Top Banner
Pumpe
49

Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Feb 06, 2018

Download

Documents

vantram
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Pumpe

Page 2: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Definicija i klasifikacija • Radne hidrauličke mašine koje mehaničku energiju dobijenu od motora

predaju fluidu koji kroz njih protiče.

• Pumpe se primenjuju za transport tečnosti koje su praktično nestišljive, koje mogu biti čiste ili pomešane sa čvrstim materijalima, različite gustine i temperature, hemijski neutralne ili agresivne i dr.

• Pumpe se dele prema: – Principu dejstva, – Konstruktivnim karakteristikama, – Oblastima primene.

• Prema vrsti fluida koji se tretira pumpe se dele na:

– Pumpe za čistu vodu; – Pumpe za prljavu i hemijski agresivnu vodu; – Pumpe za naftu i derivate nafte; – Pumpe za hidromešavine; – Pumpe za suspenzije, itd.

Page 3: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Klasifikacija pumpi • Prema principu dejstva pumpe se dele na:

– Zapreminske, – Obrtnostrujne (turbo) i – Strujne pumpe.

• Zapreminske pumpe (radni fluid kroz njih struji periodično, a radni organ se kreće ili periodično (klip, membrana) ili obrtno (rotor, zupčanik, zavojno vreteno, itd.) . U zapreminske pumpe spadaju : – Klipne pumpe

• prostog dejstva • dvostrukog dejstva • diferencijalnog dejstva.

– Rotacijske pumpe • Zavojne • Zupčaste • Krilne

– Membranske pumpe

Page 4: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Klasifikacija pumpi • Kod turbomašina (turbo pumpi) radni element (radno kolo) rotirajući

određenom ugaonom brzinom predaje energiju, dobijenu od motora, na fluid koji kroz njega protiče i povećava mu kinetičku energiju. Tako dobijen višak kinetičke energije transformiše se u pritisnu energiju u elementu iza radnog kola.

• U zavisnosti od pravca strujanja fluida u radnom kolu, turbo pumpe dele se na: – Radijalne/Centrifugalne; – Dijagonalne; – Aksijane.

• Osnovni princip dejstva strujnih mašina je da se energija jednog fluida (voda,

gas) koristi za povećanje energije drugog fluida.

Page 5: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Oblast primene pumpi u zavisnosti od protoka i napora

1-Кlipne pumpe velikog pritiska, 2-Klipne pumpe, 3-Samousisne pumpe 4- Jednostepene radijalne pumpe, 5-Visestepene radijalne pumpe, 6-Dvostrujne pumpe, 7-Dijagonalne pumpe, 8-Osne pumpe, 9-Zapreminske obrtne pumpe

Page 6: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

PROTOK, NAPOR I SNAGA PUMPI

• Osnovni radni parametri za pumpe su:

– Protok, zapreminski qv, (m3/s) ili maseni qm, (kg/s)

– Napor H (m) ili Jedinični rad Y (J/kg);

– Snaga P (W) i

– Stepen iskorišćenja ηp (%).

V m

Vm ⋅= ρ

Page 7: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Jedinični rad i napor •Napor pumpe H (jedinični rad Y), predstavlja energiju koju, jedinica mase fluida, dobije prolaskom kroz radni prostor pumpe.

Energija, kojom raspolaže jedinica mase, na ulazu u pumpu je: Pumpa-shema

Energija, kojom raspolaže jedinica mase, na izlazu iz pumpe je:

Razlika, energije na izlazu i energije na ulazu, je energija koju pumpa preda fluidu i definiše se kao jedinični rad (napor) pumpe:

11

2 2

z2

z1

1

211

1 2gzcpE ++=

ρ

2

222

2 gz2cpE ++=

ρ

++−

++=−= gz

2cpgz

2cpEEY

222

1

211

12 ρρ

Page 8: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Snaga pumpe

• Snaga pumpe se definiše izrazom:

• Snaga na vratilu je veća od hidraulićke snage za veličinu gubitaka

Page 9: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Stepen korisnog dejstva • Gubici koji se javljaju pri radu pumpe mogu biti: zapreminski; hidraulički i mehanički.

