ΑΝΤΛΙΕΣ
Τι είναι αντλία;
Είναι ο μηχανισμός που χρησιμοποιείται για τη μετακίνηση ρευστών (κυρίως υγρών αλλά και αερίων).
Πιο συγκεκριμένα, είναι συσκευή που χρησιμοποιεί Μηχανικό Έργο, για να ανυψώσει, να μεταφέρει ή να συμπιέσει ρευστά.
Καταναλώνουν δηλαδή Μηχανικό έργο, για να μεταβάλλουν τη δυναμική ή την κινητική ενέργεια ενός ρευστού.
Πιο συγκεκριμένα, είναι συσκευή που χρησιμοποιεί Μηχανικό Έργο, για να ανυψώσει, να μεταφέρει ή να συμπιέσει ρευστά.
Καταναλώνουν δηλαδή Μηχανικό έργο, για να μεταβάλλουν τη δυναμική ή την κινητική ενέργεια ενός ρευστού.
Ατέρμονας κοχλίας
του Αρχιμήδη Ένας ατέρμονας κοχλίας, εγκιβωτισμένος μέσα σε ξύλινο σωλήνα, μεταφέρει με τα πτερύγιά του, νερό από τον ποταμό Νείλο για την άρδευση των χωραφιών της Αρχαίας Αιγύπτου.
Εφεύρεση που αποδίδεται στον Αρχιμήδη (περίπου 325 π.Χ.) |
Αντλία του Κτησίβιου
περίπου 300 π.Χ. Δύο έμβολα, παλινδρομούν εντός κυλινδρικών δοχείων, εφοδιασμένων με δερμάτινες αντεπίστροφες βαλβίδες. Αναρροφούν το νερό από τη δεξαμενή με την υποπίεση που δημιουργείται από την ανοδική κίνηση του εμβόλου και το καταθλίβουν με την καθοδική του κίνηση, στον σωλήνα εξαγωγής
Άντληση νερού
στην Περαχώρα 3ος αιώνας π.Χ. Ο μεγάλος ξύλινος τροχός, με τα χάλκινα δοχεία του, περιστρεφόταν με σύστημα γωνιακής μετάδοσης ξύλινων οδοντωτών τροχών, το οποίο ενεργοποιούνταν από ζώα. Τα χάλκινα δοχεία, γέμιζαν με νερό στο κάτω μέρος του τροχού και το άδειαζαν στο επάνω μέρος σε ειδική διάταξη σωλήνων που αποτελούσαν αύλακα.
|
Πυροσβεστική αντλία
του Ήρωνος περιπου 100 μ. Χ Ίδιας φιλοσοφίας κατασκευή (με την αντλία του Κτησίβιου) από τον Ήρωνα (Αλεξάνδρεια 100 μ.Χ.), ο οποίος τη χρησιμοποίησε ως μετακινούμενη πυροσβεστική αντλία. Η κατασκευή αυτή χρησιμοποιούνταν μέχρι πριν από 50 περ. χρόνια.
Χειροκίνητη Αντλία
Η λειτουργία της βασίζεται στην παλινδρομική κίνηση αξονικής στήλης, μέσα σε συστοιχία σωληνώσεων ώστε το νερό να εξωθείται να ανέβει,
|
Σύγχρονη Αντλία
Σύγχρονες αντλίες, με τις οποίες σήμερα αντλούνται κάθε είδους ρευστά καθαρό νερό, διάφορα υγρά, λύματα κλπ.
Υπάρχουν βενζινοκίνητες και Ηλεκτροκίνητες αντλίες. Διακρίνονται σε φυγοκεντρικές αντλίες και αντλίες θετικής εκτόπισης. Με αυτού του τύπου τις αντλίες θα ασχοληθούμε σε αυτό το μάθημα. |
Που συναντάμε αντλίες στην καθημερινότητά μας;
ΣΤΟ ΣΠΙΤΙ
Ύδρευση: Το σύστημα το οποίο φέρνει το νερό στις βρύσες μας.
