POMPAJ TESİSİ VE
MAKİNALARI
-TMB313-
Ders Notu
Prof. Dr. Davut KARAYEL
Akdeniz Üniversitesi
Ziraat Fakültesi
Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü
2016
Antalya
GİRİŞ
Pompaların geçmişini düşündüğümüzde, özellikle ilk zamanlarda insanların suyu daha
yüksek seviyelere taşımak için kullandıkları teknikleri hatırlamak gerekmektedir. Bu tekniklerle
yerleşim yerlerinin ve kalelerin etrafındaki kanalları doldurmuşlar ve tarım alanlarını
sulamışlardır. Su taşımak için kullanılan ilk araç insan eli olmuş ve iki elin bir elden daha çok iş
yaptığı anlaşılmıştır. İlk çağlarda önce toprak kaplardan kovalar yapılmış ve bunlarda su
değirmeninin keşfinde ilk adımı oluşturmuştur. İnsanoğlu, birden fazla kovayı bir zincire veya
tekerleğe asıp, insan veya hayvanların enerjilerinden faydalanarak değirmene hareket verip suyu
taşımışlardır. M.Ö 1000 yıllarında yapılan arkeolojik kazılarda hem Çin’de hem de Mısır’da bu
çeşit
kovalı
konveyörlere
rastlanmıştır.
Aşağıdaki
resim
bir
Çin
su
değirmeninin
rekonstrüksiyonudur. Bu düzenekte toprak kovaların asıldığı bir tekerlek, en üst noktaya
geldiğinde suyu bir kanala aktarmaktadır (WILO, 2005).
Çin su değirmeni (WILO, 2005)
Bu düzeneklerdeki en ustaca gelişme 1724’de Jacob Leupold (1674-1727) tarafından
tekerleğe dirsekli borular takılarak yapılmıştır. Tekerleği döndürerek su, en üst noktaya kadar
taşınmaktadır. Nehirdeki su akısı güç sağlayıcı olarak kullanılmıştır. Bu tasarımın en dikkat çekici
özelliği dirsekli boruların şeklinin günümüz santrifüj pompalarının tasarımlarına olan olağanüstü
benzerliğidir.
1
Jacob Leupold'un su degirmeni (WILO, 2005)
Eski çağların büyük matematikçisi ve bilim adamı Arsimet (M.Ö. 287-212) kendi adı
verilen ve borunun içinde bulunan sonsuz dişlinin dönerek suyu kaldırması prensibiyle çalışan bir
vida tasarlamıştır. O zamanlar sızdırmazlık elemanları bilinmediğinden, transfer edilmesi istenen
suyun bir kısmının geri kaçması önlenememiştir. Arsimet’in bu tasarımında, debiyle vidanın
eğimi arasında bir ilişki vardır. Suyun daha yükseğe mi yoksa daha çok miktarda mı taşınması
arasında seçim yapılabilmektedir. Vidanın eğimi dikleştikçe debi azalmakta, basma yüksekliği
artmaktadır. Debi-basma yüksekliği arasında aynı benzeşimler bulunmaktadır. Çeşitli tarihi
kaynaklardan elde edilen bilgiler, Arşimet vidasının 37° ve 45° eğimlerde çalıştığını ve 10 m3/h
debi, 2-6 m basma yüksekliği değerlerine kadar hidrolik kapasitelere ulaşabildiğini
göstermektedir (WILO, 2005).
Fizik uzmanı Denis Papin 1689 da santrifüj pompayı icat etmiştir ve günümüzde bu tür
pompalar tüm dünyada en sık kullanılan pompalardır.
Arşimed vidası (WILO, 2005).
2
1. POMPAJ TESİSİNİN ÖZELLİKLERİ
Sulama sistemlerinde suyun kaynağından alınarak sulanacak bölgeye iletilmesinde suya
kinetik enerji kazandırılması gerekmektedir. Bu amaç için kullanılan aletlerin hepsine birden
pompaj tesisi denmektedir. Pompaj tesisinin genel hedefi; sulama suyunun zamanında, yeterli
miktarda, en az enerji tüketimi ve en az işletme gideri ile iletmektir. Pompaj tesisinde kullanılan
ekipmanlar aşağıda sıralanmaktadır. Sistemin çalışma şeması Şekil 1’de gösterilmektedir.
a. Pompa (iş makinesi)
b. Motor (kuvvet kaynağı)
c. Boru hatları
d. Yardımcı parçalar
Şekil 1. Bir pompaj tesisinin şematik görünüşü
Şekil 1’de gösterildiği gibi pompa motor tarafından tahrik edilmekte ve suyu kaynağından
alıp sisteme göndermektedir. Burada He ile ifade edilen emme yüksekliği, Hb ile ifade edilen ise
3
basma yüksekliğidir. İki yüksekliğin toplamı ise geometrik yüksekliği vermektedir (Hg).
Borulardan ve yardımcı parçalardan dolayı oluşan sürtünme kayıpları da eklenerek manometrik
yükseklik ile ifade edilen Hm değeri bulunmaktadır. Bütün yükseklik (H) değerleri mSS olarak
ifade edilmektedir. Deniz seviyesinde 10.33 mSS 1 atm basınca eşdeğerdir.
Enerjiyi suya kazandıran pompanın, suyu en az manometrik yüksekliğe kadar
çıkarabilmesi gerekmektedir. Pompaj tesisinde suyun iletilmesi için genelde santrifüj pompalar
kullanılmaktadır. Kuvvet kaynağı olarak benzin, dizel ya da elektrik motorları kullanılmaktadır.
Suyun iletilmesinde kullanılan parçalar ise borulardan oluşmaktadır. Metal ya da plastikten oluşan
boruların özellikleri ileriki bölümlerde anlatılacaktır. Boruların birbirine bağlanmasında ve
dönüşlerde kullanılan yardımcı parçalar da sisteme dahil edilmektedir. Borularda sürtünmeden
dolayı oluşan kayıplar da dahil edilerek bulunan manometrik yükseklik değeri pompanın gücünü
bulmakta önemli bir parametredir.
Pompa kuvvet kaynağına direk bağlanmışsa kuvvet kaynağı mil gücü pompa giriş gücüne eşit
alınabilir. Eğer motor ile pompa arasında bir güç iletim düzeni varsa iletim verimi de göz önüne
alınmalıdır. Verilen enerjiye karşı yapılan işin maksimum olabilmesi için toplam tesis veriminin
yüksek olması gerekmektedir. Bu değerin yüksek olması ise sistemi oluşturan parametre değerlerinin
en uygunun seçilmesiyle mümkün olmaktadır.
Bir pompaj tesisindeki kuvvet kaynağı (motor), benzin (otto), diesel yada elektrik motoru
olabilmektedir. Bazen de traktör kuyruk mili, kuvvet kaynağı olarak kullanılabilmektedir (Keskin ve
Güner, 2007). Pompaj tesisinde bir su kaynağından alınan suyun belirli bir yüksekliğe Q debisi ile
iletilmesi için pompanın suya birim zamanda verdiği enerji veya pompanın verdiği güç (N) aşağıdaki
hidrolik güç eşitliği ile hesaplanabilir.
Burada; N – pompanın motordan çektiği güç (BG), Hm – manometrik yükseklik (mSS), Q – debi
(m3/s), – suyun özgül ağırlığı (1000 kg/m3).
Yukarıda verilen güç yararlı güç veya çıkış gücü olarak bilinir. Pompalarda enerji değişimi
sırasında çeşitli kayıplar oluşacaktır. Bu nedenle pompa miline uygulanacak güç hesaplanırken ileriki
bölümlerde
anlatılacak
olan
verim
de
hesaba
katılmalıdır.
4
2. SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
2.1. VİSKOZİTE ÖZELLİĞİ
Bir akışkanın kesme kuvvetine karşı gösterdiği mukavemete viskozite denir. Sıvı
molekülleri birbiri üzerinde kayarken sürtünürler. Bu nedenle sıvıları hareket ettirmek için
kuvvet uygulanması gerekir. Mutlak veya dinamik viskozite veya sadece viskozite olarak
tanımlanan bu mukavemetin birimi Poise (Po)’dir.
1 Poise = 1 dyn S/cm2
1 Poise, bir sabit plakadan 1 cm uzaklıktaki 1 cm2 yüzey alanına sahip bir plakayı 1 cm/s hızla
hareket ettirmek için gerekli kuvvettir.
Şekilde görüldüğü gibi aralarında akışkan
Hareketli
plaka
V
bulunan iki paralel plakadan üst plaka F
F kuvveti ile sabit V hızında hareket
ettirilirse üst plaka ile temas eden akışkan
Sabit
plaka
buna yapışarak V hızı ile hareket ederken
y
sabit plaka ile temas eden akışkanın hızı
sıfır olur. F kuvvetini etkileyen etmenler.
1) Plaka alanı (A – cm2)
2) Plaka hızı (V – cm/s)
3) Sıvının viskozitesi ( - dyn S/cm2)
4) Sıvının kalınlığı (y - cm)
F=AV/y
Kinematik viskozite olarak tanımlanan diğer viskozite katsayısı ise aşağıdaki gibi
tanımlanabilir.
Kinematik viskozite ( )
Mutlak viskozite ( )
Özgül kütle ( )
Kinematik viskozitenin birimi stoke (st)’dir.
1 st = 1 cm2 / s
Viskozite ısıya bağlı olarak değişir. Isının artması ile sıvılar daha akışkan olurlar ve
dolayısıyla viskoziteleri düşer.
5
Çizelge 1. Farklı Sıcaklıklarda Suyun Viskozite Değerleri
Sıcaklık (oC)
Dinamik (mutlak) Viskozite (kgf s/m2)
Kinematik Viskozite (m2/s)
0
181x10-6
1.79x10-6
4
160x10-6
1.56x10-6
10
134x10-6
1.31x10-6
20
103x10-6
1.01x10-6
30
84x10-6
0.80x10-6
40
67x10-6
0.66x10-6
50
56x10-6
0.56x10-6
60
47x10-6
0.48x10-6
80
37x10-6
0.37x10-6
100
29x10-6
0.29x10-6
2.2. ÖZGÜL AĞIRLIK
Özgül ağırlık (), bir cismin birim hacminin ağırlığıdır. Birimi kgf/cm3 veya N/m3 olarak
alınabilir. Çizelge 2’de farklı sıcaklıklar için suyun özgül ağırlıkları verilmiştir.
Çizelge 2. Farklı Sıcaklıklarda Suyun Özgül Ağırlığı
Sıcaklık (oC)
0
Özgül Ağırlık (kgf/m3)
4
10
20
30
40
50
60
80
100
999.8 1000.0 999.6 998.2 995.6 992.2 988.0 983.2 971.8 958.3
2.3. YOĞUNLUK
Yoğunluk (), bir cismin kütlesinin standart kabul edilen cismin hacmine oranını gösteren
birimsiz bir sayıdır. Standart kabul edilen cisim katılar ve sıvılar için 4oC’deki su, gazlar için ise
CO2 hava veya hidrojendir. Çizelge 3’de suyun farklı sıcaklıklardaki yoğunluğu verilmiştir.
cisim
s tan dart
Çizelge 3. Farklı Sıcaklıklarda Suyun Yoğunluk Değişimi
Sıcaklık (oC)
Yoğunluk
4
10
16
21
27
32
38
43
50
66
1.000
1.000
0.999
0.998
0.997
0.995
0.993
0.991
0.990
0.980
6
2.4. ÖZGÜL KÜTLE
Özgül kütle (), bir cismin birim hacmindeki kütle miktarıdır. Birimi kg/m3 veya
kg/cm3’dür.
Özgül kütle ( )
Kütle
Hacim
2.5. BUHAR BASINCI
Buhar basıncı, kapalı bir kap içerisinde buharlaşma sırasında buhar moleküllerinin sıvı
yüzeyine yaptığı kısmi basınca denir. Bu basınç ısıya bağlı olup ısıyla doğru orantılı olarak artış
gösterir. Kapalı kap içerisinde buhar moleküllerinin bir kısmı sıvaya geri döner. Buharlaşan
molekül sayısının sıvıya geri dönen molekül sayısına eşit olduğu denge durumunda oluşan buhar
basıncına Doymuş Buhar Basıncı denir. Kapalı kapta sıvı üzerindeki basınç doymuş buhar basıncı
altına düşerse hızlı buharlaşma olur. Bu durum pompaj tesislerinde Kavitasyon olarak tanımlanır.
Kavitasyon pompaj tesislerine zarar veren ve pompaj tesislerinin planlanmasında dikkate
alınması gereken bir olaydır.
2.6. YÜZEY GERİLİMİ
Bir sıvını içindeki moleküller her yönde çekici kuvvetler etkisi altında olup bu kuvvetlerin
vektörel toplamı sıfırdır. Sıvının serbest yüzeyindeki moleküllerde ise, serbest yüzeydeki diğer bir
sıvı veya gazın molekülleri ile aralarındaki çekim kuvvetinin farklılığı nedeni ile dengelenmiş
kuvvetler oluşur. Bu kuvvetler sıvının serbest yüzeyinde bir gerilim meydana getirir. Bu gerilime
Yüzey Gerilimi denir. Bir sıvının yüzey gerilimi, yeni bir yüzey birim alanı oluşturmak amacıyla
sıvının içinden yüzeye yeterli sayıda molekül getirmek için yapılması gereken iştir (Nm/m2).
Çizelge 4’de hava ile temas eden su için farklı sıcaklıklardaki yüzey gerilimleri verilmiştir.
Çizelge 4. Hava ile Temas Eden Su İçin Farklı Sıcaklıklarda Yüzey Gerilimleri
Sıcaklık (oC)
Yüzey Gerilimi (N/m)
0
4
0.0756
0.0750
10
16
21
27
32
38
50
0.0741 0.0735 0.0725 0.0718 0.0709 0.0699 0.0680
7
3. POMPALAR
Bir akışkanı istenen basınç ve debide ileten makinelere pompa denilmektedir. Pompalar,
mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştürür. Sulama sistemlerinde ise akarsu, göl, gölet, dere
veya yer altı suyu gibi kaynaklardan alınan suyun istenilen noktaya iletilmesi için gerekli hidrolik
enerjinin suya kazandırılması için kullanılırlar.
Pompaların sınıflandırılmasında çok değişik faktörler göz önüne alınabilir. Örneğin
kullanım yerine göre (tarımda sulama için kullanılan pompalar, sanayide kullanılan pompalar),
malzemelerine göre veya ilettikleri sıvıya göre sınıflandırma yapılabilir. Ancak pompalar çalışma
prensibi açısından veya sıvıya verdikleri enerjiye göre iki ana gruba ayrılır. Bunlar;
1) Hacimsel pompalar
2) Rotodinamik pompalar
Hacimsel pompalarda akışkana verilen enerji ve dolayısıyla su akımı kesiklidir. Yüksek
basınç sağlamakla birlikte verdileri sınırlıdır. Rotodinamik pompalarda ise akışkana sürekli olarak
enerji verilir ve dolayısıyla su akımı süreklidir. Önce akışkanın hızı daha sonra da basıncı
yükseltilir (Keskin ve Güner, 2007). Yüksek verdi sağlayabilmelerine karşın geliştirdikleri basınç
sınırlıdır. Bu bölümde pompaj tesislerinde yaygın olarak kullanılan ve rotodinamik pompalar
grubuna giren santrifüj pompalar üzerinde durulacaktır.
3.1. SANTRİFÜJ POMPALAR
Bu pompalar bir gövde içinde belirli bir hızla dönen çark yardımıyla suya enerji
kazandırmaktadır. Çark kanatları arasındaki suyu çevreye fırlatır. Bu hareketle suyun artan
kinetik enerjisi, gövde içerisinde genişleyen bir kanalda basınç enerjisine dönüşür.
Bu pompalarda, su emme borusundan bir dirsekle çarka eksenel yönde girer (Şekil 2).