• Zapreminski stepen korisnosti definiše gubitke do kojih dolazipri pretakanju fluida u

procepima pumpe, pod dejstvom radnog pritiska. qvt - teorijski protok kroz pumpu. ∆q- gubitak protoka u pumpi. Hidraulički stepen korisnosti uzima u obzir sva gubitka koji nastaju u fluidu tokom razmene

energije (trenje, vrtloženje): HT- teorijski napor pumpe (napor kola), m; H- napor pumpe, m; ∆H- gubitak napora.

• Mehanički stepen korisnosti definiše gubitka nastale usled trenja u mehaničkim elementima

pumpe i iskazuje se preko gubitka snage: PT- teorijska snaga pumpe, W; P- stvarna snaga pumpe, W; ∆P- gubitak snage, W.

• Ukupan stepen korisnosti pumpe je:

qqq

qq

vs

vs

vT

vsv ∆

η+

==

HHH

HH

Th ∆+

==η

PPP

PP

Tm ∆+

==η

mhv η⋅η⋅η=η(0,6 – 0,85)

Page 10: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

KLIPNE PUMPE

Klipne pumpe-radni ciklus Protok kroz klipne pumpe: Kod jednoradne klipne pumpe teorijski protok se definiše izrazom:

, m3/s gde su: Ak - površina poprečnog preseka klipa (cilindra), m2; s - hod klipa, m; n - broj obrtaja vratila pumpe, o/min. Stvarni protok pumpe se definiše izrazom:

, m3/s

gde je: ηv- zapreminski stepen korisnosti.

60nsA

q kTI

⋅⋅=

60nsA

q kvI

⋅⋅=η

DMTGMT DMT

1

2

3

4

5

6

7

4

3

5

6

7 2

1

a) b)

s

D dD

s

3

2

3

4

5

6

7

c)

GMT

Klipne pumpe

1.Usisni cevovod, 2. Potisni cevovod, 3. Klip, 4. Klipnjača, 5. Cilindar, 6. Usisni ventil, 7. Potisni ventil

Page 11: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

KLIPNE PUMPE

Klipne pumpe-radni ciklus Stvarni protok dvoradne klipne pumpe definiše se izrazom:

, m3/s

Protok kroz pumpu diferencijalnog dejstva je praktično jednak protoku jednoradne klipne pumpe:

, m3/s Optimalna ravnomernost isporuke se postiže pri uslovu: gde su: D-prečnik klipa, m; d- prečnik klipne poluge.

60)2( nsAA

q klkvII

⋅⋅−=η

DMTGMT DMT

1

2

3

4

5

6

7

4

3

5

6

7 2

1

a) b)

s

D dD

s

3

2

3

4

5

6

7

c)

GMT

Klipne pumpe

1.Usisni cevovod, 2. Potisni cevovod, 3. Klip, 4. Klipnjača, 5. Cilindar, 6. Usisni ventil, 7. Potisni ventil

60nsAq k

vTD⋅⋅

kpk AA 2= DDd 71,02==

Page 12: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

KLIPNE PUMPE

Radni ciklus jednoradne klipne pumpe 1.Kolenasto vratilo, 2. Klipnjača, 3.Ukrsna glava, 4 Klipna poluga, 5. Klip, 6. Cilindar, 7. Usisni ventil, 8. Potisni ventil

GMT

s

D

DMT 1

rk

235

6

47

8

p

V

1

23

4

V

1

23

4

Idealni

Stvarni

0o 180o

pu=const.

pp=const.

Stepen korisnosti pumpe zavisi od vrste pumpe, konstruktivnih karakteristika pumpe, kvaliteta izrade i održavanja pumpe, itd. Za pumpe zapreminskog dejstva on je u granicama η = 0,85-0,95; za centrifugalne pumpe η= 0,55-0,85; za strujne pumpe η= 0,1-0,30.

Page 13: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

KLIPNE PUMPE

Karakteristične krive klipnih pumpi Osnovna karakteristika klipne pumpe je zavisnost H=f(q) koja u koordinatnom sistemu q-H predstavlja pravu liniju.

Karakteristične krive klipne pumpe, n=var.

