TC. EGE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MAKİNA PROJESİ 1 POMP POMPA A TASAR ASARIM IMII Öğrencinin Numarası-Adı Soyadı:
05-09-580 Anıl YILDIZ 05-09-581 05-09 -581 Tanju AKYÜZ 05-09-598 05-09 -598 Nedim PEHLİVAN PEHLİVAN
Projeyi Yöneten: Yrd.Doç.Dr. Utku ŞENTÜRK
İZMİR, 2013 1
Aşağıda belirtilen bu çalışma, …/ …/ … günü toplanan jürimiz tarafından MAKİNA PROJESİ 1 olarak kabul edilmiştir / edilmemiştir.
Çalışmanın Adı : Tam Santrifüj Pompa Tasarımı
Öğrenci Adı Soyadı :
Nedim Pehlivan Pehliva n 05090000598 Tanju Akyüz
05090000581
Anıl Yıldız Yıld ız
05090000580
Danışmanın Ünvanı, Ünvanı, Adı, Soyadı So yadı : Prof. Dr. Başarı Notu (rakam ile yazı ile) :
Başkan :
Üye:
Üye:
ONAY
2
Aşağıda belirtilen bu çalışma, …/ …/ … günü toplanan jürimiz tarafından MAKİNA PROJESİ 1 olarak kabul edilmiştir / edilmemiştir.
Çalışmanın Adı : Tam Santrifüj Pompa Tasarımı
Öğrenci Adı Soyadı :
Nedim Pehlivan Pehliva n 05090000598 Tanju Akyüz
05090000581
Anıl Yıldız Yıld ız
05090000580
Danışmanın Ünvanı, Ünvanı, Adı, Soyadı So yadı : Prof. Dr. Başarı Notu (rakam ile yazı ile) :
Başkan :
Üye:
Üye:
ONAY
2
İÇİNDEKİLER : Sayfa 1.ÖZET…....……………………………………....………………………………….8 2.POMPA ..………………………………….…....………………………....………..9 2.1.Pompa Çeşitleri..……………………….…………………………………..……..9 2.1.1.Enerji Değişimine Göre Pompalar.........……………………...…………..……9 Pompalar.........……………………...…………..……9 2.1.1.1.Salyangoz 2.1.1.1.Salyangoz Pompalar…………………....…………………………..…………9 2.1.1.2.Difüzörlü 2.1.1.2.Difüzörlü Pompalar………………….......……………………..……………10 2.1.2.Kademe 2.1.2.Kademe Sayısına Sa yısına Göre Pompalar..…...……...………………………………..11 Pompalar..…...……...………………………………..11 2.1.2.1.Tek Kademeli Po mpalar…………….........…...…………………………….11 mpalar…………….........…...…………………………….11 2.1.2.2.Çok Kademeli Pompalar…...…………….……………………….…………11 2.1.3.Çark Tipine Göre Pompalar.....………….….…………….…………………...12 Pompalar.....………….….…………….…………………...12 2.1.3.1.Açık 2.1.3.1.Açık Çarklı Çark lı Pompala Po mpalar.......……………….………………………………….12 r.......……………….………………………………….12 2.1.3.2.Yarı Açık Çarklı Pompala Po mpalar…………...….………………………………….12 r…………...….………………………………….12 2.1.3.3.Kapalı 2.1.3.3.Kapalı Çarklı Çarkl ı Pompalar……………...….…………………………………..13 2.1.4.Dönme Eksenine Göre Pompalar……..….…………………………………...13 Pompalar……..….…………………………………...13 2.1.4.1.Yatak Eksenli Pompala Po mpalar……………..….…………………………………..13 r……………..….…………………………………..13 2.1.4.2.Dikey Eksenli Pompala Po mpalar……………....…………………………………….13 r……………....…………………………………….13 2.1.5.Çark Emiş Tipine Göre Gö re Pompalar……....…………………………………….14 2.1.5.1.Tek Emişli Çarklı Pompalar…………....………… Po mpalar…………....………………………….………..14 ……………….………..14 2.1.5.2.Çift 2.1.5.2.Çift Emişli Çarklı Pompalar…………...……………………………………14 2.1.6.Bağlantı 2.1.6.Bağlantı Tipine GörePomp Gör ePompalar……….....…………………………………….15 alar……….....…………………………………….15 2.1.6.1.Uçtan EmişliPompalar……………......……………………………………..15 3
Sayfa 2.1.6.2.İn-Line Pompalar…………………………………..………………………..15 2.1.7.Dönüş Yönüne Göre Pompalar……………………..………………………....15 2.1.7.1.Sağa Dönüşlü Pompalar…………………………..………………………....15 2.1.7.2.Sola Dönüşlü Pompalar…………………………..…………….……………15 2.1.8.Özgül Hızına GörePompalar……………….……..………………….………..15 2.1.8.1.Tam Santrifüj Pompalar………………....……..……………………..……..15 2.1.8.2.Francis ÇarklıPompalar………………….……..……………………….…..15 2.1.8.3.Yarı Eksenel Pompalar………………………..……………………….……15 2.1.8.4.Eksenel Pompalar………………………..…..……………………..……….15 2.2.Pompa Seçiminde Dikkat Edilecek Hususlar…..……………………………….16 3.SANTRİFÜJ POMPALAR………………….......……….…………………..…...16 3.1.Santrifüj Pompaların Tanımı..……………......……….……………………......16 3.2.Santrifüj Pompaların Sınıflandırılması………..……….…………………….....17 3.2.1.Kademeli Pompalar………………...………………....……………………....17 3.2.1.1.Yatay Milli Pompalar…………....………………...…………………..……17 3.2.1.2.Düşey Milli Kademeli Pompalar…....……………...………………………18 3.2.2.Çift Emişli Pompalar…………………....……………..………………..……19 3.2.3.Dalgıç Pompalar………………………………………..………………….....20 3.2.4.Tek Kademeli Norm Santrifüj Pompalar……………...…………..……….…21 3.2.5.Yangın Pompaları……………………………………...…………………..…23 3.2.6.Frekans Konventörlü Santrifüj Pompalar……………...……….………….…23
4
Sayfa 4.SANTRİFÜJ POMPA ELEMANLARI…..……………………………………….25 4.1.Temel Santrifüj Pompa Elemanları…..………………………………………….25 4.2.Santrifüj Pompa Ana Elemanları…….………………………………………….25 4.2.1.Salyangoz……………………………………………………………………..25 4.2.2.Çark…………………………………………………….……………………..25 4.2.3.Mil……………………………………………………....…………………….25 4.2.4.Pompalarda Sızdırmazlık Elemanları…………………....……………………26 4.2.5.Yataklar……………………………………………………………………….27 4.2.5.1.Rulman……………………………………………………………………...28 4.2.5.2.Rulmanların Sınıflandırılması……………………………………………....29 4.2.5.2.1.Bilyalı Rulmanlar(Radyal)………………………….…………………….29 4.2.5.2.2.BilyalıRulmanlar(Eksenel)…………………………..……………………29 4.2.5.2.3.Omuzlu Bilyalı Rulmanlar………………………………………………..29 4.2.5.2.4.Eğik Bilyalı Rulmanlar……………………………...…………………....30 4.2.5.2.5.Oynak Bilyalı Rulmanlar…………………………...……...……………..30 4.2.5.2.6.Silindirik Makaralı Rulmanlar……………………...…………………….30 4.2.5.2.7.Oynak Makaralı Rulmanlar……………………………………………….31 4.2.5.2.8.Konik MakaralıRulmanlar………………………………………………..31 4.2.5.3.Yatakların Montajı…………………………………...……………………..31 4.2.6.Kaplin ve Millerin Eksenel Ayarları…………………...……………………..32 4.2.6.1.Rijit Kaplinler………………………………………...………...…………..33 Sayfa 5
4.2.6.2.Esnek Kaplinler……………………………………...…………………….. 33 4.2.6.2.1.Kinematik Bağlı Kaplinler………………………………………………..33 4.2.6.2.2.Elastik Kaplinler…………………………………………………………..33 4.2.6.3.Kaplinlerin Mile Takılıp Sökülmesi…………………………………...……34 4.2.6.4.Eksenel Ayar Metodları……………………………………………………..35 4.2.6.5.Kaplin Seçimi………………………………………....……………………..35 4.2.7.Pompaların Kaide Üzerine Montajı…………………………………………...36 5.SANTRİFÜJ POMPANIN TEMEL BÜYÜKLÜKLERİNİN HESAPLANMASI.37 5.1.Pompa Tipinin Saptanması……………………………………………...………37 5.2.Pompa Mil Gücünün Hesabı………………………………………………….…39 6.POMPA ORGANLARININ HESAPLANMASI…………………………………39 6.1.Pompa Çarkı Giriş Boyutları……………………………....……………………39 6.2.Çark Çıkış Koşulları ve Boyutlarının Hesaplanması……....……………………41 6.3.Minimum Kanat Yüzeyinin Saptanması………………....……………………...44 6.4.Difüzör Gereklı Olup Olmadığının Kontrolü……………....………..……….…45 6.5.Salyangoz Hesabı………………………………………...….……………….….45 6.6.Nokta Nokta Kanat Çizim Metodu…………………………..……………….…46 7.SANTRİFÜJ POMPA İŞLETME KARAKTERİSTİKLERİ....……………….….46 7.1.Emme Derinliği ve Kavitasyon……………………………………………….…46 7.2.Emmedeki Net Pozitif Yük Değeri(ENPY)……….………………………….…49 7.3.Toplam Kayıplar ve Geometrik Yükseklik……….……………………………..49 7.4.Kritik Hız Hesabı…………………………………………………………….….50 Sayfa 6
7.5.Rulman Hesabı………………………………………………………………..…50 8.İSTENİLEN ÖZELLİKLERDE POMPA İMALATI İÇİN HESAPLAMALAR...51 8.1.Pompa Tipinin Saptanması…………………………………….………………..52 8.2.Pompa Mil Gücü ve Hesabı…………………………………….……………….52 8.3.Pompa Organlarının Hesabı……………………....…………….……………….52 8.3.1.Pompa Çark Giriş Boyutları………………….....……………………………..52 8.3.2.Pompa Çarkı Çıkış Boyutları ve Koşulları…....…………....…………………55 8.3.3.Kanat Sayısının Belirlenmesi……………………………....….………………56 8.3.4.Pompa Çark Çizimi……………………………………………………………57 8.3.5.Minimum Kanat Yüzeyinin Saptanması(ZL)min Kontrolü...….………………58 8.3.6.Salyangoz Hesabı……………………….……...……………………………..59 8.3.7.Difüzörün Gerekli Olup Olmadığının Kontrolü………………………………59 8.3.8.Emme ve Kavitasyon…....…………….………………………………………59 8.3.9. Emmedeki Pozitif Yük Değeri(ENPY).….....………………………………..60 8.3.10.Toplam Kayıplar ve Geometrik Yükseklik….……………………………….60 8.3.11.Kritik Hız Hesabı…………………………………………………………….61 8.3.12.Eksenel İtme Kuvvetinin Hesabı…………………………………………….62 8.3.13.Rulman Hesabı……………...……….………………………………………62 8.3.14.Maliyet Hesabı……………...……….………………………………………63 EKLER………...…………………....………………………………………………66 ÇİZİMLER….…………………………………………...………………………….76 KAYNAKLAR….………...………..……..………………………………………..79
7
1.ÖZET Bu çalışmada evlerimizde işyerlerinde ve birçok tesiste kullandığımız santrifüj pompalar incelenmiştir. Giriş bölümünde pompalarla ilgili genel bilgilere yer verilmiştir.
Genel
olarak
pompaların
tanıtılması
ve
sınıflandırılmasını
gerçekleştirilmiştir. Daha sonra pompa seçiminde dikkat edilmesi gereken hususlara kısaca değinilmiştir. Üçüncü bölümde ise; Santrifüj pompaların tanımını, sınıflandırılmasını
yapılmıştır
ve
santrifüj
pompalar
hakkında
bilgiler
verilmiştir.Dördüncü bölümde; santrifüj pompayı meydana getiren elemanlar tanıtılmıştır ve o elemanlar hakkında bilgiler verilmiştir. Beşinci bölümde; santrifüj pompanın temel büyüklüklerinin (pompa tipinin saptanması, pompa mil gücü hesabı) hesaplarının yapılış biçimi açıklanmıştır. Altıncı bölümde; pompa organlarının (çark, salyangoz vb.) hesaplamalarının nasıl yapılabileceği açıklanmıştır. Yedinci bölümde; santrifüj pompa işletme karakteristiklerini açıklanmıştır ve gerekli hesaplamaların nasıl yapılacağı hakkında bilgiler verilmiştir. Sekizinci ve son bölümde; istenen özellikteki pompa için gereken hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonuna ekler ve gereken çizimler eklenmiştir.
8
2.POMPA Pompa içine çektiği akışkana kinetik ya da potansiyel enerji kazandırmaya yarayan aygıttır. Pompa genellikle akışkanları bir yerden bir yere iletmeye daha yükseğe çıkarmaya gazları sıkıştırıp kapalı kapıların içindeki gazları boşaltmaya yarar. Bir başka deyişle pompalar sıvıların enerjisini ya da basıncını arttıran makinalardır. Bu bakımdan bir sıvının alçak seviyeden yüksek seviyeye veya düşük basınçtan yüksek basınca gönderilmesi için kullanılırlar. Diğer taraftan pompalar bir boru içinde akan sıvının akış hızını ve dolayısıyla debisini arttırmak için de kullanılırlar. İlk pompa M.Ö. 3. Yüzyılda Arşimet tarafından tasarlanmıştır. Pompalar mekanik kuvvetlerin fiziksel kaldırma veya sıkıştırma kuvveti ile maddeyi itmesi prensibini kullanarak çalışır.
ŞEKİL1: Örnek pompa
2.1.Pompa Çeşitleri Aslında pompalar çok çeşitli olup birçok karakteristik özelliklerine göre sınıflandırmak mümkündür. Biz de burada pompayı değişik özelliklerine göre sınıflandıracağız.
