Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri. GÖKHAN UZUNER / WILO Pompa Sistemleri A.Ş.

Transkript

1 GÖKHAN UZUNER / WILO Pompa Sistemleri A.Ş.

2 Tarihçe : Su temini 2

3 Tarihçe : Su temini Başlangıçta 3

4 Tarihçe : Su temini M.Ö.250 yıllarında: Arşimet vidası döndürme mekanizması taşınan su sonsuz dişli 4

5 Tarihçe : Su temini Yüzyıllar açık boru akış yönü 5

6 Tarihçe : Su temini El-Cezeri 12. yüzyılda Cizre (Cezire) de doğdu. Artuklular döneminde Mezepotamya da yaşadı. Sibernetik alanın en büyük dahisi kabul edilen, fizikçi, robot ve matriks ustası Dünya bilim tarihi açısından bugünkü sibernetik ve robot biliminde çalışmalar yapan ilk bilim adamı El Câmi-u l Beyn el İlmî ve El-Amelî en Nâfi fî Sınâ'ati l Hiyel (Olağanüstü Mekanik Araçların Bilgisi Hakkında Kitap) Mekanizmaların su temelli çalışmasının basit bir nedeni vardır. Henüz elektrik keşfedilmemiştir. El-Cezeri aradığı kesintisiz güç kaynağını su ile oluşturmuştur. Su yalnız enerji kaynağı değil, zaman ölçü birimi, akış hızıyla melodi verici ve hatta abdest alma robotunda olduğu gibi bir kişisel bakım robotunun ana çalışma nedenidir. 6 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

7 Tarihçe : Su temini El-Cezeri Su saati 7 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

8 Tarihçe : Su temini 17. yüzyıl: Jacob Leupold un ( ) borulu pompa istasyonu 8

9 Pompa Çeşitleri Pompalar Volumetrik (Pozitif deplasmanlı) Dinamik (Santrifüj) 9

10 Pompa Çeşitleri Volumetrik Pompalar Dişli pompalar 10

11 Volumetrik Pompalar Membranlı pompalar 11

12 Volumetrik Pompalar Vidalı pompalar 12

13 Volumetrik Pompalar Pistonlu pompalar 13

14 Volumetrik Pompalar Hortum pompalar 14

15 İlk Sirkülasyon Pompası 1929: ilk sirkülasyon hızlandırıcısı, mucit : Wilhelm Opländer 1929 tarihli patent dokümanından bir sayfa (Wilo arşivinden) 15

16 Sirkülasyon Sistemleri Doğal sirkülasyonlu ısıtma sistemi gidiş ve dönüş sıcaklıklarında suyun özgül ağırlığının değişmesiyle oluşan basınç farkı doğal bir sirkülasyon sağlamaktadır. T V = 90 C gidiş T R = 70 C dönüş 9,46 N 9,58 N 16

17 Pompalı ısıtma sistemlerinin avantajları daha küçük çaplı boru seçimi daha az akışkan sıvısının sistemde dolaşması sıcaklık dalgalanmalarının daha çabuk algılanarak ayarlanabilmesi Kontrol ekipmanı Hava tahliye purjörü gidiş Isı yayıcılar (radyatörler) Emniyet ventili Pompa dönüş Kapalı genleşme deposu 17

18 Santrifüj Pompalar Çalışma prensibi: Santrifüj (merkezkaç) kuvveti kullanarak su moleküllerine enerji transferi sağlanır. Basma hattı Emiş hattı 18

19 Santrifüj Pompalar akışkan çarka eksenel olarak girer radyal hareket yapacak şekilde döndürülür Basma hattı Emiş hattı 19

20 Motor Yapılarına göre Santrifüj Pompalar Kuru rotorlu pompalar Islak rotorlu pompalar 20

21 Motor Yapılarına göre Santrifüj Pompalar pompa gövdesi rotor kılıfı Fan muhafazası Motor 3 boyutluçark rotor stator Adaptör Mekanik salmastra Islak rotorlu Pompa gövdesi Kuru rotorlu Çark Çark somunu 21