Klipne pumpe-konstrukcije

Dvoradna klipna pumpa za isplaku 1. Cilindarski blok, 2. Kućište, 3. Klipna poluga, 4. Ukrsna glava, 5. Transmisiono vratilo, 6, Ventil, 7. Klip, 8. Vetrenik, 9. Kolenasto vratilo, 10. Klipnjača 11. Postolje.

H,m

q,m3/s0 q1 q2 q3

n1 n2 n3

P=const.

a1

a2a3

Page 14: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

KLIPNE PUMPE

Vrste zaptivača na klipovima pumpe za isplaku – samozaptivni prstenovi sa metalnim prstenom kao ojačanjem

a,c,d,e- sa konusnim; b,f- sa cilindričnim krajem klipnjače 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Ventil 1.Sedlo, 2. Prsten, 3.Navrtka, 4. Pečurka, 5. Vođica, 6. Čaura, 7. Prsten, 8. Poklopac, 9. Natega, 10. Telo.

Tanjirasti ventili sa ulošcima između pečurke I sedla ventila tako da se obezbedjuje mirno naleganje i dobro zaptivanje.

Page 15: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

DUBINSKE KLUPNE PUMPE

- Mogućnost ispumpavanja sa velikih dubina (do 3000 m) – 1.000-1.500 m - Protok od nekoliko stotina m3 na dan, 30-50 m3/dan - Niska potrošnja energije - Jednostavna konstrukcija - Lako održavanje - Niski operativni troškovi

Postrojenje sa dubinskom pompom 1. Postolje, 2. Ram, 3. Elektromotor, 4. Prenosnik, 5. Krivajni mehanizam, 6. Protivteg, 7. Klipna poluga, 8. Protivteg, 9. Noseći stub, 10. Balanser, 11. Podešivač, 12. Glavni balanser, 13. Uže, 14. Poluga, 15. Usta bušotine, 16 Eksploataciona kolona, 17.Potisna cev, 18. Klipna poluga, 19. Dubinska pumpa, 20. Filter, 21. Zaptivač, 22. Spojnica, 23. Spajanje klipne poluge, 24. Cilindar, 25. Klip, 26. Potisni ventil, 27. Usisni ventil.

I Pogonski sklop i oprema usta bušotine II Kolona klipnih šipki i potisni cevovod III Dubinska pumpa IV Usisni filter

Page 16: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Dubinska klipna pumpa

1. Klipnjača ventila,

2. Spojnica, 3. Čaura, 4. Kućište, 5. Klip, 6. Izlazni ventil, 8. Krstasti umetak, 9 Ulazni ventil

Ventili 1.Kućište, 2.Telo, 3.Kuglica, 4.Sedlo, 5.Konus.

Klip dubinske pumpe

Sa zahvatnom klipnjačom

Sa specijalnim zahvatom

Page 17: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Teorijski protok

Istovremeno, kroz usisni ventil, dotiče:

sD4

q 2u

π=

Pri kretanju poluge naniže :

Ako se izabere da je: dD 2= može se postići ravnomerna isporuka fluida:

s – hod klipa D – prečnik klipa d – prečnik gornjeg dela klipne poluge n – broj dvojnih zahvata pumpe

Dubinska klipna pumpa

Page 18: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Količina tečnosti koja protiče kroz zazor klip-cilindar je:

Stepen zapreminskog iskorišćenja se definiše izrazom: 1q

qst <=η

Radni pritisak, napor pumpe je:

gguwTTp gHppgHp ρρ −++=

Dubinska klipna pumpa Rad dubinskih pumpi je praćen: -unutrašnjim gubicima tečnosti - zapreminski gubici zbog

- zazora klip – cilindar - gubitaka na usisnom I potisnom ventilu - gubitaka usled stišljivosti fluida - gubitaka na spojevima potisnih cevi

-deformacijama kolone klipnih poluga (skraćenje hoda) i -mehaničkim gubicima na sistemu za prenos snage.

e - radijalni zazor ν – kinematička viskoznost Hp – napor pumpe

Page 19: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Efektivna snaga motora se definiše izrazom: ωω kke TrMP ==

