Hydraulikens grunder

Hydraulikens grunder

Vi går igenom hydraulikens grunder i vattenpumpsystem och förhållandet mellan flöde, uppfordringshöjd och effekt.

Välkommen till avsnittet ”Hydraulikens grunder”.

Låt oss börja med grunderna.
I princip är tre viktiga parametrar av intresse när man diskuterar hydraulik i vattenpumpsystem:

Flöde
Uppfordringshöjd
Effekt
Eller Q, H och P.

Flöde mäts i kubikmeter per timme. Uppfordringshöjd mäts i meter och effekt i kilowatt.

Flödet kan beskrivas som den mängd vatten som en pump transporterar genom rören under en viss tid.

Därför mäts det i kubikmeter per timme.

Uppfordringshöjden för en pump är det tryck som den kan ge.

Den beskriver den höjd till vilken den kan lyfta vatten och mäts därför i meter.


Med andra ord: en uppfordringshöjd på 40 meter innebär att pumpen kan lyfta vattnet 40 meter upp i luften genom ett vertikalt rör.

Uppfordringshöjden är uppdelad i sughöjd och lyfthöjd, som kan omvandlas till tryck.

Men allt tryck är inte tillgängligt. En del av det förloras på grund av friktionen i rörsystemet.

Effekten (P) i ett vattenpumpsystem kan beskrivas som den kraft och hastighet med vilken vatten transporteras,

och är direkt beroende av både flöde (Q) och uppfordringshöjd (H).

Effekten mäts i kilowatt (kW).

Samspelet mellan flöde, uppfordringshöjd och effekt kan beskrivas som:

P = Q x H x c
Där c är en konstant som beror på pumpens verkningsgrad, tyngdkraften och typen av vätska


Om flödet eller uppfordringshöjden dubbleras, dubbleras även effekten
Om båda dubbleras, fyrdubblas effekten

Transport av vätskor i vattenpumpsystem skapar friktion mellan vätskan och de ytor som vätskan kommer i kontakt med. Detta leder till förlust av energi och tryck som gemensamt kallas för friktionsförluster.

Friktionsförluster uppkommer överallt i systemet – i ledningarna, krökarna och ventilerna.

Friktionsförlusternas storlek beror på flödet i systemet och vätskans viskositet, samt ledningarnas längd och deras ytstruktur.

Friktionsförluster beror också på flödeshastigheten, den hastighet med vilket vattnet pumpas.
Flödeshastigheten (v) kan beräknas som:

V = Q/A x c

Där Q är flödet,

A är ledningens tvärsnittsyta,

och c är en konstant för att omvandla hastigheten till meter per sekund

Ju mer vatten som pumpas och ju snabbare det sker, desto högre blir friktionsförlusterna.

För att begränsa vätskans hastighet, och därmed friktionsförlusterna, finns det två huvudalternativ:

Minska flödet eller öka rörets diameter


Ökas rördiametern så ökas också den initiala kostnaden för ett pumpsystem, men på lång sikt blir de totala livscykelkostnaderna betydligt lägre eftersom de större rören minskar friktionsförlusterna och ökar den totala verkningsgraden för pumpning.

Ångtrycket är en viktig faktor vid arbete med pumpsystem. Den beskriver den exakta tryck och temperatur då vattnet omvandlas från vatten till ånga.

Vid normalt lufttryck kokar vatten vid 100 °C. Men om trycket i pumpsystemet sjunker under en viss nivå börjar vattnet att koka.

När trycket ökar igen omvandlas ångan tillbaka till vatten. Detta kallas kavitation och det är mycket skadligt för pumpen.

Så exakt vad är kavitation? Kavitation kan definieras som ett snabbt bildande och sönderfall av luftbubblor i vattnet.
Det sker nära pumphjulets inlopp, där trycket kan minska under vattnets kokpunkt.
När vattnet kokar omvandlas det till ånga, men när trycket stiger över kokpunkten igen imploderar de förångade vattenmolekylerna och återgår till sin vätskeform.

Dessa implosioner kan uppfattas som ett högt ljud från pumpen och kan leda till gropbildning på pumphjulet och i pumphuset.

Kavitation kan undvikas genom att:

Sänka pumpens inlopp och öka inloppstrycket

Minska friktionsförlusterna i sugledningen

Minska pumpens flöde eller


Öka vattenintagets nivå   

Nu har du kommit till slutet av ”Hydraulikens grunder”. Du är nu redo att testa kunskaperna och slutföra avsnittet. Tack för att du lyssnat.