2.1.1.Enerji Değişimine Göre Pompalar: 2.1.1.1.Salyangoz Pompalar: Spiral şeklinde gittikçe genişleyen gövde yapısı sebebiyle bu adla adlandırılırlar. Salyangoz akışkanın sahip olduğu kinetik enerjiyi artan kesit alanı sayesinde basınç enerjisine çevirir.
9
Bazı pompalarda ise akışı düzenlemek için ayrıca salyangoz gövdenin içerisinde difüzör vardır.Bazı pompalarda ise pompa miline etkiyen radyal kuvvetlerin bileşenini azaltmak için çift salyangoz vardır.
ŞEKİL 2:Örnek pompa kesiti
ŞEKİL 3: Çift salyangozlu pompa kesiti
2.1.1.2.DifüzörlüPompalar : Bu tip pompalarda çarktan çıkan akışkan difüzör kanatlarına girer ve sahip olduğu kinetik enerji bu kanatlar sayesinde basınç enerjisine dönüşür.
10
2. 1.2.Kademe Sayısına Göre Pompalar:, 2.1.2.1. Tek Kademeli Pompalar : Pompadan istenen basma yüksekliğinin tek çark tarafından karşılandığı pompalardır. Bazı tipleri hariç genelde salyangoz gövdeye sahiptirler.
ŞEKİL 4: Tek kademeli pompa kesiti
2.1.2.2. Çok Kademeli Pompalar: Pompadan istenen basma yüksekliğinin birden fazla çark ile sağlandığı pompalardır. Tek çarkın gerekli basma yüksekliğini veremediği durumlarda kullanılır. Bir kademeden diğerine geçişte difüzörlü gövde vardır.
ŞEKİL 5 : Çok kademeli pompa kesiti
11
2.1.3.Çark Tipine Göre Pompalar : 2.1.3.1. Açık Çarklı Pompalar: Genelde atık su uygulamalarında ve temizlenebilirlik açısından hijyen uygulamalarında kullanılır. Bu tip çarklarda pompanın yüksek basınçlı çıkış tarafı ile düşük basınçlı emme tarafı arasında kesin bir ayıraç olmadığı için pompa iç kaçakları fazladır ve bu sebeple de verimleri düşüktür. Tıkanmaz tipte pompalardır. Belli büyüklüğe kadar katı partikülleri pompalayabilirler.
ŞEKİL 6 : Açık pompa çarkı
2.1.3.2. Yarı Açık Çarklı Pompalar: Bu tip çarka sahip pompalar atık su uygulamalarında kullanılır. Bu pompalarda da iç kaçaklar fazla olup verimleri göreceli olarak düşüktür.
ŞEKİL 7 : Yarı açık pompa çarkı
12
2.1.3.3. Kapalı çarklı Pompalar: İçerisinden çarkın büyüklüğüne göre belirli büyüklükte katı partikül geçebilir ancak atık su uygulamaları için uygun değildir. Çark ile gövde arasında genellikle aşınma halkası kullanılarak çok düşük boşluklar sağlandığından iç kaçaklar azdır ve pompa verimi diğer çark tiplerine göre göreceli olarak oldukça yüksektir.
ŞEKİL 8: Kapalı çark
2.1.4.Dönme Eksenine Göre Pompalar: 2.1.4.1. Yatay Eksenli Pompalar: Pompa milinin dönme ekseni yere paraleldir. En ile boyu yüksekliğine göre fazladır. Mili çok büyük eksenel kuvvetler olmadıkça sadece radyal yüklere karşı yataklanır. Bazı yatay milli pompa kataloglarında pompanın dikey olarak da çalışabileceği belirtilmektedir.
ŞEKİL 9: Yatay eksenli pompa örneği
2.1.4.2. Dikey Eksenli Pompalar : Pompa milinin dönme ekseni yere diktir. Pompanın en ve boyu yüksekliğine göre azdır. Pompa milinin radyal yükler yanında eksenel yüklere karşı da yataklanması gerekir. Bazı dikey milli pompalarda pompanın yatay olarak da çalıştırılabileceği belirtilmektedir. 13
ŞEKİL 10: Dikey eksenli pompa örneği
2.1.5. Çark Emiş Tipine Göre Pompalar: 2.1.5.1.Tek Emişli Çarklı Pompalar: Çark akışkana tek taraftan girer. Bu sebeple çarkta eksenel yükler meydana gelir. Bu yükler fazla ise çarkın bir yolla eksenel olarak dengelenmesi gerekir.
ŞEKİL 11: Tek emişli çark
2.1.5.2.Çift Emişli Çarklı Pompalar: Akışkan çarka iki taraftan girer. Bu sebeple eksenel yükler açısından dengelenmiş bir çark tipidir. Bu tip çarklı pompalarda mil uzundur ve basılan akışla temas halindedir. Bu sebeple çift emişli çarka sahip pompalarda mil çapı zayıfsa ve yükler dengelenmemişse çok mil kesme arızası meydana gelir. Ayrıca mil basılan akışkandan korunması için mil gömlekleri ile kaplanır. Bu çarka sahip pompalarda ENPY değeri düşüktür. Bu sebeple kavitasyon riski olan yerlerde tercih edillirler.
14
ŞEKİL 12 : Çift emişli çark
2.1.6.Bağlantı Tipine Göre Pompalar: 2.1.6.1.Uçtan Emişli Pompalar: Akışkan pompanın en uç tarafından pompaya alınır. Farklı bir konstrüksiyon yoksa emiş hattı ile basma hattı arasında 90 derece açı vardır.Emiş borusu yere paralel basma borusu ise diktir.
2.1.6.2.In – Line Pompalar: Düz boruya bağlanan pompalardır. Giriş ve çıkış borularının eksenleri birbirine paraleldir.
2.1.7. Dönüş Yönüne Göre Pompalar: 2.1.7.1.Sağa Dönüşlü Pompalar: Motor tarafından bakıldığında sağ yönde dönen pompalardır. Aksi belirtilmedikçe pompalar bu şekilde üretilir.
2.1.7.2.Sola Dönüşlü Pompalar: Motor tarafından bakıldığında sola dönen pompalardır. Bu şekilde bir pompa isteniyorsa özellikle belirtilmelidir.
2.1.8. Özgül Hızına Göre Pompalar: 2.1.8.1.Tam Santrifüj Pompalar: Özgül hızı 10-30 arasında olan pompalardır. Çark içerisinde akışkana sadece radyal hız verilir.
2.1.8.2.Francis Çarklı Pompalar: Özgül hızı 55-85 olan pompalardır. 2.1.8.3.Yarı Eksenel Pompalar: Akışkana çark içerisinde hem radyal hem de eksenel hız verilen pompalardır. Özgül hızı 85-135 arasındadır.
2.1.8.4.Eksenel Pompalar: Özgül hızı 135’ in üzerinde olan pompalardır. Akışkan pompa içerisinde eksenel yönde hareket eder 15
2.2.Pompa Seçiminde Dikkat Edilecek Hususlar : 1: Gerekli debi miktarı 2: Çalışma Basıncı 3: Pompanın Fiyatı 4: Pompanın bakım ve onarım kolaylığı 5: Pompanın dönüş hızı 6: Pompanın verimi 7: Pompanın boyutları 8: Pompanın dönüş yolu 9: Pompanın montaj kolaylığı 10: Yedek parça bulma kolaylığı 11: Pompanın sessiz ve titreşimsiz çalışması
3.SANTRİFÜJ POMPALAR 3.1.Santrifüj Pompaların Tanımı Dönen ekipmanları yardımıyla belli bir basınçla emme gücü oluşturarak sıvıları çekme işlemini gerçekleştiren ekipmanlara verilen genel isimdir. Bir gövde içinde yer alan kanatlı bir pervanede (Çark) oluşan bu pompalarda sıvı, bir girişten çarkın ortasına iletilir. Basınç, sıvının çarkla döndürülmesiyle elde edilir. Bir santrifüj pompada sıvının izlediği yol şu şekildedir. Çarkın emiş tarafında meydana gelen vakum nedeniyle sıvı çarkın kanatları arasına girer. Çark kanatları arasından geçen sıvı, çarkın dönü hareketleriyle büyük teğetsel bir hız kazanır. Çark kanatları ile çarkın ön ve arka profili tarafından sınırlanan kanallar arasında sıvı çarkın çıkış tarafına doğru dönme hareketi esnasında meydana gelen santrifüj kuvvetler etkisiyle itilir. Bu şekilde oluşan hareket, sıvının devamlı akışını ve pompanın emme etrafındaki emişini sağlar.
16
Çark kanatları büyük bir teğetsel hızla terk eden sıvının içerdiği kinetik enerji, sabit difüzör kanatları arasında salyangoz boşluğunda basınç enerjisine çevrilir. Artı yer değiştirmeli pompanın tersine santrifüj pompanın basma valfi yoktur. Belirli bir dönme hızıyla en yüksek basınç elde edilir. Bu tür bir pompanın bir hidrodinamik pompa olduğu söylenebilir. Bütün sıvılarda kullanılmaya elverişlidir. Plastikten, bronzdan, titanyum ve tantal gibi maddelere kadar her türlü maddeden yapılabilir.
3.2.Santrifüj Pompaların Sınıflandırılması 3.2.1.Kademeli Pompalar: Bu tip pompalar içinde aşındırıcı katı parçacıklar ve elyaf bulunmayan temiz veya çok az kirli düşük viskoziteli sıvıları basmaya uygundur. Pompaların her iki ucunda da ağır hizmet tipi bilyeli veya masuralı rulmanlar bulunmaktadır. Rulmanlar gres veya sıvı yağ ile yağlanmalıdır. Kademeli pompalarda katı parça boyutu ve yüzdesi yüksek sıvıların basılması halinde kullanım süreleri kısalmaktadır. Kademeli pompalarda gövde pik döküm ise gövde basınçları 30 bardır. Daha fazla basınç için gövde çelik döküm olarak seçilir. İmal edilen her yeni pompaya kapalı vana basıncının 1,5 katı statik basınç testi ve performans testi uygulanmaktadır. Emme basma ve kademe gövdelerinin sızdırmazlığı eksenel harekete olmayan o ringler ile sağlanmaktadır. Kademeli pompalar dıştan uzun saplamalarla birbirlerine bağlanmaktadırlar. Kademeli pompalar 1450 veya 2900 d/d hız ile motorlara tahrik edilmektedir. 1450 d/d pompa hiçbir zaman 2900 d/d bir motor ile çalıştırılamaz. Çünkü pompa karakteristik değerlerini vermez. Dönüş yönü genelde fanların emiş ağızlarına göre değişir.
ŞEKİL 13: Kademeli pompa örneği
17
3.2.1.1.Yatay Milli pompalar: Genel su temininde, tarımsal sulama, yağmurlama, basınçlı su temini hidrofor sistemleri, kazan besleme ve kondens, ısıtma ve soğuma tesisleri, sirkülasyon sanayi, güç istasyonları ve yangın söndürme sistemleri kullanım yerleri arasındadır. İçinde aşındırıcı veya katı parçacıklar ve el yaf bulunmayan, temiz veya çok az kirli, düşük viskoziteli basmaya uygundurlar. Yatay milli orta ve yüksek basınçlı kendinden emişli olmayan santrifüj pompalardır. Fanlar gövde içerisine ard arda sıralanmışlardır. Emme ağzı uçta ve merkezde basma ağzı üstte eksenden kaçık olabilir. Kademeli pompaların kademe sayıları basacakları sıvının metre olarak yüksekliği ile doğru orantılıdır. Fan ve kademe sayısı arttıkça basıncı ve basacağı yükseklikte artar. Basınç arttıkça debisi de o oranda düşer. Kademeli pompalarda kaplin emme ağzı tarafındadır. Özel hallerde emiş ters yönde de olabilir.
Debi 700 m3/h’e kadar çıkabilir Basma yüksekliği 400 metreye kadar çıkabilir Hızı 2900 d/d’ ya kadar çıkabilir Çalışma sıcaklığı -10 dan +120 C’ ye kadar çıkabilir Gövde basıncı maksimum 40 bara kadar çıkabilir. 3.2.1.2.Düşey Milli Kademeli Pompalar: Su temininde, inşaatlarda, fabrikalarda, seralarda, belediyelerde, yağmurlama sistemlerinde, hidrofor sistemlerinde, maden ocaklarında, tarımsal sulamada kullanılır. İçinde aşındırıcı veya katı parçacıklar ve elyaf bulunmayan temiz veya çok az kirli düşük viskoziteli sıvıları basmaya uygundur. Bu tip pompalar yatay tip pompaların kullanıldığı her alanda iş görür ve kullanılır. Düşey tip kademeli pompaların kullanıldığı her yerde yatay tip kullanmak yer ve düzlem açısından hemen hemen imkansızdır. Çünkü yatay milli kademeli pompalar monte edildikleri yere altına bir şase montajı ile bağlanıp fazla yer işgal ederler. Bu pompalar düşey milli çok kademeli, kapalı çarklı, difüzörlüsantrifüj pompalardır. Genelde elektrik motoruna elastik kavrama ile bağlanır. Pompaya gelen eksenel kuvvet arka aşınma halkası yöntemi ile dengelenir. Mil sızdırmazlığı yumuşak salmastra veya mekanik salmastra ile sağlanır. Pompalarda kullanılan malzemeler pik, sfero, paslanmaz çelik ve bronzdur. 18
Basılan sıvının cinsine, çalışma sıcaklığına ve basıncına bağlı olarak pompa malzemesi değişir. Dönme yönü motor tarafından bakıldığında saat ibresinin tersi yöndedir.