22 Salmastralar Mekanik Salmastra Sabit kısım Dönen kısım Lastik körük (sızdırmazlık destek elmanı) Sabit halka (ana sızdırmazlık elemanı) Destek halkası (ana sızdırmazlık elemanı) Spiral yay 22

23 Salmastralar Yumuşak Salmastralar 23

24 Pompa Karakteristik Eğrileri H H opt m % NPSH erf. η kw P 2 Q 24

25 Pompa Seçimi Hidroforlar Hidrofor Debisi Hesabı Uygun hidrofor seçimi için iki ana değere ihtiyacımız vardır. Bunlar; 1) Q (Debi) [m³/h] 2) H (Basma Yüksekliği) [mss] 1. Hidrofor debisi hesabı : Debi hesabında aşağıdaki kriterler dikkate alınır; 1- Birim zamanda tüketilmesi öngörülen su hacmi, 2- Eşzaman faktörü, 25

26 Hidrofor Debisi Hesabı Debi formülü Q ( m³/h ) : Q = A X B X T X f [ m³/h ] Konutlarda ortalama su tüketimi Toplu konutlar litre/gün/birey Lüks apartmanlar litre/gün/birey Lüks villa ve yazlıklar litre/gün/birey A B T f = Aile sayısı (Daire veya bağımsız konut sayısı) = Birey sayısı / Aile = Bireyin günlük ortalama su tüketimi [litre/gün] = Eş zaman kullanım faktörü Genel yerlerdeki ortalama su tüketimi Misafirhaneler litre/gün/misafir Oteller litre/gün/yatak Hastaneler litre/gün/hasta Bürolar, işyerleri litre/gün/çalışan Okullar 5-20 litre/gün/öğrenci Yatılı okullar litre/gün/öğrenci Konut (aile) sayısı Eşzaman kullanım faktörü 4 daireye kadar 0, daire 0, daire 0, daire 0, daire 0, daireden fazla 0,25 26

27 Hidrofor Debisi Hesabı Hidroforların kullanılacağı yerin özellikleri hakkında daha detaylı bilgilerin olmadığı durumlarda istatistiki diyagramlardan seçim yapmakta debi belirlenmesinde sıkça kullanılan bir yöntemdir. 27

28 Genleşme Tankı Seçimi Hidrofor sistemlerinde genleşme tankı kullanılmasının 3 temel amacı vardır. 1. Pompalardaki elektrik motorunun şalt sayısını sınırlamak 2. Tesisatta oluşabilecek basınç şoklarını sönümlemek 3. Kullanıma hazır basınçlı su depolamak Elektrik motorları için tavsiye edilen şalt sayıları [S] N 1,5 kw S 80 1/h N 3,7 kw S 60 1/h N 7,5 kw S 30 1/h N 15 kw S 20 1/h N > 18 kw S 15 1/h 28

29 Hidrofor Basma Yüksekliği Hesabı Hidrofor basma yüksekliği hesabı: H = h + ΣΔp + 15 [ mss ] h = En yüksek kullanıcının kod farkı [ mss ] ΣΔp = Tesisattaki toplam basınç kayıpları [ mss ] (Tesisattaki toplam basınç kaybının hesaplanmasının mümkün olmadığı durumlarda ΣΔp=%20-25 x h olarak alınır.) Hesaplanan basınç, hidroforun çalışmaya başlayacağı Halt (alt basınç) noktası olarak kabul edilebilir. 29

