Συλλογή και στατιστική επεξεργασία χαρακτηριστικών καμπυλών και λειτουργικών στοιχείων φυγοκεντρικών αντλιών

Abstract

Οι αντλίες συνιστούν ένα από τα πιο ενδιαφέροντα αντικείμενα της μηχανολογίας, μιας και οι μέθοδοι παραγωγής και χρήσης τους συνδυάζουν γνώσεις από τέσσερις βασικούς τομείς: υδραυλική, ηλεκτρονική, τεχνολογία κινητήρα και υλικά. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η συγκέντρωση, μελέτη και επεξεργασία χαρακτηριστικών μεγεθών των φυγοκεντρικών αντλιών που είναι: παροχή και ολικό ύψος αντλίας στο κανονικό σημείο λειτουργίας, ολικός βαθμός απόδοσης, στροφές κινητήρα αντλίας, εξωτερική διάμετρος πτερωτής ( ). Η επεξεργασία των στοιχείων αυτών έχει σκοπό να μας οδηγήσει στην ταξινόμηση τους σε κατηγορίες με κοινά λειτουργικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά (π.χ. μέγεθος αντλίας, μορφή πτερωτής) και στην αξιολόγηση τους με κριτήριο τον βαθμό απόδοσης. Στο 1ο κεφάλαιο της εργασίας μας περιγράφεται ο τρόπος λειτουργίας των φυγοκεντρικών αντλιών και αναλύονται τα τμήματα από τα οποία αποτελούνται. Στο 2ο κεφάλαιο ασχολούμαστε με μια ιδιαίτερη και ευρέως διαδεδομένη κατηγορία αντλιών, τους κυκλοφορητές και την εξέλιξη τους στο πέρασμα των χρόνων, καθώς και με τους ενεργειακά και αποδοτικά συμφέροντες τρόπους ρύθμισης της λειτουργίας τους. Στο 3ο κεφάλαιο παραθέτουμε τρόπους εξοικονόμησης ενέργειας αντλιών και παρουσιάζουμε τον πλέον ενδεδειγμένο τρόπο αξιολόγησης τους, που είναι η εκτίμηση του κόστους κύκλου ζωής (LCC). Στο 4ο κεφάλαιο περιγράφεται η μεθοδολογία συλλογής και επεξεργασίας των δεδομένων που ακολουθήθηκε στην παρούσα εργασία, ενώ τα αποτελέσματα παρουσιάζονται και σχολιάζονται στο 5ο κεφάλαιο με τη μορφή στατιστικών διαγραμμάτων του ολικού βαθμού απόδοσης και της αδιάστατης παραμέτρου ύψους Ψ ως συνάρτηση του ειδικού αριθμού στροφών . Τα διαγράμματα που προκύπτουν συγκρίνονται με αντίστοιχα παλιότερα από τη διεθνή βιβλιογραφία. Η εργασία κλείνει με σύνοψη των συμπερασμάτων και προτάσεις για περαιτέρω μελέτη. Τέλος σε παράρτημα δίνονται όλα τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν για διάφορους τύπους και μεγέθη αντλιών, καθώς και ένα παράδειγμα δημιουργίας ερωτήματος στην βάση δεδομένων της Access, στην οποία έχουν καταχωρηθεί όλες οι αντλίες, με σκοπό την επιλογή αντλιών που ικανοποιούν τις εκάστοτε ανάγκες μας.

Pumps are one of the most interesting subjects of mechanical engineering, as their methods of construction and use combine knowledge from four basic fields: hydraulics, electronics, motor technology and materials. The present study aims at the collection, study and treatment of characteristic magnitudes of centrifugal pumps, like: flow rate and pump total head at regular function point, stagnation efficiency, pump engine revolutions per minute, impeller outside diameter (Qκ, Ηκ, ηκ, n, D2). The elaboration of these data will lead to their classification in categories with common functional and manufacture characteristics (e.g. pump size, impeller shape) and to their evaluation according to their efficiency. In the 1st chapter of our study there is a description of the function of centrifugal pumps and an analysis of their parts. The 2nd chapter deals with a specific and widely known category of pumps, the circulators and their evolution through time, as well as with the energy and output effective regulation of their operation. The 3rd chapter cites various ways for pump energy saving and presents the most indicated way of their evaluation, that is the assessment of the life cycle cost (LCC). The 4th chapter describes the methodology of data collection and elaboration that has been used in the present study, while the results are presented and discussed in the 5th chapter in the form of statistical charts of the stagnation efficiency ηκ and the dimensionless parameter of Ψ head as a function of the specific speed nq. The charts that emerge are compared to similar older ones of the international bibliography. The study is concluded with a summary of the results and suggestions for farther study. Finally, there is an annex with all the data collected for various pump types and sizes, as well as an example of creation of a query in the Access database, where all pumps have been registered, in order to choose pumps that satisfy one’s needs each time.