proiect a.h.s.h.2
DESCRIPTION
proiectTRANSCRIPT
-
UNIVERSITATEA OVIDIUS CONSTANAFACULTATEA DE CONSTRUCIIINGINERIA I MANAGEMENTUL RESURSELOR DE AP
Masteranzi:Hudici OvidiuHudici RomeoOnisii IonutConf. Univ. Dr. Ing.:Anca ConstantinCONSTANA 2015
-
nlimea geodezic se refer la diferena fizic reala dintre nalimea nivelului lichidului n bazinul de aspiraie i punctul cel mai nalt al conductei de evacuare sau nivelul apei la punctul de descrcare n bazinul de refulare.
nlimea geodezic ntre o staie de pompare i punctul de descrcare din staia de pompare se va schimba n mod constant n timpul unui ciclu de pompare.
La dimensionarea unei pompe, pentru definirea nlimii geodezice se utilizeaz n mod normal diferena nivelului mediu de apa la pornire i la oprire.
Aici este important s se neleag c nlimea geodezic, poate fi i negativ. Acest lucru va duce la efectul de sifonare.()
-
Hg=ZR ZA Unde: ZR - cota suprafeei libere a apei n bazinul de refulare ZA - cota suprafeei libere a apei n bazinul de aspiraie
-
nlimea geodezic de aspiraieHga=Za ZiUnde: Zi = cotei suprafeei libere Za = cota axei flanei de aspiraie
-
Pentru configuraia din figura de mai sus, cota axei flanei de aspiraie Za este inferioar cotei suprafeei libere Zi, deci nlimea geodezic de aspiraie este negativ, Hga < 0 , pompa avnd contrapresiune la aspiraie. (Caz favorabil evitrii cavitaiei).Cavitaia este fenomenul prin care se formeaz amestec de vapori de ap i aer ntr-un lichid ce curge, ntr-o regiune unde presiunealichidului este mai mic dect presiunea de vaporizare. Cnd o pompa funcioneaz, n zona de aspiraie, presiunea scade, fiind posibil ca temperatura la care se gsete apa sfie chiar cea de vaporizare la aceast presiune. n aceste condiii, n ap apar bule devapori. Ajungnd n zona rotorului pompei, bulele de vapori de ap i aer produc o sumedenie de mici implozii care disloc puin cate puin din materialul rotorului, pn la distrugerea acestuia.
-
Sarcina pozitiv net la aspiraie a instalaiei (NPSHinst) reprezint diferena dintre energia absolut n seciunea de aspiraie (raportat la greutate) i energia potenial calculat cu presiunea de vaporizare din acea seciune (raportat la greutate). Sarcina pozitiv net la aspiraie a pompei (NPSH) reprezint valoarea minim a energiei pozitive nete la aspiraie, raportat la greutate, necesar pentru ca pompa s funcioneze normal (s nu intre n cavitaie). Pentru funcionarea fr cavitaie, este necesar s fie ndeplinit condiia: NPSH < NPSHinst () Reprezentarea grafic a dependenei NPSHinst(Q) se numete curb cavitaional a instalaiei, iar reprezentarea grafic a dependenei NPSH(Q) se numete curb cavitaional a pompei. (Fig.1)
-
()
-
Punctul de intersecie dintre cele dou curbe cavitaionale se numete punct de funcionare cavitaional, notat C n fig. 1. n zona situat la stnga punctului C, funcionarea pompei poate fi realizat fr cavitaie, n zona situat la dreapta punctului C fucionarea pompei se realizeaz cu cavitaie. () (Zona colorat) n figura alturat este prezentat o configuraie corespunztoare unei situaii defavorabile din punct de vedere cavitaional, deoarece aceasta poate duce la apariia fenomenului de cavitaie dar i la desamorsarea pompei adic golirea parial sau total de ap a rotorului pompei i a conductei de aspiraie.Za > Zi Unde: Zi = cotei suprafeei libere Za = cota axei flanei de aspiraie
()
-
Pentru a nelege semnificaia de NPSH, se consider urmtoarea situaie aflat la limita admisibil de funcionare fr cavitaie: - presiunea absolut la intrarea n pomp este egal cu presiunea atmosferic (pabs = pat)- presiunea de vaporizare se consider nul (pv=0)- pierderile de sarcin de pe conducta de aspiraie sunt neglijabilecu aceste considerente:
Presupunnd c NPSH-ul este nul (NPSH=0) pentru limita admisibil de funcionare fr cavitaie relaia NPSH
- La o temperatur de 20C apa are presiunea de vaporizare pv=2338Pa, iar valoarea presiunii atmosferice pat=101325Pa.Presiunea de la intrarea n pomp nu trebuie s fie mai mic dect presiunea de vaporizare: p1
-
Amplasarea pe vertical a liniilor tehnologice este condiionat de prevenirea apariiei fenomenului de cavitaie, respectiv a vortexului cu antrenare de aer.Pentru fiecare tip de pomp se determin experimental domeniul de funcionare n care nu apare cavitaie. Din aceast cauz, caracteristicile interne ale pompelor sunt limitate n partea dreapt a graficului H=f(Q).