Debi 400 m3/h’ a kadar çıkabilir Basma yüksekliği 350 metreye kadar çıkabilir Hızı 2900 d/d’ kadar çıkabilir Çalışma sıcaklığı -10 dan +120 C’ye kadar çıkabilir 3.2.2. Çift Emişli Pompalar: Sulama pompa istasyonlarında, içme suyu pompa tesislerinde rafinerilerde, petrol boru iletim tesislerinde kullanılır. Yatay milli, tek kademeli, salyangozlu, gövdesi eksenel ayrılabilir, çift emiş kapalı çarklı santrifüj pompalardır. Temiz veya çok az kirli, düşük viskoziteli sıvıları basmaya uygundur. Çift emişli pompalar debisi fazla ve tek kademeli pompalardır. Bu tip pompalarda kullanılan fanlar özel olarak itina ile tasarlanmaktadır. Genelde dönük kanatlı ve kapalı tiplerdendir. Bundan dolayı benzerlerine oranla daha yüksek verim elde edilmekte ve daha büyük emme derinliklerinde kavitasyonsuz çalışma imkanı sağlanmıştır. Çift emişli pompalarda debi kaçaklarını azaltmak ve uzun süre çalışma sonucunda aşınan kısımları ucuz ve kolayca onarabilmek için çarkların emme kısmı gövde aşınma bilezikleri ile donatılmaktadır. Pompa üst kapağı ayrılabilir olduğu için pompa gövdesi ve emme basma boruları yerinden sökülmeden bütün iç parçaları kolayca değiştirilebilir veya rotor bakımı yapılabilir. Yataklar çalışma şartlarına göre gres veya sıvı yağ ile yağlanmaktadır. Çift emişli pompalarda normal olarak paket salmastra kullanılır. Pompaların bastıkları sıvının özelliğine göre salmastra seçilir. Çarkın çift yönden emişli olması dolayısıyla eksenel itme kuvveti dengelenmiştir. Pompa dönüş yönü normal olarak tahrik tarafından bakıldığında saat ibresi yönündedir. Ancak özel durumlarda tersi de olabilir. Devir yönleri değiştiği sürece emme ve basma ağızları da konuma göre sağ ve sol diye değişir. Normal imalatta çark ve yıpranma halkası, ringler ve fener halkası bronzdan imal edilmektedir.
Debi 3500 m3/h’ kadar çıkabilir Basma yüksekliği 180 metreye kadar çıkabilir Hızı 2900 d/d’ ya kadar çıkabilir Çalışma sıcaklığı -20 den +80 C’ye kadar çıkabilir 19
ŞEKİL 14 : Çift emişli pompa
3.2.3. Dalgıç Pompalar: Evsel ve endüstriyel ham atık suların basılmasında, atık su arıtma tesislerinde, yağmur sularının basılmasında, drenaj ve tahliye işlerinde kullanılır. Dalgıç pompaların tamamı genelde tek kademeli dalgıç tip pompalardır. Bu pompalar motor ile birlikte tamamen suya gömülü şekilde çalışır. Genelde su altında çalışacak şekilde monte edilirler. Bu tip pompaların su üzerinde 5 dk’dan fazla çalışmaları sakıncalıdır, çünkü gövde soğutması su altında olduğu için dışarıda çok fazla çalışamazlar. Dalgıç pompalar A ve C tipi diye ikiye ayrılırlar. A tipi pompalarda su gövde içerisinden geçer ve gövdeyi her zaman soğutur. Bu pompaların her zaman su altında durması gerekmez. Her şartta ve her türlü suyu basmakta kullanılırlar. C tipi dalgıç pompa daima suya gömülü olarak çalışır. Çünkü bastığı su pompanın gövdesini soğutmaz, suyun çıkışı her zaman salyangoz üzerindedir. Bu pompalar su altında çalışmak için dizayn edilmiştirler. Pompa motor milini iki adet bilyali rulman merkezler, eksenel kuvvetler iki adet eğik bilyalı rulmanla karşılanır, rulmanlar gresle yağlanmıştır, yağ banyosuna su kaçması halinde yağ banyosu içindeki elektrot sistemi sinyalle motoru durdurur, böylece pompa motorunun zarar görmesi önlenmiş o lur. Rotor ve pompa fanı tek bir mil üzerindedir. Dalgıç pompalar için imal edilen motorların tamamı ıslak statorlu olarak dizayn edilmiştir. Stator sargıları özel telden yapılmaktadır. Pompanın çarklarının yaptığı işe göre çeşitleri vardır. Bunlar 4 ayrı gruba ayrılır. B tipi fanlar büyük boyutlu katı parçaları tıkanmadan basabilen geniş kanatlı büyük debili küçük basınçlı fan tipidir. Tek veya iki kanatlı kapalı tipin her iki tarafında radyal kanatçıklar vardır. Daha çok 1450 d/d için uygundur. D tipi fan B tipe benzer ancak 2800 d/d için uygundur. 20
Katı parça boyutu daha küçüktür, büyük basınç ve küçük debi için uygundur. Vx tipi serbest vorteks fanı açık tip salyangozun üst kısmında yer alır. Pompa ağız çapı boyutundaki katı parçaları geçirebilir. Lifli sıvılar için uygundur. Ancak pompa genel verimi diğer tiplere göre oldukça küçüktür. F tipi fan parçalayıcı bıçaklı fandır. Pompa çarkının önünde yüksek kaliteli sertleştirilmiş çelikten yapılmış parçalayıcı bıçak sistemi yer alır. Sabit bıçak çok sayıda tırnaklı kesici ağızlar ihtiva eder, katı parçaları tırnaklarıyla tutmaya yarar. Döner bıçak çarkın merkezine tespit edilmiştir. Herhangi bir katı madde pompa çarkına ulaşana kadar iki defa bıçakların arasından geçmek durumundadır. Bu sebeple ancak iyice parçalanmış küçük maddeler çarka ulaşabilir. Pompa çarkı yarı açık tiptedir, küçük debili ve yüksek basınçlı sistemler için uygundur. Bu tipinde pompa genel verimi düşüktür. Normal imalatta dalgıç pompaların motor gövdesi, yağ kutusu, motor kapağı. salyangoz, emme ağzı, gövde, çark pik dökümdür. Civatalar ve somunlar paslanmaz çelikten imal edilir. Sabit ve döner bıçaklar sertleştirilmiş ve taşlanmış özel çelikten imal edilir.
Debi 1600m3/h’ ye kadar çıkabilir Basma yüksekliği 95 metreye kadar çıkabilir Hızı 2900 d/d’ ya kadar çıkabilir Çalışma sıcaklığı maksimum 80 C’ye kadar çıkabilir Gövde basıncı maksimum 10 bara kadar çıkabilir.
ŞEKİL 15: Dalgıç pompa
21
3.2.4. Tek Kademeli Norm Santrifüj Pompalar : Norm serisi pompalar 4-500 lt/sn debi 5-95 manometrik yükseklik değerlerinin sınırladığı hidrolik alan içerisindeki tüm pompaj işlemleri için kullanılan genel amaçlı pompalardır. Aşındırıcı olmayan, içinde katı parçacıklar ve elyaf bulunmayan temiz veya çok hafif kirli düşük viskoziteli sıvıları basmaya uygun pompalardır. Kullanım alanları şöyle sıralanabilir; tarımsal sulama ve yağmurlama tesislerinde, yangın söndürme tesislerinde, ev, bina, kasaba, şehir içme suyu tesislerinde, çeşitli sanayi kollarında, soğutma suyu devrelerinde, ağır sanayi tesislerinde kullanılırlar. Bu pompalar düşük orta basınçlı tek kademeli salyangozlu santrifüj pompaları kapsamaktadır. Pompa milleri iki adet rulmanla yataklanmaktadır. Yataklarda genel olarak gres ve gereken hallerde sıvı yağ kullanılmaktadır. Eksenel itme kuvveti aşınma bileziği dengeleme delikleri sistemi ile dengelenmektedir. Pompalarda normal olarak paket salmastra kullanılmaktadır. Paket salmastra paslanmaz çelikten mamül sertleştirilmiş veya taşlanmış burç üzerinde çalışmaktadır. Böylece salmastranın değiştirilmesi veya ilave edilmesi çok kolaylaştırılmıştır.
Debi 1700 m3/h’e kadar çıkabillir Basma yüksekliği 100 metreye kadar çıkabilir Hızı 2900 d/d’ ya çıkabilir Çalışma sıcaklığı -10 dan +140 C’ ye çıkabilir Gövde basıncı maksimum 16 bara kadar çıkabilir.
ŞEKİL 16: Tek kademeli pompa
3.2.5.Yangın Pompaları: Genelde kullanılan yangın pompaları tipleri norm tip santrifüj, çift emişli santrifüj ve çok kademeli santrifüj pompalardır. İstenilen debi ve basma yüksekliğine göre yangın sistemleri bu pompalardan oluşur. 22
Yangın sistemleri genelde bir şase üzerine monte edilmiş 1,2 veya 3 adet santrifüj pompa ile emiş basınç kollektörleri, izolasyon vanaları, çekvalfler ve ihtiyaç duyulan diğer elemanlardan oluşur. Genelde sistemde kullanılan kollektörler redüksiyonlar elektro galvaniz kaplı çelikten oluşmakta olup ihtiyaca göre paslanmaz malzemeden de imal edilebilir. Pompa sistemi, NFPA 20 standardına uygun olmalıdır. Bu standart yangından korunma için sabit pompaların tesisatı ile ilgili gerekenleri tanımlayan ve dünyada bu konuda en çok benimsenmiş, yangın söndürme sistemlerinde kullanılan en yaygın ve en ayrıntılı olan bir standarttır. NFPA 20 standardı yangın pompalarının seçimini, montajını, kabul deneylerini ve işletimini kapsamaktadır. Yangın pompalarında sızdırmazlık yumuşak salmastra ile sağlanıp yataklama en az 5000 saat ömürlü rulman ile olmalıdır. Yangın pompalarının basma yüksekliği 30-140 metre arasında değişmektedir. Yangın pompaları elektrik ve dizel tahrikli olabilir.
ŞEKİL 17: Yangın pompası
3.2.6.Frekans Konvertörlü Santrifüj Pompalar: Pompaların debilerinin aslında mevsimler, iklim şartları, zonlar arasındaki farklılıklar, proses şartları vb. bir dizi dış etkene bağlı olarak değişken olması gerekmektedir. Dolayısıyla tesisatlarda kullanılan pompaların gücünü tesisatın o andaki gereksinimine uygun olarak ayarlayabilmesi gerekmektedir.
23
Sabit debili pompa sistemlerinde pompalar her zaman nominal devir hızlarında çalışarak en yüksek değerde elektrik tüketmekte ve işletme giderlerinin gereksiz yere yükselmesinin yanı sıra pompa ve diğer tesisat ekipmanlarınn da en yüksek mertebede aşınmasına sebep olmaktadır. Neden frekans konvertör kullanıyoruz? Çünkü değişen ihtiyaçlara göre pompamızın debisini ve basma yüksekliğini sürekli olarak değiştirmemiz gerekiyor ve bunu yapabilmemiz için pompanın hızını sürekli değiştirmemiz gerekli, bu hız değişimini de elektrik motoruna akuple bir frekans konvertör cihazı ile yapabiliyoruz. Bu sayede binalarımızda veya endüstriyel tesislerde gece saatlerinde veya proses gereği debi talebi düştüğünde pompamızın hızını düşürüp, düşük debide çalışmasını sağlıyoruz. Frekans konvertörü kullanımının avantajları:
%80’ e varan enerji tasarrufu sağlar Sabit basınç elde ederek konut veya otellerde konfor artışı sağlar Pompaların mekanik ömrünü çok uzatır Motor üstü frekans konvertör kullandığınızda sadece pompayı kontrol etmekle kalmaz motoru da korursunuz ve komple bir güvenlik sağlar.
ŞEKİL 18: Frekans konvertörlüsantrifuj pompa
24
4.SANTRİFÜJ POMPA ELEMANLARI 4.1.Temel Santrifüj Pompa Elemanları Dönen bir çarkın kanatları arasına alınan sıvı taneciklerinin ivmelendirilerek çevreye savrulması prensibine göre çalışan santrifürj pompaların kesiti ve parça listeleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
4.2.Santrifüj Pompa Ana Elemanları 4.2.1.Salyangoz Santrifüj pompalarda çarkın içinde döndüğü yuva (volute) merkez etrafında ve dönüş yönü istikametinde gittikçe artan bir hacme sahip olduğu için ülkemizde salyangoz olarak adlandırılır. Bu yuva, çark kanatlarından çıkan sıvıyı toplayarak sıvıdaki hızı basınca dönüştürmektedir.
ŞEKİL 18: Salyangoz kesiti ve örneği
4.2.2.Çark Pompa motorunun vermiş olduğu dönüş hareketini, yani mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştüren üzerinde kanatçıklar bulunan elemanlardır. Çarklar pompanın basmış olduğu sıvının cinsine uygun olarak dökme demirden veya bronzdan elde edilebilirler. Pompalarda çark sayısı birden fazla olabilir. Çark sayısına kademe sayısı da denir. Birden fazla çark olan pompalara ise çok kademeli pompalar denir.
4.2.3.Mil Pompanın tahrik organıdır. Elektrik motorundan alınan dönüş hareketini çarka aktaran ve çok kademeli pompalarda rotorun parçalarını üzerinde t aşıyan kısımdır. 25
Pompalarda istenilen basıncı elde edebilmek için mil üzerinde birden fazla çark bulunabilir. Pompa mili yataklar tarafından hassas olarak yataklanmalıdır. Yataklama işlemi hassas olarak yapılmaz ise mil üzerinde bulunan çarklar salyangoza ve ya aşınma ve yıpranma halkalarına çarparak sistemin kısa zamanda zarar görmesine neden olur. Milin pompa gövdesinden dışarı çıkış ve giriş yerlerinden sıvıların kaçışını pompanın içerisine hava girişini önlemek için salmastralar kullanılmıştır. Mil hareketini elektrik motorundan, kaplinler vasıtasıyla alır. Küçük tip pompalarda ise mil hareketini direkt olarak elektrik motorundan alabilir. Pompa mili çarka doğrudan kamalı olup, mil dönünce çarkta döner. Genelde mil malzemesi Ç10401050 olarak kullanılır. Özel durumlarda AISI 304-316 gibi paslanmaz malzemelerden imal edilirler. Millerin rulman içerisinden geçen kısımları taşlanarak hassas işlenirler.