Broj hodova se, za zadati protok i maksimalan hod, definiše izrazom: max

max

qnqn 1

1 =

Izborni dijagram dubinske klipne pumpe i kačaljke

Page 20: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Klipne pumpe sa hidrauličkim pogonskim uređajem - film

Page 21: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Turbo pumpe

U zavisnosti od smera strujanja u radnom kolu, turbopumpe se dele na: -Centrifugalne (radijalne) -Dijagonalne -Aksijalne. Radno kolo je sistem sa više u ravni ili prostoru zakrivljenih lopatica, koje su smeštene izmedju jednog diska ili su pričvršćena za glavčinu pogonske mašine. Obrćući se, radno kolo deluje na fluid i prenosi mu energiju dobijenu od pogonske mašine.

a) Radijalno b)Dijagonalno c)Aksijalno Radna kola pumpe

Page 22: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

1

2

3

4

Zavojna pumpa 1. Konfuzor, 2. Radno kolo, 3. Sprovodni kanal, 4. Difuzor.

1

2 34

Aksijalna pumpa 1. Usisni kanal, 2. Radno kolo, 3. Zakolo, 4. Potisni kanal

2

3

1

A

A

4 A-Ab2

D2

b1

D1

Centrifugalna pumpa 1. Konfuzor, 2. Radno kolo, 3. Sprovodni aparat, 4 Difuzor

Page 23: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

TURBOPUMPE

u1

c1

w1

β1α1

r2

r1

ω

c2

u2

w2

β2

α2

u2

c2

β2α2

oo

c2

w2oo w2

c2m

c2uc2uoo

w1

u1

c1

β1α1

l2

l1

Meridijanski presek radnog kola i trouglovi brzina

Kinematika ravanskog kretanja fluida u radnom kolu

Energija dobijena od pogonskog agregata se transgormiše u hidrauličnu energiju fluida. -Veliki protok -Jednostavna konstrukcija -Unifikacija delova -Lako upravljanje -Automatizacija I regulisanje -Lako održavanje

Page 24: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

TURBOPUMPE

- Centrifugalne cz=0, cm = cr - Dijagonalne cz=0, cm = cr - Aksijalne cm=0, cm = cz

Page 25: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Radijalne pumpe

• Moment količine kretanja na radijusu r1, ulazna ivica lopatice, je:

• Moment količine kretanja na radijusu r2, izlazna ivica lopatice, je:

• Moment spoljnih sila je:

• Kako je;

• Zamenom i množenjem leve i desne strane sa ω (ugaona brzina) dobija se:

• Zamenom izraza za: dobija se:

• U uprošćenim razmatranjima može se prihvatiti da je: pa je izraz za teorijski napor (H, m):

( )112212 lclcqLLM Tkk −=−= ρ

222111 cos;cos αα rlrl ==

TgHqMP ρω ==

gcucuHT

111222 coscos αα −=

01 =ucgcu

H uT

22=

Page 26: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Radijalne pumpe

Teorijski napor radnog kola se može izraziti i formulom: Jedinični rad (Y, J/kg) se definiše izrazom: Stvarni napor je: p-koeficijent koju uvažava uticaj oblika lopatice radnog kola, njihov broj, debljinu i dr. Hidraulički stepen korisnosti.

( )222 βctgcu

guH mT −=

uTT cugHY 22==

pHH

T

k

+==

11ε

2

2

11

1

=

rrz

p ψ

+= 2

2

2

12 sinsin

2ββπψ

rr

kk HH η=

Page 27: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

k

T

o

guH

ctg

η

ββ

;

;0;90

22

2

2

=

==

.max

;

;0;90

22

2

2

=

<

><

k

T

o

guH

ctg

η

ββ

.min

;

;0;90

22

2

2

=

>

<>

k

T

o

guH

ctg

η

ββ

Radna kola - konstruktivna izvođenja

Page 28: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Do=

D1

D2

Do

D1

D2

Do

D1

D2

Do

D1

D2

Do

D2

D1

nq=11....22 nq=22....41 nq=41....82 nq=82....165 nq=165....490D2/Do=2,5(3) D2/Do=2 D2/Do=1,8..1,4 D2/Do=1,2..1,1 D2/Do=0,8..0,6

