Transcript H*- és Áramlástan Gépei

NGB_AG011_1
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
2/24
Mi a szivattyú alkalmazásának célja?
1. Folyadék szállítása két olyan pont között, melyek közül az áramlás irányában
később következőben a folyadék szükséges energiatartalma (munkavégzőképessége) nagyobb, mint a kiindulási pontban.
2. Folyadék, mint hordozó közeg, keringetése egy zárt csővezeték rendszerben
azzal a céllal, hogy a rendszer két vagy több pontja között a folyadék
segítségével valósítsák meg a hő vagy anyag szállítását.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
4/24
Folyadék szállítása
A hely, ahonnan a
folyadékot el kell
szállítani.
(tartály, medence, stb.)
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
5/24
Folyadék szállítása
A hely, ahová a
folyadékot el kell
szállítani.
(tartály, medence, stb.)
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
A hely, ahonnan a
folyadékot el kell
szállítani.
(tartály, medence, stb.)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
6/24
Folyadék szállítása
A hely, ahová a
folyadékot el kell
szállítani.
(tartály, medence, stb.)
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
A csővezeték melyen át
a folyadék szállítása
történik
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
7/24
Folyadék szállítása
A csővezeték melyen át
a folyadék szállítása
történik
A szivattyú, melynek
segítségével a folyadék
szállítása történik
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
8/24
Folyadék szállítása
p
c2
H  z

  g 2 g
m
A Bernoulli-egyenlet szerint, stacionárius áramlás esetén a folyadék teljes
energiatartalma (munkavégző-képessége) a súlyegységre eső helyzeti,
mozgási és „nyomási” energia összege.
A szivattyú, melynek
segítségével a folyadék
szállítása történik
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
9/24
Folyadék szállítása
p2
z
p p2 c2 p1
mm

z Δz  
H st 
  g 2 gg
 
A Bernoulli-egyenlet szerint, stacionárius
áramlás
eseténa afolyadék
folyadéksebessége
teljes
A két
tartályban
energiatartalma
(munkavégző-képessége)
súlyegységre
eső eső
helyzeti,
zérus,aezért
a súlyegységre
mozgási
p1
mozgási és „nyomási” energia összege. energiák értéke és különbsége egyaránt
zérus! A két fajlagos energiamennyiség
különbsége a statikus szállítómagasság.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
10/24
Folyadék szállítása
p2
z
p1
p2  p1
m
H st  Δz 
g
2 sebessége
A két tartályban a folyadék
2
2 eső mozgási
zérus, ezért a súlyegységre
energiák értéke és különbsége egyaránt
zérus! A két fajlagos energiamennyiség
különbsége a statikus
csővezetékben
történőszállítómagasság.
folyadékszállítás
c

m
h  B V 
2 g
A
energiaszükséglete (veszteségmagasság) a
folyadék
súlyegységére
vonatkoztatott
energiaveszteség és a csővezetékből kilépő
folyadék fajlagos mozgási energiájának (kilépési
veszteség) összege.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
11/24
Folyadék szállítása
p2
z
p1
p2  p1
m
H st  Δz 
g
2
2
c
2

m
h  B V 
2 g
H  H  h m
A csővezetékben történő folyadékszállítás
st
energiaszükséglete (veszteségmagasság)
a
folyadék
súlyegységére
vonatkoztatott
A szivattyúzás
teljes energiaszükséglete
energiaveszteség
a csővezetékből éskilépő
a statikus és szállítómagasság
a
folyadék
fajlagos mozgási energiájának
veszteségmagasság
összege. (kilépési
Ez a
veszteség)
összege.
szállítómagasság.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
12/24
Folyadék szállítása
p2
z
p1
Hny
p2  p1
m
H st  Δz 
g
2
2
Hsz
c
2

m
h  B V 
2 g
H  H st  h m
A szivattyúzás teljes energiaszükséglete
A teljes geodetikus szintkülönbség (Δz)
a statikus szállítómagasság és a
két részre osztható: szívómagasság
veszteségmagasság összege. Ez a
(Hsz) és nyomómagasság (Hny).
szállítómagasság.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
13/24
Folyadék szállítása
p2
z
p1
2
p

p1
p
c
2
Hny H  
mm

st z Δz  
  g 2 gg
 
2
2
Hsz
c
2

m
h  B V 
2 g
H  H st  h m
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
14/24
Folyadék szállítása
p2
z
p1
Hny
Hsz
p2  p1
m
H st  Δz 
g
pg
p1
2 m
H sz max 