4.2.4.Pompalarda sızdırmazlık elemanları; Biri hareketli, diğeri sabit bulunan iki makina parçası arasında sızdırmazlık sağlayan parçalara salmastra denir. Genelde pompa, musluk, mil yatağı gibi yerlerde kullanılır. Başka bir tarifle, eğer bir makina parçasının içinden kuvvet geçmesini istiyorsanız, fakat akışkan geçmesini istemiyorsanız, araya salmastra koymalısınız. Zira salmastranın alternatifi son derece pahalı yöntemlerle işlenmiş ve yine de uzun süre sızdırmazlık garantisi bulunmayan, hassas yüzey işleme yöntemleridir. Bu yöntemlere mahkûm olmak yerine salmastra konulur ve sızdırmazlık ucuz ve güvenli bir şekilde sağlanmış olur. Hareketli parçalar arasında sızdırmazlığın sağlanması, hız, basınç, sıcaklık, ortam akışkanının kimyasal özellikleri gibi faktörlere bağlıdır. Ayrıca, salmastra kutusu dizaynı, mil ve yuvanın yüzey temizliği, salmastra yerleştirme şekli ve mil salgısı da salmastranın sızdırmazlık özelliğini etkiler.
26
İdeal bir salmastra:
Basınç, hız, sıcaklık, akışkan gibi kullanılacağı ortam şart larına uygun olmalıdır.
Değişik şartlarda kullanılabilmeli, böylece stok çeşitleri en aza indirilebilmelidir.
İlk alıştırma periyodunda mil ve salmastra yuvasına kolay ve kısa sürede adapte olabilmelidir.
Mil salgısını hareket halindeyken absorbe edecek kadar elastik olmalıdır.
Fazla sürtünme ve ısı oluşturmamalıdır.
Mili aşındırmamalı, korozif etkisi olmamalıdır.
Sık sık bakım ve ayarlama gerektirmemelidir.
İstenilen çapta bükülebilecek kadar esnek olmalı, büküldüğünde kesitinde deformasyon olmamalıdır.
Uzun ömürlü ve ekonomik olmalıdır.
Salmastralar iki çeşittir: yumuşak salmastralar ve mekanik salmastralar. Yumuşak salmastralar ekonomik olduğu için tercih edilir. Akışkan kaçaklarını önlemek içinse mekanik salmastralar tercih edilir.
4.2.5.Yataklar Pompa milinin yatak içerisinde kalan kısmına muylu denir. Muyluları çevreleyerek destekleyen ve dönebilmelerini sağlayan makine elemanlarıdır. Makine gücünün veriminin artması ve çalışma düzgünlüğünün üzerinde yatakların etkisi büyüktür. Yataklar çalışma sırasındaki olaya göre iki gruba ayrılabilir. Bunlar kaymalı yataklar ve rulmanlı(yuvarlanmalı) yataklardır. Çalışma sırasında yatağın herhangi bir yeri hareket etmiyor ve muylu yatak içerisinde sürtünerek dönme hareketi yapıyor ise böyle yataklara kaymalı yataklar denir. Kaymalı yataklarda enine ve boyuna kaymalı yataklar olmak üzere ikiye ayrılır. Santrifüj pompalarda nadir olarak kullanılan yatak tipleridir. Muylunun dönmesi için muylu ile yatağın hareketsiz kısmı arasına yuvarlanan parçlara yerleştirilmiş olan yataklar rulmanlı(yuvarlanmalı) yataklardır. İç bilzeik, yuvarlanan parçalar, kafes, dış bilezik, yatak kutusu rulmanlı yatakların ortak kısımlarıdır.
27
ŞEKİL 19: Rulmanın kısımları
4.2.5.1.Rulman Dairesel veya eksenel hareketle iş yapan veya çalıştırılan birçok makinada rulmanlar kullanılır. Rulmanların asıl vazifesi; verilmesi gereken hareketin mümkün olan en az sürtünmeyle yani güçten en az ödün verilerek iletimini sağlamaktır. Yandaki resimde, bir iç halka ve bir dış halkanın iç içe geçirilmesiyle oluşturulmuş
basit
bir
rulmanı
görmektesiniz.
Bu halkaların birbiri
içerisinde rahatça dönebilmesi içinde, ara kısma yerleştirilmiş bir dizi makara serisi bulunur. Bu makaraların hepsinin aynı boyut ve pürüzsüzlükte çok hizalı ve düzgün şekilde yerleştirilmesi rulmanın kalitesi ve ömrü açısından hayati önem taşır. Teknolojisi en yüksek fabrikalar doğal olarak en kaliteli rulmanları rahatlıkla üretebilmektedir. Rulmanlara herkesin anlayabileceği bir örnek vermek gerekirse, bisikletlerin tekerlek merkezinde jantın bağlı olduğu milin üzerinde rulman yer alır. Bu rulmanlar tekerlek milinin yataklanmasıyla tekerleğin ekseni etrafında rahatça dönebilmesini sağlamaktadır. Bu noktada rulman ne kadar kaliteli ve sürtünmesiz olursa, pedallardan bisiklete iletilen hareket de o denli kolay olacaktır. Bisikletlerde kullanılan bu rulmanlar yandaki resimdeki gibi makaralı değildir, bunlar bilyalı rulmanlardır. 28
4.2.5.2.Rulmanların Sınıflandırılması Yuvarlanma elemanlarının tipine göre: • Bilyalı Rulmanlar • Makaralı Rulmanlar Maruz kaldıkları yüklere göre: • Radyal • Eksenel
4.2.5.2.1.Bilyalı Rulmanlar(Radyal) Bilyalı rulmanlar tüm rulman tipleri içerisinde en yüksek devir sayısı sınırına eşittir. Bu tarz rulmanlarda bilyaların küresel yapısı nedeniyle bilyaların sadece üst noktası halka yataklarına temas etmektedir. Bu nedenle makaralı rulmanlara göre daha az yüzey teması sağladıklarından daha az sürtünme ile daha yüksek devir sayıları elde edilebilir. Radyal boşluğa bağlı olarak, normal çalışma şartlarında eksen konumuna bağlı olarak 8-16 dakika açı altında eğik takılabilirler. Standart seri imalat programlarında genellikle temassız kapaklı, tek sıra bilyalı rulmanlar olduğu gibi temaslı contalı rulmanlarda bulunmaktadır. Her iki tarafında da kapağı bulunan rulmanlar bakım gerektirmez ve 20°-120° (253K-293K)arası çevre koşullarında çalışmaya uygundur. Çift sıra Bilyalı rulmanların radyal yük taşımakapasitesi tek sıralı olanlara göre daha yüksektir ancak eksenel olarak daha az yüktaşıyabilirler. Eğik konumlara da müsait değildir.
4.2.5.2.2.Bilyalı Rulmanlar(Eksenel) Eksenelbilyalı rulmanlar parçalarına ayrılabilirler. Bu rulmanlar hem tek hem çift yönde görev yapabilen tiplerde imal edilmektedir. Tek yönlü eksenel rulmanlar mil bileziği, bilye takımı ve gövde bileziğinden meydana gelmektedir. Çift yönlü eksenel rulmanların parçaları ise iki adet gövde bileziği ve iki adet bilye takımı ve ara bileziğidir. Her iki rulman tipidebüyük eksenel yükleri taşıyabilir.
4.2.5.2.3.Omuzlu Bilyalı Rulmanlar Yapı olarak tek sıralı bilyalı rulmanlardan farklı dış bilezikte tek omuz bulunmaktadır. Eksenelyükler kısıtlı olarak taşınabilir. Bilye kafesi, iç bilezik ve dış bilezik değiştirilebilir yapıdadır ve ayrı ayrı takılırlar. Bu sayede her iki bilezik için sıkı yataklanma imkanı olur ve seri montajdabüyük yarar sağlar.
29
4.2.5.2.4.Eğik Bilyalı Rulmanlar Tek sıralı ve çift sıralı eğik bilyalı rulmanlar olarak imal edilmektedir. Tek
sıralı
eğik
Bilyalı
rulmanlar: Sadece
bir
yönden
gelen
eksenel yükleri taşıyabilirler ve bunedenle ikinci bir rulmanın yanına monte edilmeleri gerekir. Tek sıralı eğik Bilyalı rulmanlar parçalarına ayrılmazlar. Yük açısı 40° dir.En uygun yük dağılımı kuvvet oranları 1 olduğu zaman sağlanır(Fa / Fr =1). Yüksek devirlerde çalışmaya uygundur ve karşıt rulmanlara olan mesafe kısa seçilmelidir. Çünkü milin ısıya bağlı uzunluk değişimleri rulmandaki çalışma boşluğunu etkiler. Tek sıra eğik bilyalı rulmanların iç bilezikleri iki parçalı ve yük açıları 35°olanlarına dört nokta temaslı rulmanlar denir. Yüksek taşıma gücüne sahiptir ve eksenel yükleri her iki yönde karşılayabilir. Ayrıca dört nokta temaslı rulmanlar yüksek devirlerde çalışmaya uygundur. En iyi çalışma şartı kuvvetleri oranının 1,27olduğu(Fa/Fr=1,27) orandır. Çift sıra eğik bilyalı rulmanlar: Çift sıralı eğik bilyalı rulmanların standart cinsi parçalarına ayrılmaz ve yük açısı 32° dir. Bu rulmanların iki parçalı iç bileziği olan ayrılabilir tipleri de mevcuttur ve güç açısı 45° dir. Eksenel yükleri her iki yönde ve aynı derecede taşıyabilirler.
4.2.5.2.5.Oynak Bilyalı Rulmanlar Oynak bilyalı rulmanlar çift sıralı, dış bilezikteki yuvarlanma yolu içbükey küre biçiminde olan, parçalarına ayrılabilen rulmanlardır. Bu nedenle açıları ayarlanabilir. İç bileziği geniş oynak bilyalı rulmanlar çekme olarak imal edilmiş millerle takılmaya uygundur. İç bileziğin bir tarafında bulunan tespitleme boşluğuna takılan iç bileziğin mil üzerinde dönmesi önlenir. İç bileziği geniş olan oynak bilyalı rulmanlardan iki tanesi bir yataklama için kullanılacaksa
tespitleme pimlerinin ya içe yada dışa
doğru gelecek şekilde takılması gerekir.
4.2.5.2.6.Silindirik Makaralı Rulmanlar Silindirik makaralı rulmanlar parçalarına ayrılabilen radyal rulmanlardır. Makaralar ve yuvarlanma yolları arasındaki çizgisel temas uygun şekle getirilmiş ve gerilimler bu yolla giderilmiştir. Radyal yük taşıma gücü 2-4 dakika arasında bir eğriliğe müsaade edilmektedir. Bu rulmanlar bilyalı olanlara göre çok daha dayanıklıdır. Çok zor dağılırlar.
30
4.2.5.2.7.Oynak Makaralı Rulmanlar Oynak makaralı rulmanlar çift sıralı, dış bilezikteki yuvarlanma yolu içbükey küre biçiminde olan ve parçalarına ayrılmaz rulmanlardır. Bu nedenle rulmanların ayarlanabilir. Yataklanmalarda eksen hatalarından ve eksene göre 0.5°’ye kadar olan mil esnemelerinden etkilenmezler. Büyük rulmanlar mukavemet sınırları yakın yüklerde çalıştırıldıkları takdirde yağlama sorunları ortaya çıkabilir. Genellikle dış bilezikte yer alan yağlama kanalı veya yağlama deliği soruna çözüm getirmektedir.
4.2.5.2.8.Konik Makaralı Rulmanlar Konik makaralı rulmanlar parçalarına ayrılabilirler. Makaralar ve yuvarlanma yolları arasındaki çizgisel temas en uygun şekle getirilmiştir. Kenar gerilimleri bu yolla giderilmiştir. Konik makaralı rulmanlar eksenel yükleri bir yönde taşıyabilirler. Karşı destek olarak ikinci bir konik makaralı rulman kullanılabilir. Isıya bağlı olarak milde meydana gelen uzunluk değişimleri rulmanın çalışması için gerekli olan rulman boşluğunu olumsuz etkiler. Bu nedenle karşıt rulmana olan mesafenin küçük tutulması gereklidir. Rulman boşluğu montaj esnasında karşıt rulmana göre ayarlanır.
4.2.5.3.Yatakların Montajı Yatakların randımanlı çalışması ve zamanından önce bozulmaması için takma işleminin doğru ve temiz olması şarttır. Takma işlemi temiz bir yerde yapılmalı uygun takım seçilmelidir. Mevcut bir pres varsa preste montaj yapılabilir. Presle iç bilezik arasına kapak veya temiz bir boru parçası konulmalıdır. Büyük yataklar önceden yağ banyosu içinde ısıtılırsa kolayca monte edilir. Isıtma işlemi 120 C’ den fazla olmamalıdır. Bir yatak açıkta asla ısıtılmamalıdır. Sıcak yatağın tutulması için temiz eldiven veya bez kullanılmalıdır. Yatak soğuyana kadar dayanma yüzey ince kuvvetle bastırılmalıdır. Bu şekilde milin faturasına yatağın dayanması sağlanır. Yuva içine sıkı geçmelerde yatak oturma yüzeyi hafifçe yağlanarak boru parçası yardımıyla yatak takılır bu gibi durumlarda boru parçası dış bileziğe dayatılmalı ve kuvvet dış bileziğe uygulanmalıdır. Silindirik makaralı yataklarda yatağın iki bileziği birbirinden ayrı olduğu için önce serbest bilezik takılır. Bunun yüzeyi hafifçe yağlandıktan sonra makaraları taşıyan bilezik takılır. Bu esnada mil veya yuva hafifçe döndürülmeli tutukluk olmamasına dikkat edilmelidir.
31
Konik makaralı yataklarda montaja dış bileziğin takılması ile başlanır, bunun için bir borudan faydalanılır,sonra iç bilezik takılır. Mil somunu yerine vidalanır ve bir yandan da kasnak veya mil döndürülür. Hafif frenlenene kadar sıkılır. Bundan sonra mil kolayca dönünceye kadar somun gevşetilir. Mil somunu emniyete alınır. Konik delikli yataklarda iç bilezik manşon üzerine sıkı geçme olarak takılır. Manşonu sökerken işaretlenen yere kadar sürülür. Manşon yarığına bir tornavida takılarak esnetilmek suretiyle işlem kolayca yapılır. Yatak yerine takılmadan delik yüzeyindeki koruyucu madde temizlenir. Yatak manşon üzerine sürüldükten sonra somun sıkılır.
