pompa teknolojileri ve Çalışma prensipleri · pompa teknolojileri ve Çalışma prensipleri ......
TRANSCRIPT
4
Tarihçe : Su temini
• M.Ö.250 yıllarında: Arşimet vidası
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
döndürme mekanizması
taşınan su
sonsuz dişli
5
Tarihçe : Su temini
• 11.-13. Yüzyıllar
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
akış yönü
açık boru
6
• 12. yüzyılda Cizre (Cezire) ‘de doğdu. Artuklular döneminde Mezepotamya’da yaşadı.
• Sibernetik alanın en büyük dahisi kabul edilen, fizikçi, robot ve matriks ustası
• Dünya bilim tarihi açısından bugünkü sibernetik ve robot biliminde çalışmalar yapan ilk bilim adamı
• El Câmi-u’l Beyn’el İlmî ve El-Amelî’en Nâfi fî Sınâ'ati’l Hiyel (Olağanüstü Mekanik Araçların Bilgisi Hakkında Kitap) •Mekanizmaların su temelli çalışmasının basit bir nedeni vardır. Henüz elektrik keşfedilmemiştir. El-Cezeri aradığı kesintisiz güç kaynağını su ile oluşturmuştur. Su yalnız enerji kaynağı değil, zaman ölçü birimi, akış hızıyla melodi verici ve hatta abdest alma robotunda olduğu gibi bir kişisel bakım robotunun ana çalışma nedenidir.
Tarihçe : Su temini El-Cezeri
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
8
Tarihçe : Su temini 17. yüzyıl: Jacob Leupold’un (1674-1727) borulu pompa istasyonu
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
9
Pompa Çeşitleri
Pompalar
Volumetrik (Pozitif deplasmanlı)
Dinamik (Santrifüj)
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
15
İlk Sirkülasyon Pompası
1929: ilk sirkülasyon hızlandırıcısı, mucit : Wilhelm Opländer
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
1929 tarihli patent dokümanından bir sayfa (Wilo arşivinden)
16
Sirkülasyon Sistemleri
Doğal sirkülasyonlu ısıtma sistemi − gidiş ve dönüş sıcaklıklarında suyun özgül ağırlığının
değişmesiyle oluşan basınç farkı doğal bir sirkülasyon sağlamaktadır.
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
TV = 90 °C gidiş
TR = 70 °C dönüş
9,46 N 9,58 N
17
Pompalı ısıtma sistemlerinin avantajları
− daha küçük çaplı boru seçimi daha az akışkan sıvısının sistemde dolaşması
− sıcaklık dalgalanmalarının daha çabuk algılanarak ayarlanabilmesi
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
gidiş
dönüş
Kontrol ekipmanı
Isı yayıcılar (radyatörler)
Hava tahliye purjörü
Kapalı genleşme deposu
Emniyet ventili
Pompa
18 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Santrifüj Pompalar • Çalışma prensibi:
− Santrifüj (merkezkaç) kuvveti kullanarak su moleküllerine enerji transferi sağlanır.
Emiş hattı
Basma hattı
19
Santrifüj Pompalar
− akışkan çarka eksenel olarak girer − radyal hareket yapacak şekilde döndürülür
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Emiş hattı
Basma hattı
20 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
• Motor Yapılarına göre Santrifüj Pompalar
− Kuru rotorlu pompalar
− Islak rotorlu pompalar
21
• Motor Yapılarına göre Santrifüj Pompalar
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
pompa gövdesi
rotor kılıfı
3 boyutlu-çark
rotor
stator
Islak rotorlu
Kuru rotorlu
Fan muhafazası Motor Adaptör Mekanik salmastra Çark Çark somunu
Pompa gövdesi
22
Salmastralar
• Mekanik Salmastra
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Sabit halka (ana sızdırmazlık elemanı) Spiral yay
Lastik körük (sızdırmazlık destek elmanı)
Destek halkası (ana sızdırmazlık elemanı)
Sabit kısım Dönen kısım
24
m
%
kW
H opt
η
P2
NPSH erf.