CENTRIFUGALNE PUMPE DIJAGONALNEPUMPE

AKSIJALNEPUMPE

Specifična učestanost (specifičan broj obrtaja) nq definiše se kao brzina obrtanja n (o/min) turbopumpe koja radi sa naporom H=1m i protokom q=1m3/s:

43

21

H

nqnq =

Odnosno kada se pređe na mere koje su date u SI sistemu (n, s-1; Y, J/kg; q, m3/s) dobija se izraz: 4

3

21

333Y

nqnq =

Klasifikacija turbopumpi

SPECIFIČNA UČESTANOST OBRTANJA I KLASIFIKACIJA TURBOPUMPI

Page 29: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Kavitacija • Proces nastanka mehurića pare u struju tečnosti konstantne temperature, na

mestima sniženog pritiska (ispod pritiska zasićene pare na odgovarajućoj temperaturi) i njihovog nestajanja u zoni povišenog pritiska.

• Faze: – Sistem u ravnoteži, pritisak okoline je

iznad pritiska zasićene pare, p > pp

– p = pp i dalji pad pritiska p < pp formiraju se mehurići pare koji sa daljim padom pritiska rastu

– Sa porastom pritiska , p > pp dolazi do kondenzacije i prodora okolne tečnosti u prazan prostor, do njegovog potpunog popunjavanja.

Nagli porast pritiska (red veličine 200 … 300 MPa), zvučni efekti, razaranje površinskog sloja (kacvitaciona erozija).

Page 30: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Dozvoljena visina usisavanja Usisavanje je deo radnog procesa koji u znatnoj meri utiče na kvalitet rada pumpe

1 1

2

2

h ud

iuwuac phgghpp −Σ−−= ρρ

u

klkuiu A

Anrlp

900

2ρ=

gph

gpp

h iuw

paud ρρ

−Σ−−

Pritisak u radnom cilindru klipne pumpe:

hu- vertikalno rastojanje od nivoa tečnosti u rezervoaru do najviše tačke radnog prostora pumpe, m;

hw- zbir svih hidrauličkih otpora u usisnom cevovodu, m; pa- atmosferski pritisak, Pa; piu- pad pritisak izazvan inercijom neravnomernog kretanja tečnosti, Pa. Pad pritiska piu se definiše izrazom:

lu- dužina usisnog cevovoda, m; rk- poluprečnik kolena kolenastog vratila, m; Akl- površina poprečnog preseka klipa, m2; Au- površina poprečnog preseka usisnog cevovoda, m2; n- nroj obrtaja vratila pumpe, o/min. Kritična vrednost pritiska je: pc = pp (pritisak zasićene pare na odgovarajućoj temperaturi)

Page 31: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Kavitacija

whzg

cg

pzg

cg

p+++=++ 2

222

1

211

22 ρρ

wua hh

gc

gp

gp

+++=2

222

ρρ

gpp

NPSH ptpo ρ

−=

2

22

2cppt ρ+=

wpopa

ud hNPSHg

pph −⋅−

−= ϕ

ρ

Kavitacijska rezerva pumpnog postrojenja, definiše se energijskom jednačinom za preseke 1-1 i 2-2.

Iz uslova: p1=pa; c1=0; z1=0; z2=hu dobija se:

Kavitacijska rezerva pumpnog postrojenja

pt-totalni pritisak na ulazu u pumpu, Pa; pp- pritisak pare hw – hidraulični otpori u usisnom cevovodu Totalni pritisak na ulazu u pumpu je:

Dozvoljena visina usisavanja hud se definiše izrazom:

1 1

2

2

h ud

Page 32: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Karakteristične krive turbopumpi

gcu

H uT

22=

mT cbDq 222π=

TT qbD

ctgug

ug

H22

22

22

11π

β−=

Karakterističnim krivama turbopumpi nazivaju se zavisnosti H=f(q), P=f(q); η=f(q) koje se definišu pri n=const. Teorijska zavisnost H=f(q) je veza izmedju napora idealne turbomašine i njenog kapaciteta uz odsustvo vrtloženja na ulazu u radno kolo.

