Oefeningen centrifugaalpompen PDF

Preview

Summary

Download Oefeningen centrifugaalpompen PDF

Description

12. Centrifugaalpompen. 1. Vervolledig onderstaande schets met: slakkenhuis, zuigleiding, persleiding, as en draaizin.

Persleiding Ontluchting Slakkenhuis Waaier

zuigleiding

2. Verklaar in het kort, m.b.v. de bovenstaande figuur de principiële werking van de centrifugaalpomp. Als het pomphuis volledig met water gevuld is en de waaier met grote snelheid ronddraait dan zullen de vloeistofdeeltjes meegenomen worden en door de middelpuntvliedende kracht naar buiten geslingerd worden. De vloeistofdeeltjes die de waaier vervolgens verlaten komen bijgevolg met grote snelheid in het pomphuis terecht. Vermits de hoeveelheid vloeistof die in het pomphuis terecht komt als maar groter, en deze met niet te grote snelheid in de persleiding terecht zou komen heeft het huis de vorm van een slakkenhuis. De kinetische energie kan hierdoor geleidelijk omgezet worden in drukenergie. In het centrum, rondom de as van de pomp, ontstaat ondertussen door het wegslingeren van de vloeistofdeeltjes een onderdruk waardoor er opnieuw vloeistof kan worden aangezogen. 3. De vorm van het slakkenhuis heeft tot doel om de kinetische energie van de vloeistof deeltjes om te zetten in drukenergie zodat de snelheid van de vloeistof in de persleiding niet te groot is. 4. Schrijf zowel voor de ingang als de uitgang de energievergelijking van Bernoulli op. Waaraan is de toegevoerde energie van waaier aan de vloeistof gelijk in de veronderstelling dat de in- en de uitgang van de pomp zich op dezelfde hoogte h bevinden? p1 c12 p c2 p  p1 c 22  c12   g * h  2  2  g * h  E  2   2  2  2

5. Bij de uitgang van de waaier is de energie-inhoud groter als aan de ingang van de waaier. De waaier heeft energie geleverd aan de vloeistof. 6. Waaraan is de energietoename tussen in en uitgang van de waaier volgens Euler gelijk? E 

p 2  p1 c22  c21  2 

7. Met een centrifugaalpomp kan men grote drukken realiseren. Juist of Onjuist. 1

8. Is een klassieke centrifugaalpomp, evenals de zuigerpomp zelfaanzuigend? Leg uit. Indien de pomp gevuld is met lucht dan zal de middelpuntvliedende kracht onvoldoende groot zijn om de lucht naar buiten te slingeren. Bijgevolg kan er geen water worden aangezogen en is de centrifugaalpomp dus niet zelfaanzuigend. 9. Welke waaiervormen kan men onderscheiden en waarvoor worden ze gebruikt. a) Gesloten waaier  hoog rendement. Toegepast bij zuivere vloeistoffen. b) Half open waaier  minder goed rendement. Toegepast bij licht verontreinigde vloeistoffen. c) Open waaier  laag rendement. Toegepast sterk verontreinigde vloeistoffen. 10. De manometrische opvoerhoogte van een pomp omvat zowel de aanduiding van de vacuümmeter aan de perszijde als deze op de manometer van de perszijde. Juist Of Onjuist. Deze geeft het drukverschil weer tussen de zuigzijde en de perszijde van de pomp. 11. Wat wordt er weergegeven in een pompkarakteristiek? In een pompkarakteristiek wordt de manometrische opvoerhoogte uitgezet in functie van het debiet. 12. De Eulerse opvoerhoogte van een centrifugaalpomp kan beschreven met de vergelijking p E  16q  4 , De theoretische opvoerhoogte verloopt volgens pth  12q  3 . De theoretische opvoerhoogte min de wrijvingsverliezen kent het verloop pth  pw  200q 2  12q  3 . De manometrische opvoerhoogte van de pomp is gelijk aan p man  600q 2  20q  2,36 , terwijl de 2 leidingkarakteristiek verloopt volgens de functie plei 1,52  1000q . Teken deze verschillende

curven m.b.v. van Excel en print het resultaat uit. Belangrijk hierbij is dat alle opvoerhoogten uitgedrukt worden in bar, op voorwaarde dat het debiet telkens ingevuld wordt in m 3 s . Hoe groot is het debiet en de opvoerhoogte in het werkingspunt van de pomp (ook bereken)? Bereken ook de maximale opvoerhoogte van de pomp. geg: pth  12q  3 , pth  pw  200q 2  12q  3 , pman  600q 2  20q  2,36 , plei 1000q 2  1,52

