ATIK SULARIN TERFİSİ VE TERFİ MERKEZİ

Transkript

1 ATIK SULARIN TERFİSİ VE TERFİ MERKEZİ Pompa; suya basınç sağlayan veya suyu aşağıdan yukarıya terfi ettiren (yükselten) makinedir. Terfi merkezi; atık suların, çamurun ve arıtılmış suların bir bölgeden başka bir bölgeye pompalar vasıtası ile nakledilmesi ve yükseltilmesi için kullanılan yapıdır. Bir terfi merkezinde bulunması gereken yapılar; 1. Emme haznesi, 2. Pompa odası, 3. Basma hattı, 4. Kontrol odası. 1

2 Pompalar Pompalar çalışma prensipleri açısından iki çeşittir; 1.Pozitif yer değiştirmeli pompalar, 2.Kinetik enerjili pompalar. Su ve atıksu mühendisliği alanında en çok kullanılan pompalar santrifüj pompalardır (kinetik enerjili pompa). 2

3 Pozitif yer değiştirmeli pompalar 3

4 Santrifüj pompalar 4

5 Akış türüne göre pompalar üç çeşittir: Radyal akışlı, Karışık akışlı, Eksenel akışlı. Genellikle radyal ve eksenel akışlı pompalar yaygın olarak kullanılırlar. 5

6 Pompa istasyonları iki kısımda incelenebilir: Islak hazneli, kuru hazneli Islak hazneli terfi merkezleri, düşey milli ve dalgıç pompalar ile teşkil edilir. Kuru hazneli terfi merkezlerinde düşey milli pompalar, motor ıslak hazne sıvı seviyesinin üstünde olacak şekilde, pompa ise batmış olarak monte edilir. 6

7 7

8 Dalgıç pompalar sıvı içinde çalışmaya uygun, özel izolasyonlu entegre motorludur. 8

9 Kuru hazneli terfi merkezleri, kuru tip veya kendinden emişli santrifüj pompalardır. Pozitif emmenin mümkün olabilmesi için, pompa ekseni ıslak taraftaki suyun alt seviyesi hizasında olmalıdır. 9

10 10

11 Pompa teknik kavramları 5 başlık altında incelenebilir: 1) Kapasite (debi) (Q): Birim zamanda pompanın ilettiği su hacmidir (m3/h, l/s). 2) Manometrik yükseklik (basma yüksekliği) (Hm): Bir referans düzlemine göre suyun kazandığı yükseklik veya birim ağırlıktaki sıvının pompa girişi ile çıkışı arasında kazandığı enerjidir. 3) Verim (η P ): Pompanın faydalı çıkış gücünün, pompaya giren güce oranı (Santrifüj pompalar için: 0,60 0,85) 11

12 4. Güç (P): Pompa için gereken enerji Pompanın gücü; Q, gerekli pompa debisi (m 3 /s), h, pompa verimi (%), ρ, pompalanacak sıvının yoğunluğu (kg/m 3 ), H m, toplam terfi yüksekliği, g, yerçekimi ivmesine (m/s 2 ) parametrelerine bağlıdır. 5. Kavitasyon: Sıvı akımındaki basınç, buhar basıncı değerinin altına düştüğü ve buhar ceplerinin oluşmaya başladığı zaman meydana gelir. Kavitasyona bağlı olarak; Pompa verimi ve kapasitesi azalır, Pompa aşırı derecede titreşim yapar, Pompa zarar görür. 12

13 Manometrik Yükseklik (H m ) nedir? H m ; Statik emme ve basma yükseklikleri, Sürekli yük (sürtünme) kayıpları, Yersel yük kayıpları ve Hız yükseklikleri toplamıdır. 13

14 Statik emme yüksekliği: Sıvı emme seviyesi ile pompa çarkının merkezi arasındaki seviye farkıdır. Statik basma (desarj) yüksekliği: Sıvının boşaldığı depodaki su seviyesi ile pompa çarkı ekseni arasındaki yükseklik farkıdır. Statik yükseklik: Statik basınç yüksekliği ile statik emme yüksekliği arasındaki yükseklik farkıdır. 14

15 Sürtünme kayıpları: Boru sistemleri boyunca sıvının sürtünme sonucu kaybettiği enerjidir. Hız yüksekliği: Pompalanan (terfi edilen) sıvının herhangi bir noktasındaki kinetik enerjisidir. Yersel yük kaybı: Bağlantı, vana, dirsek gibi yerlerde oluşan yük kaybıdır. 15

