Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Laboratorij za termoenergetiko
Vaja: Dobavna višina, moč in obratovalna točka črpalke
• Bernoullijeva enačba
• Dobavna višina črpalke
• Moči in izkoristki
• Upori v cevovodu
• Karakteristika cevovoda in črpalke
• Obratovalna točka črpalke
ENERGETSKI STROJI 2
Naloga: podatki in opis sistema
1,5 m
15 m
1
2
1' 2'
= 9 t/h = 2,5 kg/s
T = 40 °C
p1 = 1,8 bar
p2 = 975 mbar = 0,975 bar
Dpup,s = 0,16 bar
Dpup,t = 0,30 bar
hn = 0,85
hm = 0,95
hem = 0,8
d = 40 mm = 0,04 m
Ls = 12,3 m
Lt = 26,5 m
m
Podatki:
Določi:
a) dobavno višino črpalke, b) moč črpalke c) dejanske upore v cevovodu d) karakteristiko cevovoda pri odprtem ventilu (koeficient lokalnega
upora zvent = 1,5) in priprtem ventilu (zvent = 20)¸ e) ustrezno črpalko, ki bo zagotavljala zahtevani pretok vode
3
Bernoullijeva enačba: Opisuje meh. ene. tekočine v posamezni točki
ENERGETSKI STROJI
I. člen: energija zaradi tlaka II. člen: potencialna energija III. člen: kinetična energija
Rezervoarji
Pri rezervoarjih vedno predpostavimo, da je iztekanje in dotekanje vode tako počasno, da je hitrost premikanja gladine zanemarljiva.
Dobavna višina črpalke, H
Je v metrih izražen nekoliko spremenjen zapis tlačne razlike, ki jo mora ustvariti črpalka, da bo v danem sistemu lahko potiskala zahtevano količino tekočine od začetne do končne točke.
I. člen: tlačna razlika v rezervoarjih; II. člen: geodetska razlika gladin v rezervoarjih; III. člen: sprememba kinetične energije vode; IV. člen: padec tlaka zaradi trenja in lokalnih uporov;
g
p
g
cz
g
p
g
cz
g
p up
D
22
22
IV
tupsup
III
II
I
g
ppcccc
gzz
g
ppH
DD
,,2*2
2*1
21
2212
12
2
1
4
Odvisnost dobavne višine od volumenskega toka
ENERGETSKI STROJI
p p2 1-g
z z2 1-
c2
2g
Dpup
gH
/ m
V / m /h3
IV
tupsup
III
II
I
g
ppcccc
gzz
g
ppH
DD
,,2*2
2*1
21
2212
12
2
1
5
Moči
ENERGETSKI STROJI
Določenemu masnemu toku vode je za premagovanje poti med dvema točkama potrebno dovajati teoretično moč.
b) Notranja moč, Pn
Ker kompresija znotraj črpalke ne poteka izentropno (idealno), porabi črpalka za kompresijo notranjo moč, ki je zaradi notranjega izkoristka večja od teoretične.
c) Efektivna moč, Pe
V črpalki se del moči porabi za premagovanje mehanskega trenja v ležajih črpalke. Zaradi tega je potrebno dovajati črpalki efektivno moč, ki je zaradi mehanskega izkoristka večja od notranje moči.
c) Električna moč, Pem
Elektromotor mora poleg poganjanja črpalke premagovati še lastne izgube (električne in mehanske) in zato porablja električno moč elektromotorja, ki je zaradi skupnega izkoristka elektromotorja še večja od efektivne moči.
