HYDRAULIK Rörströmning IV Rolf Larsson, Tekn Vattenresurslära För VVR145, 31mars, 2014
NASA/ Astronaut Photography of Earth - Quick View 24 mar VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 2
Innehåll 1. Pumptyper 2. Beräkningar för rörsystem med pump 3. Exempel på rörsystem med pump 4. Exempel VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 3
1. Pumptyper centrifugalpumpar Vanlig pumptyp: Enkel konstruktion Hög verkningsgrad VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 4
Pumptyper axialflödespumpar VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 5
Roterande rörelse hos impeller / propeller Trycket ökar över pumpen (p out p in ) / g = H p = pumphöjd (pump head) Specific energy consumption pump: E p = ( g Q H p ) / (3600 Q η) (kwh/m 3 ) η = verkningsgrad (effekt ut/ effekt in) VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 6
VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 7 Pump <-> omvänd ventil
En pump karakteriseras av sin pumpkurva Pumpkurvan är unik för varje pump Pumpkurvan fås från tillverkare Pumpkurvan visar att pumpen levererar tryckökning och/eller flödesökning VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 8
2. Beräkningar för rörsystem med pump Vatten pumpas från reservoir A till reservoir B Vad blir flödet (Q) om rörkarakteristika (L, D, k s ) är kända, liksom lyfthöjd (Δz) och pumpkurva? VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 9
Pumpen måste göra två saker: 1. Leverera energi motsvarande lyfthöjden (= skillnad i geometrisk höjd) Δz 2. Leverera energi motsvarande energiförluster mellan A och B Totalt erforderlig energi (H sys )kan beräknas mha energiekvationen: z A + H sys = z B + h L där h L = totala energiförluster från A till B VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 10
Eftersom energiförlusterna beror på hastigheten (flödet) så kommer erforderligt energitillskott från pumpen att bero på flödet i systemet. Detta kan beräknas och visas i en systemkurva H syst = H syst (Q) En pump är bunden av sin pumpkurva. När en viss pump introduceras i det givna systemet kommer driftpunkten att ges av skärningen mellan de två kurvorna VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 11
Parallella pumpar Pumpar som opererar parallellt med varandra kan betraktas som en enda (fiktiv) pump - genom att pumpkurvorna adderas horisontellt - dvs två identiska pumpar som opererar parallellt ger samma lyfthöjd men dubbelt så stort flöde som en pump VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 12
Seriella pumpar Pumpar som opererar i serie, kan betraktas som en enda (fiktiv) pump - genom att pumpkurvorna adderas vertikalt - dvs två identiska pumpar som opererar i serie ger samma flöde men dubbelt så stor lyfthöjs som en pump VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 13
3. Exempel på rörsystem med pumpar 1) Två parallella pumpar VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 14
2) Sjöförlagt värmepumpsystem VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 15
3) Ökning av naturligt flöde VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 16
4) System med ventil VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 17
5) System med varierande geometrisk lyfthöjd Z 2 Z 1 VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 18
6) System med varvtalsreglerade pumpar VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 19
5. Exempel VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 20
J28: Water is pumped between two reservoirs with the same water surface elevation z o. Total pipe length is L = 2500 m, diameter D = 0.1 m and equivalent sand roughness k = 0.0001 m. The pump characteristics is given by the figure. What is the maximum permissible distance x from the upstream reservoir to the suction side of the pump, if the pressure must not be less than atmospheric? ( The local losses may be neglected. The temperature is 20 C.) VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 21
J27 : Water is to be pumped by two centrifugal pumps through a pipeline connecting two reservoirs. The pumps can be operated in parallel or one at a time. The pipeline is 2000 m long, diameter 250 mm and equivalent sand roughness is 0.2 mm. The static lift is 25.0 m. Calculate the specific energy consumption (kwh/m 3 ) both for single pump operation and when both pumps operate. Pumpkurvan ges av: Discharge Q (m 3 /s) 0.020 0.030 0.040 0.050 Head (m) 55 47 35 20 Total efficiency (%) 78 80 72 60 VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 22
J30: Water (20 C) is pumped between two reservoirs through two identical, parallel pipes each with a diameter of 0.2 m, length 1000 m, and equivalent sand roughness of 4 10-4 m. a) What flow is expected through the pump? b) How much energy (kwh) is needed to pump 1 m 3 of water? The efficiency of the pump η = 0.75 VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 23
TACK FÖR IDAG! VVR015 Hydraulik/ Rörströmning IV 31 mar 2014 / 24