Pompy wirowe

  • Dodaj recenzję:
  • 3801
  • Producent: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
  • Autor: Waldemar Jędral
  • Cena netto: 51,33 zł 53,90 zł

Pompy wirowe

rok wydania: 2014, wydanie drugie zmienione
ilość stron: 478 + 2
ISBN: 978-83-7814-106-8

Opis
W książce przedstawiono, zilustrowane przykładami obliczeniowymi, metody projektowania wirników, kierownic i kanałów zbiorczych pomp odśrodkowych, helikoidalnych i diagonalnych, oparte na jednowymiarowej teorii pomp wirowych. Opisano specyficzne cechy i zasady projektowania pomp śmigłowych, boczno kanałowych, peryferalnych, tarczowych, czerpakowych i pomp o swobodnym przepływie. Omówiono metody obliczania hydraulicznych sił wzdłużnych i poprzecznych oraz sposoby ich równoważenia. Wyłożono zasady rozwiązywania prostych i złożonych układów pompowych, poprzedzone analizą charakterystyk pomp, grup pomp i instalacji pompowych, uwzględniając wpływ lepkości cieczy, zmiany prędkości obrotowej, kawitacji oraz warunków pracy odbiegających od normalnych. Przedstawiono szeroki wachlarz zagadnień związanych z napędami i racjonalną regulacją pomp wirowych. Obszernie przeanalizowano problemy techniczno-ekonomiczne związane z doborem pomp do instalacji oraz ich energooszczędną eksploatację. Omówiono także badania pomp, normalizację i certyfikację pomp, wybrane zagadnienia konstrukcyjno-technologiczne oraz nieustalone stany pracy pomp. Podano informacje na temat zaawansowanych metod obliczeń hydraulicznych elementów pomp wirowych.
 
Książka przeznaczona jest dla studentów wydziałów mechanicznych, energetycznych, inżynierii środowiska oraz inżynierii sanitarnej i wodnej. Może być także przydatna projektantom instalacji pompowych, konstruktorom oraz szerokiemu kręgowi użytkowników pomp we wszystkich obszarach gospodarki.


Spis treści
Przedmowa / 11
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 13

1. Klasyfi kacja i zasady działania pomp i innych przenośników cieczy / 17
1.1. Przenośniki cieczy / 17
1.2. Pompy / 20
1.3. Rys historyczny rozwoju przenośników cieczy / 26
1.4. Zasada działania pomp wirowych / 27
1.4.1. Rozkład ciśnień w wirującym naczyniu wypełnionym cieczą / 27
1.4.2. Zasada działania pompy odśrodkowej i innych pomp wirowych / 28

2.  Parametry pracy pompy i układu pompowego / 30
2.1. Prosty układ pompowy / 30
2.2. Główne parametry pracy pompy i układu pompowego / 31
2.3. Praca właściwa oraz wysokość podnoszenia pompy i układu pompowego / 32
2.3.1. Ciśnienie wytwarzane przez pompę / 32
2.3.2. Całkowita energia właściwa cieczy / 33
2.3.3. Związek miedzy wysokością podnoszenia a pracą właściwą / 34
2.3.4. Energia, praca właściwa oraz wysokości podnoszenia pompy i układu pompowego / 36
2.3.5. Charakterystyka rurociągu (układu pompowego) / 39
2.4. Straty i sprawności oraz moc na wale pompy / 42

