Grundlæggende hydraulik

Grundlæggende hydraulik

Introduktion til hydraulik i vandpumpeanlæg og forholdet mellem flow, løftehøjde og energi.

Der er tre vigtige parametre, når det gælder hydraulik i vandpumpeanlæg, nemlig Q, H og P, som også defineres som:

  • Flow
  • Løftehøjde
  • Strøm (effekt)

Flow

  • Måles i kubikmeter pr. time. Løftehøjde måles i meter og effekt i kilowatt."
  • Flow kan beskrives som den mængde vand, en pumpe transporterer gennem rørene på et givent tidspunkt. Derfor måles det i kubikmeter pr. time.

Løftehøjde

  • Det tryk, en pumpe er i stand til at levere.
  • Den beskriver den højde, hvortil den er i stand til at løfte vand, og måles derfor i meter.
  • Med andre ord betyder en løftehøjde på 40 meter, at pumpen er i stand til at løfte vandet 40 meter op gennem et lodret rør.
  • Løftehøjden er opdelt i sugehøjde og elevation, som kan omdannes til tryk. Men ikke hele trykket et tilgængeligt. Noget af det går tabt på grund af friktion i rørsystemet.

Strøm (effekt)

  • Effekten (P) i et vandpumpeanlæg kan beskrives som den kraft og hastighed, vandet transporteres med, og afhænger direkte af både flow (Q) og løftehøjde (H). Effekten måles i kilowatt (kW).
  • Samspillet mellem flow, løftehøjde og effekt kan beskrives som: P = Q x H x c, hvor c er en konstant, der afhænger af pumpens virkningsgrad, tyngdekraften og væsketypen.
  • Hvis du fordobler flowet eller løftehøjden, fordobles effekten også.
  • Hvis du fordobler begge dele, firedobles energien.

FRIKTIONSTAB
Transport af medier i vandpumpeanlæg skaber friktion mellem mediet og de overflader, det rører ved. Dette medfører tab af energi og tryk og er det, vi kalder for friktionstab.

  • Friktionstab sker gennem hele systemet – i både rør, bøjninger og ventiler.
  • Omfanget af friktionstab afhænger af flowet i anlægget og væskens viskositet, samt rørenes længde og overflade.
  • Friktionstabet afhænger også af mediehastigheden – den hastighed, som vandet pumpes med.
  • Mediehastigheden (v) kan beregnes som: v = Q/A x c, hvor Q er flowet, A er rørets tværsnit, og c er en konstant til konvertering af hastigheden til meter pr. sekund.
  • Jo mere vand der pumpes, og jo hurtigere det pumpes, desto større er friktionstabet.
  • For at minimere mediehastigheden og dermed friktionstabet kan du enten reducere flowet eller øge rørdiameteren
    Hvis du øger rørdiameteren, øger du også pumpeanlæggets anskaffelsesomkostninger, men på langt sigt vil de samlede livscyklusomkostninger være betydeligt lavere, da de større rør minimerer friktionstabet og forbedrer pumpens virkningsgrad generelt.

DAMPTRYK
Damptrykket er en vigtig faktor ved arbejde med pumpeanlæg. Det beskriver det præcise tryk og den temperatur, hvorved vandet omdannes fra vand til damp.
Ved normalt atmosfærisk tryk koger vand ved 100 °C. Men hvis trykket i pumpeanlægget falder under et bestemt niveau, begynder vandet at koge.
Så snart trykket stiger, bliver dampen til vand igen. Dette kaldes kavitation og er meget skadeligt for pumpen.

KAVATATION
Hvad er kavitation helt præcist? Kavitation kan defineres som luftbobler, der hurtigt dannes og brister i vandet.
Det forekommer ved løbertilgangen, hvor trykket kan falde til under vandets kogepunkt.
Når vandet koger, omdannes det til damp, men når trykket stiger til over kogepunktet igen, imploderer de fordampede vandmolekyler og vender tilbage til deres flydende form. Disse implosioner lyder som kraftig støj fra pumpen og kan medføre grubetæring på løber og pumpehus.

Kavitation kan undgås ved at:

  • Sænke pumpens tilgang og øge tilgangstrykket
  • Reducere friktionstab i sugeledningen
  • Reducere flowet i pumpen eller øge elevationen af sugevandstanden

Hermed slutter præsentationen af grundlæggende hydraulik.