Grunleggende hydraulikk

Grunleggende hydraulikk

Innføring i hydraulikk i vannpumpeanlegg og forholdet mellom gjennomstrømning, trykkhøyde og energi.

Velkommen til emneoppgaven om grunnleggende hydraulikk.

La oss starte med det grunnleggende.
I utgangspunktet er det tre viktige parametre som er av interesse når man diskuterer hydraulikk i vannpumpesystemer:

Mengde
Trykk
Effekt

Eller Q, H, og P.

Mengde måles i kubikkmeter per time. Trykk måles i meter og effekt i kilowatt.

Mengden kan beskrives som mengden vann som en pumpe transporterer gjennom rørene i en gitt tid.

Det er derfor det måles i kubikkmeter i timen.

Trykket på en pumpe er trykket det er i stand til å levere.

Det beskriver høyden som den er i stand til å løfte vann, derfor måles den i meter.


Med andre ord betyr en trykk på 40 meter at pumpen kan løfte vann 40 meter i luften gjennom et loddrett rør.

Trykket er delt inn i sugehøyde og løftehøyde, som kan omdannes til trykk.

Men ikke alt trykk er tilgjengelig. Noe av det går tapt på grunn av friksjon i rørsystemet.

Effekten (P) i et vannpumpesystem kan beskrives som kraften og hastigheten som vannet transporteres med,

og den er direkte avhengig av både mengden (Q) og trykk (H).

Effekten måles i kilowatt (kW).

Samspillet mellom mengde, trykk og effekt kan beskrives som:

P = Q x H x c
Hvor c er en konstant avhengig av pumpens virkningsgrad, tyngdekraft og væsketype


Hvis du dobler mengden eller trykket, vil effekten også dobles
Hvis du dobler begge, vil effekten firedobles

Transport av væsker i vannpumpeanlegg skaper friksjon mellom væsken og overflatene den berører. Dette fører til tap av energi og trykk og er det vi kaller friksjonstap.

Friksjonstap skjer hele veien gjennom systemet – i selve røret, rørbøyene og ventilene.

Graden av friksjonstap er avhengig av pumpet mengde i systemet og væskens viskositet, samt rørets lengde og overflate.

Friksjonstap avhenger også av væskehastigheten; hastigheten som vannet pumpes på.
Væskehastigheten (v) kan beregnes som:

v = Q / A x c

Hvor Q er mengden,

A er rørets tverrsnittsareal,

og c er en konstant for å omdanne hastigheten til meter per sekund

Jo mer vann du pumper og jo raskere du gjør det, desto høyere blir friksjonstapet.

For å minimere væskehastigheten og dermed friksjonstapet har du to hovedalternativer:

Redusere pumpet mengde eller øke rørdiameteren


En økning av rørdiameteren vil også øke den opprinnelige kostnaden for et pumpesystem, men i det lange løp vil de totale livssykluskostnadene være vesentlig lavere, ettersom de større rørene vil redusere friksjonstapet og øke pumpens totale virkningsgrad.

Damptrykk er viktig når du arbeider med pumpesystemer. Den beskriver det eksakte trykket og temperaturen da vannet går over fra vann til damp.

Ved normalt atmosfærisk trykk koker vann ved 100° Celsius. Men hvis trykket i pumpesystemet faller under et visst nivå, vil vannet begynne å koke.

Så snart trykket øker igjen, går dampen tilbake til vann igjen. Dette kalles kavitasjon, og det er svært skadelig for pumpen.

Så hva er egentlig kavitasjon? Kavitasjon kan defineres som rask dannelse og sammenbrudd av luftbobler i vannet.
Det forekommer nær pumpehjulets innløp, hvor trykket kan reduseres under vannets kokepunkt.
Når vannet koker, blir det til damp, men når trykket stiger over kokepunktet igjen, imploderer de fordampede vannmolekylene og går tilbake til flytende form.

Disse implosjonene kan høres som en høy lyd fra pumpen og kan føre til groptæring i pumpehjulet og pumpehuset.

Kavitasjon kan unngås ved:

Senking av pumpeinntaket og økning av innløpstrykket

Redusksjon av friksjonstap i tilløpsrøret

Reduksjon av pumpet mengde eller


Økning av vanninntakshøyden   

Hermed avsluttes presentasjonen om grunnleggende hydraulikk. Du er nå klar til å teste kunnskapene dine og fullføre oppgaven. Takk for at du deltar.