4.2.6.Kaplin ve Millerin Eksenel Ayarları Bir santrifüj pompanın kaplin ve mil eksenel ayarında en önemli iki etken titreşim ve balanssızlıktır. Titreşime neden olan arızalar; balanssızlık, eksenel ayarsızlık, mekanik gevşeklik, rulman arızası, yağlama hatasından kaynaklanan arızalar, elektrik kökenli arızalar olabilir. Balanssızlık nedenleri ise hatalı montaj, malzeme aşınması, kırılan ya da düşen parçalar, malzemenin dökümü esnasındaki görülemeyen noktalarda oluşan boşluk yada boşluklar, kama ile kama yolunun uyumsuzluğu, çevresel takılı olan cıvata, somun gibi nesnelerdeki ağırlık farklılıkları, bakım esnasındaki yeni parçaların ilave edilmesidir. Aynı eksen üzerindeki millerin birbirleri ile sıkı, o ynak veya çözülür kapanır şekilde birleştirmek ve dolayısı ile güç ve hareket iletmek kaplinlerin değeridir. Ölçüleri genellikle mil çaplarına göre standardize edilmişlerdir. Kaplin bağlantılarında kaplinin her iki yanına birer yatak yerleştirilmelidir. Kaplinleri yataklardan uzağa yerleştirmek hatalıdır. Kaplinler çalışma şartlarına uygun olarak çeşitli tipte yapılırlar. Genel olarak şu şekilde gruplara ayrılırlar:
4.2.6.1.Rijit Kaplinler Rijit kaplinler mil eksenleri arasındaki düzgünsüzlükleri karşılayamadığından bağlantı yerinde tepki kuvvetleri ve momentler meydana gelir. Bu nedenle millerin çok titiz bir şekilde merkezlenmesi gerekir; ayrıca bu kaplinler , alçak devir sayılarında ve nispeten küçük düzgünsüzlüklerinsöz konusu olduğu yerlerde kullanılabilir.
32
4.2.6.2. Esnek Kaplinler Esnek kaplinler millerin sapmalarına izin verir. Bu nedenle bu kaplinler, rijitkaplinlere göre paratikte daha çok kullanılmaktadır. Bu gruba dahil olan kinematik bağlı ve elastik kaplinler dinamik davranışları bakımından birbirlerinden tamamenfarklıdır. Kinematik bağlı kaplinlerin dinamik davranışları , döndüren ile döndürülen mil eksenleri arasındaki radyal aralığa ve eğilme açısına bağlıdır. Sistemdeki titreşimleri ve darbeleri söndürmez. Buna karşın elastik kaplinler , bağlantı elemanının elastikliğine bağlı olarak sönümlemeye sahip olup darbeleri ve t itreşimleri karşılar.
4.2.6.2.1. Kinematik bağlı kaplinler -oldham kaplini -dişli kaplinler -kardan kaplini
4.2.6.2.2. Elastik Kaplinler Bir elastik ara elemana sahip bu kavramalar, iki yarının dönme hızları zaman zaman farklılık gösterebildiğinden, eksenler çakışsa da rijit kavramalar sınıfına girmezler. Elastik kaplinler, moment iletmenin yanısıra diğer kavramalarda rastlamadığımız üç önemli fonksiyonu da yerine getirirler: 1. Tahrik sistemini rezonans titreşimlerinden korurlar. Elastik kaplin ile sistemin özgül frekans değeri değiştirilir. 2. Hızla ivmelenen makinelerin oluşturduğu periyodik olmayan veya periyodik ( pistonlu motorlardaki gibi) moment değişikliklerini elastik elemanlarında depolayıp iç ve dış sürtünmelerle bir kısmın ortadan kaldırırlar. 3. İmalat toleransları, montaj hataları, zaman içerisinde makine temelindeki küçük çökmeler vb.gibi nedenlerden dolayı oluşan mil eksenleri arasındaki küçük sapmaları -mümkün olduğunca- büyük reaksiyon kuvvetleri oluşmadan dengeler.
33
4.2.6.3.Kaplinlerin Mile Taklılıp Sökülmesi Santrifüj pompalarda kaplinlerin millere takılıp sökülmesinde aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir: *Kaplinler, çapına ve taşıyacağı yüke uygun standartta bir kama ile mile montajı yapılmalıdır. *Kaplin yarıları genellikle mile çakılarak monte edilir, ancak yarı kaplinden önce kaplin kepi mile takılır daha sonra yumuşak bir malzemeden yapılmış bir tokmak vasıtası ile kama merkezletilir, uygun tipte bir gres yağı sürüldükten sonra yerli kaplin mile takılmalıdır. *Şayet kaplin belirli bir sıkılık nedeniyle normal çakma yöntemi ile mile takılamıyor ise ısıtma işlemi uygulanır. Bu ısıtma işlemi şaloma ile değil, uygun bir yağ kabındaki yağ ile homojen olarak gerçekleştirilmelidir. Kaplinler mile ortam sıcaklığı dahil maksimum 180C ısıtılarak çakılır. Kaplin çapı küçüldükçe aynı oranda ısıtma derecesi de düşer. Örneğin 100 mm iç çapındaki bir kaplin, ortalama 125C ısıtılarak mile çakılır. *Kaplinlerin çakılıp sökülmesi esnasında yataklardaki mevcut rulman, kapak gibi elemanların tasarlanmaması için tedbir alınmalıdır. *Kaplinlerin takılması işleminde genel olarak fiziki yapılarına zarar verebilecek her türlü davranıştan kaçınılmalıdır. Genel olarak kaplinlerin mile montajı esnasında mil ve kaplin arasındaki sıkılık durumu, çalışma şartlarına ve boyutlarına uygun olarak tolerans cetvellerinden tespit edilir. Bazen malzeme cinsi yanı sıra boyutları da dikkate alınmadan 0,05 mm sıkılık toleransı belirtilir. Bunun sonucunda da olumsuz hadiseler yaşanır. Özellikle sıcak çalışma ortamlarında yüke göre sıkılık az geldiğinde mil yuvaya tutulamaz ve tüm yük kamaya biner. Özellikle hareketin iki yönlü sağ sol olduğu durumlarda kama ve çalıştığı yuvalar bozulur. Bazı kaplinlerin malzemesi mil malzemesinden farklı olmakta ve bunun sonucunda da genleşme katsayısı farklılığından dolayı, kaplin mile ya aşırı sıkılıkta ya da boşluklu geçmektedir. Çap farkları açısından da dikkat edilmesi gereken hususlar vardır. 34
Küçük çaplı miller küçük yükleri büyük çaplı miller de büyük yükleri taşıdıklarından dolayı bu miller üzerinde çalışan kaplinlere mil çapı yazılıp uygun ölçüye göre toleransı konur. Mil çapı daima tam değer olarak düşünülür.
4.2.6.4.Eksenel Ayar Metodları Kaplinlerde genel olarak merkezlemeye çok önem verilmelidir. Merkezlemeden maksat kaplinlerin birbirine bağlanacağı iki milin eksenlerinin üst üste çakışmasının sağlanmasıdır.
4.2.6.5.Kaplin Seçimi Burulma Momenti =
Motor Gücü x 9550 Milin Dönme Hızı
Bu formülde 9550 rakamı sabit bir sayıdır Motor gücü kw olarak alınır Milin dönüş hızı devir/dk Burulma momentinin değeri (Newtonmetre) olarak elde edilir. Tork = Burulma Momenti x Sıcaklık faktörü x Yük Faktörü x Duruş-Kalkış Faktörü Formülde sıcaklık faktörü, yük faktörü, duruş kalkış faktörü verilen çalışma katsayıları tecrübeler neticesinde rakamsal olarak tablolarda verilmiştir. Kullanıcı ortam ve çalışma şartlarına göre uygun rakamı seçerek torku bulabilir.
SICAKLIK FAKTÖRÜ: A -30C-+30C arası
1,0
+30C-+50C arası
1,3
+50C- +70C arası
1,5
+70C-+80C arası
1,8
+80C-+100C arası
2,0
TABLO 1: Sıcaklık faktörü değerleri 35
Yük faktörü: B Yük Hafif
Katsayı Bu gruptaki makinalar 1,1
Yük Orta Ağır
Ahşap işletme tezgahları,kepçelielevatörler,hafif sıvı mikserleri, Ambalaj makinaları
1,3
Yük
Çamaşır makşnaları, tel çekme tezgahları, paletli çekiciler, hafif merdaneli taşıyıcılar, tekstil ve dokuma tezgahları, takım tezgahları, sac bbükme ve kesme tezgahları, plastik kırma makinaları
Ağır Yük
1,8
Sondaj sistemleri, ağır parça taşıyan konveyörler, jeneratör ve konvertörler, kırıcılar, tuğla presleri, yürüyüş bantları, ahşap bıçkıları,çekiçler
Tahrik grubunun pistonlu motor olması durumunda yukarıdaki katsayıar1.5 ile çar pılır. TABLO 2: Yük faktörü değerleri Durma kalkma faktörü:C 1 saatte azamş 30 defa durma kalkma
1
1 saatte azami 60 defa durma kalkma
1,2
1 saatte azami 60 defadan fazla durma kalkma
1,5
TABLO 3: Durma kalkma faktörü
4.2.7.Pompaların Kaide Üzerine Montajı Şaseli santrifüj pompaların gürültüsüz çalışabilmesi için pompa kaidesinin doğru planlanması ve inşaası son derece önemli bir faktördür. Doğru yapılmış bir kaideye, pompa şasesinin sağlam bir şekilde bağlanması ve her pompa için ayrı bir kaide öngörülmesi mümkün olduğunca sessiz ve titreşimsiz bir işletim için tavsiye edilmektedir. Titreşimin binaya aktarılmasına engel olmak için kaide betonunun bina yapısından esnek bir izolatör ile ayrılması gerekmektedir. Kaide betonunun dökülmesi esnasında mekanik bağlantı sağlayarak ses köprüleri oluşmasına neden olabilecek harç akıntısı, çakıl, tuğla parçası, inşaat artıkları vb. malzemelerin bina ile kaide betonu arasında bulunmamasına dikkat edilmelidir. Pompanın boru bağlantılarının pompa gövdesine yük bindirmeyecek şekilde monte edilmesine dikkat edilmelidir. Emme ve basma borularının pompa flanşlarına yakın bölgelerden kelepçeler ile desteklenmesi tavsiye edilir. Pompa şasesinin üzerine yerleştirileceği beton kaidenin yapılmasında dikkat edilmesi noktalar şunlardır: 36
Kaide kalıbının en altına önce15-25 cm kalınlığında küçük çakıl taşlarından oluşmuş temel çakıl serilmelidir.
Kalıbın içine özellikle ankraj saplamaların içine yerleştirileceği beheri 250300 mm uzunluğunda ve 80 mm boyutunda 4 veya 6 adet erkek kalıplar öngörülmelidir.
Beton iyice donduktan sonra ankraj kalıpları sökülmelidir. Bir ucu çatal yapılmış korozyona dayanıklı ankraj cıvataları pompa şasesinin delik ölçülerine uygun olarak ankraj deliklerinin içine yerleştirilmeli ve deliklere beton şerbeti dökülerek dondurulmalıdır.
5.SANTRİFÜJ POMPANIN TEMEL BÜYÜKLÜKLERİNİN HESAPLANMASI 5.1.Pompa Tipinin Saptanması Genel olarak santrifüj pompalarda özgül hız arttıkça çark radyal halden eksenel hale döner. Özgül hıza göre santrifüj pompaların sınıflandırılması aşağıda verilmiştir Tip
ns
Tam santrifuj pompalar
60-150 dev7dak
Helikosantrifuj pompalar
150-400 dev/dak
Yarı eksenli santrifuj pompalar
400-700 dev/dak
Eksenelsantrifuj pompalar
700-1000 dev/dak
. TABLO 4:Pompa tanımlama aralıkları Özgül hıza göre pompa tayini için ;
nq
n Q1 2 H 3 4
Yukarıdaki formülde n (dev/dk), Q (m 3/sn) Bazı teknik literatürde, özgül model pompa, Q=1 m 3/sn, Hm =1 mss değeriyle tarif edilmiştir. Bu pompanın devir sayısı n q ile gösterilmektedir. n s
3,65 nq 37
5.2.Verimler 5.2.1.Pompa verimi Pompa verimi, özgül hıza bağlı olarak (Ek 1)’ den bulunur.
5.2.2.Hidrolik verim Akışkan, makinanın içinden geçerken sürtünme kayıplarına uğrar. Akışkan katı cephelere sürtünmesinden ve iç sürtünmesinden açığa çıkan ısı bir daha geri alınmamak üzere ortama geçer ve kaybolur. Akışkan sürtünmelerinin oluşturduğu, bu kayıplara hidrolik kayıplar denir. Pompalarda kanatlardan akışkana aktarılan enerjinin bir kısmı hidrolik kayıplara harcanır. Kalan kısmı pompadan geçen akışkan tarafından kazanılır. Pompa çarkı kanatlarından akışkana aktarılan enerji ancak belirli bir yüzdesi akışkana geçer, geri kalanı hidrolik kayıplara harcanır.Bu yüzdeye hidrolik verim denir. Hidrolik verim
ηhidrolik =1-(0,071/Q0,25)
5.2.3.Mekanik verim Yatak ve salmastra sürtünmeleri ile kavramadaki hava sürtünmelerinin sebep olduğu kayıplara, mekanik kayıplar denir. Yağ pompası, hız düzengeci gibi yardımcı elemanların hareketlerinin makina
milinden
almaları halinde makinaların sarf
ettikleri güç ve mekanik kayıplar dahil olur. Genel bir kabulle pompanın mekanik verimi %96 civarındadır.
