-
48
Ovaj lanak ukratko obrauje oblike energija kapljevi-tog fluida
pri radu pumpnih postrojenja dinamikih pum-pi s radijalnim
rotorima. One su za vatrogasnu upotrebu normirane i mogu biti
trajno ugraene na vatrogasna vo-zila ili su izvedene kao motorne
pumpe. Oblici energija ka-pljevine promatrani su sa stajalita
podtlaka i pretlaka koji mogu biti na ulaznoj strani pumpe te isto
tako sa stajalita potencijalne energije kapljevine, odnosno
energije tlaka koju kapljevina ima na tlanom izlazu. Pri izraavanju
razliitih oblika energija kapljevine uvaavani su osnovni zakoni
mehanike kapljevitih fluida te zakon o ouvanju energije koji se
primijenjuje na fluide u kapljevitom stanju.
Kljune rijei: energija, pumpe, vatrogasna vozila
This tekst covers fluid energy shape which uses in pump system.
A pump is machine that imparts energy to a liqu-id to increase its
pressure and move it from one point to another. There are many pump
classification. One classifi-cation is acording to the method
energy is imparted to the liquid: kinetic energy, or positive
displacement. A centrifugal pump is of kinetic energy type because
it imparts energy to a liquid by means of centrifugal force
produced by a rotating impeller. Displacement pumps are of lower
flow range and have pulsating flow rate. Centrifugal pump is
rotodinamic pump that uses a rotating impeller to increase the
pressure of liquid. They are commonly used to move liquids throu-gh
a piping system. The liquid enters to the pump impeller along or
near to the rotating axis and is accelerated bay the impeler,
flowing radially outward into diffuser or volute chamber (casing),
from where it exist into the downstream piping system. Like most
pumps, a centrifugal pumps con-
Oblici energija kapljevine pumpnih postrojenja dinamikih
turbopumpi s radijalnim rotorima
Forms of energy liquid pumping plant dynamic turbopump with
radial impellers
Igor upani, dipl. ing., Javna vatrogasna postrojba grada
Zagreba, Savska cesta 1, 10 000 Zagreb,
[email protected]
Igor upani, dipl. ing.
SAETAK
Summary
-
49
verts mechanical energy from a motor to energy of a mo-ving
fluid (liquid). Some of energy goes into kinetic energy of liquid
motion and some into potential energy, represented by a liquid
pressure or by lifting the liquid against gravity to higher level.
The two major components of a centrifugal pumps are impeller and
the casing in which it rotates. The transfer of energy from
mechanical rotation of the impeller to the motion and pressure of
the liquid is usually described by means of centrifugal force.
Power from the driver, which is an electric motor, a diesel engine
or a steam turbine (not for firefigting use) is transmitted to the
pump through the shaft, rotating the impeller at high speed. In the
modern centrifugal pump, most of the energy conversation is due to
the outward force that curved impeller blades impart on the liquid.
Invariability, some of the energy also pushes the liqu-id into a
circular motion, and this circular motion can also convey some
energy and increase the pressure at the outlet. The pumps are
identified by the direction of the flow through impeller, with
refernce to the axis of rotation. The total head of the pump is the
energy imparted to the liquid as it passes through the pump. It may
be expressed in various units of pressure, but for fire protection
its generally given in units for pressure-bar or in units for
long-m. The total head is cal-culated by subtracting the energy in
the incoming fluid from the energy in the discharging liquid. Neto
positive suction head (NPSH) is the pressure head that causes
liquid to flow through the suction pipe and fitting into the eye of
a pump impeller. The pump itself has no ability to lift and the
suc-tion pressure depends on the nature of the supply. There are a
two kinds of NPSH to consider. Pump NPSH is a function of the pump
design and varies with the capacity and speed of any pump and with
the design of different pumps. Available NPSH is a function of the
system in which the pump operates and can be calculated readily.