H
Q
Pompa Karakteristik Eğrileri
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
25
Pompa Seçimi – Hidroforlar
Uygun hidrofor seçimi için iki ana değere ihtiyacımız vardır. Bunlar; 1) Q (Debi) [m³/h] 2) H (Basma Yüksekliği) [mSS]
1. Hidrofor debisi hesabı :
Debi hesabında aşağıdaki kriterler dikkate alınır; 1- Birim zamanda tüketilmesi öngörülen su hacmi, 2- Eşzaman faktörü,
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Hidrofor Debisi Hesabı
26
Debi formülü Q ( m³/h ) :
Q = A X B X T X f [ m³/h ]
A = Aile sayısı (Daire veya bağımsız konut sayısı) B = Birey sayısı / Aile T = Bireyin günlük ortalama su tüketimi [litre/gün] f = Eş zaman kullanım faktörü
Konutlarda ortalama su tüketimi Toplu konutlar 100 - 150 litre/gün/birey Lüks apartmanlar 150 - 200 litre/gün/birey Lüks villa ve yazlıklar 200 - 250 litre/gün/birey
Genel yerlerdeki ortalama su tüketimi Misafirhaneler 100 - 120 litre/gün/misafir Oteller 200 - 600 litre/gün/yatak Hastaneler 250 - 600 litre/gün/hasta Bürolar, işyerleri 40 - 60 litre/gün/çalışan Okullar 5 - 20 litre/gün/öğrenci Yatılı okullar 100 - 120 litre/gün/öğrenci
Konut (aile) sayısı Eşzaman kullanım faktörü 4 daireye kadar 0,66 5 - 10 daire 0,45 11 - 20 daire 0,40 21 - 50 daire 0,35 51 - 100 daire 0,30 100 daireden fazla 0,25
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Hidrofor Debisi Hesabı
27 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Hidroforların kullanılacağı yerin özellikleri hakkında daha detaylı bilgilerin olmadığı durumlarda istatistiki diyagramlardan seçim yapmakta debi belirlenmesinde sıkça kullanılan bir yöntemdir.
Hidrofor Debisi Hesabı
28
Genleşme Tankı Seçimi
Hidrofor sistemlerinde genleşme tankı kullanılmasının 3 temel amacı vardır. 1. Pompalardaki elektrik motorunun şalt sayısını sınırlamak
2. Tesisatta oluşabilecek basınç şoklarını sönümlemek
3. Kullanıma hazır basınçlı su depolamak
Elektrik motorları için tavsiye edilen şalt sayıları [S]
N ≤ 1,5 kW S ≤ 80 1/h
N ≤ 3,7 kW S ≤ 60 1/h
N ≤ 7,5 kW S ≤ 30 1/h
N ≤ 15 kW S ≤ 20 1/h
N > 18 kW S ≤ 15 1/h
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
29
Hidrofor basma yüksekliği hesabı:
H = h + ΣΔp + 15 [ mSS ] h = En yüksek kullanıcının kod farkı [ mSS ] ΣΔp = Tesisattaki toplam basınç kayıpları [ mSS ] (Tesisattaki toplam basınç kaybının hesaplanmasının mümkün olmadığı durumlarda ΣΔp=%20-25 x h olarak alınır.)
Hesaplanan basınç, hidroforun çalışmaya başlayacağı Halt (alt basınç) noktası olarak kabul edilebilir.
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Hidrofor Basma Yüksekliği Hesabı
30
Genleşme Tankı Seçimi
• Genleşme tankı hacmi hesabı:
• Genleşme tankı seçiminde tank hacmi ve basınç sınıfı kriterleri dikkate alınır.