5.2.4.Volumetrik(Hacimsel) verim Döner parçalar ile sabit parçalar arasında metal sürtünmesi olmaması için daima belirli bir açıklık bırakılır. Böylece pompa çarkının gövde içinde serbestçe dönmesini sağlar. Basınç pompa çarkının emme tarafında düşük, basma tarafında yüksektir. Bu nedenle çarktan çıkan akışkanın hepsi basma borusuna gitmez. η pompa=ηhidrolik xηvolumetrik xηmekanik
38
5.3.Pompa Mil Gücünün Hesabı Pompa mili ileteceği moment, devir sayısı ve malzeme özelliğine göre tayin edilir ve boyutlandırılır. P mil
Q H
ng: genel pompa verimi (Ek 1)
g 102
ε : emniyet katsayısı olmak üzere P motor * P mil içinε: 1.2-1.3
P<4 kw
4
içinε: 1.1-1.2
P>20 kw
içinε: 1.05-1.1
360000 xP
d mil
motor
z n
(cm)
Yukarıdaki formülde dmilcm olarak bulunur.
6.POMPA ORGANLARININ HESAPLANMASI 6.1.Pompa Çarkı Giriş Boyutları Çark pompanın en önemli organıdır. Hesaplama ve imalat safhasında büyük özen gösterilmelidir. Hesaplama esnasında izlenecek yolda önce pompanın emme ağzından itibaren çarkın giriş ağzının boyutları ve kanat giriş açısının hesaplanması gerekir. De: Emme borusu çapı Do: Çark giriş ağzı çapı b1: Çark giriş genişliği β1: Kanat giriş genişliği De
4*Q ( m) * V e
ŞEKİL 20: çark boyutları
39
Bu formülde Q(m3/sn) emme borusundaki hız V e ise (m/sn) dir.Ve için (Ek 2) den debi ve devir sayısına bağlı olarak bir değer okunur. C o
4Qt ( Do 2 d g 2 )
Çark giriş ağzı hızı
QT: Çarkın içinden geçenkaçaklar göz önüne alınarak hesaplanan esas debi Q/n k ya da ilk yaklaşıkla (1.05-1.1)xQ olarak alınabilir. Dg :Göbek çapı =1.5x d mil olarak alınabilir. D1 : Çark giriş ortalama çapına ait kesitteki C 1 mutlakhızı C0 hızına göre bir miktar arttırılır. C1=1.1xC0
çark giriş hızı
Bu hız arttırmanın sebebi kanatlardan dolayı kesitte oluşacak küçülmeden kaynaklanır. Kesit daraldığında hız 1.05-1.1 oranında bir artış gösterir. Optimum çalışma için giriş hız üçgeninde α 1=90o alındığında çarka girişteki C 1 mutlak hızının Cm1 meridyen hızına eşit alınması gerekir. α1=90o için C1=Cm1 D1 çark giriş kanadı ortalama çapı; D 0 çapından biraz küçük seçilerek boyutlandırılır. Schulz katsayısı σ = 0.90-0.95 olmak üzere D1=σs.Do alınır. D1d=Do+(2-4) (mm) D1i=2D1-D1d
(mm)
β1 kanat girişindeki akışkana ait giriş açısı ; optimum çalışma noktasına C u1 giriş dönel hızının sıfır olduğu kabulüyle kolayca hesaplanabilir. α1=90o
Cu1=0
C1=Cm1
U1=πD1n/60 (m/sn)tgβ1=Cm1/U1
40
Kanat giriş açısının 10 o ile 20o arasında kalması uygundur. Kavitasyon bakımından en uygun açı 17 o olmakla beraber kanat uzunluğunun büyük ve kanat kanalları arasındaki koniklik bakımından en uygun açı 12 odir. Silindirik kanat imalatı için: (β11-β1d)<6 olmasına dikkat edilmelidir. Kaskat kanat etkilerinden dolayı akışkanın çarka girebilmesi için β 1 açısı δ kadar büyütülmelidir. (1o-3 o) çark giriş genişliği olan b1 kanat sayısı ve kanat giriş kalınlığı henüz hesaplanmadığından yaklaşık olarak bulunur. Daralma katsayısı λ’nın gerçek değeri bulunduktan sonra b 1 gerçek değeri de bulunur. λ 1 ilk yaklaşık 0.6-0.7 arasında alınır. b1=Qt/πD1λCm1
6.2.Çark Çıkış Koşulları ve Boyutlarının Hesaplanması Kanat çıkış hız üçgenlerinin oluşma teorisinden bilindiği üzere sonsuz ince ve sonsuz kanat sayısındaki teorik hız üçgeni ile akışkana ait gerçek hız üçgenlerinin saptanması ve gerekli boyutların hesaplanması gerekir. Önce D 2 çark çıkış çapı bulunmalıdır. Hm=ψU22/2g Burada U2 çıkış çevresel hızı olup (m/sn ) dir. ψ :Basınç katsayısı (Ek 4) den ns ye bağlı olarak okunur. D 2 çapı U2nin yardımıyla U 2
k u 2 2 gH m
Formülden yeni bir U 2 ve dolayısıyla yeni bir D 2 elde edilir. Bulunan D 2 arasında büyük olan normlara uygun hale getirilerek kullanılır. Bu norm çapa uygun yeni bir U2 hesaplanmalıdır. Büyük çap alınmasının nedeni yapılacak olan kontrol ve deneylerden sonra küçültebilmesinin uygun olmasıdır. D 2 çapı bulunduktan sonra D 2/D1 oranı sınr değerleri için Ek11 den özgül hıza bağlı olarak kontrol edilmelidir. C m 2
k cm 2 2 gH m
Formülünden C m2 hesaplanabilir. 41
Cu2teğetsel hız bileşeni, akışkanın çarkı terk ederken teğet doğrultusu ile yaptığı β 2 açısının ve dolayısıyla kanat çıkışı açısı olan β 2k açısının saptanması için bilinmesi gereken bir büyüklüktür. Euler denkleminden α 1 =90o için Cu2=gHm/U2nh (m/sn) nh= hidrolik verimi tablolardan n s ye bağlı olarak okunur. Böylece kaskat kanat halinde akışkana ait gerçek hız üçgeninde β 2 gerçek çıkış açısı formülü tgB2
C m2 U 2
C u 2
olarak yazılabilir. Ancak kaskat kanat etkisi nedeniyle , konstrüktif kanat açısı olan β 2k açısı hesaplanan β2 açısından daha büyük olmalıdır. Yani eğer akışkanın çarkı β 2 açısı ile terk etmesini istiyorsak sapma da göz önüne alınarak β 2k kanat açısını β 2 den büyük seçmek zorundayız. β2k =β2͚ açısının saptanabilmesi için C u2͚ teorik teğetsel hız bileşeninin bilinmesine ihtiyaç vardır. tgB2 k
C m 2 U 2
C u 2
Teorik ve gerçek teğetsel bileşenleri arasında C u2͚ = KCu2 bağıntısı vardır. Burada K sapma katsayısı şuna eşittir. K 1
1,2(1 sin 2 ) k
Z
.
1
D 1 1 D 2
Eğer D1/D2 =0.5 olursa
2
K 1
1,2(1 sin 2 ) k
Z
haline dönüşür. Z: kanat sayısıdır ve ; z 6,5
D 2 D1 D 2 D1
sin
m
olarak formüle edilmiştir. 42
Yukarıdaki formüllerden anlaşılacağı üzere C u2͚ değerini hesaplayabilmek için β 2k açısının bilinmesine ihtiyaç vardır. Diğer taraftan β 2k açısı da ancak C u2͚ değeri bilindikten sonra saptanabilir. Burada uygulanması gereken yöntem iterasyon yardımıyla bir β2k değeri seçilip işlemlerden sonra bulunan β 2k ile karşılaştırılmasıdır. Eğer yapılacak işlemleri maddeleştirirsek :
β2k açısı kanat açısı seçilir. Z kanat sayısı hesaplanır K sapma katsayısı hesaplanır Cu2͚ bulunur Çark çıkış genişliği b2 nin bulunması için süreklilik denklemi çark çıkışı için yazılırsa, Qt=πD2 b2λ2Cm2 Buradan; b2
Q . D 2. 2.C m 2
Yukarıdaki formülde λ 2 çark çıkışında kanat kalınlığından dolayı çıkış kesitinin daralmasını karakterize eder. Daralma katsayısı adını alır. Artık kanat sayısı ve giriş çıkış açıları bilindiği için λ 1 ve λ2 daralma katsayılarının gerçek değeri bulunabilir. λ2= Net çıkış kesidi / Kanatsız çıkış kesidi = 2 1
1 1
z (e2 sin 2 k ) . D 2
z (e1 sin 1k ) . D1
Kanat kalınlığı ; e2 Font çark için 4-8 mm Dökme çelik, bronz hafif alaşımlı çark için 3-6 mm olarak alınır. Ayrıca pompa büyüklüğüne bağlı olarak λ 2 daralma katsayısı 0.75 ile 0.98 arasında değişir. Hesaplamalarda e2=5 mm olarak alınacaktır. 43
6.3.Minimum Kanat Yüzeyinin Saptanması Hesaplanan Z kanat sayısı ve L kanat uzunluğu çarpımının minimum bir değeri vardır. Kovat’s metoduna göre ise kaskat kanat etkisi de göz önnüne alınarak b=1 alınarak çark kanatlarının toplam yüzeyi bulunur. Hesaplanan ve çizimde gerçek ölçü kabul edilecek olan gerçek (Z.L) değeri Kovat’s metodu ile hesaplanan (Z.L) min değerinden büyük olmalıdır. Teorik anlatıma girilmeden direkt formülizeedilirse ;
( Z . L ) min
2. . D 2.C 2 1,5.W ( 1 / ) u
p
p
Bağıntısı yazılır. W
Değeri giriş çıkış giriş hızlarının vektörel ortalaması olup
W
U 1 U 2 C U 2
2 cos Şeklinde hesaplanabilir. tg
C
2C 2 m
U 1 U 2 C u 2
m
D 2 D1
t
2. sin
L
m
1 2
2 ( D1 D 2 )
2 ZL
Tüm yukarıdaki bağıntılar sırasıyla hesaplandıktan sonra (ZL) min denkleminde yerine konur. (ZL) > (ZL)minkontrolü yapılmalıdır. Bu kontrolün temel sebebi işletme karakteristiklerinin ve özellikle manometrik yüksekliğin sağlanabilmesidir.
6.4.Difüzör Gerekli Olup Olmadığının Kontrolü Akışkana ait hız üçgeninden tgα2=Cm2/Cu2 ise ve α2 > 10o ise difüzöre gerek yoktur.
44
6.5.Salyangoz Hesabı Salyangoz içindeki akışın, serbest anafor kanununa uyduğu kabul edilerek hesaplar aşağıdaki şekilde yürütülür: Önce, salyangoz eşit dilimlere bölünür ve Q debisinin çevre boyunca eşit miktarlarda salyangoza girdiği kabul edilir. Bu uygulamada 7 kesite bölünerek 3. kesitten debinin tamamının geçtiği göz önünde tutulur. Salyangoz giriş çapı, çark çapından 2 - 4 mm büyük alınır. Çıkış borusunun konikliği en fazla 7º - 10° seçilir(3° seçilerek çizim buna göre yapılmıştır). Başlangıç ağzının çapı ise pratikte df<(0,2-0,3).D 3 seçilmelidir. Salyangoz dilinin D3 çaplı daireye uzaklığı e = D3 / 60 alınabilir Salyangoz hesabı için öncelikle eşit parçaya bölünen kesitlerin debileri bulunması gerekir. 0,0125 m3/s= 12,5L/s 1 kesitinde Q / 7 2 kesitinde 2Q / 7 3kesitinde 3Q / 7 4 kesitinde 4Q / 7 5 kesitinde 5Q / 7 6 kesitinde 6Q / 7 7 kesitinde 7Q / 7 K 3 ve D3 değerleri (Ek 6)’den okunur. C 3 K 3 2. H . g
olarak salyangoz hızı bulunur. A x
Qx C 3
L / s L dm 3 dm 2 100cm 2 2 m / s m 10dm 10 10 10cm
Formülünden kesitlerdeki alanlar bulunur. 45
6.6.Nokta Nokta Kanat Çizim Metodu Gerçekte kanat çizimi için en uygun yol kanat girişi β 1 açısı ile çıkış β 2k açısına kadar kanat boyunca nokta noktaβ açılarının değerlerini saptamak ve kanadı bu açılara uygun şekilde yerleştirmektir. Bu metod yüksek özgül hızlı ve yarı eksenel pompalarda da rahatlıkla uygulanabilir. Ancak yüksek özgül hızlı pompalarda gerçek açıları bulmak için çok zaman konik açılımlar söz konusudur. Ancak santrifüj pompalarda kanat girişindeki açılar gerçek değerinden biraz farklı ise de kanadın büyük kısmında gerçek açı ile izdüşümü büyük bir hata yapmaksızın aynı kabul edilir. Bu metotta yapılacak ilk işlem kanat boyunca hız üçgenlerini çizmek ve β açılarının değerlerini girişten çıkışa saptamaktır.
7.SANTRİFÜJ POMPA İŞLETME KARAKTERİSTİKLERİ 7.1.Emme derinliği ve Kavitasyon Pompalarda emme derinliği önemli özelliklerdendir.İşletme karakteristikleri ile birlikte ön şart koşuludur.Kavitasyon olayı ise bu emme derinliğini sınırlayan en büyük etkendir. Sadece emme derinliğini sınırlamakla kalmaz; gürültü ve titreşim gibi yan etkilere bunlara bağlı olarak da malzeme aşınması nedeniyle pompa ömrünün kısalmasına yol açar. Bu nedenle kavitasyona izin verilmemelidir.Özgül hız arttıkça, kavitasyona karşı olan hassasiyet de artar. Bunun yanı sıra pompa devir sayısıdakavitasyon olayında etkilidir. Örneğin aynı debi ve manometrik yüksekliği sağlayan iki pompadan düşük devirde çalışanı kavitasyonsuz çalışabilirken, yüksek devirde çalışanda kavitasyon olayı görülür. Akışkanın sıcaklığı kavitasyon oluşumunda diğer bir faktördür. Sıcaklık arttıkça kavitasyon riski yükselmektedir. Bu durum akışkanın sıcaklığı ile birlikte artmaktadır.
