12383 מאמרים - מנוע לחיפוש מאמרים - פרסום מאמרים חינם

נושא המאמר: המשאבה הצנטרפוגלית
מאת: רונן   שמור מאמר למועדפים

המשאבה הצנטריפוגלית - תאוריה ובחירה

משאבה צנטריפוגלית הינה מכשיר ההופך אנרגית הנעה (הנמסרת ע"י המנוע) לאנרגיה קינטית בנוזל הנשאב,ע"י הזרמתו המואצת
דרך חלק הנקרא "מאיץ המשאבה" .
מתן מהירות זרימה לנוזל הינו הפיכת אנרגיה מכנית ( סיבובית ) המתקבלת מהמנוע לאנרגיה קינטית (תנועה) בנוזל .כמות האנרגיה המועברת לנוזל מתאימה למהירות ההיקפית של המאיץ .המהירות ההקפית תלויה בקוטר המאיץ ובמהירות הסיבוב .ככל שמהירות הנוזל גבוהה יותר , האנרגיה הקינטית שהועברה אליו גדולה יותר . האנרגיה הקינטית של הנוזל היוצא מהמאיץ ,נרתמת ע"י היווצרות התנגדות לזרימה ע"י המבנה הלוליני (בעל תעלה מתרחבת)של גוף המשאבה - הלוכד שת הנוזל ומאט את הזרימה.
האטת הזרימה נגרמת עקב העובדה שאותה כמות נוזל נאלצת לעבור (באותה יחידת זמן) דרך החתך הצר (במהירות זרימה גבוהה) ולהמשיך דרך חתך רחב יותר ויותר עד ליציאה .
כאשר יורדת מהירות הזרימה בתוך גוף המשאבה , הופכת האנרגיה הקינטית לאנרגיה פוטנציאלית (המתנגדת לזרימה)
חוק שימור האנרגיה אומר -

קבוע = E = EK + EP
כלומר סה"כ האנרגיה - הקבוע
כאשר פוחתת אנרגיה קינטית (EK) גדלה האנרגיה הפוטנציאלית (EP)
שים לב - משאבה אינה יוצרת לחץ , היא יוצרת זרימה .

לחץ הוא מדידה של ההתנגדות לזרימה ( אנרגיה פוטנציאלית)

עומד

אם נעמיד צינור אנכי ביציאה מהמשאבה יעלה הנוזל הנפלט לגובה מסויים ( התלוי בכמות האנרגיה שהושקעה בו) לגובה עמוד הנוזל אנו קוראים - עומד .
משתמשים במונח עומד ולא לחץ היות ולחץ תלוי במשקל הסגולי של הנוזל , ואילו העומד תלוי במהירות הזרימה בלבד.

זכור
במשאבה הצנטרפוגלית גובה עמוד הנוזל בסניקה תלוי במהירות הזרימה ואילו הלחץ תלוי במשקל הסגולי של הנוזל. במשאבות זהות עם נוזלים שונים יהיה העומד זהה, והלחצים שונים.
במשאבות שונות המפתחות לחץ זהה של נוזלים שונים יהיה העומד שונה.


תרגום עומד ללחץ
P = H XSG
10
P לחץ באטמוספרות
H עומד במטר
S.G משקל סגולי

קל להבין שבלחץ תלוי במשקל הסגולי של הנוזל ואילו ההספק הנדרש תלוי בלחץ - על כן במשאבות זהות עבור נוזלים שונים ידרשו הספקי מנוע שונים .
HP = H XQ S.G

270Xn

HP - הספק בכ"ס
H - עומד במטר
Q - ספיקה ב m3/h
n - יעילות בנקודת עבודה 100/%
270 - קבוע


קוטר מאיץ ומהירות סיבוב

ככול שקוטר המאיץ גדול יותר - ההיקף גדול יותר

מהירות היקפית ( מהירות נקודה על ההיקף) - הינה מכפלה של ההיקף במספר הסיבובים .
כלומר - מאיץ גדול יותר מפתח מהירות נוזל גבוה יותר - כתוצאה עומד גבוה יותר.
מהירות סיבוב גבוהה = מהירות נוזל גבוהה יותר - כתוצאה עומד גבוה יותר
מהירות סיבוב של מנועים חשמליים 50 הרץ ( תלוי בליפוף המנוע ) 750-960-2450-2900 סל"ד.
קביטציה