Gövde içinde dönen çark kanatları arasındaki suyu çevreye fırlatır. Suyun kanatlar arasındaki
hareketi sırasında basıncın yükselebilmesi için kanatlara özel bir şekil verilmiştir. Suyun basıncını
daha da yükseltebilmek için çarkın etrafına, kanat eğimlerine uygun kanatları bulunan difizör
yerleştirilmiştir. Suyun artan kinematik enerjisi gövde içinde genişleyen bir kanalda basınç
enerjisine dönüşür. Çark bir mile bağlıdır ve bu mil kuvvet kaynağından aldığı hareketi çarka
8
iletir. Gövdenin çıkış ağzı basma borusuna bağlıdır. Çark ile gövde arasındaki sızdırmazlık
sızdırmazlık bilezikleri ile sağlanırken milin gövde içerisine girdiği yerdeki sızdırmazlığı sağlamak
için salmastradan yararlanılır. Emme borusu ucundaki dip klapesi ve süzgeçten geçerek emme
hattına giren su, emme borusundan geçerek çarka ulaşır. Dip klapesi tek yönlü su geçişine izin
verir ve pompa durduğunda emme hattındaki suyun boşalmasını önler (Keskin ve Güner 2007).
Santrifüj pompalar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.
1. Suyun pompaya giriş ve çıkış yönüne göre;
1.1. Radyal Pompalar; suyun pompaya girişi aksiyal, çıkışı radyaldır.
1.2. Aksiyal Pompalar; suyun pompaya giriş ve çıkışı aksiyaldır.
1.3. Karışık Akışlı Pompalar; suyun girişi aksiyal, çıkışı radyal ve aksiyal doğrultular
arasında olur.
2. Suyun çarka giriş sayısına göre;
2.1. Tek Girişli Çarklar; su çarka tek yönden girer.
2.2. Çift Girişli Çarklar; su çarkın her iki tarafından aksiyal yönde girer, radyal veya karışık
akışlı olarak çıkar.
3. Ana hareket milinin konumuna göre;
3.1. Yatay milli pompa,
3.2. Düşey milli pompa,
4. Çarkın yapım biçimine göre;
4.1. Açık Çark; çark kanatları ön ve arka taraftan açıktır. Aksiyal, radyal ve karışık akışlı
pompaların üçünde de kullanılabilir.
4.2. Kapalı Çark; çarkın ön ve arka tarafı kapalıdır. Sadece radyal pompalarda kullanılır.
4.3. Yarı Açık Çark; çark kanatlarının arka tarafı kapalıdır. Aksiyal pompalarda kullanılmaz.
5. Çark sayısına göre;
5.1. Kademesiz Pompa; tek bir çark ile çalışır
5.2. Kademeli Pompa; bir pompa içinde birden fazla çark bulunur.
9
Salyangoz gövdesi
Fan
Pompa mili
Salmastra kutusu
Salmastra baskısı
Ara parça
Rulman yatağı
Rulman kapağı
Rulman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
10
11
12
13
14
15
16
17
Çark
Salyangoz
Difizör
Sızdırmazlık bileziği
Salmastra kutusu
Rulman
Keçe
Keçe
Salmastra
Soğutma halkası
Mil somunu
Aşınma halkası
Kör tapa
6
7
8
9
10
11
18
19
20
21
22
23
24
25
Cıvata
Kör tapa
Cıvata
Yağ göstergeci
Boşaltma tapası
Kama
Saplama
Kör tapa
Mil
Gövde
Emme borusu
Dip klapesi ve süzgeç
Vana
Basma borusu
Şekil 2. Santrifüj pompa kesit görünüşü (Akmisan, 2011; Keskin ve Güner, 2007)
10
3.1.1. Santrifüj Pompaların Teorik Esasları ve Temel Eşitlikleri
Bir santrifüj pompada suyun pompa içindeki hareketi hız üçgenlerinden yararlanarak
incelenir. Hız üçgenleri, hız vektörlerinin meydana getirdiği üçgen diyagramlardır. Çark üzerinde
kanatların herhangi bir noktası için çizilebilir. Fakat önemli olan hız üçgenleri suyun çarka giriş ve
çıkış noktalarında çizilen üçgenlerdir. Çark kanatları arasındaki suya etki eden üç hız bileşeni
vardır. Bunlar incelenen noktanın çevre hızı (U), suyun gövdeye giriş hızı olan mutlak hız (C) ve
suyun çarka göre hızı olan bağıl hızdır (W). Mutlak hız çevre hızı ile bağıl hızın vektörel
toplamıdır.
Cm
W1
C1
1
Cm
1
Cu1
W2
C2
2
2
Wu
Cu2
Wu
U2
U1
Giriş hız üçgeni
Çıkış hız üçgeni
Şekil 3. Hız üçgenleri
Hız üçgenlerinde mutlak hız ile çevre hızı arasındaki açı , bağıl hız ile çevre hızı
arasındaki açı ile gösterilir. Cu mutlak hızın teğetsel bileşeni, Wu bağıl hızın teğetsel bileşeni ve
Cm ise mutlak hızın düşey bileşenidir (Şekil 3).
Bir santrifüj pompada çarkın teorik olarak suya verdiği basınç açısal momentum ile
açıklanabilir. Moment kütle ile hızın çarpımına eşittir. Açısal momentum veya kinetik moment
ise, dönme hareketi yapan bir kütlenin momentinin dönme eksenine göre alınan momentidir.
Kinetik momentin zamana göre değişimi, dönen cisme uygulanan döndürme momenti değerini
verir. Teorik olarak sürtünmesi bulunmayan, sonsuz sayıda kanadı bulunan ve kanat kalınlığı
sonsuz küçük olan bir çarkın giriş yarı çapı (r1) ve çıkış yarıçapı (r2) ise böyle bir çark ile pompanın
verdiği enerji açısal momentum ile aşağıdaki eşitlik ile ifade edilebilir.
M
dm
( r2 .C 2 .Cos 2 r1 .C1 .Cos 1 )
dt
11
Burada; dm/dt ifadesi çarkın tüm kanatları arasından birim zamanda akan su kütlesini
(debi) verir.
Pompanın oluşturduğu teorik basınç enerjisi, sonsuz kanat sayılı çark için Hteo olarak
gösterilebilir. Güç ifadesi basınç enerjisi dikkate alınarak aşağıdaki gibi yazılabilir.
P = Q . . Hteo
Burada;
H teo
U 2 .CU 2 U 1 .CU 1
g
Santrifüj pompalarda suyun çarka girişinde 1 = 90o ve CU1 = 0’dır. Bunlar göz önüne
alındığında teorik basınç değeri Euler eşitliği veya Temel Eşitlik olarak tanımlanan,
H teo
U 2 .CU 2
g
Belirli kanat sayısı için teorik basınç ise;
Hteo = k . Hteo = k . (U2 . CU2 / g)
Burada; k, pompada sınırlı sayıda kanat kullanımı nedeniyle oluşan kayıptır.
Pompalarda güç eşitliği ise suyun özgül ağırlığı (), manometrik yükseklik (Hm) ve debi (Q)
ve verim () dikkate alınarak aşağıdaki gibi hesaplanabilir.
N
H m .Q.
75
Burada; N – pompanın motordan çektiği güç (BG), Hm – manometrik yükseklik (mSS), Q – debi
(m3/s), – suyun özgül ağırlığı (1000 kg/m3), - pompanın toplam verimi
3.1.2. Pompalarda Kayıplar ve Verimler
Bir santrifüj pompada oluşan kayıplar dört kısımda incelenebilir.
1) Hareketli ve hareketsiz parçalar arasındaki boşluklardan kaynaklanan sızma kayıpları,
2) Hareketli ve hareketsiz parçalar arasındaki mekanik sürtünme kayıpları,
3) Pompa çarkı ile gövde arasında kalan su ile çark arasındaki çark sürtünme kayıpları,
4) Suyun pompa içerisindeki hareketi ve yön değiştirmesi nedeniyle oluşan hidrolik sürtünme
kayıpları.
12
Yukarıda belirtilen kayıplar nedeniyle santrifüj pompa miline uygulanan güç ile pompanın
suya verdiği hidrolik güç eşit değildir. Pompa miline uygulanacak güç hidrolik güç yanında
yukarıda belirtilen kayıpları da karşılayacak büyüklükte olmalıdır. Buna göre bir pompa miline
uygulanacak fren gücü;
fBG= hBG + sBG + mBG + çBG + hkBG
Burada; fBG – pompa miline uygulanması gereken güç, hBG – hidrolik güç, sBG – sızma kayıpları
sonucu yok olan güç (0.03-0.12 fBG), mBG – mekanik sürtünmeler sonucu yok olan güç (0.020.08 fBG), çBG – çark sürtünme kayıpları sonucu yok olan güç (0.06-0.15 fBG), hkBG – hidrolik
sürtünme kayıpları sonucu yok olan güç (0.01-0.04 fBG).
Pompalarda verim üç kısımda incelenebilir. Bunlar volumetrik, hidrolik ve mekanik
verimdir.
Volumetrik Verim
Santrifüj pompalarda çark ile gövde arasındaki ve salmastra kutusundaki mil ile gövde
arasındaki boşluktan oluşan sızma kayıpları nedeniyle pompa çarkının sağladığı verdi azalır.
Pompa çarkından geçen su ile pompa çıkışından elde edilen su miktarı arasındaki oran
volumetrik verim olarak tanımlanır.
v
Q
Q Qs
v
veya
fBG sBG
fBG
Burada; Q – pompa çıkışından alınan debi, Qs – sızma ile kaybolan debi.
Hidrolik Verim
Pompanın geliştirdiği manometrik yükseklik (Hm) ile teorik yükseklik (Hteo) arasındaki
orandır.
h
Hm
H teo
veya
h
fBG hkBG
fBG
13
Mekanik Verim
Pompa mili yatakları ile salmastra kutusunda meydana gelen mekanik sürtünmeler ile
çark ile su arasındaki sürtünmeler mekanik verim içerisinde düşünülür. Mekanik verim çark
tarafından yutulan gücün pompanın yutttuğu güce oranıdır.
m
fBG (çBG mBG )
fBG
Toplam Verim
Pompanın genel etkinliğini tanımlayan bir terimdir. Pompa miline verilen enerjinin
pompa çıkışında elde edilen enerjiye oranıdır.
T
fBG ( sBG mBG çBG hkBG)
fBG
veya
T = v + h + m
3.1.3. Karşılaştırma Değerleri
Santrifüj pompalar tanımlanırken basınç, hız ve güç gibi karakteristik değerler kullanılır.
Bu karakteristikler çok geniş sınırlar içinde değiştiği için pompa seçiminde ve pompa
karşılaştırmalarında güçlükler yaşanabilir. Bu nedenle yapım ve seçimle ilgili çalışmaların daha
kolay yapılabilmesi için karşılaştırma değerleri geliştirilmiştir. Bunlar;
a) Çaplar oranı,
b) Hız katsayısı
c) Verdi katsayısı
d) Özgül hız
Özgül hız dışındaki değerler oransal karşılaştırma değerleridir ve birimsizdir. Böylece bu
değerler birim sistemine bağlı olmaksızın kullanılabilir.
Çaplar Oranı
Çarkın iç ve dış çapı arasındaki oranı (D1/D2) belirtir. Genellikle radyal pompalarda kaba
bir karşılaştırma için kullanılır. Kesin bir karşılaştırma değeri olarak kullanılmaz. Özgül hıza bağlı
olarak çaplar oranının alt ve üst sınırları Çizelge 5’de verilmiştir.
14
Çizelge 5. Özgül Hıza Bağlı Olarak Çaplar Oranının Alt ve Üst Sınırları
Özgül hız
D1/D2
40
0.25-0.30
70
0.35-0.42
100
0.44-0.52
130
0.50-0.59
160
0.55-0.65
220
0.67-0.70
Hız Oranı
Çark çevre hızı ile pompanın işletme noktasındaki manometrik yüksekliği arasındaki
ilişkiyi gösterir.
Ku
U2
2 gH m
D2 n
60 2 gH m
Burada; Ku – hız katsayısı, U2 – çark çıkış çevre hızı, Hm – pompanın işletme noktasındaki
manometrik yüksekliği, n – çarkın devir sayısı, D2 – çarkın dış çapı, g – yerçekimi ivmesi
Verdi Oranı
Çark çıkışındaki radyal hız bileşeni (Cm2) ile pompanın manometrik yüksekliği arasındaki
orandır. Özgül hıza bağlı olarak artar. Yüksek özgül hızlı pompalarda düşük manometrik
yüksekliğe yüksek verdi sağlanması nedeniyle özgül hızla birlikte artar.
K m2
C m2
2 gH m
C m2
Q
b2 (D2 zt 2 )
Burada; Km2 – verdi oranı, Cm2 – çark çıkışındaki radyal hız bileşeni, Hm – manometrik yükseklik
(mSS), g – yerçekimi ivmesi, Q – verdi (m3/s), b2 – çark çıkış genişliği (m), D2 – çark dış çapı (m), z
– çark kanat sayısı, t2 – çark kanadının çıkışta teğetsel kalınlığı (m).
15
Özgül Hız
Özgül hız tanımlaması 1915 yılında R. Camerer tarafından su türbinleri için geliştirilmiş ve
oransal kıyaslama değerlerinin yeterli olmadığı yerlerde kullanılmıştır. Bu karşılaştırmada çark
ölçüleri kullanılmaktadır. Bir santrifüj pompanın özgül hızı bu santrifüj pompaya hidrolik ve
geometrik olarak benzeyen ve optimum çalışma durumunda 1 mSS manometrik yüksekliği
1 m3/s debi ile ileten model pompanın dakikadaki devir sayısıdır.
Buna göre su türbinleri için özgül hız;
ns
n N
H 5/4
N
Burada
n s 3.65
n Q
Hm
3/ 4
Q.H m .
ve H yerine Hm yazılırsa;
75
şeklini alır.
Tek girişli tek kademeli santrifüj pompa için özgül hız;
nq
n Q
Hm
ns= 3.65 nq
3/ 4
Çift girişli pompa için;
nq
n Q/2
Hm
3/ 4
Kademeli pompalar için;
nq
n Q
( H m / i) 3 / 4
Burada; ns - türbin özgül hızı, n – dönme sayısı (min-1), N – güç (BG), H – düşü yüksekliği (m), Hm –
manometrik yükseklik (mSS), Q – verdi (m3/s), - suyun özgül ağırlığı (kg/m3), i – kanat sayısı.
Santrifüj pompalarda verim ile özgül hız arasında yakın bir ilişki vardır. Pompa verimi
kayıplarla orantılıdır. Özgül hız ise kayıplara etkili olan
dönme hızı, verdi ve manometrik
yükseklik terimlerini içermektedir. Burada verdinin ayrı bir önemi vardır. Yüksek verdili
pompalarda, hidrolik kayıplara bağlı güç kaybı fren gücünün oransal olarak daha az bölümünü
oluşturur. Yüksek verdili pompalarda enerji dönüşümündeki verim, diğer pompalara kıyasla daha
fazladır.
16
Santrifüj pompalarda en doğru sınıflandırma özgül hıza göre yapılabilir. Bunlar;
Özgül hız (ns)
Tam santrifüj pompalar
60-150
Yarı santrifüj ve heliko santrifüj pompalar
150-400
Yarı eksenel
400-700
Eksenel
700-1000
Özgül hız değeri küçük olan pompalar tam radyal akışlı pompalardır. Karışık akışlı
pompalarda özgül hız değeri çok geniş sınırlarda değişir. Özgül hızı 150-700 arasındaki değerler
karışık akışlı pompaları temsil etmektedir. Karışık akışlı pompalardan özgül hızı kısmen daha az
olan tipler heliko santrifüj pompa olarak tanımlanır. Karışık akışlı pompalardan özgül hızı kısmen
daha yüksek olanları eksenel akışa daha yakındır bu nedenle yarı eksenel pompalar olarak
adlandırılır (Özcan, 2006).
3.1.4. Santrifüj Pompalarda Yükseklikler
Bir pompaj tesisinde yükseklikler pompa eksenine göre tanımlanır. Yükseklikler statik ve
dinamik yükseklikler olmak üzere iki bölümde incelenebilir (Şekil 4).
Statik emme yüksekliği (hse), su kaynağındaki suyun üst yüzeyi ile pompa ekseni
arasındaki düşey yüksekliktir. Pompa ekseni ile su yüzeyi aynı düzlemde ve pompa su içerisinde
ise statik emme yüksekliği söz konusu değildir. Ayrıca su, kaynağından pompaya kadar kendi
ağırlığıyla yükseliyorsa yine statik emme yüksekliği sıfırdır.