When the water source is abo-ve the pump, available NPSH is equal
atmospheric pressure plus static head on suction minus friction and
fitting losses in suction pipping minus vapor pressure of liquid.
For any pump installation, the available system NPSH must be equ-al
or greater than the pump NPSH at the desired operating condition.
Pumps suppliers set the NPSH required (NPSHR) for a given pump. The
(NPSHR) takes into account any po-tential head losses that might
occur between the pump sucti-on nozzle and impeller, thus ensuring
that the liquid doesnt drop below its vapour pressure.
Keywords: energy, pumps, fire trucks
upani, I.: Oblici energija kapljevine pumpnih postrojenja
dinamikih turbopumpi s radijalnim rotorima, str.: 48 - 59
-
50
VATROGASTVO I UPRAVLJANJE POARIMA, br. 1/2014., vol. IV,
Zagreb
Pumpe su mehaniki ureaji odnosno strojevi pomou kojih se
kapljeviti fluid transportira ili dobavlja na neku viu razinu ili u
podruje veeg tlaka. One se danas upo-trebljavaju u razliite svrhe,
a moemo ih podijeliti prema vie razliitih kriterija. Meutim, najea
podjela pumpi temelji se na principu prema kojem se rad neke pumpe
pretvara u energiju kapljevine. U tom smislu pumpe se razvrstavaju
u dvije osnovne grupe: dinamike i volumen-ske pumpe. Princip rada
dinamikih pumpi zasniva se na prijenosu kapljevine koji se temelji
na djelovanju sila koje na kapljevinu djeluju u prostoru koji je
neprekidno pove-zan s ulaznim i izlaznim cjevovodima pumpe. Za
razliku od dinamikih, u volumenskim pumpama prijenos ka-pljevine
zasniva se na periodikim promjenama volumena prostora to ga
kapljevina zauzima u pumpi. Taj volumen prostora povremeno se i
naizmjenino povezuje s ulaznim i tlanim cjevovodima pumpe. Kuite
dinamikih pum-pi neprekidno je ispunjeno kapljevinom zbog ega ona
iz ulaznog cjevovoda neprekidno ulazi u kuite pumpe koja joj
predaje energiju. Nakon kuita pumpe kapljevina da-lje odazi u tlani
cjevovod. Dinamike pumpe se prema nainu dijelovanja mogu razvrstati
u dvije osnovne grupe. U prvu grupu spadaju turbopumpe, a u drugu
pumpe koje rade na principu posebnih hidrodinamikih uinaka.
Pod turbopumpama podrazumijevamo sve pumpe koje u svom radu
fluidu predaju energiju prema Eulero-vim zakonima za turbostrojeve.
Uobiajen i vrlo est na-ziv za turbopumpe je centrifugalna pumpa. To
je tono za pumpe koje u svom kuitu imaju ugraene radijalne rotore.
Meutim, naziv centrifugalna pumpa nije potpu-no adekvatan za sve
turbopumpe upravo zbog toga to se u kuite pumpe mogu ugraditi i
aksijalno izvedeni ro-tori. Dakle, s obzirom na konstrukcijsku
izvedbu rotori turbopumpi mogu biti radijalni, dijagonalni
(poluradijal-ni ili poluaksijalni) te aksijalni. Ukoliko bismo
sagledali sasvim openitu upotrebu turbopumpi, moglo bi se rei da
turbopumpe s radijalnim rotorima ipak imaju najveu primjenu. Da bi
dinamika turbopumpa predala energi-ju kapljevini potrebno joj je
osigurati odreenu vanjsku energiju kao pogonsku energiju pumpe.
Zbog toga pum-pe za svoj pogon koriste pogonske motore. Kao
pogonski motori turbopumpi uglavnom se upotrebljavaju motori s
unutarnjim izgaranjem ili elektromotori.
