3 hr-1)

0

50

100

150

200

250

300

350

Ύψος (m)

35

34

32,5

30,5

27,5

23

17

9

 

 

Σύνδεση Αντλιών

 

Νερό μεταφέρεται από μια ανοικτή δεξαμενή σε μια άλλη ανοικτή δεξαμενή με τη βοήθεια μιας ή περισσοτέρων όμοιων φυγόκεντρων αντλιών. Ο αγωγός μεταφοράς του νερού έχει μήκος 100 m, ονομαστική διάμετρο 4 in (DN100) και είναι χαλύβδινος σειράς 40 (Schedule 40). Η χαρακτηριστική καμπύλη κάθε φυγόκεντρης αντλίας δίνεται από τη σχέση:

 

 

όπου hp είναι το μανομετρικό ύψος της φυγοκεντρικής αντλίας σε m και είναι η παροχή της αντλίας σε m 3 s-1.

Ζητούνται η παροχή και το μανομετρικό ύψος στις ακόλουθες περιπτώσεις:

  1. Ολικό στατικό ύψος αντλητικού συστήματος 10 m με μια αντλία λειτουργίας.
  2. Ολικό στατικό ύψος αντλητικού συστήματος 10 m με δύο αντλίες λειτουργίας συνδεδεμένες παράλληλα.
  3. Ολικό στατικό ύψος αντλητικού συστήματος 10 m με τρεις αντλίες λειτουργίας συνδεδεμένες παράλληλα.
  4. Ολικό στατικό ύψος αντλητικού συστήματος 10 m με τρεις αντλίες λειτουργίας συνδεδεμένες σε σειρά.
  5. Ολικό στατικό ύψος αντλητικού συστήματος 20 m με τρεις αντλίες λειτουργίας συνδεδεμένες σε σειρά

 

 

Σπηλαίωση Αντλίας

 

Επιθυμούμε να αντλήσουμε νερό από μια ανοικτή δεξαμενή με τη βοήθεια της φυγοκεντρικής αντλίας Wilo - Multivert - 9503 με παροχή 100 m 3 hr-1. Ο αγωγός αναρρόφησης έχει ισοδύναμο μήκος 15 m, είναι χαλύβδινος ονομαστικής διαμέτρου 4 in (DN100) και είναι σειράς 40 (Schedule 40). Σε ποιο ύψος πρέπει να τοποθετηθεί η αντλία για να μην συμβεί σπηλαίωση, αν το νερό είναι:

  1. Θερμοκρασίας 25 oC
  2. Θερμοκρασίας 65 oC

 

Δίνονται τα φυσικοχημικά δεδομένα του νερού στον Πίνακα 1.

 

Πίνακας 1. Φυσικοχημικά Δεδομένα Νερού

Θερμοκρασία (oC)

 

Πυκνότητα Νερού ( kg m-3)

Τάση Υδρατμών (mmHg)

25

 

997,5

23,8

65

 

980,4

187,6

 

και τα τεχνικά χαρακτηριστικά παροχής – ύψους, παροχής - ισχύος και παροχής – καθαρού θετικού μανομετρικού ύψους αναρρόφησης (NPSH) της αντλίας στο Διάγραμμα 1.

 

Διάγραμμα 1.

Τεχνικά Χαρακτηριστικά Φυγοκεντρικής Αντλίας Wilo - Multivert - 9503

 

 

Περισσότερες τεχνικές πληροφορίες για την αντλία Wilo - Multivert - 9503 βρίσκονται εδώ.

 

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι 1 atm = 101,3 kPa και η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι 9,81 m s-2.

 

 

Διαστατική Ανάλυση - Κανόνες Ομοιότητας

 

Στον παρακάτω Πίνακα 1 δίνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά μιας φυγοκεντρικής αντλίας νερού για ταχύτητα περιστροφής 2.900 rev min-1 (rpm) και με διάμετρο πτερωτής αντλίας 30 cm. Για τη λήψη των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε νερό θερμοκρασίας 20 oC και πυκνότητας 1.000 kg m-3.

Ζητούνται:

  1. Η ειδική ταχύτητα της αντλίας.
  2. Ο μέγιστος βαθμός απόδοσης της αντλίας, η παροχή, το μανομετρικό ύψος και η απαίτηση ισχύος της αντλίας γι’ αυτήν την απόδοση.
  3. Αν μειωθεί η ταχύτητα της αντλίας σε 1.450 rev min-1, ποιες είναι οι νέες τιμές μέγιστου βαθμού απόδοσης, παροχής, μανομετρικού ύψους και ισχύος της αντλίας στο σημείο λειτουργίας μέγιστου βαθμού απόδοσης;
  4. Αν αντικατασταθεί η παραπάνω φυγοκεντρική αντλία από μια άλλη γεωμετρικά όμοια με την αρχική αλλά με διάμετρο πτερωτής 20 cm, ποιος είναι ο μέγιστος βαθμός απόδοσης της νέας αντλίας, η παροχή της, το μανομετρικό της ύψος και η απαίτησή της σε ισχύ, αν λειτουργεί με μέγιστη απόδοση;

 

Δίνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά της φυγοκεντρικής αντλίας στον παρακάτω Πίνακα 1.

 

Πίνακας 1. Τεχνικά Χαρακτηριστικά Παροχής – Ύψους - Ισχύος Αντλίας

Παροχή ( m3 hr-1 )

0

50

100

150

200

250

300

360

400

450

Ύψος (m)

35

34

33

31

30

27

24

19

11

0

Ισχύς (kW)

4

11

18

22

25

27

28,5

29,5

30,5

31

 

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι 1 atm = 101,3 kPa και η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι 9,81 m s-2.

 

 


 

Σόλων Ζαρκανίτης, PhD
Σπάτα 14/3/2010