30 Genleşme Tankı Seçimi Genleşme tankı hacmi hesabı: Genleşme tankı seçiminde tank hacmi ve basınç sınıfı kriterleri dikkate alınır. Halt= hesaplanan basma yüksekliği Hüst = Halt bar (Tek pompalı hidroforlarda) Hüst = Halt bar (Çok pompalı hidroforlarda) Hüst = Halt + 1 bar (Elektronik kontrollü hidroforlarda) Elektrik motorları için tavsiye edilen şalt sayıları [S] N 1,5 kw S 80 1/h N 3,7 kw S 60 1/h N 7,5 kw S 30 1/h N 15 kw S 20 1/h N > 18 kw S 15 1/h 30

31 Genleşme Tankı Seçimi Hidrofor işletmeye alınırken, genleşme tankı ön gaz basıncı, çalışma basıncının %10 daha düşük bir değere göre ayarlanır. Yani; Po = 0.9 x Halt 31

32 Isıtma Sistemlerinde Santrifüj Pompalar 32

33 Pompa Seçimi Isıtma Sistemleri Pompa fark basıncı ΔPp: ΔPk + %10ΔPk ΔPk= ΣRL+ΣZ [pa] ΔPk:Kritik boru devresinde suyun sirkülasyonu sırasındaki basınç kayıplarıdır (düz boru dirençleri + özel dirençler) Kritik devre; kazandan en uzaktaki ısıtıcı devresi olarak alınır. (ΣRL: Düz boru basınç kaybı, ΣZ: Özel basınç kayıpları toplamı) 1 bar=100kpa 10mSS 1kpa=1000pa 33 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

34 Pompa Seçimi Isıtma Sistemleri Pompa debisi Q N V p = [m³/h] c.ρ(=1.16). T Vp c.ρ T Q N = Pompa debisi [m³/h] =1.16: suyun özgül ısı kapasitesi [Wh/kgK] = gidiş/dönüş arasındaki sıcaklık farkı [K] (standart sistemler için K) = ısı gereksinimi [kw] (1 kw= 860 Kcal/h) 34 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

35 Pompa Seçimi Isıtma Sistemleri Standart merkezi ısıtma sitemleri için yaklaşık pompa seçimi: Yeni bir sistem için; Pompa çalışma noktası, ısı yükü ve boru kayıpları hesaplarına göre seçilir 35 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

36 Pompa Seçimi Isıtma Sistemleri Basma Yüksekliğinin Hesaplanması Standart merkezi ısıtma sitemleri için ampirik basma yüksekliği hesaplama: R. L. ZF H PU = [m] R = düz boruda sürtünme kaybı [Pa/m] ampirik değerler R = 50 ila 150 Pa/m L = en uzun ısıtma hattı uzunluğu [m] [gidiş ve dönüş boruları toplamı= (en+boy+yükseklik) x 2) ZF = ek faktörler boru bağlantı parçaları için 1.3 termostatik radyatör vanaları için 1.7 boru bağlantı parçaları için 1.3 karıştırıcı vana/ağırlıkla frenleme sistemi için 1.2 termostatik radyatör vanaları için = birimler arası dönüşüm faktörü (ρ = 1000 kg/m³, 4 C de ve g = 9.81 m/s²) Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

37 Pompa Seçimi Isıtma Sistemleri Debinin Hesaplanması Standart merkezi ısıtma sistemleri için yaklaşık pompa seçimi: Debi formülü V Pu Q N V PU = [m³/h] c.ρ(=1.16). T VPU c.ρ T Q N = Pompa debisi [m³/h] =1.16: suyun özgül ısı kapasitesi [Wh/kgK] = gidiş/dönüş arasındaki sıcaklık farkı [K] (standart sistemler için K) = ısı gereksinimi [kw] (1 kw= 860 Kcal/h) 37 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

38 Pompa Seçimi Isıtma Sistemleri Debinin Hesaplanması Mevcut sirkülasyon pompasının değiştirilmesinde Pompa seçimi, binanın daire sayısı dikkate alınacak şekilde özgül ısı kaybına (yüküne) göre yapılır: Isı gereksinimi formulü Q N A N = ısıtma alanı [m²] A. N Q özgül Q N = [kw] 1000 Q özgül = 2 daireden daha kalabalık olmayan müstakil binalar için 100 W/m² 2 daireden daha kalabalık binalar için 70 W/m² Düşük enerji standartlı binalar için <40 W/m² 38 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