Iz trougla brzina, na izlazu iz radnog kola: c2u =u2 - c2mctgβ2 gde je: c2m-meridijanska komponenta apsolutne brzine. Teorijski kapacitet turbomašine definiše se izrazom:

Page 33: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Karakteristične krive turbopumpi

TT BqAH +=

Uočava se, da je zavisnost H=f(qT) linearna funkcija protoka:

HT ,m

qT ,m3/s

b2 >90o

b2 =90o

b2 <90oPolazeći od izraza za snagu: i napor dobijamo zavisnost PT=f(qT): )( 2

TTT BqAqgP += ρ

PqgH TTρ

η =

Page 34: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

H,m

q,m3/s

q,m3/s

q,m3/s

q,m3/s

η,%

P,kW

NP

SH

H,m

q,m3/s

q,m3/s

q,m3/s

q,m3/s

η,%

P,kW

NP

SH

Karakteristične krive dijagonalnih pumpi

Karakteristične krive centrifugalne pumpe

H,m

q,m3/s

q,m3/s

q,m3/s

q,m3/s

η,%

P,kW

NP

SH

Radna granica

Karakteristične krive aksijalnih pumpi

Page 35: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

whzg

cg

pzg

cg

p+++=++ 2

222

1

211

22 ρρ

2

2 44 d

qccdAcqπ

π=⇒==

Ako kroz cilindričnu nagnutu cev protiče realna tečnost (gustine ρ), Bernulijeva jednačina za preseke 1-1 i 2-2 glasi:

c1, c2- brzine fluida u karakterističnim presecima, m/s; p1, p2 –pritisci u karakterističnim presecima, Pa; z1, z2- visinske razlike, m; hw- pad pritiska na pravolinijskom delu puta i na lokalnim otporima. Visinska razlika z2-z1 = hg naziva se geodezijska visina dizanja tečnosti. Pretpostavka c1=c2=c, d = const. Brzina ce se definiše iz jednačine kontinuitata

.

2

2

1

1

l

z 2

z 1c1

c2

Kretanje tečnosti kroz nagnutu cev

242

21 8 qdl

dgh

gppH gc

Σ++=

−= ξλ

πρ

2bqaH c +=

Zamenom izraza za: geodezijsku visinu dizanja, brzinu i ukupan pad pritiska hw u Bernulijevu jednačinu dobijamo jednačinu:

Karakteristika cevovoda

Definisanje karakteristike cevovoda

Page 36: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Krive cevovoda Hc=f(q) i krive pumpe Hp=f(q).

H,m

q,m3/s0 q1 q2 q3

n1 n2

P=const.

n3 n4 n5 n6 n7

q4 q5 q6 q7

H1

H3

H5

P,kW

P1

P2

P5

P=f(q)H c=f(q)

h g

Definisanje radne tačke klipne pumpe

H,m

q,m3/s0 q1=q2

P=const.

h g

1 1+2

q1+q2

H1=H2

HAA

Paralelna veza klipnih pumpi

Klipna pumpa-cevovod

Page 37: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

H,m

q,m /s3

Hc= f(q)

Hp= f(q)

P= f(q)η= f(q)

A

qA

HA

hg

Turbo pumpa - cevovod

Definisanje radne tačke turbo pumpe

Page 38: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

H,m

Hc= f(q)

Hp1=Hp2= f(q)

A

qA

HA

hg

q,m /s3

HR=Hp1+Hp1

Redna veza pumpi

H , m

Hc= f(

q)

Hp1=H

p2= f(q)

A

qA

HA

hg

q , m / s3

HP=f(q)

Paralelno vezane pumpe

Zajednički rad turbo pumpa-cevovod

Page 39: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

2

3

1

A

A

4 A-Ab2

D2

b1

D1

Centrifugalna pumpa 1. Konfuzor, 2. Radno kolo, 3. Sprovodni aparat, 4 Difuzor

Radijalne (centrifugalne) pumpe

Page 40: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Jednostepena centrifugalna pumpa NS 1. Priključna prirubnica, 2. Čep, 3. Podloška, 4. Zaptivni prsten, 5. Radno kolo, 6. Navrtka, 7. Podloška, 8. Klin, 9.