קביטציה הינה תופעה המופיעה כאשר הנוזל מתאדה בזמן המעבר בתוך המשאבה
במהירות - האדים הופכים חזרה לנוזל .
התמוטטות בועות האדים בנוזל גורמת להיווצרות זרמים מיקרוניים הרסניים הפוגעים בגוף המשאבה ובמאיץ.זרמים אלה פועלים כפטישים קטנים המכים בחומר ומכרסמים חלקיקים ממנו.ההתאדות מופיעה אם הלחץ על הנוזל הנשאב יורד מתחת ללחץ האדים שלו .
ככול שטמפרטורת הנוזל גבוה יותר - לחץ האדים גבוה יותר לכן מגיעים למצב של קביטציה מוקדם יותר.למניעת אפשרות קביטציה יש להגביר את הלחץ על הנוזל ע"י עמוד נוזל בכניסה למשאבה.
NPSH

בכדי שמשאבה תשאב ללא קביטציה , עמוד נוזל מינימלי דרוש ביניקה .
המונח המגדיר עמוד זה הוא -
NPSH - net positive suction head
לכל נקודת עבודה של המשאבה יש דרישות NPSH required
אוסף נקודות אלה יותר את עקום ה- NPSH המסופק ע"י יצרן המשאבה.

בחירת משאבה
כלי ראשון לבחירת משאבה הינן עקומות הביצועים המסופקות ע"י היצרן
1.עקום עומד - ספיקה - בעזרתו נבחר את גודל המשאבה .
2. עקום יעילות ב- % - לצורך חישוב ההספק הדרוש בנקודת העבודה .
3. עקום ההספק ב KW - העקום המסופק מתאים לנוזל מים מ.ס.=1
4. עקום NPSH
לאחר שקבענו את גודל המשאבה ומצאנו את הספק המשאבה עלינו לבדוק כיצד המשאבה תתפקד בנקודות העבודה שבחרנו.

עקום NPSH - חשיבותו גבוהה לחישוב העומד הדרוש ביניקה כאשר -
* טמפרטורת הנוזל גבוהה.
* הנוזל נדיף.
* הספיקה גבוהה(נקודת העבודה בצד הימיני של עקום הביצועים).
* מפלס הנוזל נמוך מהמשאבה .
* צנרת היניקה ארוכה או בקוטר קטן מהדרוש .

למניעת קביטציה יש לוודא כי יש עומד מינימלי בנקודת היניקה של המשאבה (H) או לחשב מהו העומק המקסימלי ממנו המשאבה תהיה מסוגלת לינוק .
הערך המקסימלי של Hניתן לחישוב לפי הנוסחה :


H =pb x1 0.2 - NPSH - HF - HV - HS
כאשר -

pb - לחץ ברומטרי ב- אט'
NPSH - לקרוא מעקום היצרן (בספיקה המקסימלית שנדרוש מהמשאבה)
HF - הפסדי חיכוך בקו היניקה במטר (בספיקה המקסימלית שנדרוש)
HV - לחץ האדים ב-מטר (למצוא בעמודה לפי הטמפרטורה המקסימלית של הנוזל)
HS - מקדם בטחון 0.5 מ'
אם נקבל H >0 ( תוצאה חיובית), יכולה המשאבה לינוק מעומק H מטר (כאשר המערכת מלאה נוזל)
אם נקבל H< 0 ( תוצאה שלילית) יש להגביה את מקור המים ב H מטר מעל לנקודת היניקה (יצירת העומד הדרוש)
חומרי מבנה

מצאנו את המשאבה המתאימה לנו מבחינה הידראולית אולם אם הנוזל שונה ממים יש למצוא את חומרי המבנה המתאימים לנוזל ( התאמה כימית ) .
לצורך זה יש לבדוק בטבלאות עמידות כימית של חומרי המבנה .