3. Jednowymiarowa teoria przepływu przez wirnik pompy / 45
3.1. Potrzeba posiadania prostej teorii przepływu przez wirnik / 45
3.2. Sposób przedstawiania przepływu w wirniku na płaszczyźnie / 46
3.3. Charakter przepływu w kanałach międzyłopatkowych / 49
3.4. Dodatkowe wnioski wynikające z rozważań dla cieczy idealnej / 50
3.5. Założenia jednowymiarowej teorii pomp wirowych / 53
3.6. Wpływ gęstości palisady łopatkowej na obraz przepływu / 55
3.7. Równanie Eulera dla nieskończenie dużej liczby łopatek / 57
3.7.1. Bilans krętu cieczy dla dowolnej liczby łopatek / 57
3.7.2. Bilans krętu i równanie Eulera dla nieskończenie dużej liczby łopatek / 59
3.8.  Równanie Eulera dla skończonej liczby łopatek / 61
3.9. Wpływ liczby łopatek na wysokość podnoszenia pompy. Poprawka Pfleiderera / 63
3.10. Trójkąty prędkości w obrębie wirnika o nieskończenie dużej liczbie łopatek. Wpływ grubości
łopatek / 66
3.11. Wpływ geometrii łopatek wirnika na parametry pracy pompy / 72
3.11.1. Stopień reakcyjności / 72
3.11.2. Wpływ kąta wylotowego łopatek wirnika na średnicę zewnętrzną wirnika i wysokość podnoszenia pompy odśrodkowej / 73

4. Zasady podobieństwa przepływów w pompach wirowych / 80
4.1. Wprowadzenie / 80
4.2. Warunki podobieństwa przepływów / 81
4.3. Warunki podobieństwa przepływów dla pomp wirowych / 83
4.4. Wyróżnik szybkobieżności / 86
4.5.  Związek wartości wyróżnika szybkobieżności z kształtem wirnika / 89

5. Projektowanie wirników pomp odśrodkowych, helikoidalnych i diagonalnych / 94
5.1. Wyznaczenie głównych wymiarów wirnika / 94
5.1.1. Obliczenia wstępne /  94
5.1.2. Moc na wale pompy i moc silnika napędowego /  98
5.1.3. Średnica wału i średnica piasty / 101
5.1.4. Prędkości w przekroju południkowym / 104
5.1.5. Główne średnice i szerokości / 105
5.1.6. Sprawdzenie wysokości podnoszenia / 107
5.2. Ukształtowanie kanału w przekroju południkowym / 108
5.2.1. Wyznaczenie środkowej linii prądu / 108
5.2.2. Profilowanie kanału w przekroju południkowym / 110
5.3. Wyznaczenie kształtu łopatki o pojedynczej krzywiźnie metodą punktową / 111
5.3.1. Zarys metody punktowej / 111
5.3.2. Kolejność postępowania przy projektowaniu łopatki metodą punktową / 113
5.3.3. Sprawdzenie prawidłowości zarysu łopatki / 114
5.4. Wyznaczenie kształtu łopatki o przestrzennej krzywiźnie / 115
5.4.1. Zależności podstawowe / 115
5.4.2. Zasady projektowania łopatek metodą odwzorowania / 117
5.4.3. Kolejność postępowania przy projektowaniu łopatki metodą odwzorowania / 119
5.4.4. Projektowanie łopatek wirników o dużych wyróżnikach szybkobieżności / 122
5.5. Przykłady obliczeniowe / 124

6. Elementy doprowadzające i odprowadzające ciecz z wirników pomp odśrodkowych i helikoidalnych / 139
6.1. Zadania elementów odprowadzających ciecz z wirnika / 139
6.2. Kierownice bezłopatkowe / 140
6.3. Kierownice łopatkowe / 143
6.3.1. Kierownica odśrodkowa / 143
6.3.2. Kierownica dośrodkowa / 149
6.4. Spiralne kanały zbiorcze / 153
6.4.1. Zależności ogólne / 153
6.4.2. Metoda stałego krętu / 155
6.4.3. Metoda stałej średniej prędkości przepływu / 157
6.4.4. Dyfuzor wylotowy / 159
6.5. Współśrodkowe kanały zbiorcze / 161
6.6. Elementy doprowadzające ciecz do wirnika / 162
6.6.1. Zadania i rodzaje elementów doprowadzających / 162
6.6.2. Zasady konstruowania elementów doprowadzających / 164
6.7. Przykład obliczeniowy / 165