Statik basma yüksekliği (hsb), pompa ekseni ile suyun çıkarıldığı en üst nokta arasındaki
düşey uzaklıktır.
Geometrik yükseklik (Hg), statik emme ve statik basma yüksekliklerinin toplamıdır.
Hg = hse + hsb
Kinetik emme yüksekliği (hke), emme hattındaki sürtünme kayıpları nedeniyle oluşan yük
kayıplarıdır.
Kinetik basma yüksekliği (hsb), basma hattında oluşan sürtünme kayıpları nedeniyle
oluşan yük kayıplarıdır.
17
Dinamik yükseklikler, statik yüksekliğe boru hattındaki toplam kaybın eklenmesi ile
bulunur. Diğer bir deyişle suyun akışı sonucu oluşacak sürtünme kayıplarının statik yükseklik ile
toplamı dinamik yükseklikleri oluşturur.
Dinamik emme yüksekliği (hde), statik emme yüksekliği ile emme boru hattındaki yük
kayıplarının toplamıdır.
hde = hse + hke
Dinamik basma yüksekliği (hdb), statik basma yüksekliği ile basma boru hattındaki yük
kayıplarının toplamıdır.
hdb = hsb + hkb
Manometrik yükseklik (Hm), pompaj tesisinde suyun su kaynağından alınıp basma
deposuna kadar iletilmesi için gerekli olan enerjidir. Manometrik yükseklik dinamik
yüksekliklerin toplamıdır.
Hm = hde + hdb
Hm = hse + hke + hsb + hkb
Hm = Hg + Hk
Şekil 4. Pompaj Tesislerinde Yükseklikler
18
Giriş Yükü (He), pompa girişinde suyun taşıdığı toplam enerjidir. Pompa girişindeki
gösterge basıncı ve hız yüksekliğinin toplanması ile bulunur. Gösterge basıncı su düzeyi pompa
ekseni altında olduğundan vakum basıncıdır ve negatif işaretlidir.
P
2
v
v2
He
( he ) e ( hse hke )
2g
2g
Çıkış Yükü (He), pompa çıkışında suyun taşıdığı toplam enerjidir. Pompa çıkışındaki
gösterge basıncı ile hız yüksekliğinin toplamı ile bulunur. Gösterge basıncı atmosfer basıncından
büyüktür ve pozitif işaretlidir. Gösterge ekseni ile pompa merkezi arasında bir uzaklık varsa (z)
okumalar buna göre yapılır.
Hb
P
vb
z hsb hkb
2g
3.1.5. Santrifüj Pompalarda Kavitasyon
Kavitasyon, pompa içerisinde herhangi bir noktada sıvı basıncının, sıvının çalışma
sıcaklığındaki doymuş buhar basıncının altına düşmesi sonucu, suda ani buhar kabarcıklarının
oluşması ile başlar. Bu buhar kabarcıkları su ile birlikte sürüklenerek basıncın buharlaşma
basıncından daha yüksek olduğu bir noktaya kadar ilerler ve orada yoğunlaşırlar. Bu
yoğunlaşmanın binde ikisi veya üçü gibi çok kısa bir sürede olur. Bu esnada basınç 300 atmosfere
kadar yükselir. Bu şekilde cidarlar bir basınç bombardımanına maruz kalır. Zaman zaman metal
parçaların kopmasına ve çark yüzeylerinde oyuklar açılmasına neden olabilen bu etki çark
kırılmaları yanında tüm gövdede titreşim oluşturup bağlantıları zorlayabilir. Belirtileri şunlardır;
a) Pompanın içinde çakıl taşlarının çarpmasını andıran görüntüler ve titreşimler,
b) Pompa çarkında aşınma,
c) Hm – Q eğrisinin ani düşmesi
Kavitasyon nedenleri aşağıdaki maddeler ile özetlenebilir.
a) Statik emme yüksekliğinin fazla olması,
b) Pompanın kurulduğu bölgedeki yükseklikten dolayı atmosfer basıncının düşük olması,
c) Su sıcaklığının fazla olması,
d) Emme hattındaki su hızı artışı.
19
Çok kademeli pompalarda kavitasyon sadece birinci kademede oluşur. Diğer
kademelerde basınç daha yüksek olduğu için kavitasyon oluşmaz. Kavitasyon oluşumunu
önlemek için pompa girişinde oluşan toplam emme yükünün, atmosfer basıncından suyun buhar
basıncının çıkarılması ile elde edilen yükten daha küçük olması istenir. Pompa girişindeki yükün
buharlaşma basıncından ne kadar yüksek olduğunu gösteren yüke Emmedeki Net Pozitif Yük
(ENPY) denir. Pompalar kavitasyon kontrolü için bu değer hesaplanmalıdır.
ENPY= Ha-(He + hbuh)
Kavitasyon şartı olarak aşağıdaki eşitsizlik yazılabilir;
H a hse hke hbuh (v 2 / 2 g ) ( kw2 / 2 g )
Hm
Hm
p>k
Burada; Ha – atmosfer basıncı, hbuh – suyun buhar basıncı, hse – statik emme yükü, hke – kinetik
emme yükü, k- çark tipine bağlı katsayı, Hm – manomaetrik yükseklik, w – çark içindeki hız.
Bu eşitsizliğin birinci terimi Thoma kavitasyon katsayısı (p) olarak adlandırılmaktadır.
İkinci terim ise kanat katsayısıdır (k).
3.1.6. Santrifüj Pompalarda Karakteristik Eğriler
Bir santrifüj pompanın karakteristik eğrisi, verdiye bağlı olarak pompanın manometrik
yükseklik (Hm), fren gücü (fBG) ve verim () değişimini gösteren eğrilerdir (Şekil 5). Bütün bu
değişimler bir grafikte toplanabilir. Bu grafikte apsis ekseninde verdi değerleri, ordinat
ekseninde ise üç ayrı skala halinde manometrik yükseklik, fren gücü ve verim değerleri
yerleştirilir. Eğrilerin biçimleri birbirinden farklıdır. Basma borusundaki vana kapalı iken verdi
sıfırdır. Mile verilen enerji, basınç enerjisine dönüşmekte ve en yüksek basınç elde edilmektedir.
Bu noktada verdi sıfır olduğu için faydalı iş de sıfırdır. Bu nedenle -Q eğrisi sıfırdan geçer, fBG-Q
eğrisi ise belirli bir değerden başlar. Pompanın en yüksek verim noktası işletme noktasıdır. Bu
noktadan sonra verim azalmaya başlar. Verim eğrisi radyal pompalarda tepe noktasında daha
yatık, aksiyal pompalarda ise daha sivridir.
20
Hm
FBG-Q
Hm-Q
-Q
Q
Şekil 5. Pompa Karakteristik Eğrisi
Pompalarda işletme karakteristikleri olan manometrik yükseklik, verdi ve fren gücü
değerlerinin pompanın farklı devirlerinde gösterecekleri değişim farklıdır. Bu değişim oranları
aşağıdaki eşitlikte verilmiştir.
n1 Q1
n2 Q 2
H m1
fBG1
3
H m2
fBG 2
3.1.7. Santrifüj Pompa Parçaları ve Özellikleri
Santrifüj pompaların parçaları sabit ve hareketli parçalar olarak iki ana kısımda
incelenebilir. Pompalarda çark ve mil olarak iki hareketli parça bulunur. Sabit parçalar ise giriş ve
çıkış ağızları, gövde, yataklar, salmastra kutusu ve çatıdır (Şekil 6).
Şekil 6. Santrifüj pompanın parçaları
A- Salmastra kutusu
(Stuffing box)
B- Salmastra elemanı
(Packing)
C- Mil (Shaft)
D- Mil burcu (Shaft
sleeve)
E- Kanat (Vane)
F- Muhafaza (Casing)
G- Çark gözü (Eye of
impeller)
H- Çark (Impeller)
I- Segman (Casing
wear jing)
J- Çark (Impeller)
K- Su çıkışı (Discharge
Nozzle)
21
Çark
Çark, kanatları arasındaki suyu çevreye fırlatarak kinetik enerji kazandırır. Pompa çarkları
aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.
a) Suyun çarka girişine göre
* Tek girişli
* Çift girişli
b) Hidrolik yarıçapına göre
* Radyal
* Aksiyal
* Karışık akışlı
* Yarı açık
* Kapalı
c) Mekanik yapısına göre
* Açık
Tek girişli çarkta su, çarka tek taraftan girer. Çift girişli çarkta ise, sırt sırta yerleştirilmiş ve
birlikte tek olarak dökülerek şekillendirilmiş iki adet tek taraflı çarktan oluşur. Su çarka aynı anda
her iki taraftan girer. Çift girişli çarklarda eksenel itme dengelendiği için daha basit yataklama
uygulanabilir (Şekil 7).
Radyal ve karışık akışlı çarklar genellikle kapalı ve yarı açık tipte yapılır, aksiyal çarklar ise
açık tiptedir. Radyal pompalarda açık çarklar da kullanılabilir. Yarı açık çarklarada kanatların arka
yüzü kapalıdır. Kapalı çarklarda ise kanatların her iki yüzü kapalıdır ve göbekten giren su çarkta
kapalı bir kanat içerisinde hareket ederek çarkı terk eder. Kapalı pompa çarklarında sızdırmazlık,
sızdırmazlık bilezikleri kullanılarak sağlanır. Açık çarklarda ise çark ile gövde arasındaki eksenel
boşluk ayarlanmalıdır. Çark ile gövde arasındaki sızdırmazlık kesin olarak önlenemez, fakat
bilezikler bu sızmayı en az düzeye indirir.
Tek girişli pompalarda çarkın ön yüzünde düşük arka yüzünde yüksek basınç oluşur. Bu
basınç eksenel itme kuvveti oluşturur. Bu kuvvet çarkı emme tarafına doğru iter ve yataklarda
aşırı yük oluşturur. Bunu önlemek için bazen çarkın göbeğinde ön ve arka kısmı birleştiren 2-3
delik bulunur.
22
Açık
Yarı açık
Kapalı
Şekil 7. Mekanik yapısına göre çark çeşitleri
Gövde
Gövdenin görevi çarktan çıkan suyun kinetik enerjisini basınç enerjisine dönüştürerek
suyu basma borusuna iletmektir. Genel olarak santrifüj pompalarda kullanılan gövdeler
salyangoz (volüt) ve difüzör şeklindedir. Gövde üzerinde mil yatağı, salmastra kutusu ve
sızdırmazlık bileziği bulunur.
Salyangoz gövde, çark tarafından verilen suyu tek bir kanalda toplar ve kinetik enerjisini
basınç enerjisine dönüştürür. Santrifüj pompa salyangozunda yayıcının kesit alanı başlangıç
noktasından itibaren artarak devam eder 360o döndükten sonra çıkış kesitine açılır.
Difüzörlü gövdeler daha çok kademeli pompalarda kullanılır. Difüzörün görevi üzerindeki
genişleyen kanallarla, kinetik enerjiyi basınç enerjisine dönüştürür. Difüzörlü pompanın
maksimum verimi her ne kadar salyangoz gövdeye oranla yüksek olsa da maliyetinin yüksek
olması nedeniyle tek kademeli pompalarda salyangoz gövde kullanılır.
23
Salmastra Kutusu
Salmastra kutusu pompa mili ile gövde arasındaki sızdırmazlığı sağlamak için kullanılır.
Sızdırmazlık elemanları ve diğer yardımcı elemanlar bir arada bir kutu içerisinde bulunduğu için
salmastra kutusu denilmektedir. Pompa ekseninin su düzeyini üstünde olduğu yatay eksenli
pompalarda milin gövdeye giriş yerinde vakum basıncı bulunur. Bu durumda salmastra,
pompaya hava sızmasını önlemek için kullanılır. Salmastra elemanında az miktarda sızma
olmalıdır. Sızan su yağlama ve soğutmayı sağlar. Normal işletme koşullarında salmastra kaçağı
dakikada 20-40 damla olmalıdır. Pompa çalışırken kaçak miktarı bu değerleri aşıyorsa, kapak
somunları sıkılarak azaltılabilir.Santrifüj pompalarda en çok kullanılan salmastra kutusu tek
parça sıkı doldurulmuş salmastradır. Bu düzenlemede emme tarafında bir dayanma faturası
vardır. Salmastra elemanları bir kapakla bastırılarak sıkıştırılır. Salmastra elemanları aşındıkça ve
kaçak arttıkça bu kapak sıkıştırılarak ayarlama yapılabilir.
Pompa Mili
Kuvvet kaynağından alınan enerji çarka pompa mili tarafından iletilir. Pompa mili
üzerinde tork, dönen parçaların ağırlığı, aksiyal ve radyal yükler etkilidir. Büyük yapılı
pompalarda, genellikle milin dışına bir kovan takılır. Milin dış yüzeyinde aşınma ve korozyon
etkisi ile meydana gelebilecek zararlar bu suretle önlenebilir.
Pompa mili ile kuvvet kaynağı milinin birbirine bağlanması için kaplinler kullanılır.
Monoblok yapılarda kaplin bulunmaz. Kaplinler titreşimsiz olarak güç iletimi yanında eksenel
sapmalarıda giderebilmelidir.
Pompa Yatakları
Pompa yatakları, pompa milini ve çarkları dönme ekseninde tutmak için kullanılır. Yatay
eksenli pompalarda radyal, düşey eksenli pompalarda aksiyal yataklar kullanılır. Tek girişli
pompalarda çark milin ucuna bağlıdır ve mil tek taraftan bir çift yatakla yataklandırılır. Milin
gövdeye girişinde salmastra kutusundan sonra bir düz yatak bulunur. Çift girişli pompalarda
pompa mili gövdenin her iki yanında yataklanır. Santrifüj pompalarda en fazla rulman yataklar
kullanılır. Rulmanlı yataklar içerisinde ise en fazla kullanılan ise tek sıralı bilyalı, silindirik veya
24
konik makaralı rulmanlardır. Silindirik makaralı olanlar hem radyal hemde eksenel yük taşırken,
konik makaralı olanlar ağırlıklı olarak eksenel yük taşırlar.
Bağlama Çatısı
Pompa mili ile kuvvet kaynağı arasındaki bağlantıda mil eksenlerinin kaplinle daima
çakışık bir şekilde bağlanabilmesi için bağlama çatısı kullanılmalıdır. Kuvvet kaynağı ile pompa
bağlama çatısı üzerine rijit olarak bağlanır. Yatay eksenli sulama pompalarında çatı, farklı
noktalarda traktörle çalıştırma için tekerlekli yapılır. Böylece özellikle sulama kanallarından su
temini için tesis istenilen yere hareket ettirilebilir.
3.1.8. Pompa Tipleri
Sulama tesislerinde genellikle yatay eksenli kademesiz, kademeli, düşey eksenli ve
kendinden emişli santrifüj pompalar kullanılır. Bu bölümde bu pompaların genel özellikleri
üzerinde durulacaktır.
Yatay Eksenli Kademesiz Pompalar
Bu pompalar bir adet çark, salyangoz gövde ve yatay pompa milinden oluşur. Genel
olarak radyal ve karışık akışlı çarklar kullanılır. Pompa mili çark göbeğinde sone erer. Gövde tek
veya çift girişli olarak yapılabilir. Pompa giriş ve çıkış ağızları boru vidalı veya flanşlıdır (Şekil 8).
Şekil 8. Yatay eksenli kademesiz pompa
25
Kademeli Pompalar
Tek kademeli bir pompanın geliştirdiği manometrik yüksekliğin yeterli olmadığı pompaj
tesislerinde birden çok çarkın aynı mile bağlanmasıyla oluşturulan kademeli pompalar kullanılır.
Kademeli pompalarda debi bir çarkın sağlayacağı debiye eşit iken su her bir çarktan geçtikçe
basınç enerjisi artar. Böylece birbirine benzer çarklar kullanılarak manometrik yükseklik kademe
sayısı kadar arttırılabilir. Her kademe bir çark ve bir difüzör gövdeden oluşur. Bir çarktan çıkan ve
belirli bir basınç enerjisi kazanan su, diğer çarka bu enerji ile girer ve bu çarkta da yeniden belirli
bir basınç enerjisi kazanarak akışına devam eder. Kademeli pompalarda genellikle tek girişli ve
radyal veya karışık akışlı çarklar kullanılır.