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Halt= hesaplanan basma yüksekliği Hüst = Halt + 1.5 bar (Tek pompalı hidroforlarda) Hüst = Halt + 2.5 bar (Çok pompalı hidroforlarda) Hüst = Halt + 1 bar (Elektronik kontrollü hidroforlarda)
Elektrik motorları için tavsiye edilen şalt sayıları [S] N ≤ 1,5 kW S ≤ 80 1/h N ≤ 3,7 kW S ≤ 60 1/h N ≤ 7,5 kW S ≤ 30 1/h N ≤ 15 kW S ≤ 20 1/h N > 18 kW S ≤ 15 1/h
31
Genleşme Tankı Seçimi
Hidrofor işletmeye alınırken, genleşme tankı ön gaz basıncı, çalışma basıncının %10 daha düşük bir değere göre ayarlanır. Yani; Po = 0.9 x Halt
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
33
Pompa fark basıncı ΔPp: ΔPk + %10ΔPk ΔPk= ΣRL+ΣZ [pa] ΔPk:Kritik boru devresinde suyun sirkülasyonu sırasındaki basınç
kayıplarıdır (düz boru dirençleri + özel dirençler) Kritik devre; kazandan en uzaktaki ısıtıcı devresi olarak alınır. (ΣRL: Düz boru basınç kaybı, ΣZ: Özel basınç kayıpları toplamı) 1 bar=100kpa≈10mSS 1kpa=1000pa
Pompa Seçimi – Isıtma Sistemleri
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
34
Pompa debisi
Pompa Seçimi – Isıtma Sistemleri
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
− Vp = Pompa debisi [m³/h] − c.ρ =1.16: suyun özgül ısı kapasitesi [Wh/kgK] − ∆T = gidiş/dönüş arasındaki sıcaklık farkı [K]
(standart sistemler için 10 - 20 K) − QN = ısı gereksinimi [kW] (1 kW= 860 Kcal/h)
QN c.ρ(=1.16) . ∆T
Vp = [m³/h]
35
Standart merkezi ısıtma sitemleri için yaklaşık pompa seçimi:
− Yeni bir sistem için; − Pompa çalışma noktası, ısı yükü ve boru kayıpları
hesaplarına göre seçilir
Pompa Seçimi – Isıtma Sistemleri
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
36
Standart merkezi ısıtma sitemleri için ampirik basma yüksekliği hesaplama:
- R = düz boruda sürtünme kaybı [Pa/m] ampirik değerler R = 50 ila 150 Pa/m
− L = en uzun ısıtma hattı uzunluğu [m] [gidiş ve dönüş boruları toplamı= (en+boy+yükseklik) x 2)
− ZF = ek faktörler boru bağlantı parçaları için ≈ 1.3 termostatik radyatör vanaları için ≈ 1.7 boru bağlantı parçaları için ≈ 1.3 karıştırıcı vana/ağırlıkla frenleme sistemi için ≈ 1.2 termostatik radyatör vanaları için ≈ 1.7
− 10000 = birimler arası dönüşüm faktörü (ρ = 1000 kg/m³, 4 °C ‘de ve g = 9.81 m/s²)
R . L . ZF
10000 HPU = [m]
2.6
2.2
Pompa Seçimi – Isıtma Sistemleri Basma Yüksekliğinin Hesaplanması
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
37
Standart merkezi ısıtma sistemleri için yaklaşık pompa seçimi: − Debi formülü VPu
− VPU = Pompa debisi [m³/h] − c.ρ =1.16: suyun özgül ısı kapasitesi [Wh/kgK] − ∆T = gidiş/dönüş arasındaki sıcaklık farkı [K]
(standart sistemler için 10 - 20 K) − QN = ısı gereksinimi [kW] (1 kW= 860 Kcal/h)
QN c.ρ(=1.16) . ∆T
VPU = [m³/h]
Pompa Seçimi – Isıtma Sistemleri Debinin Hesaplanması
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
38
Mevcut sirkülasyon pompasının değiştirilmesinde
− Pompa seçimi, binanın daire sayısı dikkate alınacak şekilde özgül ısı kaybına (yüküne) göre yapılır:
− Isı gereksinimi formulü QN
AN= ısıtma alanı [m²] Qözgül= 2 daireden daha kalabalık olmayan müstakil binalar için 100 W/m²
2 daireden daha kalabalık binalar için 70 W/m² Düşük enerji standartlı binalar için <40 W/m²
AN . Qözgül
1000 QN = [kW]
