پاورپوینت ماشینهای آبی (پمپها و توربینها) Water machines (Pumps and Turbines) مبحث محاسبه قطر اقتصادی خط لوله پمپاژ

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

ماشینهای آبی (پمپها و توربینها)
Water machines (Pumps and Turbines)
مبحث محاسبه قطر اقتصادی خط لوله پمپاژ

اسلاید 2 :

یکی از محاسبات اصلی ایستگاههای پمپاژ تعیین قطر لوله اصلی انتقال آب می باشد.
چنانچه قطر خط لوله را افزایش دهیم از سرعت جریان کاسته شده و در نتیجه آن از افت هدها بر اساس فرمول دارسی وایسباخ کاسته خواهد شد.
کاهش افت هدها منجر به کاهش TDH ایستگاه پمپاژ و کاهش توان و برق مصرفی، کوچکتر شدن پمپها و همچنین هزینه های تعمیر و نگهداری پمپها خواهد شد.
از سوی دیگر انتخاب قطر بالاتر برای این منظور به معنی صرف هزینه های بیشتر برای خرید، حمل و نصب لوله ها خواهد بود.

محاسبه قطر اقتصادی خط لوله اصلی پمپاژ

اسلاید 6 :

فرمول دارسی وایسباخ برای محاسبه افت هد

اسلاید 7 :

به عبارت دیگر باید بین کاهش قطر(و به تبع آن افزایش سرعت و افزایش افت هد و همچنین افزایش هزینه پمپاژ آب) و نیز هزینه های پمپاژ آب یک سبک سنگین کردن اقتصادی انجام دهیم و قطر بهینه اقتصادی را پیدا کنیم.

اسلاید 8 :

در شرایط بهینه (optimum conditions) لازم است تا قطری را انتخاب نماییم که هم هزینه های پمپاژ آب اعم از هزینه های برق مصرفی و هزینه خود ایستگاه پمپاژ و هم هزینه خرید لوله و لوله گذاری به حداقل برسند.
قطر لوله ای که این شرایط بهینه را فراهم نماید به قطر اقتصادی(economical diameter of the pipe) موسوم است.

اگر ما قطر لوله را کمتر از قطر اقتصادی انتخاب نماییم، هزینه لوله گذاری کاهش می یابد.
ولی افت هدها افزایش یافته و هزینه پمپاژ آب خیلی بیشتر از میزان صرفه جویی در هزینه ها ناشی از کاهش قطر لوله خواهد شد.

اسلاید 9 :

بطور مشابه اگر قطر لوله را بیشتر از قطر اقتصادی انتخاب نماییم، هزینه پمپاژ آب کمتر خواهد شد، ولی هزینه خرید و حمل لوله ها و بطور کلی هزینه لوله گذاری بسیار بیشتر از میزان صرفه جویی ناشی از هزینه پمپاژ خواهد شد.

یک فرمول تجربی ساده (empirical formula) معروف به Lea برای محاسبه قطر اقتصادی در عمل مورد استفاده قرار می گیرد.

که در آن:
D: قطر اقتصادی بر حسب متر
Q: دبی پمپاژ برحسب m3/s

اسلاید 10 :

این فرمول سرعت بهینه جریان (optimum flow velocity ) را بین 1.35 to 0.8 m/sec محاسبه می نماید.
برای محاسبات دقیقتر باید برای چندین قطر مختلف موجود در بازار که به دلایل فنی می توان از آنها در خط لوله پمپاژ استفاده نمود (برای سرعتهای جریان between 0.8 to 1.8 m/sec) ، هزینه های لوله گذاری و هزینه های پمپاژ سالیانه را جداگانه محاسبه نمود و با ترسیم یک گراف قطر اقتصادی را انتخاب نمود.
قطر اقتصادی قطر لوله ای است که حداقل هزینه ها را به دنبال داشته باشد.

اسلاید 12 :

A centrifugal pump driven by an electric motor lifts, water through a total height of 50 metres from the reservoir to the discharge end.
The pump efficiency is 77 percent and the motor efficiency is 85 per cent.
The lift is through 300 metres length of 10 cm diameter pipe and the pumping rate is 1500 litres per minute.
If 4f= 0.025, and power costs 1000 rial per kilowatt hour, what is the cost of power for pumping four million litres of water ?
Example

اسلاید 13 :

Hs+Hd= Total lift including suction and delivery = 50 metres
Head loss in pipe friction
Solution

اسلاید 14 :

Total head against which pump has to work
= 50 + 38.77 = 88.77 m
Water power required
γw.Q.H =
(9.81×0.025×88.7) = 21.77 kN.m/s or Kwatts
= (21.77/0.735) Hp = 29.62 Hp
The SI derived unit for power is the watt.
1 watt is equal to 1 N-m/s.

اسلاید 15 :

Horse power of motor required
Power required = 45.26 × 0.735 K. watts.
= 33.26 K. watts.

اسلاید 16 :

Time during which 4 million litres of water will be lifted

اسلاید 17 :

Energy required = 33.26 × 44.4 kilo watt hr.
= 1476.9 K. watt hr.
Cost of the electrical energy @ 1000 rial per unit =
1476.9 × 1000 =1476900 rial = 147690 toman

اسلاید 18 :

Water has to be supplied to a town with 100000 population at the rate of 150 litres per capita per day from a river 2000 m away.
The difference in elevation between the lowest water level in the sump and the reservoir is 36 m.
If the demand has to be supplied in 8 hours, determine the size of the main and the brake horse power of the pumps required.
Assume maximum demand as 1.5 times the average demand. Assume f- 0.0075, velocity in the pipe 2.4 m/sec, and efficiency of pump 80 per cent.
Example

اسلاید 19 :

Population = 100000
Per capita demand = 150 litres/day/person
Average daily demand = 100000 × 150 litres/day
= 15 million litres/day = 15 M.l.d.
Maximum daily demand = 1.5 times the average daily demand = 1.5 × 15 = 22.5 M.l.d.
Since the pumps have to work for 8 hours a day, the capacity of pumps should be designed for a daily demand
Solution

اسلاید 20 :

Discharge required per second
Now, Velocity through the pipe = 2.4 m/sec (given)