a) Teoretična moč, Pt
6
Upori v cevovodu (Linijski, Lokalni)
ENERGETSKI STROJI
LAMINARNI TOK TURBULENTNI TOK
g
c
d
L
g
pc
2
2
D
2
7
Relog
309,0(Re)
2
27,0
Re
51,2log2
1)(Re,
Dk
Dk
2
715,3log
25,0)(
D
kD
k
Hidravlično hrapave cevi
Hidravlično gladke cevi
(Coolbrook-ova aproksimacija) Vmesno področje
(Nikuradsejeva
aproksimacija)
LINIJSKI upori vzdolž cevovoda
Re
64(Re)
Hagen-Poiseuille analitična rešitev
koeficient upora
𝜆
7
Upori v cevovodu (Linijski, Lokalni)
ENERGETSKI STROJI
LOKALNI upori vzdolž cevovoda
D
i
il
g
c
g
p
2
2
)elementa geometrije(f *
Krautov strojniški priročnik pod naslovom: Odpor toka v ceveh in armaturah (str. 142). *Opomba:
Vstopno ustje s steno vstop 0,50
90 ° koleno koleno 1,13
Ostra izvedba izstopa s posnetimi robovi izstop 1,00
Zasun (popolnoma odprt in naprej proti zaprtem) zasun >=0,05
Standardni ventili (odprti) st.ventil 3,9
Izboljšani ventili (odprti) iz.ventil 2,5 – 3,4
Zaslonka A1/A2 = 0,3 zaslonka 19
Šoba A1/A2 = 0,3 šoba 5,4
Venturijeva Šoba A1/A2 = 0,3 v.šoba 1
8
Karakteristika cevovoda in nova obratovalna točka črpalke
ENERGETSKI STROJI
Različni volumenski toki
Različne hitrosti v cevovodu
Različna Re števila
Različni torni koeficienti:
Izračunamo padec tlaka zaradi linijskih uporov
Izračunamo padec tlaka zaradi lokalnih uporov
Višji lokalni upor:
Seštevek nam da novo karakteristiko cevovoda
Prištejemo še člen zaradi geodetske višine in tlačne razlike
9
Karakteristika cevovoda
ENERGETSKI STROJI
0
5
10
15
20
25
30
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
pretok / (l/s)
do
ba
vn
a v
išin
a / m
odprt ventil
priprt ventil
Karakteristika cevovoda in centrifugalne črpalke
10
z a h t e
v a n a
d o b a v
n a
v i š i
n a
pretok fluida
I
II
III
IV
karakteristika cevovoda - pove, kolikšna je zahtevana dobavna višina črpalke, ki bo
zagotovila zahtevan pretok
d o b a v
n a
v i š i
n a
pretok fluida
karakteristika črpalke - pove, kolikšno dobavno višino je sposobna zagotoviti črpalka ali sistem črpalk pri določenem pretoku
ENERGETSKI STROJI
Obratovalna točka in regulacija pretoka
11
do
bav
na
viši
na
pretok fluida
obratovalnatočka
črpalka
cevovod
A
B
je ravnotežno stanje pretoka in dobavne
višine, ki se vzpostavi na presečišču
karakteristik cevovoda in črpalke.
pomeni spremebno (premik) obratovalne
točke. Dosežemo jo lahko s spremembo
A karakteristike cevovoda (sprememba
pretočnih uporov v ventilu), ali
B karakteristike črpalke (sprememba
vrtilne frekvence).
ENERGETSKI STROJI
Obratovalna točka
Regulacija pretoka
12
Izbira ustrezne črpalke
ENERGETSKI STROJI
3,5‘‘ ne zadosti
4.0‘‘ obr. točka
Pripremo ventil – nova obr. točka
Izračunana točka
Merilna postaja
13
vzorčevanje prikaz
rezultatov
nastavitve
izračuna
izračunane
vrednosti
izmerjene
vrednosti
ENERGETSKI STROJI
Merilna postaja
14
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
0,000 0,001 0,001 0,002 0,002 0,003
Do
bav
na
viši
na
H [
m]
Pretok Q [m3/s ]
Karakteristika_crpalke_frek1
Karakteristike_crpalke_frek2
Karakteristika_zaporednih
Karakteristika_vzporednih
Karakterisitka_cevi2
Karakteristika_cevi1
ENERGETSKI STROJI