ŞEKİL 21: Kavitasyona uğramış pompa çarkları 46
Suyun sıcaklığı(t)
20
40
60
80
100
Buharlaşma basıncı (Hv)
0,283
0,738
1,99
4,74
10,13
TABLO 4:Sıcaklık-Basınç Çizelgesi
Ortalama atmosfer basıncı
Yükseklik (m)
N/m2
Bar
Mbar
mm Hg
Kgf/cm
0
101300
1,013
1013
760
1,033
500
95300
0,953
953
715
0,973
1000
89700
0,897
897
673
0,916
2000
79600
0,796
796
597
0,81
TABLO 5:Yükseklik-Basınç Çizelgesi Pompanın kavitasyonsuz çalışabilmesi için;
mevcut kritik olmaktadır. mevcut
H a H s H v H ke
Yandaki formülde;
H m
Ha=pompanın deniz seviyesinden çalışma yüksekliğine bağlı olarak çizelgeden (mSS) Hv=su sıcaklığına bağlı olarak suyun buharlaşma basıncı çizelgeden(mSS)
kritik =kavitasyon faktörü özgül hız değerine bağlı olarak bulunur.(Ek 8) mevcut kritik 1,1 Le
V e
2
H ke ( K s K d ) De 2 g
47
Yukarıdaki formülde; Hke=Emme borusundaki kayıplar K s=Çekvalf ve süzgeç kayıp katsayısı (EK-10) K d=Dirsek kayıp katsayısı (EK-10) Ve=emiş hızı (Ek 2) Sürekli yük kayıp katsayısı. Moody diyagramından Re ve (K/D) pürüzlülük
oranına bağlı olarak bulunur.
kr hesabı hem EK-8 kullanılabilir,hem de Vislicenus, Watson ve Karassik gibi araştırmacıların elde ettiği, santrifüj pompalarının deneysel sonuçlarına dayanan aşağıdaki formüller kullanılabilir. Tek girişli santrifüj pompalar için; kr 2,14.10 4.n s
4/3
Çift girişli santrifüj pompalar için; kr 1,84.10 4.n s
4/3
Bu değerle kritik kavitasyon faktörü olarak kabul edilebilirler. Tablodan okunan değeri ise 1,05 ile 1,1 emniyet payları ile kullanmakta fayda vardır. Tüm bu değerler yerine yazıldığında H smaxdeğeri bulunacaktır.
7.2.Emmedeki net pozitif yük değeri(ENPY) Pompa seçiminde ve pompanın emiş şartlarının belirlenerek yerleşim planının yerleşim yapılmasında önemle dikkate alınması gereken bir husus da, pompanın performans eğrilerinin alt kısımlarında gösterilen NPSH karakteristiğidir. Bu değerler, gaz ve hava kabarcıklarından arınmış temiz su için geçerlidir. Net pozitif emme basıncı diye isimlendirilen NSPH veya ENPY bir pompanın öngörülen işletme değerinde kavitasyonsuz ve verimli bir şekilde çalışabilmesi için pompanın emiş ağzında varolması gereken asgari nominal su basıncını ifade etmektedir. Verilmiş bir pompa tesisatı için geçerli ENPY değeri aşağıdaki bağıntıyla bulunur.
48
ENPY=Ha-Hsmax-Hv-Hke Ek 9‘dan bir ENPY değeri bulunursa yeni bir H smax değeri de elde edilmiş olur. Böylece bir önceki bölümde bulunan H smax değeri ile emniyet açısından karşılaştırılabilir.
7.3.Toplam Kayıplar ve Geometrik Yükseklik Toplam kayıp ve geometrik yükseklik hesabı da, aynı emme derinliği ve kavitasyonhesabında olduğu gibi belirli bir tesisat göz önüne alınarak yapılır. Le
V e
2
H ke ( K s K d ) 2 g (Emme borusundaki kayıplar) De Lb
V b
2
(Basma borusundaki kayıplar) H kb ( K v K d K a ) 2 g Db L b=basma borusu uzunluğu D b=basma borusu çapı Toplam kayıplar; H kt H ke H kb
formülünden bulunur.
Eğer basma deposuna akan suyun enerjisi de göz önüne alınırsa
H H kt
kt
Vb 2
2. g (mSS) olarak bulunur.
Şu halde geometrik yükseklik H g H m
H
kt
(m) olarak bulunur.
7.4.Kritik hız hesabı Kritik hız hesabında; pompanın normal çalışma devriyle kritik devir arasındaki farka bağlı olarak pompanın mili için tehlikeli bir durum oluşup oluşmadığı incelenecektir. Hesabı yapılan pompa tipine uygun yataklanma biçimi EK-8’den seçilecektir. Tek kademeli, salyangozlu tam santrifüj pompalarda genellikle milin bir ucunda çark diğer ucunda kasnak sistemi bulunur. Yataklama işlemi 2 rulman vasıtası ile yapılır. Kritik hız hesabı için, çarkın P ağırlığı silindirik parçalardan oluşmuş gibi düşünülerek hesaplanmalıdır. 49
İlk önce çarka ait parçaların hacimleri dm 3 cinsinden hesaplanır. Daha sonra Z kanat sayısı yardımıyla toplam kanat hacmi bulunacaktır. Bulunan toplam hacimden çark ağırlığına geçilebilir. Tasarlanan pompa tek kademeli, salyangozlu tam santrifüj tipte olduğundan EK8’den sehim formülü için; y 0
P .l 1 l 2 .l 1 2
3. E . I
(cm) okunur.
Yukarıdaki formülde L1 ve L2yataklama mesafeleridir. Eğer hesapların kritik hız pompa normal devrine yakın çıkarsa L 1 ve L2 mesafeleri değiştirilir. nkr
300 (dev/dk) olarak tanımlanır. Y o
7.5.Rulman Hesabı Rulman
hesabı
için
yataklama
uzaklıkları
ve
şekil
daha
önceden
bulunmuştu.(Ek 8). Rulmanların hesaplarında FAG rulman katalog değerleri kullanılmıştır. Aynı yataklama şekli üzerinde A ve B yataklarına gelen kuvvetler hesaplanırsa; ki bu hesaplamada radyal kuvvet olan çark ağırlığı iki yatak arasında paylaştırılmış, eksene itme kuvvetinin ise A yatağına etkidiği göz önüne alınmıştır. Rulman ömrü için Lhdeğeri belirlenir. 3
3
Lh
500
F L Ömür faktörü
100 F N 3n
C hes
F L F n
F B
Hız faktörü değeri hesaplanarak rulman kataloglarından B yatağı için rulman
seçilir. A yatağı için; rulman seçilir. Bu rulman değerlerine göre;
50
F A CF r YF a Formülaritesiyle Chesdeğeri bulunarak seçilen rulmanın dinamik yük
katsayısının uygun olmasıyla rulman seçimi tamamlanmış olur.
8.İSTENİLEN ÖZELLİKLERDE POMPA İMALATI İÇİN HESAPLAMALAR 8.1.Pompa Tipinin Saptanması Pompa aşağıdaki değerlere uygun olarak tasarlanacaktır.
n 2900dev/dak Q
45m3 /(3600) s 0,0125m 3 / s
H m
50mSS
Pompa tipi için ; nq
n Q1 2
2900 0,01251 2 17,243dev / dak nq 503 4
H 3 4
Pompa tam santrifuj ve tek kademelidir.
Pompa verimi ηq=17,24 Q=0,0125m3/s olduğundan n g=η pompa=%65 okunur.(Ek 1)
Hidrolik verimi h
1
0,071 Q
0 , 025
1
0,071 0,93 450,025
Mekanik verim Genel bir kabulle pompanın mekanik verimi %96 civarındadır.
Volumetrik verim g v m h
v
g m h
0,65 0,73 0,95 0,93
8.2.Pompa Mil Gücü ve Hesabı Pompa genel verimi =0,65 (Ek 1) P mil
Q H g 102
P mil
1000 0,0125 50 9,42kW 0,65 102 51
4 P 20kW Olduğundan ε=1,15 alınır mil
.
P motor 1,15 * 9,42 10,84kW 14,74 BG
Pompa mili için ortalama bir kayma gerilmesi değeri alırsak C1040 için τ, 120 kg/cm2 olarak bulunur. d mil
360000 xP
motor
z n
(cm) 3
360000 *14,74 24,79 120 * 2900
Norm çaplar 15 20 25 30 35 40... Standart mil çapı=25mm
8.3.Pompa Organlarının Hesabı 8.3.1.Pompa çark giriş boyutları n=2900(dev/dak);Q=(45m3/h) için Ve=2,2m/s (Ek2 ) De
4 * 0,0125 0,085m 85mm * 2,2
Suyun kanada giriş hızı kcm1
0,125 (Ek3) cm1 0,125 2 9,81 50 3,91m s
Akışkanın çarka girmeden önceki hızı c0m
(0,90...0,95) * c 0,9 * 3,91 3,52 m s m1
Giriş kesit alanı Q Q nv 45 0,7 64,3 m3 h 0,0178 m 3 s A0 Q C 0 m 0,0178 3,52 0,00506m 2
Göbek çapı D 1,4 * D 1,4 * 25 35mm g
mil
Göbek kesit alanı A * D 2 4 * 0,035 2 4 9,62 x10 4 g
g
Toplam giriş kesit alanı A A0 A 60,22 x10 4 m 2 top
D 0
4 * A
top
4 x 60,22 x10 4
g
0,0875m 87,5mm
C0=4.Qt/(D02-Dg2)π 52
Qt=1,06.0,0125=0,0132 C 0=2,61m/s C0˂1.2.Ve olmasına dikkat edilmelidir. 2,61˂2,64 2,61=4.0,0132/(D02-0,0352)π D0=87,5mm
Kanat üzerindeki orta akım iplikçiğinin çapı Schulz katsayısı: 0,90...0,95 σs=0,93 için D1=0,93*87,5=81,4mm
Çark girişindeki akışkan çevresel hızı U 1 D1.n. / 60 0,08143.2900. / 60 12,36 m s
Çark giriş kanat açısı tan 1
C m1 U 1
3,91 0,337 1 17,55 0 12,36
β2k =β1+δ=17,55+2,20=19,750
Giriş hız üçgeni
W1=Cm1/sinβ1=3,91/sin200=11,43m/s Wu1=Cm1/tanβ1=3,91/tan200=10,74m/s Cu1=U1-Wu1=12,36-10,74=m/s C1=
C m1
2
C 4,23 3,912 1,62 2 2
u1
tana1= Cm1/Cu1=3,91/1,62=2,41 a=67,5 0
53
Dış çapı D1d D 0 0,75 88,25mm İç çapı D1i 2 D1 D1d 2.81,43 82,75 80,11mm Dış çevresel hızı U 1d * D1 * n .0,08825.2900 60 13,4 m / s d
İç çevresel hızı U 1i * D1 * n .0,0801.2900 60 12,16m / s i
Dış açı iç 1 arctan(C 1 / U 1 ) Arc tan(3,91 / 13,4) 16,26 0 d
m
d
İç açı 1 arctan(C 1 / U 1 ) Arc tan(3,91 / 12,16) 17,820 i
m
i
8.3.2.Pompa Çarkı Çıkış Boyutları ve Koşulları Ψ( basınç katsayısı)=1,07 (Ek4) U2= 2 * H * g 2 * 50 * 9,81
1,07 30,27m / s
D2(çıkış çapı) 30,27=π.D2.2900/60 Buradan D2=199,5mm
Çıkış hız üçgeni
54
k cm2
0,095 (Ek 3)cm 2 0,095 2 9,81 50 2,97m / s
W2=Cm2/sinβ2=2,97/sin200=8,68m/s Wu2=Cm2/tanβ2=2,97/tan200=8,16m/s Cu2=g.Hm/U2.nk =17,6m/s C2= C 2 2 C 2 2 2,97 2 17,6 2 17,84m / s m
u
tana2=Cm2/Cu2=2,97/17,6=9,50 tg 2
m
C m 2
U 2 C u 2
1k 2 k
2
2,97 2 13,2 o 30,27 17,6
19,75 25 22,50 2
8.3.3.Kanat Sayısının Belirlenmesi Β2k açısının bulunabilmesi için iterasyon yapılması uygundur. 0 Β2k =250 seçilirse 1 2 (19,75 25) / 2 22,5 m
k
k
Kanat sayısı z 6,5
D 2 D1 D 2 D1
K 1
sin 6,5 m
1, 2(1 sin 2 ) k
Z
.
199,5 81,43 sin 22,5 7,3 7 199,5 81, 43 1
D1 D 2
1
2
1
1,2(1 0,38) . 7
1
81,434 199,5
2
1,28
1
Cu2 ͚ sonsuz kanat halindeki teğetsel hız bileşeni Cu2͚ =K.Cu2=1,28.17,6=22,7m/s tgβ2k =Cm2/(U2-Cu2͚)=21,4 β2k =250 seçilebilir.