Bu pompalarda kademe sayısı arttıkça artan basınç nedeniyle alt ve üst bağlantılardaki
sızdırmazlık güçleşir. Bu nedenle fazla kademe sayısı için yatay ayrılabilen gövdeler yerine düşey
ayrılan gövdeler kullanılır. Fakat eksenel itmenin dengelenmesi ve tamir bakım kolaylığı gibi
etkenler nedeniyle az sayıdaki kademelerde yatay ayrılan gövdeler tercih edilir.
Kademeli pompalar yatay eksenli yapılabildiği gibi düşey eksenlide yapılabilir (Şekil 9).
Düşey eksenli
Yatay eksenli
Şekil 9. Kademeli pompalar
26
Düşey Eksenli Kademeli Pompalar
Su kaynağının yüzeyden çok derinde, pompanın kurulacağı yerin dar ve su seviyesinin çok
değişken olduğu durumlarda genellikle düşey milli pompalar kullanılır. Bunlar içerisinde en
yaygın kullanılanları derin kuyu ve dalgıç pompalardır.
Derin kuyu pompaları
Derin kuyu pompaları sondaj yöntemiyle açılan yer altı su kaynaklarından su temini için
kullanılır. Derin kuyu pompalarında pompa kuyu içine indirilir ve suya batık olarak çalışır.
Pompaya hareket kuyu dışındaki bir elektrik motoru veya dizel motor tarafından sağlanır. Motor
mili bağlık adı verilen bir parça yardımıyla basma borusu içine girer basma borusu içinde
yataklanarak pompaya kadar ulaşır. Derin kuyu pompaları kademeli yapılır ve difüzör gövde
kullanılır.
Pompa verdisi, genel olarak açılan kuyu verdisi ile sınırlıdır. Normal çalışma koşullarının
sağlanması için, kuyu verdisi ile pompa verdisi uyumlu olamlıdır. Aksi halde kuyu içinde su
seviyesi pompa düzeyinin altına düşer ve pompa su basmaz.
Dalgıç pompalar
Derin kuyu pompalarından farklı olarak, dalgıç pompalarda kuvvet kaynağı olan elektrik
motoru da pompa ile birlikte kuyuya indirilir. Bu sayede yer üstünde sadece su çıkış borusu
bulunur. Genellikle pompa grubu altında bir süzgeç, süzgeç altında ise elektrik motoru bulunur
(Şekil 10). Elektrik motoruna elektrik enerjisi suya karşı dayanıklı bir kablo ile iletilir. Elektrik
motorunun suya karşı sızdırmazlığı sağlanmıştır. Motor daima suya batık çalıştığından soğutma
motor içinde dolaşan özel yağ ile yapılır.
Dalgıç pompalar, derin kuyu pompalarındaki mil ve yataklar olmadığı için aşınma ve
bakımın daha az olması, kuyu dışında sadece su çıkış dirseği ile elektrik kumanda panosu
bulunmasından dolayı özel binalara ihtiyaç olmaması gibi avantajları nedeniyle daha fazla
kullanılır.
27
Şekil 10. Dalgıç pompalar
Kendinden Emişli Pompalar
Santrifüj pompalar hava ememez, pompanın çalışabilmesi için emme borusu ve pompa
gövdesinin su ile dolu olması gerekir. Bu nedenle santrifüj pompalarda emme borusu altında dip
klapesi bulunur. Kendinden emişli pompalarda ise pompanın çalışması için emme borusunun su
ile dolu olmasına ve dolayısıyla dip klapesine ihtiyaç yoktur. Bu pompalarda gövde içinde bir su
cebi bulunur. Emme borusu girişi çark ekseninden yukarıdadır. Bu girişten sonra tek yönlü akışa
müsaade eden bir klape bulunur. Klape gövdeye doldurulan suyun geri dönmesini önler. Pompa
çarkı hareket edince, su pompa gövdesini kaplayan bir hava ayırma deposu ile çark arasında
sirkülasyona başlar. Çarka giren su emme ağzında bir miktar emiş yaratmakta ve bu emiş ile,
emme borusundaki hava boşaltılmaktadır. Boşalan hava suya kabarcıklar halinde karışarak hava
deposunda sudan ayrılır ve çıkış ağzında dışarı verilir. Havadan ayrılan su tekrar çark göbeğine
döner. Böylece emme borusunda hava tamamen boşalınca çarka su girişi başlar ve pompa
normal olarak çalışır (Şekil 11).
28
Şekil 11. Kendinden emişli pompa (FAO, 2011)
Bu pompalar, su düzeyi devamlı olarak değişen su kaynaklarında, özellikle su
birikintilerinin tahliyesinde, evsel ve endüstriyel ham kanalizasyon sıvılarının basılmasında,
kanalizasyon arıtma tesislerinde, her türlü drenaj ve tahliye işlemlerinde kullanılır. İçinde belli bir
büyüklüğe kadar katı partikül bulunduran çamurlu ve atık suların iletimine uygun olarak
tasarlanır.
29
3.2 POMPA GÜCÜNÜN HESABI
Santrifüj pompanın yuttuğu gücün hesabı, verdi (Q), manometrik yükseklik (Hm), suyun
özgül ağırlığı (ɣ) ve verim değerleri kullanılarak aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir.
N
H m .Q.
75
Burada; N – Pompanın motordan çektiği güç (BG), Hm – manometrik yükseklik (mSS), Q – debi
(m3/s), – suyun özgül ağırlığı (1000 kg/m3), - pompanın toplam verimi
3.3 POMPA MİL ÇAPININ HESABI
Pompa mili, iletilecek moment, mile bağlı olarak dönen parçaların ağırlığı, radyal ve
aksiyal yükleri karşılayacak boyutta olmalıdır. Mil kademeli olarak imal edilir ve çap mil ortasında
maksimumdur. Bu tip imalat, mil üzerine bağlanan çark, rulmanlı yataklar ve kavrama gibi çeşitli
parçaların mil üzerine montajlarını kolaylaştırır (Keskin ve Güner, 2007).
Bu eşitlikte döndürme momentinin Md=71620 N/n değeri ve adi mil çeliği için emniyetli kayma
gerilmesinin (τ) 120 kp/cm2 olarak alınması durumunda;
dm – mil çapı (cm), Md - döndürme momenti (kp-cm), N- milin ileteceği güç (BG), n- devir sayısı
(min-1), τ- emniyetli kayma gerilmesinin (kp/cm2)
30
4. POMPAJ TESİLERİNDE KULLANILAN BORULAR VE YARDIMCI PARÇALAR
Bir pompaj tesisinde suyun kaynaktan alınıp depoya kadar iletilmesini sağlayan emme ve
basma borularının tümünde Boru Hatları denir. Su kaynağı ile pompa girişi arasındaki boru
hatlarına emme boru hattı, pompa çıkışı ile suyun iletildiği nokta arasındaki boru hattına ise
basma boru hattı denir.
Bir pompaj tesisinde boru çapı belirli verdi için seçilir. Boru hatlarında belirli bir verdi için
boru çapı küçük seçilecek olursa birim boru boyu için yatırım giderleri azalır, ancak yük kayıpları
artar. Yatırım giderleri sabit giderleri, yük kayıpları ise işletme giderlerini etkilemektedir.
Ekonomik boru çapı, bu iki gideri dengeleyen veya diğer bir ifadeyle sabit ve işletme giderlerinin
toplamını minimize eden boru çapı olarak tanımlanabilir. Belirli bir verdi için standart çaplarda
toplam gider hesaplanarak en az toplam gideri veren çap ekonomik çap olarak seçilebilir.
Standart boru çapları ve bu boru çapları için izin verilen debi aralıkları aşağıdaki gibi
özetlenebilir;
4.1. BORU TİPLERİ
Pompaj tesislerinde kullanılan borular aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir (Tezer, 1978)
1) Döküm demir borular,
2) Çelik borular
3) Asbesli çimento borular
4) Beton borular
5) Plastik borular
6) Alüminyum borular
31
4.1.1. Döküm Borular
Döküm borular, kır döküm malzemeden savurma (santrifüj) veya düşey döküm yolu ile
kalıplarda şekillendirilir. Savurma döküm şeklinde imal edilen boruların, kumda düşey olarak
dökülen borulara kıyasla iç yüzeyleri daha az pürüzlü, dolayısıyla hidrolik dirençleri daha az ve
darbelere karşı dayanımları yüksektir. Döküm boruların mekanik dayanımları çelik borulara
kıyasla daha az olmakla beraber iç ve dış korozyona daha dayanıklıdır. Döküm borular özellikle
yer altı tesisatı gibi bakım ve tamir olanakları kısıtlı olan koşullarda uzun ömürlü olmalarından
dolayı tercih edilirler (Tezer, 1978).
Korozyona karşı borunun iç ve dış yüzeyi maden kömürü katranı ile kaplanır. Kaplamada
kullanılan katran içerisinde %60-70 zift ve %30-40 ağır yağlar ve antrasen yağlar bulunur (Özcan,
2006).
Kır döküm boruların bağlanmasında muf veya flanşlı bağlantı kullanılır. Flanş cıvata
delikleri de dökümden çıkartılabilir. Muflu bağlantıda borunun bir ucu düz, diğer ucu özel yapıda
muflu yapılır. Flanş yüzeyleri boru eksenine dik olarak ve talaş kaldırarak işlenmeli ve yüzeye
conta yivleri açılmalıdır. Standart boru boyları muflu borularda 2, 3, 4, 5 ve 6 m, flanşlı borularda
ise 1, 2, 3 ve 4 m’dir (Tezer, 1978).
Döküm borular TS14 – Kır Döküm Basınçlı Borular (Savurma ve Düşey) ve Boru Özel
Parçaları adı altında Türk Standartları Enstitüsü tarafından standartlaştırılmıştır.
4.1.2. Çelik Borular
Çelik borular genellikle dikişli (kaynaklı) veya dikişsiz olarak imal edilmektedir. Dikişli
borular, çelik sacların kıvrılarak silindir şekline getirildikten sonra uçlarının kaynakla
birleştirilmesi ile yapılır. Dikişsiz borular ise çekme veya presleme yolu ile yapılır. Çelik borular
spiral borular dışında korozyona karşı galvanizlenebilir.
Çelik boruların özellikleri TS 301, TS 346, TS 416 ve TS 1997 sayılı Türk Standartları ile
belirlenmiştir. Dikişli veya dikişsiz vidalı çelik borular (TS 301) 4 tipe ayrılır.
1) Hafif
2) Orta
3) Ağır
4) Kaliteli
Hafif, orta ve ağır boruların yapımında en az çekme dayanımı 33 kgf/cm 2 olan Fe33 çeliği,
dikişsiz kaliteli borularda ise en az Fe37 çeliği kullanılır. Vidalı boruların iki ucuna, özel
32
Whitworth boru vidası açılmıştır. Boru boyları 4 m ile 8 m arasında değişebilmekle beraber
standart boru boyu 6 m’dir. Pompaj tesislerinde orta ve ağır borular daha fazla kullanılır (Tezer
1978).
Spiral kaynaklı çelik borular ise çelik bantların bir silindir üzerine spiral şekilde sarılarak
kaynak edilmesi ile yapılır. Bitişme yerlerine eritme veya pres kaynak uygulanır.
4.1.3. Asbestli Çimento Borular
Asbestli çimento borularda çimento olarak yüksek kaliteli portland çimentosu kullanılır.
Karışım içine katılan silisyum tozu kurumadan sonra dayanıklı bir bileşim oluşturmaya yardım
eder. Asbest ise lifler halinde bulunur ve boruya yüksek kimyasal ve fiziksel dayanım kazandırır.
Bu boruların korozyona dayanıklılığı, yüksek dayanım özelliği ve iç yüzeylerinin az pürüzlü
olması sonucu sürtünme dirençlerinin düşük olması nedeniyle son yıllara kadar özellikle su
iletiminde geniş uygulama alanı bulmuştur. Ancak son yıllarda asbestin kanser yapıcı özelliği
nedeniyle birçok ülkede içme suyu şebekelerinde kullanımı yasaklanmıştır (Özcan, 2006).
Asbestli çimento boruların özellikleri TS 102 sayılı Türk Standardında verilmiştir.
4.1.4. Beton Borular
Beton borular üç tabakadan meydana gelir;
1) Boru ana kısmını meydana getiren silindirik ana gövde; bu gövde boru cinsine göre
beton, çelik silindirli beton, veya uzunlamasına ön gerilim telli betondan meydana gelir.
2) Çevresel ön gerilim telleri; bu teller ana gövde kalıplandıktan sonra çevresine sarılır.
3) Kabuk; çevresel ön gerilim telleri yoğun çimento harcı ile kaplanarak kabuğu oluşturur.
Beton boruların çatısı, ön gerilim telleri tarafından meydana getirilir. Boru çelik kalıplarda
şekillendirilir. Kalıp düşey durumda tutulur ve vibrasyonla hareket ederken içine beton dökülür.
Bu metod yerine şimdi, yatay durumda belirli hızla dönen kalıplar kullanılmaktadır. Yatay
kalıplarda beton santrifüj kuvvet etkisiyle sıkıştırılmaktadır. Bu borular metal malzemeden
yapılan borulara göre korozyon ve kimyasal etkilere karşı daha dayanıklıdır. Daha uzun
ömürlüdür ve birim boy için fiyatları özellikle döküm ve çelik borulardan daha ucuzdur. Beton
borular, 200-4500 mm çapında muflu olarak imal edilir. Boruların işletme basıncı, proje
şartlarına bağlı olarak 40 kgf/cm2 ‘ye kadar yükselebilir (Tezer, 1978).
33
4.1.5. Plastik Borular
Plastik malzemeler içinde boru yapımında en fazla kullanılan termoplastik gruptaki
polyvinylcholoride (PVC) ve polyethylene (PE)’dir. PVC borular sert yapıda, korozyona ve sıcağa
dayanıklıdır. PE borular ise sıcakta yumuşadıkları için 30oC’ye kadar sıcaklıktaki sıvıların
iletilmesinde kullanılır.
PVC plastik boruların yapımında, bileşiminde dolgu ve yumuşatıcı maddeler bulunmayan
sert polivinil klorür (PVC) kullanılır. Toz veya pelet halindeki bu madde, eritilerek macun
kıvamında akıcı hale getirilir. Dönen bir vidadan geçen bu akışkan, boru kalıbına doğru sıkıştırılır
ve kalıptan geçerken boru oluşur. Daha sonra su içerisinden geçirilerek soğutulur. PVC borular
özellikle korozif etkilere karşı son derece dayanıklıdır. İçinde taşınan suyun koku ve tadında
değişiklik oluşturmaz. Doğrudan güneş etkisinde kalan PVC borularda, diğer plastik borulara göre
çok daha az fiziksel bozulma görülür. PVC borular ve boru parçaları ile ilgili özellikler TS 201,
TS 214 ve TS 1399 sayılı Türk Standartlarında verilmiştir.
Polietilen renksiz termoplastik bir maddedir ve geniş sıcaklık sınırları içerisinde esneklik
özelliğini korur. Yapımı sırasında, içine karbon siyahı katılarak iklim koşullarına karşı dayanımı
yükseltilebilir. PE borular yüksek sıcaklık ve basınç altında çekme yolu ile yapılır. Uygun sıcaklıkta
şekillendirilebilir. Torna, freze gibi tezgahlarda talaş kaldırarak işlenebilir. Genellikle toprak altına
döşenir, esnek olma özelliği nedeniyle toprak üstü döşemeye uygun değildir. PE borulara ait
özellikler TS 418 sayılı Türk Standardında verilmiştir (Tezer 1978).
4.1.6. Alüminyum Borular
Alüminyum borular, dikişsiz çekme veya dikişli olarak imal edilir. Bütün çekme borularda
olduğu gibi alüminyum borularda da iç yüzey pürüzlülüğü sıfıra yakındır. Bu borular özellikle
yağmurlama sulama sistemlerinin gelişmesi ile tarımda önem kazanmıştır. Hafif oldukları için
tarlada taşınması kolaydır. Darbe ve eğilmeye karşı dayanıklı olmalarına karşın uçları kolayca
zedelenebilir. Bunu önlemek için borunun düz ucu kalınlaştırılır (Tezer, 1978).