UVOD
Introduction
-
51
DINAMIKE TURBOPUMPE S RADIJALNIM ROTORIMA - Dinamical turbopumps
with radial impeller
Radni prostor dinamikih turbopumpi uvijek je ispunjen
kapljevinom. Zbog toga se energija koju razvija pumpa, kapljevini
predaje u kuitu pumpe. Kuite centrifugal-ne pumpe povezano je sa
ulaznim i izlaznim cjevovodom pumpnog postrojenja. Oblik i izvedba
kanala unutar ku-ita centrifugalne pumpe mogu biti takvi da
doprinose promjenama tlaka i brzine strujanja kapljevine kroz
pum-pu. Kada govorimo o dinamikim turbopumpama, kuite pumpe moe
biti izvedeno kao spiralno kuite ili kao di-fuzijsko kuite s
ugraenim statorskim lopaticama.
Prijenos energije dinamike turbopumpe s radijalnim rotorima
kapljevini zasniva se na pojavi centrifugalne sile u lopatici
radijalnog rotora pumpe. Oblik ukupne ener-gije kapljevine na
izlazu pumpe ovisi o njenim uvjetima rada. Naime, objektivno
gledajui za koristan rad pum-pnog postrojenja na izlazu pumpe
potrebno je osigurati odreene oblike, kako kinetike, tako i
potencijalne ener-gije kapljevine. Suprotno tome, ukoliko se ukupna
energi-ja kapljevine na tlanom izlazu pumpe javlja iskljuivo u
obliku potencijalne energije, to moe biti izuzetno tetno za rad
pumpe. Ukoliko bi, meutim, ukupna energija ka-pljevine u nekom
pumpnom postrojenju na njenom izlazu najveim dijelom bila u obliku
kinetike energije, a vrlo malim dijelom u obliku potencijalne
energije, takav reim rada ne bi bio tetan za rad pumpe. Bio bi
pogodan samo za odreene specifine potrebe i uvjete rada pumpe i
to
Slika 1. Kuita cen-trifugalne pumpe
Figure 1. Centrifugal pump cases
upani, I.: Oblici energija kapljevine pumpnih postrojenja
dinamikih turbopumpi s radijalnim rotorima, str.: 48 - 59
-
52
VATROGASTVO I UPRAVLJANJE POARIMA, br. 1/2014., vol. IV,
Zagreb
u sluaju potrebe velikih volumnih protoka. Da bi radni dijelovi
dinamike turbopumpe, dakle lopatice rotora i difuzori kuita pumpe,
neprekidno poveavali energiju kapljevine osovina pumpe mora od
pogonskog stroja koji pokree pumpu stalno primati energiju. Dakle
pogonska snaga pumpe (PP) je snaga koja se od pogonskog stroja
pumpe prenosi direktno na pumpu. S obzirom na vrstu pogonskog
stroja koji pokree pumpu, to je ona snaga koja se posredstvom
spojke s koljenastog vratila pogonskog motora s unutarnjim
izgaranjem, ili s osovine elektromo-tora, prenosi na osovinu pumpe.
Meutim, sa stanovita analize dinamike fluida mnogo vanija je
korisna hidrau-lika snaga (PQ). To je snaga koju centrifugalna
pumpa u pumpnom postrojenju predaje kapljevini. Pogonska snaga
pumpe (PP) je mehanika snaga na spojci pumpe i ona je za odreeni
iznos gubitaka uvijek vea od korisne hidra-ulike snage (PQ). Odnos
izmeu pogonske snage pumpe i korisne hidraulike snage izraava se
stupnjem iskorsti-vosti (np).