gevr: q in m³/s, pman in bar, pmanmax in bar. opl: In het werkingpunt pman  plei  0 1600q 2  20q  0,84 D  20 2  4 * (1600 ) * ( 0,84)  5776 20  5776 0,03 m³ / s 2 * 1600 p man  600 * 0,03 2  20 * 0,03  2,36 2, 42 bar  20 dp  0, 01667 m ³ / s pmanmax  0  man  1200q  20  q   dq 1200

q1 

p manmax  600 * 0, 01667 2  20 * 0,01667  2,36 2,527 bar

2

karakteristiek

13. De Eulerse opvoerhoogte is de opvoerhoogte van een centrifugaalpomp die met een ideaal fluïdum (  = ct,  = 0, dus geen wrijving ) en een ideale waaier met oneindig aantal en oneindig dunne schoepen zou bereikt worden. 14. De theoretische opvoerhoogte is van een centrifugaalpomp is de opvoerhoogte die met een ideaal fluïdum (  = ct,  = 0, dus geen wrijving ) met een werkelijk aantal echte schoepen. zou bereikt worden. 15. Welke verliezen treden er op om van een theoretische opvoerhoogte tot een manometrische opvoerhoogte te komen? Duid ze aan op de curven van vraag 12. a) wrijvingsverliezen b) botsingsverliezen c) lekverliezen 16. Uit de grafiek van vraag 18 kan je afleiden dat het debiet van de pomp 25 m³/h is bij een opvoerhoogte van 12,5 m.v.k. Hoe kan je het debiet verlagen tot 15 m 3 h ? Teken dit op de grafiek en leg uit. Dit zou kunnen door de afsluitkraan verder dicht te draaien zodat de leidingkarakteristiek een steiler verloop kent (cyaan lijn) waardoor men een nieuw werkingspunt krijgt. Wat is het nadeel van deze methode? Dit gaat steeds gepaard met energieverlies. 2 2 geg: H man  0,0322q  0,3049 q 25 , H lei 10  0,04 q gevr: H in mvk 2 opl: Bij q  15m ³ /h  H man  0,0322 *15  0,3049 *15  25  22,329 mvk H lei In het werkingspunt is H leinieuw 10  xq 2  22,329  x 

22,329  10 0,0548 152

Hleinieus 10  0,0548q 2 Hlei  10 0,04q ² bij 15 m ³ / h  H lei  10  0,04 *152 19 mvk H  22,329  19 3,329 mvk

3

17. Hoe groot is de opvoerhoogte, uitgedrukt in bar, in het werkingspunt in geval van één pomp in vraag 18 als er water wordt verpompt? p man  * g *hman 1000 * 9,81 *12,5 1,21 bar 18. De pompkarakteristiek van onderstaande de pomp is gelijk aan H man1  0,0322q 2  0,3049q  25 hierbij wordt de opvoerhoogte gegeven in meter op voorwaarde dat het debiet ingevuld wordt in m 3 h . Teken en bepaal de nieuwe H man  f (q ) als twee dergelijke pompen in serie geplaatst worden. Hoe groot is de opvoerhoogte en het debiet in het geval er twee pompen in serie geplaatst worden. De 2 leidingkarakteristiek verloopt volgens de functie H lei 10  0,004q H man H man1  H man 2 q q1 q 2

geg: H lei 10  0,004 q 2 , H man1  0,0322q 2  0,3049q  25 , gevr: q in m³/s, pman in mvk bij twee pompen in serie opl: Bij twee identieke in serie geschakelde pompen zal bij een bepaald debiet de opvoerhoogte verdubbelen  H man  2 * ( 0,0322)q 2  2 * (0,3049)q  50 H man   0,0644q 2  0,6098q  50 In het werkingpunt H man  H lei  0  0,0684q 2  0,6098q  40 D  0,60982  4 * (0,0684) * ( 40) 3,3278,