Çark çıkış genişliği λ2(daralma faktörü) e2=5mm seçildi(kanat kalınlığı) 55
2 1 b2
z (e2 sin 2 k ) . D 2 Q
. D 2. 2.C m 2
7(5 / sin 25) 0,867 . 199 , 5
1
0,0178 0,0106 m 10,6mm .0,199.0,886.2,97
Çark giriş genişliği 1 1
b1
z (e1 sin 1k ) . D1 Q
. D1. 1.C m1
1
7(5 / sin 19,75) 0,6 .81,43
0,0178 0,0293m 29,3mm .0,081.0,6.3,91
8.3.4.Pompa Çark Çizimi Öncelikle daha önce hesaplanmış olan dg, dmil, D 1i, D1d, D1, D0, D2 ölçüleri paralel çizgiler halinde çizilir. (d 24,79mm , D 35mm , D1 80,11mm , D1 81,434mm , D 0 87,5mm , D 2 199,5mm) mil
g
i
b1 29,3mm b 2 10,6mm
Çark giriş ve çıkışı arasındaki mesafe: (D 2-D1)/2=(199,5-81,4)/2=59mm, Bu mesafe 10 eşit aralığa bölünürse 5,9 mm aralıklarla 9 adet paralel çizgi çizilmesi gerekecektir. b r y
r
y y 0 x
0
y1 y 0 x1 x 0
y 0 b1 r 1 81,434 / 2 29,3 1193
x 0 r 1 40,717 x1 r 2 99,75 y 2,297 x 1286,56 b r 2,297 x 1286, 43 y 1193 x 40,717
1057,35 1193 99,75 40,717
y1 b 2 r 2 199,5 / 2 10,6 1057,35 r(mm) b(mm) b*r b/2 40,717 29,3 1193 14,65 46,617 25,3 1179,35 12,51 52,517 22,2 1165,8 11,1 58,414 19,72 1152,25 9,86 64,314 17,7 1138,7 8,85 70,2 16,02 1125,18 8,01 76,1 14,6 111,62 7,3 82 13,4 1098,1 6,7 87,9 12,33 10,84 6,15 93,8 11,4 1070,1 5,7 99,75 10,6 1057,4 5,3
TABLO 5:Çark genişlik değerleri Böylece pompa çarkının girişten çıkışa doğruher bölüm doğrusu üzerindeki genişlik değeri saptanmıştır. 56
Çark kanat çizimi Nokta nokta metodu kanat çizimi ile ilgili hesaplamalar r 1 D1 / 2
r 1 0,0814 / 2 0,0407
r 2 D 2 / 2
r 2 0,1995 / 2 0,0997
C m1 3,91m / s
C m 2 2,97 m / s
w1 11,43m / s
w2 5,94m / s
noktar(m) 1/r.tanβΔa v(rad) v v Δr(m) Cm(m/sw(m/s) sinβ β β(rad) r.tanβ Σδa 1 0,0407 0 3,91 11,43 0,3354 19,6 0,3419 0,014485 69,039 0 0 0 0 0 2 0,0466 0,0059 3,816 10,881 0,3436 20,1 0,3506 0,017044 58,672 0,376747 0,3767 0,386282 22,14357 22,1436 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0,0525 0,0584 0,0643 0,0702 0,0761 0,082 0,0879 0,0938 0,0997
0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059 0,0059
3,722 3,628 3,534 3,44 3,346 3,252 3,158 3,064 2,97
10,332 9,783 9,234 8,685 8,136 7,587 7,038 6,489 5,94
0,3525 0,3624 0,3734 0,3858 0,3998 0,4156 0,4338 0,4548 0,4794
20,64 21,24 21,92 22,7 23,56 24,56 25,71 25,1 28,64
0,3601 0,3705 0,3824 0,396 0,411 0,4284 0,4485 0,4379 0,4996
0,019764 0,022686 0,02586 0,029349 0,033165 0,037452 0,042298 0,043914 0,054416
50,596 44,08 38,67 34,073 30,152 26,701 23,642 22,772 18,377
0,322342 0,279294 0,244111 0,214591 0,189464 0,167717 0,148512 0,136921 0,121389
0,69904 0,97834 1,22245 1,43704 1,6265 1,79422 1,94273 2,07965 2,20104
0,328203 0,283059 0,246603 0,216273 0,190616 0,168513 0,149063 0,137352 0,12169
18,81418 16,2263 14,13647 12,39783 10,92706 9,659992 8,545022 7,873705 6,975833
40,95778 57,18407 71,32054 83,71836 94,64542 104,3054 112,8504 120,7241 127,7
TABLO 6: Nokta nokta metodu çark kanat açıları
8.3.5.Minumum kanat yüzeyinin saptanması (ZL) min kontrolü hesaplanan ve çizimde gerçek ölçü kabul edilecek olan gerçek(Z.L) değeri; Kovat’s metodu ile hesaplanan (Z.L) min değerinden büyük olmalıdır. tg
2.2,97 13,4 0 12,36 30,27 17,6
12,36 30,27 17,6 12,8m / s 2 cos(13,4) (0,1995 0,081434) 0,154m L 2 sin 22,5 W
m
t L
25 19,75 22,5o 2
.(199,5 81,434)
2.7.154,6
0,41
1 ) t/l ve βm‘e bağlı olarak ( / okunur. p
p
/ 1,25 (Ek 5) 1
p
p
( Z . L) min
2. . D 2.C 2 1,5.W ( 1 / ) u
p
( Z . L)
gerçek
( Z . L)
p
( Z . L) min 0,919
7.0,154 1,078
( Z .L) minolduğundan uygundur.
gerçek
57
8.3.6.Salyangoz Hesabı Salyangoz eşit dilimlere bölünür ve Q debisinin çevre boyunca eşit miktarlarla salyangoza girdiği kabul edilir. K 3 0,44 (Ek 6)
( D 3 D 2) / D 2 0,075 (Ek 6) D3 214,5mm e D 3 / 60 e 3,618mm C 3 K 3 2. H . g 0,44 2.50.9,81 14,1m / s
A x
Qx C 3
Q1(L/s) Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
L / s L dm3 dm 2 100cm2 2 cm 10 m / s m 10dm 10 10 1,78 A1(cm^2) 3,57 5,35 7,13 8,91 10,69
A2(cm^2) A3(cm^2) A4(cm^2) A5(cm^2) A6(cm^2)
12,5 A7(cm^2)
1,262411 R1(cm)
0,634068 d1
1,268135
2,531915 3,794326 5,056738 6,319149 7,58156
0,897966 1,099265 1,269026 1,418615 1,553869
d2 d3 d4 d5 d6
1,795931 2,198531 2,538051 2,83723 3,107738
1,680276 d7
3,360552
R2(cm) R3(cm) R4(cm) R5(cm) R6(cm)
8,865248 R7(cm)
TABLO 3:Salyangoz oluşturma daireleri çapları
8.3.7.Difüzörün Gerekli Olup Olmadığının Kontrolü tana2=Cm2/Cu2=2,97/17,6=9,50̴ 100difüzör gerekli değildir.
8.3.8.Emme ve Kavitasyon Emmedeki toplam kayıplar Hke=(0,025.10/0,085+4+0,3).2.22/(2.9,81)=1,8mss Yukarıdaki hesaplamada K s=4 (Ek 9)K d=0,3(Ek 9) Ha=9,65mss(100m yükseklik için) Hv=0,283 mss(su sıcaklığı 20 0) 58
σkr =0,046 (Ek 8) σmevcut=0,046.1,1=0,0506
Maksimum emme derinliği Hsmax=9,65-0,0506.50-0,283-1,8=5,067(m)
8.3.9.Emmedeki net pozitif yük değeri(ENPY) ENPY=Ha-Hsmax-Hv-Hke ENPY=2,4mss okunur (Ek9) Hsmax=9,65-2,4-0,283-1,8=5,167m Bir önceki işlemde bulduğumuz H smax daha emniyetlidir.
8.3.10.Toplam kayıplar ve geometrik yükseklik L b;basma borusu uzunluğu 60m,D b basma borusu çapı;100mm seçilirse Toplam kayıplar; Hkt=Hkb+Hke Basma borusundaki hız; Vb=4Q/π.D.b 2=1,6m/s K d=0,3.3 3 tane dirsek K v=2 vana K ç=3 çekvalf 60 1,6 2 H 0,025 0,9 2 3 1,76mss 0,200 19,62 kb
H kt 1,8 1,76 3,56mSS
Tesisat şekline göre basma deposuna akan suyun enerjiside göz önüne alınırsa toplam kayıplar Vb 2
1,6 2 H 3,56 2. g 3,56 2.9,81 3,7mSS almak gerekir kt
H g H m
H 50 3,7 46,3mSS geometrik yükseklik kt
59
8.3.11.Kritik hız hesabı Çarkın P ağırlığı silindirik parçalardan oluşmuş gibi düşünülerek hesaplanmalıdır. Çarka ait silindirik parçaların hacimleri I II
(199,5 2
35 2 )
4
x5 0,1475 dm 3
100 2 )
(199,5 2
4
III IV
(120 2
100 2 ) 4
(35
2
25 2 ) 4
x5 0,128 dm
3
x18 0,062 dm
x50 0,0235 dm
3
3
Bir kanadın yaklaşık hacmi e.l.b=0,05.1,54.0,5=0,0308dm 3 Toplam kanat hacmi=7.0,0308=0,215dm 3 Toplam hacim=0,55dm3 Çark bronzdan imal edildiğine göre ρ=8,8kg/dm3 Çark ağırlığı P=0,55.8,8=4,5kg Bu sonuca göre sehim; E=2,1.106 kg/cm2 I=(π.dm4)/64=1,91cm4 L1=10cm L2=15cm
y 0
P .l 1 l 2 .l 1 2
nkr
3. E . I
4,5 x (10 15).30 2 0,0084 cm 6 3.2,1.10 .1,91
300 3296,7 d / dk 0,0916
Pompa normal çalışma devri 2900dev/dk olduğu için ve kritik hız bu değerin 1,14 katına yakın mertebede uzak olduğu için mil bakımından tehlike yoktur.
60
8.3.12.Eksenel itme kuvvetinin hesabı çarkı emme tarafına doğru iten P1 itme kuvveti ;
D 2 d 2 U 2 D 2 d 2 H 1 P . 2 g D 4 8 . 2 . 0
2
g
1
0
g
m
2
0,12 0,0352 30,27 2 0,12 0,0352 50 1 P 1000. 2 4 8.9,81 2.0,1995 275,5kg .9,81 2702,4 N 1
P 2 .QT .C 0
1000 .0,0178.3,52 6,38kg .9,81 62,65 N 9,81
Toplam eksenel itme kuvveti Pt=P1-P2=2702,2-62,65=2639,75N
8.3.13.Rulman hesabı radyal kuvvet eksenel kuvvet mil çapı mil hızı A
5,6(daN)
B
132(daN)
25(mm) 2900d/d
132(daN)
25(mm) 2900d/d
Rulman ömrü için Lh=20000h yeterlidir. Rulman kataloğunda B yatağı için 6405 nolu tek sıralı bilyalı sabit ru lman seçilir. Ömür faktörü
C tablo 28000 N
Ches
3,42 1320 20520 N 0,22
Hız faktörü
3
3
Lh
500
3
20000 3,42 500
100 3 100 0,22 3n 3.2900
A yatağı için 7305 B nolu tek sıralı çift çalışan eğik bilyalı rulman seçtik A yatağı Fa=CFr +YFa Fa/Fr =132/5.6=23,57 C0=16100N E=Fa/C0=1320/16100=0,082 Fa/C0˂Fa/C0 olduğundan
X=0,35 Y=0,57
Fa=0,32.56+0,57.1320=770,32N 61
Ches=(3,42/0,22).770,32=11975kW Tabloda seçilen rulman için verilmiş dinamik yük katsayısı 16100N. Bu nedenle A yatağı için 7305 B rulmanı seçilir.
8.3.14. Maliyet Hesabı Salmastra Maliyeti Kategori
7062 serisi silisyum
Ürün adı
7062-25 silisyum mekanik salmastra
Fiyatı
36,32TL
ÜRÜN BİLGİSİ Çalışma mili
25mm
Çalışma basıncı
12 bar-10m/s
Çalışma sıcaklığı
-20 / +100 C
Çalışma alanı
Su pompası
Malzeme kalitesi
silisyum
Kullanılan milin çapı 25mm olduğundan seçilen salmastranın çap genişliği 25mm seçilmiştir.
62
Mil Maliyeti Transmisyon
V
St37-2
. D 2
Q 17mm-Q30mm
3,14.2,52 L 50 245, 4cm3 4 4
1,48TL/kg
m .V 7,85.245,4 1926,7 gr 2kg
2kg .1,48TL / kg 2,96TL Kullanılan mil St37 malzemesinden yapılmıştır. Hacim ve kütle değerleri solidworks programından hesaplanmıştır. TL/kg değeri satıcı firmalardan bulunmuştur ve gerekli maliyet hesaplanmıştır.
Çark Maliyeti Alüminyum bronzdan imal edilmiştir. Kütle ve hacim değerleri solidworksden alınmıştır. TL/kg değeri belirlenmiş olup maliyeti hesaplanmıştır. . D 2
3,14.20 2 6 442190 cm 3 V L 4 4 m .V 0,01.442190 4421 gram 4,4kg
4,4kg .1,48TL / kg 22,2TL
Elektrik Motorunun Maliyeti Kategori
2900 devir
Ürün adı
11kW 2900 devir asenkron wat elektrik motor
Fiyat
740TL
Elektrik motoru gerekli güç ve devir sayısına uygun olarak seçilmiştir.
63
Kaplin Maliyeti Dış çap
İç çap
Yükseklik
E. sayısı
Fiyat
70mm
25mm
18mm
6/19
7,5TL
Kaplinin çalışma milinin çapı 25mm olduğundan iç çapı genişliği 25mm seilmiştir.
Rulman Maliyeti Rulman no Fiyat Rulman no Fiyat 6405 81,35TL 7305 78,85 1.ve 2. Yataklara gelen kuvvetlere uygun rulman olarak 6405 rulmanı seçilmiştir .Mil çapı 25mm olduğundan 6405 ve 7305rulmanı seçilmiştir. Toplam rulman maliyeti=160.2 TL’ dir
Salyangoz Maliyeti 70TL
Toplam Maliyet: Maliyet 1038,5TL ve 1/3 oranında işçilik maliyetide eklenirse (346 TL işçilik) toplam maliyet 1384 TL toplam maliyettir.
64
EKLER EK-1
65
EK-2
66
EK-3
67
EK 4
68
EK-5
69
EK-6
70
EK-7
Salyangoz Radyal Kesiti
71
EK-8
72
EK-9
73
EK-10
74
Ek-11
75
ÇİZİMLER
Nokta nokta metodu ile kanat çizimi
ŞEKİL 25: pompa çarkı 2 görünüşü
76
ŞEKİL 26: pompa ve motor
ŞEKİL 27:Pompa ön görünüşü
77
ŞEKİL 28:poma kesiti
ŞEKİL 29: pompa çark kesiti 78