Alüminyum sulama borularının birbirine montajında kolay çözülebilen özel kaplinler
kullanılır. Bağlama kaplinleri çok çeşitlidir, genel olarak iki sınıfta incelenir.
34
1) Kendinden sızdırmaz (basınçlı)
2) Mekanik sızdırmazlık (düzenli)
Kendinden sızdırmaz olan sınıfta kendinden kitlemeli ve el ile kitlemeli olarak iki ayrı tip
vardır. Kendinden kitlemeli tiplerde sızdırmazlık bir iç yay ve su basıncının birlikte etkisi ile
sağlanır. El ile kitlemeli tipte ise kaplinin iki parçası kelepçe, kanca, çeyrek turlu vida, geçme
halkası gibi düzenlerle ve el yardımı ile bağlanır. Mekanik sızdırmazlık düzenli kaplinlerde ise
bağlantı bir el levyesi veya cıvata ve somunla sağlanır (Tezer, 1978).
4.2. BORU HATTI YARDIMCI PARÇALARI
Boru hatlarında düz boruların dışında su akımını düzenlemek, akımı yönlendirmek,
boruları birbirine bağlamak ve boru hattını araziye uydurmak gibi amaçlarla çeşitli yardımcı
parçalar kullanılır (Tezer, 1978). Bu bölümde pompaj tesislerinde yaygın olarak kullanılan
yardımcı parçalar üzerinde durulacaktır.
4.2.1. Flanşlar
Flanş, üzerinde delikleri bulunan dairesel halka şeklinde bir parçadır. Özellikle çelik
boruların birbirine ve vana, dirsek gibi yardımcı parçalara bağlanması için kullanılır. Flanşlı iki
eleman arasına halka biçiminde düzlem conta konulur ve flanş deliklerinden civatalara bağlanır
(Şekil 12). İki düzgün yüzey arasına sıkışan conta, bağlantıda sızdırmazlığı sağlar. Flanşlı bağlantı
tamamen rijit bir bağlantıdır, eksenel sapmalara olanak sağlamaz. Ancak muflu bağlantılara
kıyasla boru hatlarında yardımcı parçaların takılıp sökülmesinde kolaylık sağlar. Flanşlar boru
hattı parçası ile dökülerek veya ayrı parça halinde kaynakla veya vida ile bağlanarak yapılır (Tezer
1978).
35
Şekil 12. Flanşlı bağlantı
Pompaj boru hatlarında kullanılacak flanşlara ait yapım özellikleri TS 810, TS 811, TS 813,
TS 814 ve TS 816 sayılı Türk standardında verilmiştir.
4.2.2. Vana ve Klapeler
Pompaj tesislerinde suyun verdisini ayarlamak ve suyun akışını kesmek için vanalar
kullanılır. Suyun hareketini keserek akış denetimi yapan vanalarda, vana açık konumda iken
yaratacağı yük kaybının fazla olmaması, kapalı konumda iken ise tam sızdırmazlık sağlaması
istenir. Bu amaçla tablalı, sürgülü veya küresel vanalar kullanılır (Şekil 13). Borudan akan suyun
verdisini ayarlamak için daha çok tablalı veya kelebek tipi vanalar kullanılır. Özellikle hassas ayar
için tablalı vanalar gereklidir. Sürgülü vanalar bazı hallerde verdi düzenleyici olarak kullanılabilir.
Ancak düzenleme hassas yapılamaz, ayrıca yüksek akım hızlarında kısmi olarak açılan vanada,
sürgü ve sürgü yataklarında aşınma meydana gelir ve sürgü yatak içinde titreşim yaparak
aşınmayı arttırabilir ve gürültüye neden olur. Sürgülü vanalarda, vana gövdesindeki yatakların
içinde boru eksenine dik doğrultuda hareket eden bir sürgü ile kapatma sağlanır (Tezer, 1978).
36
Kelebek ve tablalı vana
Sürgülü vana
Küresel vana
Şekil 13. Vanalar
Tablalı vanalar daha küçük boru çaplarında kullanılır. Bu vanalarda su geçişi bir tabla ile
kapatılarak tam sızdırmazlık sağlanabilir. Su geçişi vana gövdesini ikiye bölen bir perde
üzerindedir, tabla bu perde üzerine kapanır. Vana tamamen açık tutulsa bile sürgülü vanalardan
farklı olarak yük kaybı geçiş perdesi nedeniyle süreklidir.
Küresel vanalar; bir milin ucuna yerleştirilmiş ortasında delik olan bir kürenin delik ekseni
üzerinde 90˚ döndürülmesi ve deliğin geçişe açık veya kapalı konuma getirilmesi ile çalışırlar.
Tam açık veya tam kapalı olarak çalışmaları tercih edilir. Akışkanın serbest, rahat geçişini
sağlarlar. Özellikle iki yollu vanalarda basınç düşümü çok düşüktür. Yersel yük kaybının en düşük
olduğu vana tiplerindendir. Kullanımları rahattır ve vananın her iki yönünden de akış
mümkündür. Buna karşın hassas akış kontrolü için uygun değillerdir. Yapıları sebebi ile ağırlıkları
fazladır ve anma ölçüsü büyüdükçe fiyatları nispi olarak artmaktadır. Küre ve gövde iç boşluğu
arasında ölü hacim söz konusudur. Ani açma-kapamalarda koç darbeleri oluşturabilirler (Akış
Kontrol, 2011).
37
Pompaj tesislerinde basma hattında pompa durduğu zaman suyun geri doğru hareketini
önlemek için geri tepme klapesi, emme hattında ise suyun su kaynağına geri boşalmasını
önlemek için dip klapesi kullanılır (Şekil 14). Geri tepme ve dip klapeleri tek yönlü akıma
müsaade eder. Klape, akım yönü değiştiği zaman kendiliğinden kapanır. Basma hattında
kullanılan geri tepme klapesi, pompa ile sürgülü vana arasına konulur. Çalışma sırasında
herhangi bir nedenle, sürgülü vana kapatılmadan su akımı kesilirse, geri tepme klapesi harekete
geçer ve suyun pompa ile emme borusuna doğru geri akışını önler. Basma borusundaki suyun
boşalması için klapenin giriş ve çıkış flanşları arasına bir by-pass borusu takılır, bu boru bir tablalı
vana ile donatılır. Böylece geri tepme klapesi kapalı iken, tablalı vana açılarak basma hattındaki
suyun boşaltılması sağlanabilir.
Emme borusu ucuna takılan dip klapelerinin görevi, emme borusunun daima su ile dolu
bulunmasını sağlamaktır. Emme borusuna yabancı maddelerin su ile birlikte girmesini önlemek
için dip klapesi bir süzgeç ile donatılır. Süzgeç, klape ile birlikte kullanılır. Ve dökümden veya
çelik sactan yapılabilir. Emme borusundaki yük kayıplarının düşük tutulması için süzgeç delikleri
alanı daima emme borusu kesit alanının 3 katından fazla olmalıdır.
Klapelerde, akışkanın hareketi ile klape kapağı veya sübap yukarı kalkarak akışkanın
geçmesine izin verir. Akışın durması veya basıncın azalması durumunda ise sübap veya klape
kapağı yay basıncı veya suyun geri akışı ile ilk konumuna gelir.
Dip klapesi ve süzgeç
Kelebek klape
Şekil 14. Klapeler
38
5. POMPAJ TESİSLERİNDE YÜK KAYIPLARI
Bir pompaj tesisinde düz emme ve basma boruları ile bu boruları bağlayan ara parçalar
bulunur. Bu nedenle bir pompaj tesisindeki yük kayıpları iki kısımda incelenebilir.
1) Belirli çap ve belirli pürüzlülükteki boru parçasının düz kısmında meydana gelen
“Sürtünme Kayıpları”,
2) Hız veya akım yönünde bir değişiklik yaratan dirsek, T parçası, ayara ve kesme vanası
gibi boru parçalarının meydana getirdiği “Yersel Yük Kayıpları”.
Sürtünme ve şekil kayıplarının toplamı, “Toplam Kayıp” olarak ifade edildiği gibi “Yük
Kaybı” veya “Basınç Kaybı” olarakta ifade edilebilir.
H k hk h f
Burada; Hk – Toplam kayıp, hk – Sürtünme kayıpları, hf – Yersel yük kayıpları
5.1. DÜZ BORULARDA YÜK KAYIPLARI
Düz borulardaki yük kayıplarını hesaplamada kullanılabilecek yöntemlerin en önemlileri
şunlardır.
1) Darcy formülü
2) Chezy formülü
3) Üslü formüller
4) Blair nomogramları
Bu yöntemlerden gerek Darcy gerekse Chezy formülleri teorik temellere dayanmaktadır.
Üslü formüller ise deneysel sonuçlara dayanılarak ortaya konmuştur.
5.1.1. Darcy Formülü ile Yük Kaybı Hesabı
Darcy formülü N.P.G. Darcy tarafından 1875 yılında ortaya konmuştur. Bu yöntem
günümüzde basitliği ve kullanım kolaylığı nedeniyle geniş çapta kullanılmaktadır. Darcy
formülünün genel ifadesi aşağıdaki gibi yazılabilir.
L v2
hk
D 2g
39
Burada; hk - yük kaybı (mSS), (f) - boru sürtünme katsayısı, L – boru uzunluğu (m), D – boru
çapı (m), v- ortalama akışkan hızı (m/s), g – yerçekimi ivmesi (9.81 m/s2).
Darcy formülünde katsayısının hesaplanması için çok çeşitli eşitlikler kullanılmaktadır.
Bunlardan bazıları aşağıda verilmiştir.
Lang’a Göre Sürtünme Katsayısı Hesabı
a
0.0018
vD
Burada; a – boru cinsine bağlı katsayı, v – ortalama akışkan hızı (m/s), D – boru çapı (m)
Çizelge 6. Çeşitli Borular İçin a Değerleri
Boru cinsi
Kaynaklı çelik boru
Beton boru
Perçinli çelik boru
(a)
0.0136
0.0140
0.0193
Von Prandtl’a Göre Sürtünme Katsayısı Hesabı
= 0.15 (k/D) 0.3
Burada; k- boru iç yüzey pürüzlülüğü (döküm borular için k=0.0015 m alınabilir), D - boru
iç çapı (m).
Von Prandtl aynı zamanda genel Darcy eşitliğini şöyle düzenlemiştir.
hk = L Q2 A
Burada; hk - yük kaybı (mSS), L – boru uzunluğu (m), A – boru çapına bağlı katsayı,
Q - debi (m3/s).
Çizelge 7.Von Prandtl Eşitliği İçin Boru Çaplarına Göre A Katsayıları
D (mm)
A
D (mm)
A
D (mm)
A
80
1160
300
1.07
600
1/ 37.5
100
353
350
1/ 2.15
650
1/ 57.8
125
108
400
1/ 4.38
700
1/ 83.2
150
41.3
450
1/ 8.17
800
1/173
200
8.99
500
1/ 14.3
900
1/322
250
2.75
550
1/ 23.6
1000
1/564
40
Darcy’e Göre Sürtünme Katsayısı Hesabı
0.02
0.0005
D
Burada; D – boru çapı (m).
Weisbach’a Göre Sürtünme Katsayısı Hesabı
0.01444
0.00947
v
Burada; v – ortalama akışkan hızı (m/s).
Bu formülden bazı su hızları için hesaplanan katsayıları Çizelge 3’de verilmiştir.
Çizelge 8. Farklı Su Hızları İçin Weisbach Yöntemiyle Hesaplanan Sürtünme Katsayıları
v (m/s)
1.00
0.024
1.20
0.023
1.50
0.022
1.75
0.0215
2.00
0.021
2.50
0.0205
3.00
0.0199
Moody Diyagramı Yöntemi ile Sürtünme Katsayısı Hesabı
Moody adlı bir araştırmacı tarafından ( veya f) sürtünme katsayısını hesaplamak için bir
diyagram geliştirilmiştir. Bu diyagramda, yatay eksende logaritmik olarak artan Reynold (Re)
sayıları ve düşey eksende ise (f) sürtünme katsayısı değerleri yer almaktadır. Diyagram içinde
ise ε/D (bazı kaynaklarda D/k) değerlerine ait eğriler bulunmaktadır.
41
Diyagramın kullanımından önce Re sayısı daha sonra boru cinsine ve durumuna bağlı
olarak çizelgelerden elde edilen k değerleri yardımıyla ε/D oranı hesaplanmalıdır. Re sayısı
aşağıda verilen eşitlik yardımıyla hesaplanabilir.
Re
Vort D
Burada; Vort – ortalama akış hızı (m/s), D – boru iç çapı (m), - kinematik viskozite (m2/s).
Kinematik viskozite(), dinamik viskozitenin özgül kütleye oranıdır.
/
Farklı sıcaklıklar için suyun kinematik viskozitesi çizelge 4’de verilmiştir.
Çizelge 9. Suyun Farklı Sıcaklıklardaki Kinematik Viskozitesi.
Sıcaklık (oC)
Kinematik viskozite, (m2/s)
Sıcaklık (oC)
Kinematik viskozite, (m2/s)
0
1.79 10-6
40
0.658 10-6
4
1.56 10-6
50
0.557 10-6
10
1.31 10-6
60
0.478 10-6
20
1.01 10-6
80
0.366 10-6
30
0.804 10-6
100
0.295 10-6
Re katsayısı ve ε/D oranı hesaplandıktan sonra, yatay eksende Re değerleri üzerinden
çıkılan dikin ε/D eğrisini kestiği yerden çizilen yatayın, düşey ekseni kestiği yerden değeri
okunmaktadır.
Bazı borular için ε (k) pürüzlülük değerleri;
Cam ve plastik
0.0015-0.007 mm
Beton
0.9-9 mm
Ahşap
0.5 mm
Kauçuk
0.01 mm
Bakır ve prinç
0.0015 mm
Dökme demir
0.26 mm
Galvaniz demir
0.15 mm
Paslanmaz çelik
0.002 mm
Ticari çelik
0.045 mm
42
5.1.2. Chezy Formülü ile Yük Kaybı Hesabı
Düz borulardaki yük kaybı için Chezy formülünün genel ifadesi aşağıdaki gibidir.
hk
4 L 2
v
c2 D
eşitlikte ortalama hız (v=1.273 Q/D2) değeri yerine konursa;
hk 6.484
LQ 2
c 2 D5
Burada; hk - yük kaybı (mSS), L - boru uzunluğu (m), D – boru çapı (m), Q- borudan geçen verdi
(m3/s), c – Chezy katsayısı.
Chezy katsayısı (c) aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir;
c
100 D
0.5 D
Burada; D – boru çapı (m).
Chezy aynı zamanda Darcy formülündeki sürtünme katsayısı () ile Chezy katsayısı (c)
arasındaki ilişkiyi aşağıdaki eşitlikle ifade etmiştir. Bu eşitlikle hesaplanacak sürtünme katsayısı
Darcy formülünde kullanılabilir.
78.48 / c2
5.1.3. Üslü Formüller ile Yük Kaybı Hesabı
Üslü formüller genel bir ifade olarak aşağıdaki gibi yazılabilir;
v cR ai b
Burada; v – ortalama hız (m/s), c – katsayı, R – hidrolik yarıçap (m), i – hidrolik gradiyent (m/m),
a ve b – boru cinsine bağlı katsayılar.
Üslü formüllerin genel belirtmesi, ortalama hız için düzenlenmiştir ve c katsayısı ile a ve b
üslerinin değerleri boru cinsi için değişmektedir. Üslü formüller sadece 30oC’den daha aşağı
sıcaklıklarda temiz su akımları için yük kaybını hesaplamada kullanılır. Üslü formüllerde c, a ve b
değerleri için çeşitli araştırmacılar değişik değerler hesaplamışlardır.
43
Manning Formülü
Manning formülünde a = 2/3 ve b = ½ değerindedir. Buna göre Manning formülü
aşağıdaki gibi ifade edilebilir;
v cR ( 2 / 3)i (1/ 2 )
Araştırmacı c katsayısı için ise aşağıdaki eşitliği geliştirmiştir.