7. Siły hydrauliczne i ich równoważenie / 172
7.1. Siła poprzeczna / 172
7.1.1. Przyczyny powstawania sił poprzecznych. / 172
7.1.2. Wartości sił poprzecznych / 174
7.1.3. Konstrukcyjne sposoby zmniejszenia wartości sił poprzecznych / 178
7.2. Siła wzdłużna / 179
7.2.1. Przyczyny powstawania sił wzdłużnych / 179
7.2.2. Wartości sił wzdłużnych / 182
7.2.3. Wartości współczynników zawirowań. Rozkłady p(r) / 184
7.3. Układy równoważące lub zmniejszające siły wzdłużne / 188
7.3.1. Wprowadzenie / 188
7.3.2. Otwory odciążające / 189
7.3.3. Łopatki odciążające / 191
7.3.4. Specjalne układy konstrukcyjne / 194
7.3.5. Bęben odciążający / 195
7.3.6. Tarcza odciążająca / 198
7.3.7. Łożysko hydrostatyczne / 200
7.3.8. Projektowanie tarcz odciążających / 200
7.4. Siła centrująca w mimośrodowej szczelinie wzdłużnej (siła Łomakina) / 204
7.4.1. Przyczyna powstawania siły Łomakina / 204
7.4.2. Wartość siły Łomakina i skutki jej działania / 206
7.4.3. Zmniejszenie siły Łomakina w wyniku modernizacji uszczelnień / 207

8. Charakterystyki pomp wirowych / 208
8.1. Wprowadzenie / 208
8.2. Charakterystyka przepływu / 209
8.2.1. Analiza jakościowa kształtu charakterystyki przepływu / 209
8.2.2. Doświadczalne otrzymywanie charakterystyki przepływu / 213
8.2.3. Stateczność i stromość charakterystyki przepływu / 214
8.3. Charakterystyka mocy i charakterystyka sprawności / 216
8.4. Charakterystyki uniwersalne / 219
8.4.1. Powinowactwo charakterystyk przepływu / 219
8.4.2. Sposób przedstawiania charakterystyk uniwersalnych / 221
8.5. Charakterystyki zupełne / 223
8.5.1. Rodzaje warunków pracy pompy / 223
8.5.2. Sposoby przedstawiania charakterystyk pomp pracujących w różnych warunkach / 225
8.6. Inne charakterystyki pomp / 229
 8.7. Wpływ lepkości cieczy na charakterystyki pomp / 230
8.7.1. Charakterystyki pomp przetłaczających ciecze o powiększonej lepkości / 230
8.7.2. Charakterystyki pomp przetłaczających ciecze o obniżonej lepkości / 233
8.8. Charakterystyki grupy zespołów pompowych / 233
8.8.1. Charakterystyki przepływu pomp połączonych szeregowo / 234
8.8.2. Charakterystyki przepływu pomp połączonych równolegle / 235
8.8.3. Charakterystyki sprawności grup zespołów pompowych / 237

9. Praca pompy w układzie pompowym / 239
9.1. Charakterystyka układu pompowego / 239
9.1.1. Charakterystyka prostego układu pompowego / 239
9.1.2. Charakterystyka układu z rurociągami połączonymi szeregowo / 240
9.1.3. Charakterystyka układu z rurociągami połączonymi równolegle /242
9.2. Punkt pracy pompy w układzie pompowym / 243
9.2.1. Parametry punktu pracy pompy w prostym układzie pompowym / 243
9.2.2. Zdolność dostosowania się pompy wirowej do zmian warunków pracy /244
9.3. Proste i złożone układy pompowe / 246
9.3.1. Ogólne zasady rozwiązywania zadań dotyczących układów pompowych / 246
9.3.2. Przykłady rozwiązywania układów pompowych o różnym stopniu złożoności / 247

10. Kawitacja i charakterystyki kawitacyjne / 253
10.1. Wprowadzenie / 253
10.2. Istota, objawy i skutki kawitacji / 254
10.3. Przyczyny powstawania kawitacji i jej rodzaje / 257
10.4. Początek, stopnie rozwoju i fazy kawitacji / 258
10.5. Nadwyżki antykawitacyjne i wyróżniki kawitacyjne / 260
10.6. Charakterystyki kawitacyjne / 263
10.7. Wpływ warunków pracy pompy na powstanie kawitacji / 266