Pompa Seçimi – Isıtma Sistemleri Debinin Hesaplanması
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
39
− Isıtma sistemlerinde su hacmindeki değişikliklerinin dengelenmesi
− (2) (3) çalışma sıcaklığına bağlı kazanlı sistemler için membranlı genleşme deposu
(2) Tesisat su ile doldurulduğunda genleşme deposunun konumu/ soğuk
Su rezervi genleşme deposunun ön gaz basıncı +0.5 bar
(1) İşletmeye alma sırasında
genleşme deposunun konumu
Genleşme deposunun ön gaz basıncı 1.0/1.5 bar
(3) Sistem maksimum sıcaklıkta çalışırken
Su miktarı = su rezervi + genleşme
Hacim Artışı
Genleşme Tankları – Isıtma Sistemleri
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
40 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Yoğunluğun azalması − Suyun anomalisi
− Buzun yoğunluğu suyunkinden daha azdır (bu nedenle su yüzeyinde yüzerler)
0 6 8 10 12 2 4 14 16 18 20
1.0016
1.0012
1.0008
1.0004
1.0000
sıcaklık [C°]
1g s
uyun
hac
mi [
mill
ilitr
e]
+4°C suyun yoğunluğunun en fazla olduğu sıcaklıktır: ρmax = 1000 kg/m³
Suyun yoğunluğunun sıcaklığa göre değişimi
41
Kapalı Genleşme Deposu Seçimi – Isıtma Sistemleri
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Kapalı genleşme deposunun seçiminde 2 temel değer bilinmelidir:
1. Deponun basınç sınıfı (işletme basıncı dayanıklılığı) 2. Deponun asgari nominal hacmi (VN)
1. Deponun basınç sınıfı: en az sistemde kullanılan emniyet ventili ayarı kadar olmalıdır. Genelde emniyet ventili en fazla kazanın izin verilen nominal işletme basıncı değerine ayarlanmalıdır.
42 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
2. Deponun nominal hacmi hesabı: VN = VG / K (litre) – deponun nominal hacmi VG = VS x n (litre) – genleşen su hacmi VS = Q x f (litre) – sistemdeki toplam su hacmi
Kapalı Genleşme Deposu Seçimi
43 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
2. Deponun nominal hacmi hesabı: Sistemdeki toplam su hacmi: VS = Q x f (litre) Q = Kazanın nominal ısıtma kapasitesi [kcal/h] f = Isıtıcılara ait ısı yayma gücü [lt / 1000kcal/h]
Isıtıcı elemanlar f [lt / 1000 kcal/h]
Konvektör 6 Fan coil 8 Panel radyatör 10 Döküm radyatör 12 Çelik radyatör 14 Yerden ısıtma 23
Kapalı Genleşme Deposu Seçimi
44 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
2. Deponun nominal hacmi hesabı: Genleşen su hacmi: VG = VS x n (litre) VS = sistemdeki toplam su hacmi n = suyun genleşme katsayısı Örneğin 90/70°C çalışan bir sistemde: n90°C – n10°C = 0,0359-0,00027 = 0,0356 olarak alınır.
°C n 0 °C 0,00013
10 °C 0,00027 20 °C 0,00177 30 °C 0,00435 40 °C 0,00782 50 °C 0,0121 55 °C 0,0145 60 °C 0,0171 65 °C 0,0198 70 °C 0,0227 75 °C 0,0258 80 °C 0,0290 85 °C 0,0324 90 °C 0,0359 95 °C 0,0396
100 °C 0,0434
Kapalı Genleşme Deposu Seçimi
45
Pompa Seçimi – Isıtma Sistemleri
Kapalı Genleşme Deposu Seçimi
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
2. Deponun nominal hacmi hesabı: VN = VG / K (litre) VG = genleşen su hacmi K = kullanma katsayısı
46
Kapalı Genleşme Deposu Seçimi
Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri
Kapalı genleşme deposunun ön gaz basıncı: Po = Ps + 0,2~0,5 bar Ps = statik basınç (genleşme deposu ile en yüksek ısıtıcı arasındaki yükseklik) 1 bar =~ 10 mSS
Kapalı Genleşme Deposu Seçimi