1
c ( ) R (1 / 6)
n
Bu değer genel eşitlikte yerine konursa;
v
1 2 / 3 1/ 2
R i
n
(n – pürüzlülük katsayısı)
Çizelge 10. Manning (n) Pürüzlülük Katsayıları
Boru cinsi
n
Boru cinsi
n
Plastik borular
0.006-0.008
Çelik borular
0.014-0.019
Cilalı asbest borular
0.011-0.013
Toprak künkler
0.020-0.030
Normal asbest borular 0.013-0.017
Beton borular
0.010-0.017
Dökme demir borular
Kanalizasyon boruları 0.011-0.012
0.013-0.017
Manning formülü ile yük kaybı ve Darcy eşitliğinde kullanmak üzere sürtünme katsayısı
() hesabı ise aşağıda verilmiştir.
hk
6.349
LD1.33v 2
2
c
124.57 0.33
D
c2
Burada; hk - yük kaybı (mSS), L – boru uzunluğu (m), D – boru çapı (m), v- akışkan hızı (m/s), sürtünme katsayısı.
44
Williams – Hazen Formülü
Williams – Hazen formülü G S Williams ve Allen Hazen isimli iki araştırmacı tarafından
geliştirilmiştir. Bu eşitlik;
1) Boru çapı, D > 5 cm ve
2) Akışkan hızı, v < 3 m/s olduğu şartlarda geçerlidir.
v c R0.63 i 0.54
Genel ifadesi geliştirilerek yük kaybı (hk) ve Darcy eşitliğinde kullanmak üzere c
katsayısından yararlanarak sürtünme katsayısı () hesabı aşağıda verilmiştir.
hk
5.038
1.166 1.852
L
D
v
1.852
c
98.84 c 1.852 D 0.166 v 0.148
Burada; hk - yük kaybı (mSS), L – boru uzunluğu (m), D – boru çapı (m), v- akışkan hızı (m/s), sürtünme katsayısı.
Çizelge 11. Willams–Hazen Eşitliği İçin Pürüzlülük Katsayısı (c) Değerleri.
Boru cinsi
c
Plastik borular
150
Yeni asbest borular
140
Dökme demir borular
Yeni
130
Boru cinsi
c
Kaynaklı çelik borular
Yeni
140
Eski
110-130
Perçinli çelik borular
10 yıl kullanılmış
110-125
Enine perçinli
130
20 yıl kullanılmış
80-105
Enine ve boyuna perçinli
115
30 yıl kullanılmış
50-90
Sırlı Künk
Bakır, kurşun, pirinç borular
Düz ve içi cilalı
140
Yeni
114
Eski, paslanmış
80
Eski
97
Hurda
60
Yeni ve cilalı çimento boru
140
Beton boru
120
45
Blair Eşitlikleri
Blair formülleri geniş bir boru çeşidini kapsadığı için oldukça yaygın olarak
kullanılmaktadır. Bu formüller 1949 yılında İngiliz araştırmacı J S Blair tarafından geliştirilmiştir.
Blair boruları 4 sınıfa ayırmış ve katsayı ve üsleri bunlara göre ayrı ayrı belirlemiştir. Boru
sınıflandırmasında boruların mutlak pürüzlülük değerleri göz önüne alınmıştır. Boru sınıfları
Çizelge 7’de verilmiştir.
Çizelge12. Blair’e göre Boru Sınıfları
Boru sınıfı Boru cinsi
1. Sınıf
2. Sınıf
Cam, Plastik, Bakır, Kurşun, Alüminyum v.b. malzemeden Çekme Borular
Çıplak Çelik ve Yumuşak Demir, Asbestli Çimento, Püskürtme Bitum (asfalt)
Astarlı Borular
3. Sınıf
Bitum (asfalt) kaplı çelik ve beton borular
4. Sınıf
Galvanizli Borular ve Döküm Borular
Blair tarafından ortalama yük kaybı ve Darcy eşitliğinde kullanmak üzere sürtünme
katsayısını hesaplamak için geliştirilen formüller aşağıdaki gibi yazılabilir.
1. Sınıf borular için;
hk 1.07 x102 D0.246V 0.246
5.44 x104 LD1.246V 1.754
2. Sınıf borular için;
hk 1.26 x10 2 D 0.243V 0.199
6.40 x104 LD1.243V 1.802
3. Sınıf borular için;
hk 1.31x10 2 D 0.259V 0.148
6.64 x104 LD1.259V 1.852
4. Sınıf borular için;
hk 1.46 x10 2 D 0.288V 0.148
7.43x104 LD1.288V 1.923
46
5.1.4. Blair Nomogramları ile Yük Kaybı Hesabı
Üslü formüller ile yapılacak hesaplamalar zaman alıcıdır. Bu nedenle Blair tarafından
Çizelge 7’de belirtilen dört sınıf boru için ayrı ayrı nomogramlar geliştirilmiştir (Ek-2).
Nomogramları kullanabilmek için öncelikle boru cinsine bağlı olarak boru sınıfı seçilir. Bu sınıfa
ait nomogramdan i değerini okumak için akışkan hızı ile boru çapı veya akışkanın debisi
değerlerinden herhangi ikisinin bilinmesi yeterlidir.
Akışkan debisi değerinden çizilen yatay doğru ile ilgili çap veya akışkan hızı ekseninin
kesişme noktası bulunur. Bu noktadan hidrolik gradiyent (i) değerini bulmak için, kesişme
noktasından çizilen düşey doğrunun apsis eksenini kestiği nokta saptanır. Nomogramlarda tüm
eksenler logaritmik olarak düzenlendiği için ara değerlerin hesaplamasında bu durum göz önüne
alınmalıdır.
Nomogramlardan bulunan hidrolik gradiyent (i) değeri ile aşağıdaki eşitlik kullanılarak
yük kaybı hesaplanır.
hk i L
Burada; hk – yük kaybı (mSS), i – hidrolik gradiyent (mSS/m), L – boru uzunluğu (m)
5.2. YERSEL YÜK KAYIPLARI
Boru hatlarında dirsek, T parçası, vana gibi şekilli boru parçalarında meydana gelen
kayıplar “Şekil Kayıpları” veya “Yersel Yük Kayıpları” olarak isimlendirilir. Şekil kayıpları iki şekilde
hesaplanabilir.
1) k katsayısı ile hesabı
2) Eşdeğer boru boyu cinsinden hesabı
5.2.1. Yersel Yük Kayıplarının k Katsayısı ile Hesabı
Yersel yük kayıp katsayısı boru ara parçaları çeşidine bağlı bir katsayıdır. Boru sisteminde
tüm boru parçalarının ayarı ayrı k katsayıları bulunup toplanır ve sistemin toplam kayıp katsayısı
∑k elde edilir.
v2
h f k
2g
47
Burada; hf – Yersel yük kayıpları (mSS), k – kayıp katsayısı, v – hız (m/s), g – yerçekimi ivmesi,
(9.81 m/s2).
Çizelge 13. Vana, Klape ve Süzgeçlerde k Değerleri
Boru anma çapı (mm)
Vana, klape, süzgeç tipi
80
100 125 150 175
200
250
Flanşlı tablalı vana
7.0
6.3
6.0
5.8
5.7
5.6
5.5
Boru vidalı tablalı vana
6.0
5.7
-
-
-
-
-
Flanşlı sürgülü vana
0.21 0.16 0.13 0.11 0.09 0.075 0.06
Boru vidalı sürgülü vana
0.14 0.12
Flanşlı geri tepme klapesi
2.0
Boru vidalı geri tepme klapesi
-
-
-
-
-
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.1
2.0
-
-
-
-
-
Dip klapesi
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
Sepet tipi süzgeç
1.25 1.05 0.95 0.85 0.80 0.75
0.67
Çizelge 14. Ani Daralmalarda D1/D2 Oranına Bağlı Olarak Değerleri
D1/D2
K
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.45 0.42
0.39
0.36
0.33
0.28
0.22
0.15
0.06
Çizelge 15. T Parçalarında k Değerleri
Boru anma çapı (mm)
T Parçası Tipi
80
100
125
150
175
200
250
Flanşlı ana hat akımı
0.16 0.14
0.13
0.12 0.11 0.10
0.09
Flanşlı kol akımı
0.73 0.68
0.65
0.60 0.58 0.56
0.52
Boru vidalı ana hat
0.90 0.90
-
-
-
-
-
Boru vidalı kol akımı
1.20 1.10
-
-
-
-
-
Çizelge 16. Orantılı Genişlemelerde Genişleme Açısına Bağlı Olarak k Değerleri
Genişleme açısı
k
5o
10o
20o
40o
60o
90o
120o
0.14 0.17
0.40
0.90
1.15
1.07
1.00
48
Çizelge 17. Dirsek ve Bükülmelerde D/R Oranına Göre k Değerleri
D/R
k
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
0.14 0.16
0.20
0.30
0.44
0.66
1.00
1.40
2.00
Çizelge 18. Standart Dirseklerde k Değerleri
Boru anma çapı (mm)
Dirsek tipi
80
100 125 150 175
200
250
90o flanşlı normal
0.34 0.31 0.30 0.28 0.27 0.26
0.25
90o flanşlı deve boynu
0.25 0.22 0.20 0.18 0.17 0.15
0.14
45o flanşlı deve boynu
0.19 0.18 0.18 0.17 0.17 0.17
0.16
90o boru vidalı normal
0.80 0.70
-
-
-
-
-
90o boru vidalı deve boy
0.30 0.23
-
-
-
-
-
45o boru vidalı normal
0.30 0.28
-
-
-
-
-
Çizelge 19. Boru Kollarında k Değerleri
Çap oranı (d/D)
Kol açısı
30o
45o
60o
90o
1.00
0.25
0.29
0.035
0.50
0.90
0.20
0.23
0.28
0.40
0.80
0.16
0.18
0.23
0.32
0.70
0.12
0.14
0.17
0.24
0.60
0.09
0.10
0.13
0.18
0.50
0.06
0.07
0.09
0.12
0.40
0.04
0.05
0.06
0.08
0.33
0.03
0.035
0.04
0.06
0.30
0.02
0.023
0.03
0.04
0.25
0.01
0.017
0.02
0.03
0.012
0.015
0.02
5
0.20
0.01
49
0.125
0.00
0.005
0.006
0.008
0.003
0.0035 0.005
4
0.10
-
2.2.2. Yersel Yük Kayıplarının Eşdeğer Boru Boyu Cinsinden Hesabı
Eşdeğer boru boyu şekilli boru parçası ile aynı ölçü ve malzemede ve şekilli boru
parçasının belirli bir verdi değeri için oluşturacağı yük kaybına eşit değerde yük kaybı oluşturan
düz boru uzunluğudur. Sistemdeki her bir ara parçanın eşdeğer boru boyu çizelgelerden bulunup
toplanır. Bu toplam (∑Lo) sistemin eşdeğer boru boyudur. Kayıplar hesaplanırken, Darcy
eşitliğinde L düz boru boyu yerine düz ve toplam eşdeğer eşdeğer boru boyu toplamı (L+ L o)
yazılır.
( L L0 ) v 2
Hk
D 2g
Burada; Hk – Toplam yük kaybı (mSS), L – düz boru uzunluğu (m), Lo – eşdeğer boru boyu (m), D –
boru çapı (m), v – ortalama akışan hızı (m/s), g – yerçekimi ivmesi (9.81 kg/m2).
Çizelge 20. Bazı Şekilli Boru Parçaları İçin Eşdeğer Boru Boyları
Standart
Yarım deve
Deve boynu
Standart
dirsek
boynu dirsek
dirsek
dirsek
Boru anma
çapı (mm)
o
o
o
o
“T”
Parçası
Sürgülü
Tablalı
Geri tepme
vana
vana
klapesi
(açık)
(açık)
(açık)
90
90
90
45
25
0.8
0.7
0.5
0.35
1.7
0.18
8.8
1.0
50
1.6
1.4
1.0
0.70
3.3
0.36
17.3
2.0
80
2.5
2.0
1.6
1.10
5.2
0.52
26.0
6.1
100
3.3
2.8
2.1
1.50
6.7
0.70
33.5
8.2
125
4.3
3.7
2.7
1.90
8.2
0.88
42.6
10.0
150
4.9
4.3
3.3
2.30
10.0
1.10
48.8
12.2
200
6.4
5.5
4.3
3.00
13.2
1.40
67.1
16.2
250
8.0
6.7
5.2
3.90
17.0
1.70
88.4
20.4
300
9.8
7.9
6.1
4.60
20.1
2.00
103.6
24.4
50
6. POMPAJ BORU HATLARINDA YÜK KAYIP EĞRİLERİ
Bir pompaj tesisi için verdi ile toplam yük kaybı arasındaki ilişkiyi ifade eden eğriye “Yük
Kayıp Eğrisi” denir. Çizilen diyagramda ordinatta manometrik yükseklik (Hm), apsiste ise verdi (Q)
değerleri bulunur. Herhangi bir pompaj tesisinde, tesis yük kayıp eğrisinin çizimi için sabit tesis
koşullarında değişik verdi değerleri için yük kayıpları hesaplanır ve herbir verdi değerine karşılık
bulunan manometrik yükseklik değerleri ile noktalar işaretlenerek eğri elde edilir.
Tesis yük kayıp eğrisinin çizimi seri ve paralel çalışan boru hatlarında farklıdır. Farklı
çalışma koşulları için tesis yük kayıp eğrisinin çizimi aşağıda verilmiştir.
a) Geometrik Yüksekliğin Sıfır Olması
İki depo arasında su ileten pompaya ait yük kayıp eğrisidir.Statik yükseklikler sıfır olduğu
için eğri başlangıç noktasından geçer (Şekil 15).
Hm
Q
Şekil 15. Geometrik Yüksekliğin Sıfır Olduğu Boru Hattı
b) Basit Boru Hattı
Bu tesis sabit çaplı boru ve bir pompadan oluşmaktadır. Suyun depoya iletilmesi için
pompanın öncelikle geometrik yüksekliği (Hg) karşılaması gerekmektedir (Şekil 16)
Hm
Hg
Q
Şekil 16. Basit Boru Hattı
51
Bu boru hatlarında genellikle manometrik yüksekliğin %90’ını statik basma yüksekliği
oluşturmaktadır. Pompa suya batık çalıştığı için emme yüksekliği sıfırdır.
c) Seri Boru Hattı
Bir pompaj tesisinde farklı çapta boruların kullanılması sonucu oluşan boru hattı “Seri
Boru” olarak adlandırılır. Bu durumda tesisin yük kayıp eğrisi belirli verdi değerleri için farklı
çaptaki borularda meydana gelen yük kayıplarının toplanması ile elde edilir (Şekil 17).
3
Hm
2
Hk1 + Hk2
Hk2
Hk1
Hg
Q
Şekil 17. Seri Boru Hattı
d) Paralel Boru Hattı
Bir pompaj tesisinde tek pompa ile iki ayrı depoya su iletilmesi için oluşturulan boru
hattına “Paralel Boru Hattı” denir. Su iletilen pompalar eşit yükseklikte olabileceği gibi farklı
yüksekliklerde de olabilir.
52
1
Hm
2
3
Hg
Q
Q1
Q2
Q3=Q1+Q2
Şekil 18. Paralel Bağlı Boru Hattı (Depolar Eşit Yükseklikte)
Şekil 18 ve 19’da görüldüğü gibi, pompa A ve B noktalarına su basmaktadır. Bu tesisin yük
kayıp eğrisini çizmek için önce Pompa-A ve Pompa-B boru hatları için 1 ve 2 eğrileri çizilir. Daha
sonra aynı manometrik yükseklik için Q1 ve Q2 verdileri toplanarak tesis yük kayıp eğrisi çizilir.
1
Hm
2
3
Hg1
Hg2
Q
Q1
Q2
Q3=Q1+Q2
Şekil 19. Paralel Bağlı Boru Hattı (Depolar Farklı Yükseklikte)
53
e) Kollara Ayrılan Seri Boru Hattı
Bu boru hatlarında bir seri boru hattı üzerinden belirli bir noktadan bir vana ile su alındığı
kabul edilmektedir. Bir vana ile suyun alındığı A noktası ile suyun iletildiği B noktası aynı
yüksekliktedir (Şekil 20).