BERNOULLIJEVA JEDNADBA PUMPNOG POSTROJENJA - Bernoulli equation
for pumps system
Promatramo li neko openito pumpno postrojenje, u njemu se iz
nekog spremnika kroz ulazni cijevovod ka-pljevina doprema do pumpe,
prolazi kroz pumpu, odlazi prema izlazu pumpe i dalje prolazi
izlaznim cjevovodom pumpnog postrojenja. Ovisno o uvjetima rada
pumpnog postrojenja energija tlaka kapljevine na ulazu pumpe moe
biti pozitivna ili negativna. Prolaskom kapljevine kroz pumpu u
kuitu pumpe kapljevini se poveava uku-pna mehanika energija. Dakle
prolazei pumpom spe-cifina energija kapljevine bit e poveana. Ta
promjena specifine energije kapljevine pri prolazu kroz pumpno
postrojenje opisuje Bernoullijeva jednadba. Bernaoulli-jeva
jednadba se zapravo zasniva na zakonu o ouvanju energije koji se
izmeu ostalog moe primijeniti i u meh-nici fluida. Promatrajui tako
bilo koju toku cjevovoda pumpnog postrojenja, Bernoullijeva
jednadba ukazuje da je suma svih energija kapljevine uvijek ista.
Ukupna energija kapljevine pumpnog postrojenja sadrana je kroz
njenu kinetiku energiju, potencijalnu energiju i energiju tlaka. S
obzirom na te tri energije kapljevine Bernoullijeva jednadba moe se
iskazati na tri razliita naina.
-
53
Promatrajui tako ukupnu energiju kapljevine u nekom pumpnom
postrojenju izmeu dvije toke (1) i (2) (Slika 2.), jedan od moguih
oblika modificirane Bernoullijeve jednadbe moe se izraziti pomou
izraza (I):
U ovom izrazu PM predstavlja manometarski tlak kaplje-vine,
-gustou kapljevine, g-gravitaciju sile tee, v-brzi-nu strujanja
kapljevine, h-geodetsku visinu, YP-specifinu energiju dobave pumpe,
a YF- zbroj specifinih energija svih gubitaka, tj. gubitaka zbog
strujanja kapljevine kroz sustav cjevovoda od toke (1) do toke (2)
(Slika 2.). Sva-ki lan ovako izraene Bernoullijeve jednadbe
predstavlja specifinu energiju, odnosno energiju po jedinici mase
ka-pljevine ili snagu po jedinici masenog protoka. Specifina
energija dobave pumpe (YP) predstavlja poveanje specifi-ne energije
kapljevine pri prolazu kroz pumpu, a ono odgo-vara razlici
specifine ukupne mehanike energije kapljevi-ne na izlazu (YI) i na
ulazu pumpe (YU). Specifinu energiju dobave pumpe moemo izraziti
pomou izraza (II):
Slika 2. Specifine enrgije pumpnog postrojenja
Figure 2. Specific energies pump system
(I)
(II)
upani, I.: Oblici energija kapljevine pumpnih postrojenja
dinamikih turbopumpi s radijalnim rotorima, str.: 48 - 59
-
54
VATROGASTVO I UPRAVLJANJE POARIMA, br. 1/2014., vol. IV,
Zagreb
Budui da se kapljevine smatraju nestlaivim fluidom, gustoa
kapljevine jedaka je u bilo kojoj toki cjevovoda. Iz toga proizlazi
da je vrijednost gustoe kapljevine pro-matrane u pumpnom
postrojenju sa stanovita razliitih mjernih toaka ista, u = i = .