-
Spre exemplu, din caracteristica universal a pompei Cri 125 se observ c pompa funcioneaz la debitul maxim160mh cruia i corespunde nlimea minim de pompare 7m. ()
ntr-o instalaie de pompare, ridicarea apei de la nivelul bazinului de aspiraie pn la intrarea n rotor se face prin aciunea diferenei de presiune dintre cele dou seciuni.
-
Se scrie relaia lui Bernoulli pe un fir de curent, ntre un punct A pe suprafaa liber a apei n bazinul de aspiraie i un punct a n seciunea de intrare n pomp:
(2.1)Va - viteza apei la intrarea n pomp;ZA-cota suprafeei libere a apei din bazinul de aspiraie;Za-cota axului seciunii de intrare a apei n pomp;pa-presiunea static a apei la intrarea n pomp;hra-pierderile de sarcin pe conducta de aspiraie.
-
Din relaia (2.1) se calculeaz nlimea geodezic de aspiraie, ca diferena dintre cele dou cote: (2.2)Din relaia (2.2) rezult c Hga este cu att mai mare cu ct va, hra sunt mai mici.(Pa>Pv) Teoretic, pentru presiune atmosferic normal (101,3kPa) avem: (2.3)pentru: pa, va, hra nule.
-
Prin raportarea la energia de intrare n pomp, se pot defini urmtoarele mrimi caracteristice pentru cavitaie:-nlimea energetic de aspiraie net cerut: (2.4) -nlimea energetic de aspiraie net disponibil: (2.5)
- n funcionarea pompelor pot aprea trei situaii :* PC>Pv; NPSHd >NPSHp - pompa funcioneaz fr cavitaie;* PC=Pv; NPSHd =NPSHp - cavitile apar doar n punctul C* PC
-
Raportul dintre NPSHp i nlimea de pompare poart numele de coeficient de cavitaie a pompei sau coeficient de cavitaie interior:(2.6)
Raportul dintre NPSHd i nlimea de pompare poart numele de coeficient de cavitaie a instalaiei sau coeficient de cavitaie exterior:(2.7)
-
Pentru ca sistemul s funcioneze fr cavitaie trebuie s se indeplineasc:(2.8a)
Acelai lucru se poate exprima dac se introduce coeficient de siguran la cavitaie sau coeficient de influen a turbulenei:(2.8b)
Calculul teoretic exact al coeficientului de cavitaie sau a nlimii NPSHp nu este posibil.
-
Pentru determinarea nlimii maxime de aspiraie avem 2 situaii:A) Situaia n care exist un catalog al pompei din care reiese una dintre valorile NPSHp sau a coeficientului de cavitaieB) Situaia n care nu se cunoate nici una dintre valorile NPSHp sau a coeficientului de cavitaie
-
A) Corobornd relaiile (2.2), (2.5), (2.7) i (2.8b) se poate calcula valoarea maxim admisibila pentru nalimea geodezic de aspiraie:(2.9)
Relaia (2.9) datorit faptului c se mai poate scrie:(2.10a)
-
Pentru a pune n eviden influena altitudinii asupra presiunii atmosferice, relaia (2.10a) se mai scrie: (2.10b)
A= altitudinea [m] Pentru calculul lui Hga maxim se aplic una dintre relaiile (2.9) sau (2.10), n funcie de valoarea cunoscut din catalogul de pompe : coeficientului de cavitaie sau a nlimii NPSHp .