3
Hm
1
Hk1+Hk2
2
Hk1
Hk2
Hg
Q
Şekil 20. Kollara Ayrılan Seri Boru Hattı
Tesisin yük kayıp eğrisini çizmek için önce Pompa-A hattı için 1 numaralı eğri çizilir,
bundan sonra başlangıç noktası A noktasından alınan verdi (QA) kadar kaydırılarak A-B hattı için
2 numaralı eğri çizilir. Tesisin toplam yük kayıp eğrisini çizmek için ise seri boru hatlarında
olduğu gibi aynı verdi değerleri için manometrik yükseklikler toplanır.
f) Farklı Yüksekliklere Su İleten Seri Boru Hattı
Pompa su kaynağından aldığı suyu yükseklikleri farklı olan C ve D depolarına iletmektedir.
Bu durumda boru hattında A-B aralığındaki boru her iki kolu ortak beslemektedir. B noktasından
sonra BC ve BD kolları ayrılmakta ve iki paralel boru hattı oluşmaktadır. Aynı zamanda ABC ve
ABD boru hatları da birbirine göre birer seri boru hattıdır. A ile B arasındaki geometrik yükseklik
Hg1, B ile C arasında ise Hg2’dir (Şekil 21).
54
Hm
6
5
7
Hg2
2
1
Hg1+Hg2
4
3
Hg2
Q1
Q2
QT
Şekil 21. Farklı Yüksekliklere Su İleten Seri Boru Hattı
Tesisin toplam yük kayıp eğrisini çizmek için önce BD (1), BC (2) ve AB (3) hatlarının yük
kayıp eğrileri ayrı ayrı çizilir. Daha sonra BC ve BD hatları paralel olduğu içinparalel boru
hatlarında olduğu gibi aynı manometrik yükseklik değerleri için verdiler toplanır ve 4 numaralı
BCD eğrisi elde edilir. İkinci aşamada grafiğin seçilen üst kısmında BC ve BD boru hatlarının AB
boru hattı ile oluşturdukları seri sistemin ABC (6) ve ABD (5) yük kayıp eğrileri çizilir. 4 numaralı
BCD eğrisi ile AB hattı ise seri boru olarak toplanır ve sistemin toplam yük kayıp eğrisi (7) elde
edilir.
55
7. POMPA KAREKTERİSTİK EĞRİLERİ
Bir pompanın karakteristik eğrisi, verdiye bağlı olarak pompanın manometrik yükseklik
(Hm), fren gücü (fBG) ve verim () değişimini gösteren eğrilerdir. Farklı ticari pompalar için
karakteristik eğriler Ek 3'de sunulmuştur. Pompaj tesislerinde pompalar manometrik yükseklik
(Hm) ve verdi (Q) gereksinimlerine göre farklı şekillerde düzenlenirler. Pompalarda özgül hızın
sınırlı olması ve çarkın geometrik ölçülerinin belirli değerler arasında kalması zorunluluğu
nedeniyle, çalışma koşullarının gerektirdiği işletme noktalarının elde edilmesi için birden fazla
pompanın kullanılması yoluna gidilmektedir. Bir pompanın sağlayacağı manometrik yüksekliğin
yetersiz olduğu koşullarda pompalar seri bağlanırken, verdinin yetersiz olduğu koşullarda ise
paralel bağlanmaktadır.
Çarkların birden fazla sayıda seri veya paralel olarak düzenlenmesinde ise dört farklı
yöntem uygulanmaktadır. Bunlar;
1) Kademeli Pompalar; Kademeli pompalarda birden fazla çark bir gövde içine
yerleştirilmiştir. Çarklar aynı mil üzerine dizilir ve bir adet motor ile çalıştırılırlar.
2) Ayrı Motorlu Düzenleme; Her pompa ayrı bir motora bağlıdır. Genellikle paralel bağlı
pompalarda uygulandığı gibi seri bağlı pompalarda da uygulanabilir.
3) Tek Motorlu Düzenleme; Bir veya daha fazla sayıda pompanın tek motor ile çalıştırıldığı
uygulamadır.
4) Çoklu Pompaj Tesisi; Bir boru hattı üzerine farklı noktalardan pompaların seri olarak
bağlandığı pompaj tesisidir.
7.1. SERİ BAĞLI POMPALAR
Bir pompanın basma hattının diğer pompanın emme hattına gelecek şekilde birden fazla
pompanın ard arda bağlanması ile oluşturulacak pompa düzenlemesine seri düzenleme denir.
Bu tür düzenlemede, eşit debili pompalar veya çarklar kullanılmalıdır. Pompanın seri
bağlanmasında, bileşik karakteristik (Hm-Q) eğrisi belirli bir verdi değeri için manometrik
yükseklikler toplanarak bulunur. Şekil 22’de seri çalışma için bileşik karakteristik eğrisinin elde
edilişi görülmektedir. Bileşik eğriyi bulmak için belirli bir verdi değerinden dik çıkılır ve bu
doğrunun pompa eğrilerini kestiği A ve B noktaları bulunur. Daha sonra her iki pompanın
56
saptanan verdi için sağladığı manometrik yükseklikler toplanarak C noktası elde edilir. Kademeli
pompalarda ise çarklar aynı özellikte olduğu için bir kademe için çizilen karakteristik eğriye ait
Hm değerleri kademe sayısı ile çarpılarak bileşik eğri elde edilir.
Hm
HmC=HmA+HmB
C
HmB
B
HmA
A
Q
Şekil 22. Seri Bağlı Pompaların Bileşik Karekteristik Eğrisi
7.2. PARALEL BAĞLI POMPALAR
Bir pompaj tesisinde birden fazla pompanın aynı basma hattına bağlanması ile
oluşturulan düzenlemeye paralel düzenleme denir. Pompaların basma hatlarının ortak olmasına
karşın emme hatları farklıdır. Özellikle su gereksiniminin yılın farklı dönemlerinde değişiklik
gösterdiği sulama tesislerinde sıkça görülür.
Paralel bağlı pompaların bileşik karakteristik eğrisinin bulunması için, belirli bir
manometrik yükseklik için verdiler toplanır. Şekil 23 (a)’da görüldüğü gibi pompaların maksimum
manometrik yükseklikleri aynı olabildiği gibi Şekil 23 (b)’deki gibi farklıda olabilir. Fakat pompalar
aynı hatta su bastıkları için geliştirecekleri manometrik yükseklikler eşittir.
57
Bileşik karakteristik eğriyi elde etmek için, belirli bir manometrik yükseklik değerinden
yatay bir doğru çizilir. Bu doğrunun pompa karakteristik eğrilerini kestiği A ve B noktalarına ait
QA ve QB verdileri toplanarak QC noktası elde edilir. Benzer şekilde farklı manometrik yükseklik
değerleri için elde edilecek noktalar birleştirilerek paralel pompaların bileşik karakteristik eğrisi
bulunabilir.
Hm
A
B
QA
QB
C
Q
QC=QA+QB
(a) Maksimum manometrik yükseklikleri aynı
Hm
A
B
QA
QB
C
QC=QA+QB
Q
(b) Maksimum manometrik yükseklikleri farklı
Şekil 23. Paralel Bağlı Pompaların Bileşik Karakteristik Eğrisi
58
Şekil 23 (b)’de olduğu gibi pompalar faklı manometrik yüksekliğe sahipse, bileşik eğri
daha düşük manometrik yüksekliğe sahip pompanın maksimum manometrik yüksekliği
düzeyinde başlamalıdır. Çünkü daha düşük manometrik yüksekliğe sahip pompa ancak yüksek
manometrik yüksekliğe sahip pompanın eşit manometrik yükseklikte çalıştığı koşullarda sisteme
su basabilecektir.
Şayet tamamen aynı özellikteki pompalar paralel olarak bağlanırsa bir pompaya ait
karakteristik eğri çizildikten sonra manometrik yükseklikler aynı kalmak koşulu ile grafikten elde
edilen verdi değerleri pompa sayısı ile çarpılarak elde edilen noktalar birleştirilerek bileşik
karakteristik eğri elde edilir.
7.3. POMPAJ TESİSLERİNDE İŞLETME NOKTASININ BELİRLENMESİ
Bir pompa tesisinde pompa karakteristik eğrisi ile boru hatlarındaki yük kayıp eğrisinin
kesiştiği nokta işletme noktasıdır. Bu nokta tesiste boru hatlarının sürtünmelerini yenecek ve
geometrik yüksekliği karşılayacak manometrik yüksekliğe karşı oluşacak verdi değerini içerir. Bu
nokta pompa seçiminde önemlidir (Şekil 24).
Hm
İşletme Noktası
Boru Hatları Yük
Kayıp Eğrisi
Hmi
Pompa Hm-Q
Eğrisi
Q
Qi
Şekil 24. Bir Pompaj Tesisinde İşletme Noktasının Belirlenmesi
59
Yararlanılan Kaynaklar
Akış Kontrol, 2011. Vanalar. http://www.akiskontrol.com. Erişim tarihi 28 Aralık 2011.
Akmisan, 2011. Santrifüj Pompa. http://www.akmisan.net. Erişim tarihi 03 Ocak 2012.
FAO, 2011. General Principles of Water Lifting. http://www.fao.org. Erişim tarihi 03 Ocak 2012.
Keskin, R., Güner, M. 2007. Su Çıkartma Makinaları. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Yayın
no: 1552, Ankara.
Özcan, M.T. 2006. Akışkanlar Mekaniği ve Uygulamaları. Nobel Kitabevi. Adana.
Tezer, E. 1978. Sulamada Pompaj Tesisleri. Proje Seçim ve İşletme Yöntemleri. Köy İşleri ve
Kooperatifler Bakanlığı Toprak-Su Genel Müdürlüğü yayınları. Ankara.
WILO,
2005.
Pompa
Teknolojisinin
Temel
Prensipleri.
http://akmyo.kocaeli.edu.tr/Pompaprensipleri.pdf. Erişim tarihi 02 Ocak 2012.
60
EK-1. MOODY DİAGRAMI
Boru tipi
ε Pürüzlülük değeri
Cam ve plastik 0.0015-0.007 mm
Ahşap
0.5 mm
Bakır ve prinç 0.0015 mm
Galvaniz demir 0.15 mm
Ticari çelik
0.045 mm
Beton
0.9-9 mm
Kauçuk
0.01 mm
Dökme demir 0.26 mm
Paslanmaz çelik 0.002 mm
61
EK-2. BLAIR NOMOGRAMLARI
I. Sınıf Borular İçin Blair Nomogramı
62
II. Sınıf Borular İçin Blair Nomogramı
63
III. Sınıf Borular İçin Blair Nomogramı
64
IV. Sınıf Borular İçin Blair Nomogramı
65
EK 3
SANTRİFÜJ POMPALARIN İŞLETİLMESİ, BAKIMI VE ARIZALARI
1. SANTRİFÜJ POMPALARIN İŞLETMEYE ALINMASI
a) Tesisat ve pompaların akışkan ile doldurulması: Birkaç istisna dışında hiçbir santrifüj pompa içi su ile
doldurulmadan ve içindeki hava tahliye hava tahliye edilmeden çalıştırılmamalıdır. İstisnalar, kendini
çalıştıran pompalar ve yüksek kapasiteli düşük basınç ve hızla çalışan pompalardır. Doldurma bu durumda
çalıştırma ile aynı zamanda yapılır.
b) Pompa çalıştırmadan önce yapılması gereken son kontroller: Pompa ilk işletmeye alınmadan birkaç
kontrol yapılmalıdır. Rulmanlar kerosene ile yıkanmalı ve temizlenmelidir. Üreticinin tavsiye ettiği
yağlama ile doldurulmalıdır. Kaplin muhafazası söküldükten sonra, doğru dönme yönü kontrol
edilmelidir. Genellikle pompa gövdesi üzerindeki ok doğru dönüş yönünü gösterir. Santrifüj pompanın
rotorunu elle döndürmek mümkündür. Eğer herhangi bir zorluk ya da tutma varsa sebebini bulmadan
kesinlikle pompa çalıştırılmamalıdır.
c) Çalıştırma: Santrifüj pompanın çalıştırılması için gerekli adımlar pompa tipine ve işletme şekline
bağlıdır. Emme ve basma hattındaki vanalar açık tutulur ve basma hattındaki geri tepme klapesi ile
pompa içinden ters akış engellenir.
e) Elektrik problemi olan pompaların yeniden çalıştırılması:
Güç kesilmesi sırasında geri tepme klapesi pompanın ters yönde akışına mani ise yeniden akım verilerek
çalıştırılabilir. Ayrıca emme hattındaki su seviyesi kontrol edilmelidir.
f) Santrifüj pompaların düşük debilerde işletilmesi:
Pompa üreticileri tarafından pompanın çalışmaması istenen düşük debiler pompa karakteristik
eğrilerinde gösterilir. Santrifüj pompaların düşük debilerde çalışması akışkanın ısınmasına neden olur.
Motor tahrik gücü ile suya verilen güç arasındaki fark pompa içindeki güç kaybını belirler, rulmanlarda
kaybedilenlerin dışındaki güç kayıpları ısıya dönüşür ve pompanın transfer ettiği akışkana aktarılır. Bu
ısının pompa konstrüksiyonuna zarar vermesine ve malzemelerin ısı dayanımlarının geçilmesine müsaade
edilmemelidir.
2. SANTRİFÜJ POMPALARIN BAKIMININ YAPILMASI
Pompa tiplerindeki değişiklikler, kapasite aralıkları, tasarım farklılıkları, kullanılan malzemelerden dolayı
burada belirtilen bilgiler en sık rastlanan ve kullanılan pompalara aittir. Her pompaya servis vermeden
önce üreticilerin işletme talimatları kitabını dikkatlice incelememiz gerekir.
a) Pompa çalışmasının günlük gözlenmesi:
66
İşletmeciler görevleri başında iken saat başı günlük göz atmalar yapmalı ve gözlenen “düzensizlikler”
anında rapor edilmelidir. Bunlar pompanın çalışma sesindeki değişiklikler, yataklama sıcaklıklarındaki ani
yükselmeler ve pompa sızıntılarıdır. Akış ölçer manometrelerin okunması ve kontrolü saat başı
yapılmalıdır. Eğer kaydedici cihazlar varsa, bunların çıktısından kapasite, basınç ve enerji tüketimi
irdelenmeli ve müdahale edilip edilmeyeceği kontrol edilmelidir.
b) Pompa çalışmasının altı aylık kontrolü:
Salmastra kutusu parçalarının serbest hareketi altı ayda bir kontrol edilmelidir. Saplama ile somunlar
temizlenmeli ve yağlanmalıdır. Conta ve salmastranın değiştirilmesi gerekir mi diye kontrol yapılmalıdır.
Pompa mili ve motor milinin düzgün olup olmadığı kontrol edilmelidir. Yağlanan rulmanların yağları
akıtılmalı ve yani yağ takviye edilmelidir. Gres yağlı rulmanlar kontrol edilmeli ve yağ miktarının gereken
seviyede olup olmadığına bakılmalıdır.
c) Pompa çalışmasının yıllık kontrolü:
Yılda bir defa kapsamlı bir bakım yapılmalıdır. Altı aylık bakıma ilave olarak, rulmanlar çıkartılmalı,
temizlenmeli, çatlama ve bozukluklar kontrol edilmelidir. Rulman yatakları dikkatlice temizlenmelidir.
Sürtünmeli yataklar çizilmelere ve aşınmalara karşı kontrol edilmelidir. Temizlik ve kontrolden hemen
sonra yağ ve gres ile kaplanmalıdır. Salmastra kaldırılmalı ve mil aşınma için kontrol edilmelidir. Millerin
düzgünlüğünü kontrol için kaplinler sökülmeli ve milin dikey hareketi kontrol edilmelidir. Orijinal aralıklar
%150 aşılması halinde dikey harekette sebebinin araştırılması gerekir. Rulmanların müsaade ettiği
oynamalar kontrol edilmelidir. Eğer üreticilerin tavsiye ettiği değerler aşılmışsa sebep araştırılmalı ve
düzeltilmelidir.
d) Komple bakım:
Komple bakımın ne zaman yapılması gerektiğini belirlemek güçtür. Bu pompanın işletmesine, malzeme
ve konstrüksiyonuna, akışkanına komple bakım vs güç kayıpları ve iş kaybına bakılır. Çok yoğun kullanılan
pompalar aylık komple bakım isterken, diğerleri 2-4 yıl veya daha uzun süre için komple bakım isterler.
