pompa teknolojileri ve Çalışma prensipleri · pompa teknolojileri ve Çalışma prensipleri ......

Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

GÖKHAN UZUNER / WILO Pompa Sistemleri A.Ş.

2

Tarihçe : Su temini


3


• Başlangıçta …


4


• M.Ö.250 yıllarında: Arşimet vidası


döndürme mekanizması

taşınan su

sonsuz dişli

5


• 11.-13. Yüzyıllar


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


7

Su saati


Tarihçe : Su temini El-Cezeri

8

Tarihçe : Su temini 17. yüzyıl: Jacob Leupold’un (1674-1727) borulu pompa istasyonu


9

Pompa Çeşitleri

Pompalar

Volumetrik (Pozitif deplasmanlı)

Dinamik (Santrifüj)


10

Pompa Çeşitleri

• Dişli pompalar


Volumetrik Pompalar

11

• Membranlı pompalar


Volumetrik Pompalar

12

• Vidalı pompalar


Volumetrik Pompalar

13

• Pistonlu pompalar


Volumetrik Pompalar

14

• Hortum pompalar


Volumetrik Pompalar

15

İlk Sirkülasyon Pompası

1929: ilk sirkülasyon hızlandırıcısı, mucit : Wilhelm Opländer


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.


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


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


Emiş hattı

Basma hattı


• Motor Yapılarına göre Santrifüj Pompalar

− Kuru rotorlu pompalar

− Islak rotorlu pompalar

21

• Motor Yapılarına göre Santrifüj Pompalar


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


Sabit halka (ana sızdırmazlık elemanı) Spiral yay

Lastik körük (sızdırmazlık destek elmanı)

Destek halkası (ana sızdırmazlık elemanı)

Sabit kısım Dönen kısım

23

Salmastralar


• Yumuşak Salmastralar

24

m

%

kW

H opt

η

P2

NPSH erf.

H

Q

Pompa Karakteristik Eğrileri


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,


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




Hidroforların kullanılacağı yerin özellikleri hakkında daha detaylı bilgilerin olmadığı durumlarda istatistiki diyagramlardan seçim yapmakta debi belirlenmesinde sıkça kullanılan bir yöntemdir.


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


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.


Hidrofor Basma Yüksekliği Hesabı

30


• Genleşme tankı hacmi hesabı:

• Genleşme tankı seçiminde tank hacmi ve basınç sınıfı kriterleri dikkate alınır.


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


Hidrofor işletmeye alınırken, genleşme tankı ön gaz basıncı, çalışma basıncının %10 daha düşük bir değere göre ayarlanır. Yani; Po = 0.9 x Halt


32

Isıtma Sistemlerinde Santrifüj Pompalar


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


34

Pompa debisi



− 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



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


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


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


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



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


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.


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


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



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


45




2. Deponun nominal hacmi hesabı: VN = VG / K (litre) VG = genleşen su hacmi K = kullanma katsayısı

46



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


48

• Vg=0,08Vs − Vg =genleşme hacmi (lt) − Vs =tesisattaki su hacmi (lt)

• Vg=w.qk

− w =katsayı(TS 2164’e göre 2,2 alınabilir) − qk =kazan gücü [kW]


Açık Genleşme Deposu Seçimi

pompa teknolojileri ve Çalışma prensipleri · pompa teknolojileri ve Çalışma prensipleri ......

Documents