q1 

 0,6098 3,3278 29,05 m³ / h 2 * 0,0684

H man  0,0644 * 29,052  0,6098 * 29,05  50 13,37 mvk

4

19. Wat is de statische opvoerhoogte die de pomp in vorige vraag moet overwinnen? 10 mvk Schets op de grafiek van vorige vraag het verloop van de leidingkarakteristiek indien de statische opvoerhoogte 15 m zou zijn. Hoe groot zou het debiet van één pomp dan zijn? Berekenen! 2 geg: H lei 15  0,004q , H man1  0,0322 q 2  0,3049 q  25 , gevr: q in m³/s, pman in mvk. opl: In het werkingpunt H man H lei  0 0,0362q 2  0,3049q  10 D   0,30492  4 * (0,0362) * ( 10) 1,541,

q1

 0,3049  1,541  21,36 m³ / h 2 * 0,0362

20. Een centrifugaalpomp heeft volgende pompkarakteristiek H man  0,00104 q 2  0,07917 q 14 . Teken en bepaal de nieuwe H man  f (q ) als twee dergelijke pompen in parallel geplaatst worden. Hoe groot is de opvoerhoogte en het debiet in het geval er twee pompen parallel geplaatst worden indien de leidingkarakteristiek verloopt volgens de functie H lei 8  0,005 q2 . De opvoerhoogte wordt voor de pompkarakteristiek en de leidingkarakteristiek gegeven in meter op voorwaarde dat het debiet telkens ingevuld wordt in m 3 h . H man H man 1 H man 2 q  q1  q2

geg: H lei 8  0,005 q 2 , H man  0,00104q 2  0,07917 q 14 , gevr: q in m³/s, pman in mvk bij twee pompen in parallel. opl: Bij twee identieke in parallel geschakelde pompen zal bij een verdubbeling van het debiet de opvoerhoog te gelijk blijven , vult men dus in vo lg ende formule 2q1 in dan zal de opvoerhoogtegelijk zijn aan de opvoerhoogte bij een debiet q 1 bij één pomp 0, 00104 2 0, 07917 q  q  25  0, 000261q 2  0, 03959 q  6 4 2 In het werkingpunt H man  H lei  0 0, 00526 q2  0, 03959 q  6 H man 

D 0,03959 2  4 * (0,00526 ) * ( 6)  0,1278,

q1 

 0, 03959  0,1278 30,22 m³ / h 2 * 0, 00526

H man  0,000261 * 30,22 2  0,03959 * 30,22  14 12,56 mvk

5

21. Cavitatie bij centrifugaalpompen treedt constant op, omdat de pomp continu. aanzuigt, maar treedt alleen op aan aanzuigzijde. Bij zuigerpompen daarentegen treedt cavitatie op in gans het pomphuis, maar alleen tijdens het aanzuigen. 22. Leg aan de hand van een schets van de pompkarakteristiek van een zuigerpomp en een willekeurige leidingkarakteristiek uit dat je het debiet van een dergelijke pomp niet kan regelen door een afsluitkraan verder dicht te draaien. Op de pompkarakteristiek is duidelijk zichtbaar dat de leidingkarakteristiek nagenoeg geen invloed Pman heeft op het debiet dat de pomp levert. theoretisch

werkelijk

leidingskar.

q

23. Een leiwiel rond de waaier vermindert de radiale krachten op de waaier. 24. De oorzaak van axiale krachten op de waaier is dat de druk aan de voorzijde, t.g.v. de inlaat, van de waaier niet over gelijk is aan de druk aan de achterzijde van de waaier. 25. Welke oplossingen zijn er om de axiale krachten op de waaier op te vangen? a) door het aanbrengen van ontlastgaten. b) door twee waaiers met de ruggen tegen elkaar te plaatsen. c) door het aanbrengen van een ontlastschijf, toegepast bij meertrapspompen. 26. Een stopbuspakking die lekt, moet vervangen worden? Juist of Onjuist. Leg uit. Een kleine lekkage is noodzakelijk voor wat smering en afvoer van wrijvingwarmte. 27. Leg de werking uit van onderstaande glijringafdichting. De meedraaiende ring wordt m.b.v. de veer met de juiste spanning tegen vaste ring gedrukt. Door de O-ringen

juiste keuze van de beide materialen kan er een volledige afdichting worden bekomen. De ronddraaiende ring, t.o.v. de as en de vaste ring t.o.v. het huis, worden afgedicht doormiddel van twee O-ringen. De afdichting moet niet onderhouden worden, maar mag meestal nooit

Vaste ring

drooglopen.

Meedraaiende ring

6

7...