Prsten, 10. Prsten, 11. Raspršivač, 12. Spiralno kućište, 13. Čep, 14. Podloška, 15. Telo zaptivača, 16.Zavrtanj,17. Zaptivni prsten, 18. Pletenica, 19. Potiskivač, 20. Zavrtanj, 21. Poklopac, 22. Raspršivač, 23. Ležaj, 24. Telo 25.

Zavrtanj, 26. Vratilo, 27. Klin, 28. Poklopac, 29.Ležaj, 30. Zavrtanj 31. Podloška, 32. Nosač.

Radijalne (centrifugalne) pumpe

Page 41: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

.

1

2

34

5

6

Višestepena centrifugalna pumpa VP

Višestepena centrifugalna pumpa-

Page 42: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Primena centrifugalnih pumpi u rudarstvu nafte

• Eksploatacija, priprema za transport i transport nafte

• Transport i utiskivanje fluida sa ciljem povećanja iskorišćenja ležišta – Višestepene centrifugalne pumpe, 300-720 m3/h, 1600-2200 m, 4 MW

• Izvlačenje ležišnih fluida sa dna bušotine (dubinske potapajuće pumpe,

ESP)

• Transport nafte – Sirova nafta sa sadžajem čvrste komponente do 0,2%, krupnoće do 0,2 mm – jednostepene

pumpe 100-12500m3/h, 14-140 m, 70-88% – Magistralni naftovod, redna veza više pumpi, 4000 m3/h, 7MPa, 100 km

• Zaptivanje pomoću ćelija zaptivača sa mekim punjenjem

Page 43: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Višestepena centrifugalna pumpa VP 1. Ležaj, 2.Nosač ležaja, 3. Radno kolo 4. Meko punjenje, 5. Vratilo 6 Meko punjenje, 7.

Usisni kanal, 8. Zaptivni prsten, 9. Sprovodni kanal, 10. Međustepen, 12.Potisni kanal

Page 44: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Dubinska centrifugalna pumpa 1. Hidrodinamički ležaj 2. Radijalni ležaj 3. Vratilo 4. Kućište 5. Sprovodni aparat 6. Klin 7. Radno kolo 8. Usisna korpa 9. Nosač

Elementi dubinske pumpe 1.Radno kolo, 2.Sprovodno kolo, 3.Zaptivač

Page 45: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Postrojenje sa dubinskom centrifugalnom pumpom

1.Kompezator 2.Pogonski elektro-motor 3.Zaštitnik 4.Pumpa 5. i 9. Napojni kabl 6. i 7. Ventili 8.Prirubnica 10.Potisni cevovod 11.Oprema usta bušotine 12.Komandni pult 13.Transformator

Page 46: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Pumpa za transport nafte sa dvostranim usisom

1. Oslonci vratila, 2. Vratilo, 3.Potisna caura , 4.Zaptivaci, 5.Potisni poklopac, 6.Kuciste 7.Radno kolo, 8.Usisni poklopac , 9.Oslonac vratila

Page 47: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

Radna kola,

a-Otvoreno, b-Zatvoreno, c- sa dvostranim usisom Radna kola centrifugalne pumpe

Vrste radnih kola

Ćelije zaptivača 1. Telo, 2. Meko punjenje, 3 Zavrtanj 4.otiskivač,

Kontaktni zaptivači a, b- Sa čeonim kontaktnim prstenovima; c-Sa mehom;

d-Sa oprugama 1. Prsten, 2. Prsten, 3. O-prsten, 4. Opruga

Page 48: Pumpe - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/masine i uredjaji za... · sa cilindričnim krajem klipnjače. 1. Klip, 2. Zaptivač, 3. Podmetač, 4. Podloška, 5. Prsten.

• a- Poluspiralni, b-Prstenasti, c- Konfuzor • Elementi ispred radnog kola pumpe

a-Spiralni, b- Prstenasti, c- Lopatični Sprovodni kanal

Spiralni sprovodni kanal jednostepene pumpe