11. Pompy diagonalne i śmigłowe / 270
11.1. Ogólne cechy pomp diagonalnych i śmigłowych / 270
11.2. Pompy diagonalne / 272
11.2.1. Wirniki / 272
11.2.2. Kierownice / 273
11.3. Pompy śmigłowe / 275
11.3.1. Ogólne zależności dla pojedynczego profilu, prostej palisady profili i palisady łopatek wirnika / 275
11.3.2. Zasada działania pompy śmigłowej / 280
11.3.3. Wyznaczenie głównych wymiarów wirnika pompy śmigłowej / 281
11.3.4. Kierownica łopatkowa / 288
11.3.5. Ocena oczekiwanych właściwości antykawitacyjnych pompy śmigłowej / 289
11.3.6. Napór osiowy w pompie śmigłowej / 290
11.4. Charakterystyki oraz regulacja parametrów pomp diagonalnych i śmigłowych / 292
11.4.1. Charakterystyki pomp diagonalnych i śmigłowych / 292
11.4.2. Regulacja parametrów pomp diagonalnych i śmigłowych / 294

12. Pompy wirowe innych rodzajów / 297
12.1. Przyczyny powstania nietypowych rozwiązań konstrukcyjnych pomp wirowych / 297
12.2. Pompy bocznokanałowe i peryferalne / 299
12.2.1. Pompy bocznokanałowe / 299
12.2.2. Pompy peryferalne / 303
12.3. Pompy tarczowe / 307
12.4. Pompy czerpakowe / 310
12.5. Pompy z wirnikami otworowymi / 312
12.6. Pompy o swobodnym przepływie / 314
12.7. Pompoturbiny odwracalne / 316

13. Regulacja i napędy pomp wirowych / 319
13.1. Wiadomości wstępne / 319
13.2. Podstawowe sposoby regulacji parametrów pracy pompy / 321
13.2.1. Regulacja dławieniowa / 321
13.2.2. Regulacja upustowa / 324
13.2.3. Regulacja przez zmianę prędkości obrotowej wirnika / 327
13.2.4. Regulacja przez zmianę liczby pracujących pomp połączonych równolegle / 330
13.2.5. Współpraca pomp odśrodkowych regulowanych i nieregulowanych / 331
13.3. Inne sposoby regulacji / 332
13.4. Obtoczenia wirników i obszary stosowalności pomp / 335
13.4.1. Zmiana parametrów pracy pompy przez zmniejszenie średnicy zewnętrznej wirnika / 335
13.4.2. Wyznaczenie średnicy d2 wirnika po obtoczeniu / 337
13.4.3. Obszar stosowalności pompy danej wielkości / 339
13.5. Napędy pomp wirowych / 340
13.5.1. Rodzaje napędów pomp wirowych / 340
13.5.2. Najważniejsze informacje o silnikach elektrycznych / 341
13.5.3. Tradycyjne napędy o zmiennych prędkościach obrotowych / 343
13.5.4. Tyrystorowe napędy o zmiennych prędkościach obrotowych / 345
13.5.5. Porównanie różnych sposobów realizacji zmian prędkości obrotowej / 346

14. Optymalny dobór i eksploatacja pomp wirowych / 350
14.1. Typoszeregi pomp wirowych / 350
14.1.1. Obszar zastosowań pomp wirowych / 350
14.1.2. Pole zapotrzebowań i typoszereg pomp / 352
14.2. Dobór pompy wirowej do projektowanego lub istniejącego układu pompowego / 354
14.2.1. Czynniki wpływające na dobór pompy / 354
14.2.2. Wyznaczenie charakterystyki układu / 355
14.2.3.  Ogólne zasady optymalnego doboru pomp do instalacji nowych i modernizowanych / 356
14.2.4. Dobór parametrów znamionowych oraz wybór pojedynczej pompy / 357
14.2.5. Ustalenie parametrów znamionowych grupy m > 1 pomp oraz wybór pomp / 363
14.3. Ogólne zasady eksploatacji pomp  / 364
14.3.1. Zapoznanie się z działaniem pompy i instalacji / 364
14.3.2. Podstawowe zasady montażu pomp i rurociągów /365
14.3.3. Racjonalna obsługa pomp /367
14.3.4. Zakres dopuszczalnej ciągłej pracy pompy / 368