Άρδευση : Παρόμοιο σύστημα που φέρνει το νερό στις παροχές άρδευσης Θέρμανση: Οι κυκλοφορητές που χρησιμοποιούνται για να στείλουν το ζεστό νερό στις βρύσες μας ή στα θερμαντικά σώματα (καλοριφέρ). Στα συστήματα θέρμανσης ή ψύξης που λειτουργούν με κυκλοφορία αέρα. |
ΣΤΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ
Κυκλοφορία καυσίμου: Το σύστημα που αναροφά από τη δεξαμενή (ντεπόζιτο) το καύσιμο και το κατευθύνει προς τους εγχυτήρες (μπεκ). (Αντλίες βενζίνης, αντλίες πετρελαίου).
Κυκλοφορία λαδιού: Το σύστημα που κατευθύνει το λάδι της μηχανής στα σημεία λίπανσης. (Αντλία λαδιού) Κυκλοφορία νερού ψύξης: Το σύστημα που κατευθύνει το νερό για την ψύξη των κυλίνδρων. |
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
Αναρρόφηση:
Το τμήμα του δικτύου από το σημείο που παραλαμβάνει το ρευστό (δεξαμενή) μέχρι την είσοδο της αντλίας (στόμιο αναρρόφησης) |
Κατάθλιψη:
Το τμήμα του δικτύου από την έξοδο της αντλίας μέχρι το τελικό σημείο προορισμού του ρευστού. |
Χαρακτηριστικά των αντλιών
Προκειμένου να επιλέξουμε την κατάλληλη αντλία, που θα μας χρησιμεύσει σε μια συγκεκριμένη εργασία, πρέπει να λαμβάνουμε πάντοτε υπ όψη μας τα παρακάτω χαρακτηριστικά. Πολλές φορές, τα τεχνικά εγχειρίδια των αντλιών, περιλαμβάνουν αυτές τις πληροφορίες, σε μορφή διαγράμματος (συνήθως παροχής - μανομετρικού ύψους)
Παροχή
Q Παροχή της αντλίας, ονομάζουμε τον όγκο του υγρού που αποδίδεται στην κατάθλιψη της αντλίας, στη μονάδα του χρόνου.
Μονάδες μέτρησης της παροχής είναι: m3 / s ή m3 / h (κυβικά μέτρα το δευτερόλεπτο ή κυβικά μέτρα το λεπτό) |
Υψη
Η Στατικό ύψος αναρρόφησης (Ηα)
Η κατακόρυφη απόσταση από τη στάθμη του υγρού μέχρι το θάλαμο αναρρόφησης Στατικό ύψος κατάθλιψης (Ηk)
Η κατακόρυφη απόσταση από το θάλαμο κατάθλιψης μέχρι τη στάθμη του ρευστού στο δοχείο που καταλήγει το ρευστό Στατικό ύψος Ησ
Ησ = Ηα + Ηκ Ύψος αντιστάσεων Hr
Το σύνολο των αντιστάσεων στη ροή του ρευστού. Εξαρτώνται από το μήκος των σωληνώσεων, τις γωνίες και τις καμπύλες κατά τη διαδρομή, τη παρεμβολή ρυθμιστικών οργάνων (βάνες, διακόπτες κλπ) Υπάρχουν εσωτερικές αντιστάσεις που οφείλονται στην αντλία και εξωτερικές που οφείλονται στους παραπάνω παράγοντες Ολικό ύψος Ηο
Είναι το άθροισμα του στατικού ύψους και του ύψους αντιστάσεων Ηο = Ησ + Ηr Μανομετρικό ύψος Ημ
Είναι το ολικό ύψος αν αφαιρέσουμε τις αντιστάσεις σωληνώσεων αναρρόφησης και κατάθλιψης. |
Βαθμός απόδοσης
n Υδραυλικός βαθμός απόδοσης nh
Είναι το μέτρο των απωλειών λόγω αντιστάσεων ροής στην αναρόφηση και στην κατάθλιψη Ογκομετρικός βαθμός απόδοσης nν
Είναι ο λόγος της πραγματικής προς την θεωρητική παροχή της αντλίας Μηχανικός βαθμός απόδοσης nm
Είναι το μέτρο των απωλειών μιας αντλίας λόγω μηχανικών τριβών κατά τη λειτουργία της Βαθμός απόδοσης
|
Αποδιδόμενη ισχύς αντλίας
|
Ισχύς κινητήρα
|
Κατηγορίες αντλιών
Δυναμικές
(κινητικού τύπου)
Η αντλία, προσδίδει κινητική ενέργεια στο ρευστό με φυγοκεντρικές δυνάμεις, ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις ή μηχανική ώθηση Παρακάτω παρουσιάζεται με σχήμα, η αρχή λειτουργίας της φυγοκεντρικής αντλίας.