2 ρ  gc2
ρ

g

m
h  B V 
2 g
H  H  h m
Valóságos folyadék esetében a szívómagasság
értéke
st
felülről korlátos. Ennek a korlátnak az elméleti értéke a
szívótartályban a folyadék
felettszintkülönbség
lévő nyomással
A teljes felszíne
geodetikus
(Δz)
egyenértékű magasság
és a folyadék
hőmérsékletéhez
két részre
osztható:
szívómagasság
tartozó telítési gőznyomással
(pg) egyenértékű
(Hsz) és nyomómagasság
(Hmagasság
ny).
különbsége.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
15/24
Folyadék szállítása
p2
z
p1
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
Hny
Hsz

p1 p1  p gp g
  m
   
 .....m
H sz max
ρ  gρ  g ρ ρ g g

Valóságos folyadék esetében a szívómagasság értéke
Valóságos körülmények között, a szívóvezeték
felülről korlátos. Ennek a korlátnak az elméleti értéke a
jellemzőitől és a szivattyú sajátosságaitól függő
szívótartályban a folyadék felszíne felett lévő nyomással
tényezők következtében a szívómagasság értéke
egyenértékű magasság és a folyadék hőmérsékletéhez
lényegesen kisebb, adott esetben zérus vagy
tartozó telítési gőznyomással (pg) egyenértékű magasság
negatív érték is lehet! Ha a szívómagasság pozitív
különbsége.
akkor felszívó üzemmódról, ha negatív, akkor
SZE_MTK
hozzáfolyásról beszélünk.
16/24
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
A szivattyúzás energiaszükséglete
H
Térfogatáramtól
függő
(veszteség magasság)
Térfogatáramtól
független
(statikus szállítómagasság)
h
Hst
V
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
17/24
Folyadék keringetés
Folyadék keringetése esetén a statikus szállító magasság zérus,
hiszen a rendszer nyugalmi állapotban hidraulikailag egyensúlyban
van (közlekedő edények törvénye!).
Ebben az esetben a szivattyúnak csak a veszteségmagasság
fedezéséhez szükséges energiát kell közölnie a folyadékkal.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
18/24
A szivattyú teljesítményszükséglete
Ph  H  V    g W 
Ha a szivattyúzás súlyegységre eső munkaszükségletét (szállítómagasság)
megszorozzuk az időegység alatt szállított folyadék súlyával (a térfogatáram, a
folyadék sűrűsége és gravitációs gyorsulás szorzata), akkor megkapjuk a szivattyú
hajtásához szükséges hasznos teljesítményt.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
19/24
A szivattyú teljesítményszükséglete

Ph H  V    g
Pö P  H
  V    g W W 
h

sz
sz
Ha
a szivattyúzás
eső teljesítmény
munkaszükségletét
A szivattyú
hajtásáhozsúlyegységre
szükséges összes
a hasznos(szállítómagasság)
teljesítmény és a
megszorozzuk
az időegység
alatt szállított folyadék súlyával (a térfogatáram, a
szivattyú hatásfokának
hányadosa.
folyadék sűrűsége és gravitációs gyorsulás szorzata), akkor megkapjuk a szivattyú
hajtásához szükséges hasznos teljesítményt.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
20/24
A szivattyúhatásfok
 Volumetrikus hatásfok
A volumetrikus hatásfok a szivattyún belül, a nyomó oldal és a szívóoldal közötti
nyomáskülönbség következtében a különböző réseken át visszaáramló, azaz a
szivattyún belül keringő folyadék mozgatásához szükséges teljesítménytöbbletet veszi figyelembe.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
21/24
A szivattyúhatásfok
 Volumetrikus hatásfok
 Mechanikai hatásfok
A volumetrikus
hatásfok a szivattyún
nyomó
oldal ésérintkező
a szívóoldal
mechanikai hatásfok
szivattyúnbelül,
belülaaz
egymással
és közötti
mozgó
nyomáskülönbség
a különböző
réseken át visszaáramló,
alkatrészek közöttkövetkeztében
fellépő súrlódás
által felemésztett
teljesítményt azaz
veszia
szivattyún
figyelembe. belül keringő folyadék mozgatásához szükséges teljesítménytöbbletet veszi figyelembe.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
22/24
A szivattyúhatásfok
 Volumetrikus hatásfok
 Mechanikai hatásfok
 Hidraulikai hatásfok
Amennyiben
folyamatos
van, akkor
az áramlás
során
A mechanikaia szivattyún
hatásfok abelül
szivattyún
belüláramlás
az egymással
érintkező
és mozgó
keletkező
veszteség
által felemésztett
teljesítményt
a hidraulikai
alkatrészekhidraulikai
között fellépő
súrlódás
által felemésztett
teljesítményt
veszi
hatásfokkal
figyelembe. veszik figyelembe.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
23/24
A szivattyúhatásfok
 Volumetrikus hatásfok
 Mechanikai hatásfok
 Hidraulikai hatásfok
A szivattyúhatásfok a három részhatásfok szorzata!
Amennyiben a szivattyún belül folyamatos áramlás van, akkor az áramlás során
keletkező hidraulikai veszteség által felemésztett teljesítményt a hidraulikai
hatásfokkal veszik figyelembe.
Író Béla
Hő- és Áramlástan Gépei (AG_011_1)
SZE_MTK
Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék
24/24