15. Poprawa efektywności energetycznej układów pompowych / 373
15.1. Znaczenie wysokiej efektywności energetycznej / 373
15.2. Efektywność energetyczna układów pompowych / 374
15.2.1. Konieczność zmniejszenia energochłonności transportu cieczy / 374
15.2.2. Warunki ekonomicznej pracy pompy i instalacji pompowej / 376
15.2.3. Sprawność całkowita i inne kryteria oceny obiektu pompowego / 377
15.3. Przyczyny strat energii w układach pompowych i możliwości ich zmniejszenia / 379
15.3.1. Ogólne przyczyny strat energii i sposoby ich zmniejszenia / 379
15.3.2. Główne źródła strat powstałch poza zespołami pompowymi / 381
15.4. Modernizacje układów pompowych zmniejszające energochłonność transportu cieczy / 383
15.4.1. Poprawa doboru pomp / 383
15.4.2. Zmiana koncepcji hydraulicznej układu / 387
15.4.3. Modernizacja rurociągów zmniejszająca opory przepływu / 388
15.4.4. Przywrócenie lub poprawa drożności rurociągu /389
15.4.5. Zmiana sposobu regulacji / 390
15.5. Modernizacje zwiększające sprawność pompy / 391
15.6. Koszty działań modernizacyjnych / 396
15.7. Niezbędne działania poprzedzające modernizację / 397
15.8.  Optymalne sterowanie lub optymalne, bieżące regulowanie parametrów pracy grupy pomp podczas jej eksploatacji / 399

16.  Wybrane zagadnienia obliczeniowe i badawcze związane z wytwarzaniem pomp wirowych / 403
16.1. Stany nieustalone w pracy pomp wirowych / 403
16.1.1. Przykłady nieustalonych stanów pracy pomp / 403
16.1.2. Rozruch i zatrzymanie pompy / 404
16.1.3. Zanik napięcia zasilania lub ścięcie wpustu wirnika / 405
16.1.4. Nagła zmiana charakterystyki rurociągu / 407
16.2. Zaawansowane metody obliczeń hydraulicznych elementów pomp wirowych / 408
16.3. Normalizacja i certyfikacja w zakresie pomp wirowych / 410
16.3.1. Normalizacja i Polskie Normy / 410
16.3.2. Aprobaty techniczne / 414
16.3.3. Certyfikacja i certyfikaty / 415
16.4. Badania doświadczalne pomp / 415
16.4.1. Rodzaje badań doświadczalnych / 415
16.4.2. Ogólne zasady przeprowadzania pomiarów / 417
16.4.3. Przyrządy pomiarowe / 418
16.4.4. Niepewność pomiaru / 419
16.4.5. Rodzaje i budowa stanowisk badawczych / 420
16.4.6. Badania odbiorcze / 421
16.4.7. Badania modelowe / 424

17. Wybrane zagadnienia konstrukcyjne i technologiczne / 426
17.1. Rozwiązania konstrukcyjne pomp wirowych /426
17.2. Rozwiązania i obliczenia poszczególnych węzłów konstrukcyjnych / 427
17.2.1. Dławnice / 427
17.2.2. Wały / 431
17.2.3. Łożyskowanie / 433
17.2.4. Wirniki i ich uszczelnienia / 434
17.2.5. Kadłuby / 435
17.3. Dobór materiałów na poszczególne elementy /  437
17.4. Dopuszczalne niewyrównoważenie zespołu wirującego / 440
17.5. Komentarz do atlasu rozwiązań konstrukcyjnych pomp / 441

Literatura / 466
Skorowidz / 469