Drugi oblik modificirane Bernoullijeve jednadbe izme-u toaka (1) i
(2) (Slika 2.) moe se izraziti tako da speci-finu energiju
kapljevine pumpnog postrojenja iskaemo pomou karaktera visine. U
takvom obliku Bernoullijeve jednadbe svaki lan jednadbe predstavlja
energiju po je-dinici teine kapljevine ili snagu po jedinici
teinskog pro-toka. Bernoullijeva jednadba izraena na takav nain ima
oblik (III):
U navedenoj Bernoullijevoj jednadbi HP predstavlja visinu dobave
pumpe, a HF visinu gubitaka. Simboli Y za specifinu energiju i H za
visinu energije propisani su me-unarodnom normom ISO te isto tako i
normama DIN i BS. Visina dobave pumpe jedna je od karakteristika
pumpi koje su vane za odreivanje radne toke pumpe. U prak-si se
mnogo ee govori o visini dobave pumpe nego o njenoj specifinoj
energiji dobave. Razlog tome je to se visina dobave pumpe moe
jednostavije iitati iz mjernih ureaja pumpe, uzevi u obzir da se
energija tlaka kapljevi-ne moe poistovjetiti s njenom potencijalnom
energijom. Ovo posebno dolazi do izraaja tijekom promatranja
uvje-ta rada pumpe u pumpnom postrojenju, analiziranja npr. nazivne
radne toke pumpe, a takoer i tijekom njenog periodikog ili tipnog
ispitivanja. Trei mogui medifici-rani oblik Bernoullijeve jednadbe
je takav da specifinu energiju pumpnog sustava iskaemo karakterom
tlaka. U ovom sluaju svaki lan Bernoullijeve jednadbe predstav-lja
energiju po jedinici volumena.
Svaka pumpa promatrana u pumpnom postrojenju tije-kom svog rada
ostvaruje odreene izlazne karakteristike odnosno ima specifinu
energiju pumpe (YP) kao funkci-ju volumnog protoka kapljevine (Q);
YP=YP(Q), (Slika 3.). Isto tako, svako pumpno postrojenje ima svoju
karakteri-stiku zahtijevane specifine energije pumpnog postorjenja
(YPP) kao funkciju istog volumnog protoka (Q) kojim ka-pljevina
protjee; YPP(Q)=Ystat + Ykin(Q)+YF(Q), (Slika 3.). To znai da pri
radu pumpe u pumpnom postrojenju po-stoji radna toka u kojoj su
specifina energija i volumni
(III)
-
55
protok pumpe i pumpnog postrojenja isti. Iz toga proizlazi da se
radna toka pumpe moe dijagramski prikazati na sljedei nain (Slika
3.).
Sjecitem krivulja pumpi i pumpnog postrojenja dobije se poloaj
radne toke u dijagramu prikazanom na slici 3. Izjednaavanjem
specifinih energija pumpe i pumpnog postrojenja dobivamo:
Poznato je da ovisno o uvjetima rada pumpnog postro-jenja,
energija kapljevine na ulazu pumpe moe biti iska-zana stanjem
podtlaka ili pretlaka. Ti tlakovi kapljevine su manometarski
tlakovi i oni pokazuju za koliko je stvarni tlak kapljevine u toj
toki pumpnog postrojenja razliit od barometarskog tlaka. Ulazni
manometarski tlakovi kapljevine oitavaju se na mjernom ureaju
pumpe. Uko-liko taj mjerni ureaj ima pozitivno i negativno mjerno
podruje u odnosu na barometarski tlak, tada se on naziva
manovakuummetar. Kod dinamikih turbopumpi koje se upotrebljavaju u
vatrogasne svrhe, i koje su normirane vaeim europskim i hrvatskim
nacionalnim normama za mjerenje stanja energije kapljevine, na
ulazu pumpe uvi-
Slika 3. Radna toka pumpe
Figure 3. Pumps working point
YP=YPP(Q)=Ystat + Ykin(Q)+YF(Q)(IV)
upani, I.: Oblici energija kapljevine pumpnih postrojenja
dinamikih turbopumpi s radijalnim rotorima, str.: 48 - 59
-
56
VATROGASTVO I UPRAVLJANJE POARIMA, br. 1/2014., vol. IV,
Zagreb
jek se ugrauje manovakuummetar. Centrifugalne pumpe koje se
upotrebljavaju u vatrogasne svrhe i koje su u suk-ladne s vaeim
normama mogu imati jedan ulaz u pumpu. Bez obzira na stanje