39 Genleşme Tankları Isıtma Sistemleri Hacim Artışı Isıtma sistemlerinde su hacmindeki değişikliklerinin dengelenmesi (2) (3) çalışma sıcaklığına bağlı kazanlı sistemler için membranlı genleşme deposu (1) İşletmeye alma sırasında genleşme deposunun konumu (2) Tesisat su ile doldurulduğunda genleşme deposunun konumu/ soğuk (3) Sistem maksimum sıcaklıkta çalışırken Genleşme deposunun ön gaz basıncı 1.0/1.5 bar Su rezervi genleşme deposunun ön gaz basıncı +0.5 bar Su miktarı = su rezervi + genleşme 39 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

40 Suyun yoğunluğunun sıcaklığa göre değişimi Yoğunluğun azalması Suyun anomalisi Buzun yoğunluğu suyunkinden daha azdır (bu nedenle su yüzeyinde yüzerler) g suyun hacmi [millilitre] C suyun yoğunluğunun en fazla olduğu sıcaklıktır: ρ max = 1000 kg/m³ sıcaklık [C ] 40

41 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi Isıtma Sistemleri Kapalı genleşme deposunun seçiminde 2 temel değer bilinmelidir: 1. Deponun basınç sınıfı (işletme basıncı dayanıklılığı) 2. Deponun asgari nominal hacmi (VN) 1. Deponun basınç sınıfı: en az sistemde kullanılan emniyet ventili ayarı kadar olmalıdır. Genelde emniyet ventili en fazla kazanın izin verilen nominal işletme basıncı değerine ayarlanmalıdır. 41 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

42 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi 2. Deponun nominal hacmi hesabı: VN = VG / K (litre) deponun nominal hacmi VG = VS x n (litre) genleşen su hacmi VS = Q x f (litre) sistemdeki toplam su hacmi 42 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

43 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi 2. Deponun nominal hacmi hesabı: Sistemdeki toplam su hacmi: VS = Q x f (litre) Q = Kazanın nominal ısıtma kapasitesi [kcal/h] f = Isıtıcılara ait ısı yayma gücü [lt / 1000kcal/h] Isıtıcı elemanlar f [lt / 1000 kcal/h] Konvektör 6 Fan coil 8 Panel radyatör 10 Döküm radyatör 12 Çelik radyatör 14 Yerden ısıtma Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

44 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi 2. Deponun nominal hacmi hesabı: Genleşen su hacmi: VG = VS x n (litre) VS = sistemdeki toplam su hacmi n = suyun genleşme katsayısı Örneğin 90/70 C çalışan bir sistemde: n90 C n10 C = 0,0359-0,00027 = 0,0356 olarak alınır. C n 0 C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, C 0, Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

45 Pompa Seçimi Isıtma Sistemleri Kapalı Genleşme Deposu Seçimi 2. Deponun nominal hacmi hesabı: VN = VG / K (litre) VG = genleşen su hacmi K = kullanma katsayısı 45 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

46 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi Kapalı Genleşme Deposu Seçimi Kapalı genleşme deposunun ön gaz basıncı: Po = Ps + 0,2~0,5 bar Ps = statik basınç (genleşme deposu ile en yüksek ısıtıcı arasındaki yükseklik) 1 bar =~ 10 mss 46 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

47 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi 47 Pompa Teknolojileri ve Çalışma Prensipleri

48 Açık Genleşme Deposu Seçimi Vg=0,08Vs Vg =genleşme hacmi (lt) Vs =tesisattaki su hacmi (lt) Vg=w.qk w =katsayı(ts 2164 e göre 2,2 alınabilir) qk =kazan gücü [kw] 48