16 Manometrik Yükseklik (Terfi yüksekliği) H m : Terfi yüksekliği H 0 : Geometrik yükseklik h f : Sürtünme yük kaybı h m : Yersel yük kayıpları h v : Hız yüksekliğidir. 16

17 Borulardaki emme ve basma yük kayıpları; Darcy-Weisbach veya Williams- Hazen formülleri ile hesaplanabilir. 17

18 Darcy-Weisbach denklemi: ΔP: basınç düşümü, f: sürtünme katsayısı (akış rejimine bağlı), Laminer akış şartlarında Reynold sayısı (Re<2100) Hagen-Poiseuille denklemiyle hesaplanır. L: boru boyu, D: boru çapı, V: akışkan hızı ρ : akışkan yoğunluğu 18

19 Hagen-Poiseuille denklemi: Burada; μ: Vizkozite Re: Reynold sayısı 19

20 Williams-Hazen formülü: Tam dolu borularda: Burada; C wh : William-Hazen formülünde pürüzlülük katsayısı, boyutsuz R: Hidrolik yarıçap 20

21 Çeşitli borular için Williams-Hazen formülü C wh katsayısı değerleri Williams-Hazen formülü, türbülanslı akış şartlarında (Re 2000) her türlü sıvı ve gaz akışkanına uygulanabilir. Yüksek miktarda süspansiyon içeren sıvı akışkanların yük kayıplarının hesaplanması için uygun değildir. 21

22 Pompa Karakteristik Eğrisi Toplam yük kaybı: Sürtünme ve yersel yük kayıpları toplamıdır. (Toplam yük kaybı, iletilen debinin bir fonksiyonudur) Karakteristik eğri (sistem eğrisi): Sistem yükü ile debi arasındaki ilişkiyi gösteren eğridir. Pompa karakteristik eğrisi: Sabit devir sayısında çalışan bir santrifüj pompanın ürettiği yük (h p ) ile debi (Q) arasındaki ilişkidir. Bu iki eğrinin kesim noktası gerçek işletme noktasını göstermektedir. 22

23 Pompa Karakteristik Eğrisi 23

24 Pompa Karakteristik Eğrisi (Seri Bağlı pompalar) 24

25 Pompa Karakteristik Eğrisi (Paralel Bağlı pompalar) 25

26 Pompa Seçimi 26

27 Boru hatlarında sürtünmeden kaynaklanan yük kayıpları boru çapı ile ters orantılıdır. 1. Boru çapı büyüdükçe terfi için gerekli enerji maliyeti düşer. 2. Bu durumda boru hattının amortisman maliyeti yükselir. Ekonomik çap: Bu iki giderin minimum olacağı çaptır. 27

28 28

29 Pompalarda Enerji Gereksinimi Burada: P: Enerji gereksinimi, kw Q : gerekli pompa debisi, m 3 /s r : pompa verimi, % ρ : pompalanacak sıvının yoğunluğu, kg/m 3 H m : toplam terfi yüksekliği, g : yerçekimi ivmesi, m/s 2 29

30 Hazne Hacmi Pompa emme haznesi, pompanın çalışma ve durma seviyeleri arasındaki su hacmidir. Bu hacim, pompanın çalışma peryodu T ye Şalt sayısı i ye, i=1/t, pompanın kapasitesine (Q) bağlıdır. Gerekli hazne hacmi, debinin 4i ye oranı şeklinde ifade edilmektedir. V= Q/4i Şalt sayısı, i, büyük tesislerde 6-8, orta büyüklükteki tesislerde (fabrika, kasaba vb) 8-15 ve küçük tesislerde arası alınabilir. 30

31 Terfi merkezlerinde dikkat edilmesi gereken önemli hususlar (1)Elektrik kesintileri ve pompaların arızalı olduğu zamanlarda emme haznesi dolmakta ve atıksu geri tepebilmektedir. Bu durumlarda atık suyun geri tepmesini önlemek üzere, uygun kottan bir tahliye (dolu savak) yapılmalıdır. Yedek enerji imkanları sağlanmalıdır. (2)Terfi merkezi projelendirilirken, gelecekte konulması muhtemel pompalar için de yer ayrılmalıdır. (3)Çalışanların emniyeti için pompa istasyonlarında uygun havalandırma sağlanmalıdır. Emme haznesinde de mutlaka hava bacası bulunmalıdır. 31