kapljevine na ulazu pumpe, ukupna mehanika energija kapljevine
prolazei kroz pumpu bit e poveana. To je cilj, a i osnova rada
pumpe u pumpnom postrojenju. Meutim sa stanovita uvjeta rada
centrifu-galne pumpe, u isti broj okretaja rotora pumpe te uz iste
uvjete potroaa svakako je povoljniji uvjet rada ukoliko je na ulazu
pumpe stvarni tlak kapljevine vei od barometar-skog tlaka. Za
trajni i kvalitetan rad pumpe na njenoj ul-aznoj strani potrebno je
osigurati odreenu specifinu energiju kapljevine. Ta energija
kapljevine odravat e radni fluid potpuno u kapljevitoj fazi te
sprijeiti pojavu kavitacije u kuitu pumpe. Kavitacija je tetna za
radnu karakteristiku pumpe i za njene mehanike dijelove. U tu svrhu
za pumpu i pumpno postrojenje definiraju se neto-pozitivna usisna
energija pumpe (YuP) i neto-pozitivna usisna energija pumpnog
postrojenja (YuPP). Neto-pozitiv-na specifina usisna energija
pumpnog postrojenja (YuPP) predstavlja zbroj specifine energije
apsolutnog tlaka (pMu + pb)/ i specifine kinetike energije
kapljevine v2u/2 na najvioj toki ulaza u pumpu umanjen za specifinu
ener-giju apsolutnog tlaka isparavanja kapljevine pva/. Dakle u
lopatici radijalnog rotora pumpe nuno je izbijei prom-jenu stanja
kapljevitog fluida u njegovu parnu fazu . Iz toga proizlazi:
NPSH predstavlja neto-pozitivnu usisnu visinu pum-pnog
postrojenja (Hu), a YFu iznos energije gubitaka uslijed strujanja
fluida u usisnom cjevovodu. Analogno tome, ne-to-pozitivna
specifina usisna energija pumpe minimalna je vrijednost zbroja
specifine energije apsolutnog tlaka na ulazu pumpe (pMu + pb)/ i
specifine kinetike energije ka-pljevine v2u/2 na najvioj toci
poprenog presjeka ulaza u pumpu umanjenog za specifinu energiju
apsolutnog tlaka isparavanja kapljevine pva/ pri kojoj
centrifugalna pumpa moe trajno raditi u uvjetima nazivnog broja
okretaja ro-
(V)
-
57
tora pumpe (nN) uz ostvarivanje nazivnog volumnog pro-toka (QN)
ili uz nazivnu specifinu energiju dobave pumpe (YPN).
Neto-pozitivna specifina energija pumpe moe se iskazati sljedeom
jednadbom (VI):
Neto pozitivnu usisnu visinu (NPSH) moemo proma-trati s dvije
osnove i to kao raspoloivu neto pozitivnu usisnu visinu (NPSHA-
eng. available) i zahtijevanu neto pozitivnu usisnu visinu (NPSHR-
eng. required). NPSHA predstavlja apsolutni manometarski tlak na
usisnoj strani pumpe, a NPSHR predstavlja minimalni zahtijevani
tlak na usisnoj strani pumpe koji pumpu odrava bez pojave
ka-vitacije u kuitu pumpe. NPSHA je zapravo funkcija pum-pnog
postrojenja i ona kao veliina mora biti proraunata od strane
konstruktora pumpnog postrojenja odnosno proizvoaa pumpe. Da bi
pumpa u pumpnom postroje-nju mogla raditi bez pojave kavitacije,
iznos NPSHA mora biti vei od NPSHR. Kavitacija pumpe dogaa se pri
radu pumpe kada tlak kapljevine na ulazu pumpe padne ispod tlaka
para kapljevine. Parni mjehurii se oblikuju na ulazu pumpe i
prolazei kroz pumpu kreu se do izlaza pumpe gdje se raspadaju. Na
taj nain oni sa sobom odvode od-lomljene vrlo male metalne dijelove
unutranjosti pumpe. Kavitacija pumpe vrlo esto je popraena jakom
bukom unutar pumpe opisanom poput bruenja, zatim gubitkom
kapaciteta pumpe jer parni mjehurii u lopatici radijalnog rotora i
kuitu pumpe zauzimaju prostor kapljevine te isto tako i rupiastim
oteenjima dijelova pumpe kao to su materijali odstranjeni raspadom
parnih mjehuria. Sa stanovita energije kapljevine na ulaznoj strani
pumpe ovo je vrlo vano.
