Ekvivalentní průměr potrubí

• U potrubí nekruhového průřezu (obdélníkové) je proudění kvalitativně podobné tomu v kruhových trubkách

• Využíváme výpočtu ekvivalentního hydraulického průměru

S…plocha průtočného průřezu, O…délka tekutinou smočeného obvodu

4.Doprava tekutin. Příkon a výkon čerpadla, sací a výtlačná výška čerpadla, maximální sací výška, kavitace. Charakteristika potrubí a charakteristika odstředivého čerpadla. Pracovní bod potrubí s čerpadlem. Regulace průtoku škrcením a obtokem.

• Při dopravě kapalin vyvoláváme jejich tok působením energie, která je potřebná k uvedení kapaliny do pohybu, k překonání místních odporů a výškových nebo tlakových rozdílů ve směru toku

• Nejjednodušší dopravou je pohyb samospádem vlivem gravitace z výše položeného místa do místa položeného níže

• V praxi se nejčastěji dodává energie prostřednictvím čerpadel

• h_s – sací výška

• h_v – výtlačná výška

• čerpadlo je aktivním členem – dodává energii kapalině, zatímco v potrubním systému a armaturách se energie spotřebovává

• Bernoulliova rovnice je rozšířena o člen e_č, který vyjadřuje měrnou mechanickou energii, kterou tekutina získá při průchodu čerpadlem

e_dis = e_dis,s + e_{dis, v} , kde členy e_{dis, s} a e_dis,v vyjadřují měrnou ztrátu mechanické energie v sací, výtlačné části potrubí

• Měrná ztráta mechanické energie v potrubí konstantního kruhového průřezu se spočítá jako

• λ – součinitel tření závislý na Re a relativní drsnosti ε_A/d

• L – délka potrubí

• D – vnitřní průměr potrubí

• - suma součinitelů místních odporů v armatur

• v – střední rychlost tekutiny v potrubí

Čerpadla

hydrostatická – probíhá přeměna mechanické energie na hydraulickou - na tlak přímo na pracovním prvku čerpadla, většinou je pracovní prvek konstrukčně řešeno jako píst, zub, lamela nebo membrána  odtud čerpadla pístová, zubová, lamelová, membránová, tlak kapaliny v činném prostoru čerpadla je hydrostatický a je nezávislý na kinematických hodnotách proudového pole – rychlosti a poloze, pracovní prvky se pohybují cyklicky – dochází k pulzacím čerpané tekutiny, pulsaci můžeme zmírnit zvětšením počtu prvků

• menší počet otáček větší hmotnost a cena

• vyšší tlaky(až 50MPa) a malé průtoky

• složitější regulace průtoku

hydrodynamická – probíhá přeměna mechanické energie na tlak nepřímo prostřednictvím změny kinetické energie tekutiny, tlak tekutiny je hydrodynamický, funkčně závislý na kinematických hodnotách proudového pole tekutiny (rychlostech a poloze), pracovním prvkem je obězné kolo, kde přeměna mechanické energie na tlak začíná na vstupní hraně oběžné lopatky a končí na výstupní hraně této lopatky, průtok tekutiny je kontinuální

• axiální – pro nízkotlakou dopravu velkých objemů

• radiální – odstředivá čerpadla

• nižší účinnost než HSČ(dvojí přeměna energie)

Charakteristika potrubí a čerpadel

• pro výpočet se používá výškový tvar Bernoulliovy rovnie, který získáme vydělením rovnice tíhovým zrychlením g, poté jednotlivé členy mají rozměr délky

• h_dis = e_dis/g … ztrátová výška potrubí

• H_č = e_č/g … pracovní výška čerpadla

• h = h_s + h_v … čerpací výška

• c harakteristika čerpadla je označení pro závislost měrné energie, resp. pracovní výšky čerpadla na objemovém průtoku a zjišťuje se experimentálně – přivíráním šoupěte měníme objemový průtok tekutiny, který měříme současně s rozdílem tlaků mezi sáním a výtlakem čerpadla, každé hodnotě objemového průtoku přiřadíme pracovní výšku H_č⁺ vypočtenou podle vztahu

• Hydrostatická čerpadla mají schopnost neomezeného zvýšení tlaku a musí se proto havarijně chránit v tlakové (výtlačné) části systému pojistným ventilem, aby překročením kritického tlaku nedošlo k poškození čerpadla

• Charakteristika potrubí – závislost mezi měrnou energií H_č^-, kterou je zapotřebí dodat tekutině, aby v daném potrubním řadu nastal objemový průtok tekutiny o hodnotě V

Po dosazení ztráty mechanické energie a střední rychlosti tekutiny získáme zobecněný vztah

• Když charakteristiku potrubí zakreslíme do společného grafu s charakteristikou čerpadla a obě křivky se protnou tj H_č⁺=H_č^- získáme průsečík, který se nazývá pracovní bod čerpadla – ten nám určí, jaký bude objemový průtok v potrubním řadu se zabudovaným čerpadlem a jaká bude hodnota měrné energie čerpadla e_č, resp. H_č, z této hodnoty můžeme spočítat teoretický výkon čerpadla

• Skutečný příkon čerpadla – bude větší v důsledku ztrát energie ve vlastním čerpadle

kde η_č je celková účinnost čerpadla, která zahrnuje všechny ztráty mechanického původu, ztráty třením kapaliny v čerpadle a ztráty místní vznikající změnou průtokového průřezu