-
B) n cazul n care utilizatorul nu are la dispoziie cataloage cu informaii despre valorile coeficientului de cavitaie i a nlimii NPSHp, se pot folosi metode de calcul al acestor coeficieni. Dac pentru o pomp nu se cunoate valoarea coeficientului de siguran, pentru calculul su se poate utiliza una dintre relaiile:
(2.11)
unde: ns= turaia specific a pompei
-
Turaia specific este o mrime definit ca turaia unei maini asemenea din punct de vedere hidraulic, care lucreaz la nlime de pompare unitar i putere unitar.
(2.12)
Unde: n= turatia pompei [rot/min] P= puterea consumat de pomp, [kW] n regim normal
-
Coeficientul de cavitaie ia valori n domeniul 1,05 2,5 n funcie de modul n care s-a determinat NPSHp i de poziia relativ a regimului cel mai defavorabil de funcionare a pompei fa de regimul nominal. Se recomand valori mici ale acestui coeficient atunci cnd este indicat de furnizorii pompei i se adopt valori mari ale coeficientului de cavitaie atunci cnd nlimea este determinat prin calcul.
-
Fie o instalaie de pompare alctuit din dou pompe centrifuge CRI 125, cu turaia n=1500 rot/min montate n paralel. Instalaia funcioneaz la debitul nominal Q = 230 m3/h i nlimea de pompare H = 17,5m. Regimul cel mai defavorabil este acela n care funcioneaz numai una dintre pompe, punctul de funcionare fiind definit de Qp max =120m/h la nlimea Hmin = 16m Caracteristica universal a pompei este dat n anexa 4. Pompa are turaia constant n=1450 rot/min .
-
Conductele de aspiraie sunt identice i sunt confecionate din oel, de rugozitate absolut k=0,6mm. Schema unei conducte de aspiraie este dat n figura:Lungimea ei este L=60m.Temperatura de lucru este t=20Cpv=0,02337 barpatm=101,3kPaVscozitatea cinematic =10 m/sCoeficienii de pierderile de sarcina local pentru sorb, cot 90, confuzor sunt:
-
Cerine: A) S se calculeze nlimea geodezic maxim de aspiraie pentru pompa cu caracteristicile de mai sus folosind valoarea indicatorului NPSHp, din caracteristica universal a pompei.
B) Cum se va modifica nlimeageodezic de aspiraie dac sorbul de peconducta de aspiraie se prevede i cu unventil, astfel nct coeficientul de pierderelocal de sarcin devine ?
C) S se calculeze nlimeageodezic maxim de aspiraie pentruaceeai pomp, considernd c nu secunoate curba NPSHp=f(Q) din caracaracteristica universal. Se va utiliza unadintre relaiile (2.11).
Anexa 4
-
A) Pentru a rezolva aceast cerin am ales cazul n care exist un catalog al pompei din care reiese una dintre valorile NPSHp sau a coeficientului de cavitaie.Pentru determinarea Hga maxim, avnd caracteristica universal a pompei CRI 125, am folosit formula:
Avnd valorile: patm=101,3 kPa; pv=0,02337 bar =2,337 kPa; k= 1,1; Q=120m/h=0,0333m/s; v=1 1,2=1,1m/s, am calculat:
-
Rezolvare
-
B) Pentru determinarea Hga maxim, avnd caracteristica universal a pompei CRI 125, am folosit formula:
-
Spre deosebire de cerina de la punctul A, la pierderea de sarcin se mai adaug i coeficientul de pierdere local de sarcin a ventilului. Dac sorbul de pe conducta de aspiraie se prevede cu un ventil, Hga va fi mai mic dect Hga de la punctul A, deci nu va fi nici o problem n apariia fenomenului de cavitaie.
-
C) Pentru rezolvare s-a ales cazul n care nu se cunoate nici una dintre valorile NPSHp sau a coeficientului de cavitaie. Am ales K = 2,5 i formula lui A. Stepanoff:
Am ales Hga=3,21m.
-
Bibliografie) http://cbs.grundfos.com/Romania/lexica/WW_Geodetic_head.html#-) Staii de pompare ncadrarea turbopompelor n sisteme hidraulice, autori: Sandra Carmen GEORGESCU, Andrei Mugur GEORGESCU, Georgiana DUNCA, ed. Pintech, Bucureti, 2005, pag. 100-103) ndrumar pentru elaborarea lucrrilor aplicative la staii de pompare, autor: Anca CONSTANTIN, Ovidius University Press, Constana, 2004, pag. 51-59.