Kada promatramo rad pumpnog postrojenja dinami-ke turbopumpe
koja se upotrebljava u vatrogasne svrhe zapravo promatramo njegovu
geodetsku usisnu visinu pumpe (Hu geo). Ona predstavlja geodetsku
razliku izmeu sredita rotacije ulaza prvog rotora centrifugalne
pumpe i razine vode na usisnoj strani u uvjetima barometarskog
tlaka (pb) od 1013 mbara i temperature kapljevine (t) od +4 C. Za
potrebe ispitivanja takvih dinamikih turbo-pumpi u sluaju
odstupanja barometarskog tlaka i tempe-rature kapljevine u obzir se
uzima ispravljena (korigirana) geodetska usisna visina pumpe (HS
geo). Ona se izraava na sljedei nain:
Hu geo (m) = Hu geo 10,25 + 0,0102 (pb -pva)
(VI)
(VII)
upani, I.: Oblici energija kapljevine pumpnih postrojenja
dinamikih turbopumpi s radijalnim rotorima, str.: 48 - 59
-
58
VATROGASTVO I UPRAVLJANJE POARIMA, br. 1/2014., vol. IV,
Zagreb
pri emu (pb) predstavlja barometarski tlak izraen u mbar, a
(pva) tlak isparavanja kapljevine. Nazivna geodet-ska usisna visina
(Hu geo N) predstavlja razliku izmeu sre-dita ulaza prvog rotora
centrifugalne pumpe gledano u smjeru protoka kapljevine i razine
vode na ulaznoj strani pumpe. Ona se takoer odreuje pri
barometarkom tlaku od 1013 mbar i temperaturi vode (t) od +4 C kao
to je to odreeno pri nazivnom volumnom protoku. U sluaju odstupanja
lokalnog barometarskog tlaka (pb) kao i tem-perature kapljevine,
ispravljena geodetska nazivna usisna visina (Hu geo N) odreuje se
na sljedei nain:
Hu geo N (m) = Hu geo N 10,25 + 0,0102 (pb -pva)
Geodetska usisna visina pumpnog postrojenja direktno utjee na
visinu dobave pumpe. Meutim kod manjih usi-snih visina taj utjecaj
je manji nego kod veih usisnih visi-na. Visina dobave pumpe
predstavlja poveanje specifine mehanike energije kapljevine u
pumpnom postrojenju i ona odgovara razlici energija na izlazu i
ulazu pumpe. Kod vrlo malih usisnih visina, ili kod vrlo malih
pozitiv-nih manometarskih tlakova na ulazu pumpe, visina do-bave
pumpe moe se zbog jednostavnosti njena izrauna poistovjetiti
energijom tlaka kapljevine na izlazu pumpe. Meutim kod veih usisnih
visina to poistovjeenje se ba ne moe primijeniti. Svi tlakovi
kapljevina pumpnih po-strojenja dinamikih turbopumpi izraeni su kao
mano-metarski tlakovi. Jedina razlika meu njima je to se na ulazu
pumpe oni mogu javljati kao pozitivni ili negativni manometraski
tlakovi dok su na izlazu pumpe uvijek pozi-tivni manometarski
tlakovi. Njihova razlika upravo pred-stavlja visinu dobave pumpe.