|
Θετικής εκτοπίσεως
(στατικού τύπου)
Η αντλία προσδίδει κινητική ενέργεια στο ρευστό με μηχανικά μέσα (πχ έμβολο) ή με ένα άλλο ρευστό (πχ πεπιεσμένο αέρα) Παρακάτω παρουσιάζεται με σχήμα η αρχή λειτουργίας της αντλίας θετικής εκτόπισης με λωβούς
|
ΕΠΙΛΟΓΗ ΑΝΤΛΙΑΣ
Στο διπλανό σχήμα, παρουσιάζεται το διάγραμμα, (χαρακτηριστική καμπύλη) μιας αντλίας σε 4 τύπους. Για κάθε τύπο, υπάρχει η αντίστοιχη χαρακτηριστική καμπύλη (1-4)
Στον κάθετο άξονα εμφανίζεται το ύψος (ολικό) της κατάθλιψης, ενώ στον οριζόντιο, η παροχή που δίνει για δεδομένο ύψος. Έτσι είναι εύκολο να υπολογίσουμε την αντλία που επιθυμούμε. |
Αν γνωρίζουμε προηγουμένως το ολικό ύψος κατάθλιψης (από υπολογισμό του στατικού ύψους + ύψους αντιστάσεων ροής), τότε βλέπουμε για κάθε χαρακτηριστική την παροχή της αντλίας για το συγκεκριμένο ύψος.
Έτσι για απαιτούμενο ύψος κατάθλιψης 30 m, η αντλία 1 θα μας δώσει παροχή 125 m3/h, η αντλία 2 θα μας δώσει 240 m3/h, η αντλία 3 θα μας δώσει 360 m3/h, η αντλία 4 480 m3/h.
Δοκιμάστε κι εσείς για ύψος κατάθλιψης 30 m.
Σημείωση: Οι μικρές χαρακτηριστικές που εμφανίζονται στην κάτω αριστερή άκρη του διαγράμματος, είναι οι χαρακτηριστικές καμπύλες για την αναρρόφηση της αντλίας. Εδώ παρατηρούμε ότι η ικανότητα αναρρόφησης είναι πολύ μικρότερη της κατάθλιψης. Δηλαδή το ύψος δεν ξεπερνά τα 9 m όπως φαίνεται στο διάγραμμα.
Έτσι για απαιτούμενο ύψος κατάθλιψης 30 m, η αντλία 1 θα μας δώσει παροχή 125 m3/h, η αντλία 2 θα μας δώσει 240 m3/h, η αντλία 3 θα μας δώσει 360 m3/h, η αντλία 4 480 m3/h.
Δοκιμάστε κι εσείς για ύψος κατάθλιψης 30 m.
Σημείωση: Οι μικρές χαρακτηριστικές που εμφανίζονται στην κάτω αριστερή άκρη του διαγράμματος, είναι οι χαρακτηριστικές καμπύλες για την αναρρόφηση της αντλίας. Εδώ παρατηρούμε ότι η ικανότητα αναρρόφησης είναι πολύ μικρότερη της κατάθλιψης. Δηλαδή το ύψος δεν ξεπερνά τα 9 m όπως φαίνεται στο διάγραμμα.