Dakle centrifugalne vatroga-sne pumpe unutar bilo kojeg pumpnog
postrojenja moraju biti sposobne predavati mehaniku energiju
kapljevini bez obzira dali na ulaznoj strani pumpe vlada podtlak
ili pre-tlak. Dinamike turbopumpe s radijalnim rotorima koje se
upotrebljavaju u vatrogasne svrhe normirane su dvje-ma europskim
normama koje su u Republici Hrvatskoj od strane Hrvatskog zavoda za
norme prihvaene u izvorniku i objavljene kao hrvatske norme (NRH EN
1028-1, i HRN EN 1028-2).
Slijedom navedenog, centrifugalne pumpe u pumpnom postrojenju
mogu raditi uz dva razliita stanja kapljevine na ulazu pumpe.
Promatrajui karakteristike centrifugal-ne pumpe svakako je
povoljnije da pumpa radi u uvjeti-ma pretlaka na ulazu pumpe.
Centrifugalne pumpe koje su trajno ugraene u nekom pumpnom
postrojenju i koje
(VIII)
-
59
slue za napajanje nekog sustava vodom uglavnom su po-praene
velikim spremnicima odreenog kapaciteta kao neiscrpnim izvorima
vode koji se za potrebe rada pum-pnog postrojenja mogu puniti pomou
hidrantaske mre-e. Meutim, ima i tehnikih rijeenja u kojima su
pumpe trajno ugraene u sklopu prirodnih bunara koji svojim
kapacitetom mogu biti neiscrpan izvor vode. U takvim sluajevim
tijekom svog rada centrifugalna mora izvriti poetnu dobavu vode u
kuite pumpe.
Dakle, osnovna namjena centrifugalne pumpe je po-veanje mehanike
energije kapljevine. To znai da je na izlazu pumpe ukupna energija
kapljevine promatrana kroz njenu kinetiku energiju i energiju tlaka
kapljevine. To je zbog toga to se potencijalna energija kapljevine
moe iskazati energijom tlaka kapljevine i obrnuto. Meutim ukupna
energija kapljevine na tlanom izlazu moe biti izraena samo kao
energija tlaka. To nije dobro za rad pumpe u pumpnom postrojenju i
tu radnu toku svaka-ko treba izbjegavati. Ovakvim dugotrajnim radom
pumpe sva mehanika energija kapljevine pretvara se u toplinsku
energiju. Isto tako, uz odreene uvjete ukupna energija kapljevine
na izlazu pumpe moe biti izraena na nain da se veim dijelom javlja
kao kinetika energija, a vrlo malim dijelom kao energija tlaka
kapljevine. Za takve izla-zne karakteristike pumpnog postrojenja ne
moemo rei da su one za pumpu tetne ve su one objektivno reeno
poeljne i korisne moda vrlo rijetko i to za tono odre-ene potrebe
pumpnog postrojenja. Veina vatrogasnih dinamikih turbopumpi s
radijalnim rotorima na tlanom izlazu ipak treba ostvarivati odreenu
i kinetiku energiju i energiju tlaka kapljevine.
1. Fancev, M., Franji, K. (1988): Tehnika enciklopedija,
Leksikografski zavod Miroslav Krlea, Zagreb, svezak br. 11,
str.307-340
2. EN 1028-1:2002+A1:2008-Fire-Fighting pumps, Fire-Fighting
centrifugal pumps with primer, Part 1: Classifica-tion-General and
Safety requirements
3. http://centrifugal-pump.org/pump_types.html4.
http://centrifugal-pump.org/pump_basic.html5.
http://people.clarkson.edu/~wwilcox/Design/centpump.
pdf6. http://www.pumpschool.com/applications/NPSH.pdf7.
http://www.engineeringtoolbox.com/npsh-net-positive-
suction-head-d_634.html
LITERATURA References
upani, I.: Oblici energija kapljevine pumpnih postrojenja
dinamikih turbopumpi s radijalnim rotorima, str.: 48 - 59