Bir pompayı, komple bakım gerektiren şartlar çıkmadıkça açmamalıdır. Bunlar pompa performansının
hissedilir bir şekilde düşmesi, gürültü gelmesi ve motor aşırı yüklenmesi ya da pompanın bilinen geçmiş
performansı ve benzer işletimdeki sonuçlarının değişmesidir. Beklenmedik anlarda oluşabilecek bakımlar
için yeterli sayıda yedek parça bulundurulmalıdır.
f) Bakım ve tamirlerin kaydının tutulması:
Pompa bakım kartlarına altı aylık ve yıllık bakımların çalışma programları girilmektedir. Dikkat edilmesi
gereken tüm hususların kaydı burada olmalıdır. Bu kartlarda ayrıca değiştirilecek ve tamir edilecek
parçalara ait yorumların ve gözlemlerin kaydedileceği bir bölüm olmalıdır. Aşınmanın sıklığı ve
67
uygulanacak tamir metotlarını içeren pek çok durumda aşınan parçaların resimlerinin tamir edilmeden
önce çekilmesi gerekir. Her bir pompa için yapılacak tamir ve bakım masraflarının kaydı pompa çalışma
saatleri ile birlikte tutulmalıdır. Bu kayıtlar üzerinde yapılacak çalışma malzeme değişikliğin ya da
kontstrüksiyon değişikliğinin doğru ekonomik bir karar olup olmadığını açıklayacaktır.
g) Pompanın problem teşhisi:
Pompa işletim problemleri hidrolik veya mekanik yapıda olabilir. İlk kategoride bir pompa akışkanı
transfer edemeyebilir, düşük kapasitede transfer edebilir, yetersiz basınç verebilir, çalışmaya başladıktan
sonra doldurulan su azalabilir. İkincisinde çok fazla güç tüketilebilir. Salmastra kutusunda veya
rulmanlarda mekanik güçlük ikazları verebilir. Titreşim, gürültü veya bazı pompa parçalarının kırılması
olabilir.
Her iki kategorinin de birbirine bağlılığı vardır. Örneğin, çalışma aralıklarındaki aşınma bir mekanik
problem olarak sınıflandırılabilir ve sonuçta pompanın net kapasitesinde bir düşüşe neden olacaktır ki bir
hidrolik problemdir. Bir parça kırılmasına ve titreşime neden olmadan sonuç olarak semptomları ve
sebepleri ayrı ayrı sınıflandırmak faydalıdır ve her bir semptom potansiyel sebepleri belirlemelidir.
3. SANTRİFÜJ POMPA ARIZA BELİRTİLERİ VE MUHTEMEL SEBEPLERİ
Pompa su basmamaktadır, sebepleri:
1. Pompa ilk hareketi sağlayamamıştır.
2. Pompa salyangozu veya emme boruları sıvı ile tam olarak dolmamıştır.
3. Emme yüksekliği çok fazladır.
4. Emme basıncı ile sıvının buharlaşma basıncı arasındaki fark çok azdır.
5. Emme borusunda hava cepleri teşekkül etmektedir.
6. Pompa devri düşüktür.
7. Pompa ters yönde çalışmaktadır.
8. Sistemin pompa yüksekliği pompanın çizim basma yüksekliğinden daha fazladır.
9. Fan içinde kanalları tıkayan yabancı bir madde mevcuttur.
Basılan akışkan miktarları yetersizdir, sebepleri:
1. Pompa veya emme boruları sıvı ile tam olarak dolmamaktadır.
2. Emme yüksekliği çok fazladır.
3. Emme basıncı ile buharlaşma basıncı arasındaki fark çok azdır.
4. Sıvı çok fazla gaz veya hava ihtiva etmektedir.
5. Emme borusundan hava cepleri oluşmaktadır.
6. Emme borusuna dışarıdan hava sızmaktadır.
68
7. Salmastra kutularından pompa içine hava sızmaktadır.
8. Dip klapesi çok küçüktür
9. Dip klapesi tam olarak açılmamaktadır.
10. Pompanın devri düşüktür. (EA)
11. Sistemin toplam yüksekliği pompanın çizim basma yüksekliğinden daha fazladır.
12. Sıvı viskozitesi çizim değerlerinden farklıdır.
13. Çok düşük sıvı miktarları ile çalışmaktadır. Bu şekilde bir çalışma hali için pompaların paralel çalışması
uygun değildir.
14. Aşınma bilezikleri eskimiştir.
15. Çarkta hasar vardır.
16. Gövde hava tahliye musluğu bozuktur ve sızıntıya sebep olmaktadır.
4. SANTRİFÜJ POMPA İŞLETMEYE VE BAKIMINDAKİ BAZI KONTROL VE TAMİRLER
a) Gres yağla yağlanan rulman yatakları kontrolü: Günde 24 saat çalışan bir pompa hiç olmazsa 3 ayda
bir gres miktarları kontrol edilmeli gerekli ise takviye edilmelidir. Fazla gresin doğuracağı zararın, az
gresin getireceği zarardan daha fazla olduğu unutulmamalıdır.
Genel olarak rulman yatak muhafazasının üçte birinden daha fazlasının gres yağıyla doldurulmaması
tavsiye olunur. Önemi sebebiyle gres yağının doldurulmasının nasıl yapılacağının kısaca inceleyelim. Yatak
gövdesinin alt tarafındaki boşaltma tapası çıkartılır, pompa çalışır vaziyette iken bir miktar gres ilave
edilir. Yağın tamamı değiştirilmesi isteniyorsa boşaltma deliğinden yeni yağ geldiği görülünceye kadar
gres ilave edilir. Gres çalışma sıcaklığına erişince fazla gresin akması son bulur. O zaman boşaltma tapası
tekrar yerine takılır.
Yağlama miktarı hesabı:
Gr=Dxbx0.005
D=Rulman dış çapı
b=Rulman genişliği
0.005=Katsayı
gresin yoğunluğu=0.80 kg/dm3
b) Salmastra kutusunun bakımı: Genellikle pompa çalıştırmaya başlandığında salmastra kutusu henüz
tam olarak sıkılmamış vaziyette olmalıdır. Pompadan veya mevcut ise sızdırmazlık kanalından su mil
boyunca akar, salmastra yavaş yavaş sıkılır, sızıntı hemen hemen durmaya yakın hale gelince sıkmaya son
verilir. Şayet salmastra fazla sıkılmış sızıntı tamamen durmuş ise salmastra malzemesi ısınarak genleşecek
69
yanacak neticede mili (veya mil gömleğini) aşındıracaktır. Millerde veya mil gömleklerinde salmastra
salgısı altına isabet yerlerdeki menevişlenme ve aşınmanın sebebi aşırı sıkılmadır.
Eğer yeni salmastra malzemesi eskisini, sıkıştıracak ve sızdırmazlık halkasını oynatarak sızdırmazlık
suyunu tıkayacak ise yeni bir salmastra halkası ilave etmekten sakınmak gerekir. Genel olarak eski
salmastra malzemesinin tamamen değiştirilmesi tavsiye olunur.
Bu salmastra kutusunun yeniden doldurulması sırasında şu hususlara ve sıraya uyulmalıdır:
1. Eski salmastra malzemelerini çıkarıp, salmastra kutusu temizlenir.
2. Yeni salmastra malzemeleri en, çap, boy ev cins bakımından uygunluğu kontrol edilir.
3. Her salmastra halkası ayrı ayrı yerleştirilir ve salmastra kutusu
içinde gidebildiği kadar ileri itilerek dip tarafa tamamen intibak etmesi sağlanır.
4. Her halka ucunun birleşme noktası bir evvelki halkadan 90 veya 180derece farklı olacak şekilde bir
şaşırtmaca ile yerleştirilir.
5. Şayet bu sızdırmazlık halkası (V) ise bunun sızdırmazlık suyu bağlantısı altına girmesi temin edilir.
Müteakip salmastra halkalarının bunun yerinden oynatılmamasına itina edilir.
6. Gerekli miktarda salmastra halkası yerleştirildikten sonra salmastra baskı kapağı yerleştirilerek
saplama somunları sıkıca sıkıştırılır, sonrada somunlar gevşetilerek kapağa biraz gevşeklik verilir.
7. Yeni konan bir salmastra malzemesinin yerine oturabilmesi için pompa bir iki dakika aralıkla birkaç
defa çalıştırılmalıdır. Böylece salmastra kutusunun devamlı çalışması sırasında lüzumsuz bir ısınma
yapması önlenmiş olur. Pompa bir buhar türbini ile tahrik ediliyor ise aynı neticeyi sağlamak üzere bir
müddet düşük hız ile çalıştırılmalıdır.
8. Salmastra malzemesinin ıslanmasını ve yağlanmasını temin edecek şekilde hafif bir sızıntıya müsaade
edilmelidir.
9. Salmastra baskı kapağı sızıntıyı kesecek kadar sıkılmalı, çok fazla sıkılmamalıdır.
c) Pompa gövdesi: Hiç olmazsa tam revizyon devrelerinde, pompa gövdesi ve su kanalları tamamen
temizlenmeli ve yeniden boyanmalıdır. Şayet gövde içinde aşınmış ve erozyona maruz kalmış kısımlar
mevcut ise bunlar ekseriya kaynak ile (pirinç kaynağı) doldurmak veya pompa gövdesinin imal edilmiş
olduğu malzemenin ve eldeki tamir imkanlarının çeşidine göre metal püskürtmek suretiyle düzeltilebilir.
d) Mil gömlekleri: Aşınmış mil gömlekleri çok defa kaynak ile doldurma veya metal püskürtme ve taşlama
sureti ile yeniden kullanılabilir. Gömlek yerine takıldıktan sonra mil ile konsantrik olup olmadığını
kontrolde fayda vardır. Pompa boyutu, gömlek malzemesinin cinsi ve tamir işlemi için gerekli imkanların
çok çeşitli oluşu, yeni bir gömlek kullanılması ile eski gömleğin yüzeylerinin düzeltilmesi hususlarında
hangisinin daha ekonomik olabileceğinin hesabı da dikkate alınması gereken faktörlerdir.
70
e) Kaymalı yataklar: Bir mil ile yatak madeni yüzeyi arasındaki aralığın orijinal aralık değerinin
%150‟sinden daha fazla olmasına müsaade edilmemelidir. Yatak madeninin yeniden dökülmesi sırasında
döküm daha ufak çapta bir mile göre yapılır. Sonrada geçerli çap ve aralık verilir. Metal yatak kısmının
maden püskürtme sureti ile de yenilenmesi mümkün olur.
f) Fan ve gövde aşınma bilezikleri (halkaları) toleransları: Aşınma halkalarında bu parçaların
değiştirilmesini gerektirmeyen maksimum aralıkların tespiti pompalarda genel olarak çok değişik
faktörlere bağlıdır. Ancak bir örnek ve değer vermek gerekirse, su pompaları için mevcut aralığın 0,25 ile
0,40 mm‟lik radyal artışı aşınma halkalarının yenilenmesi için ilk ihtar şeklinde kabul edilmelidir.
Kaynak: Uluslararası Enerji ve Tesisat Dergisi, Eylül 1999
http://www.klimaci.com/
71
Karakteristik Eğrisi
EK-4
BAZI TİCARİ POMPALARIN KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ
Yatay Milli Tek Kademeli Santrifüj Pompa
Kesit görünüşü
Kaynak: http://www.standartpompa.com
72
Karakteristik Eğrisi
Yatay Milli Tek Kademeli Santrifüj Pompa
Kaynak: http://www.akmisan.net
73
Karakteristik Eğrisi
Yatay Milli Çok Kademeli Santrifüj Pompa
Kesit görünüşü
Kaynak: http://www.standartpompa.com
74
Karakteristik Eğrisi
Düşey Milli Çok Kademeli Santrifüj Pompa
Kesit görünüşü
Kaynak: http://www.standartpompa.com
75
EK - 5
ÖRNEK SORULAR
1) Bir pompaj tesisinde 20oC‘de su iletilecektir. Tesiste kullanılacak santrifüj pompanın debisi
1800 l/min, su kaynağı ile pompa ekseni arası düşey mesafe 7 m, pompa ekseni ile su iletilen
nokta arası düşey mesafe 30 m’dir. Emme hattında düz boru boyu 10 m, basma hattında ise 40
m’dir. Emme hattında dip klapesi, sepet tipi süzgeç, basma hattında ise 1 adet flanşlı geri tepme
klapesi, 2 adet 90o flanşlı normal dirsek kullanılmıştır. Tesiste 150 mm çapında yeni durumda
kaynaklı ticari çelik boru kullanıldığına göre;
a) Tesisin bulunduğu yerde atmosfer basıncı 700 mmHg ise bu tesis yatay eksenli santrifüj
pompa kullanımı için uygunmudur?
b) Tesisteki toplam yük kayıplarını Darcy formülünü kullanarak hesaplayınız (Sürtünme
katsayısı Moody diyagramı kullanılarak hesaplanacaktır).
c) Tesisteki toplam yük kayıplarını Blair nomogramlarını kullanarak hesaplayınız ve b
şıkkındaki sonuç ile karşılaştırınız?
d) Bu tesisteki toplam enerji tüketimini ve %75 verim için uygun pompa gücünü hesaplayınız?
2) Bir tarlanın yağmurlama sulama başlıkları ile sulanması için bir pompaj tesisinin planlaması
yapılacaktır. Tesisin kurulacağı bölgede atmosfer basıncı 650 mmHg, su kaynağı yüzeyden 7.2 m
derinlikte ve tarla pompanın kurulacağı bölgeden 6 m yüksektedir. Sulama için toplam 40 adet
yağmurlama başlığı kullanılacaktır ve başlıkların çalışması için tesiste 25 atm basınca ihtiyaç
duyulmaktadır. Her yağmurlama başlığının debisi 1.5 m3/h’dır. Suyu tarlaya kadar taşımak için
150 mm çapında 150 m uzunluğunda beton borudan oluşan ana boru hattı ile suyu tarlada
yağmurlama başlıklarına iletmek için 100 mm çapında 350 m uzunluğunda plastik borulardan
oluşan yan boru hatları kullanılacaktır. Ana boru hattı flanşlı T dirsekler kullanılarak 8 yan boruya
ayrılır ve her yan borunun başlangıcında birer adet sürgülü vana kullanılırsa;
a) Tesiste santrifüj pompa kullanılmak istenirse emme koşullarını kontrol ediniz (Santrifüj
pompa kullanılması durumunda emme hattında kullanılacak boru uzunluğu 30 m, boru
çapı 150 mm’dir.),
b) Tesisteki toplam yük kayıplarını ve pompa için gerekli gücü bulunuz.
76
3) Bir pompaj tesisinde 2400 l/dak debi ile su iletilmesi planlanmaktadır. İletilmek istenen suyun
ortalama sıcaklığı 30˚C'dir. Su kaynağı pompanın kurulacağı yerden 7.5 m derindedir. Pompanın
kurulacağı yer ile suyun iletileceği tarla arası düşey mesafe 30 m, emme hattında kullanılacak
düz boru uzunluğu 20 m, basma hattında ise 50 m'dir. Tesiste 150 mm çapında plastik boru
kullanılacaktır. Emme hattında dip klapesi ve sepet tipi süzgeç, basma hattında ise 1 adet flanşlı
sürgülü vana ve 5 adet flanşlı normal dirsek kullanılmıştır.
a) Tesisin bulunduğu yerde atmosfer basıncı 0.8 atm ise tesis yatay eksenli santrifüj pompa
kullanımı için uygunmudur (Yük kayıplarını Moody diyagramını kullanarak hesaplayınız).
b) Tesisteki yük kayıplarını hesaplayıp %75 verim için uygun pompa gücünü belirleyiniz (Yük
kayıplarını Blair nomogramlarını kullanarak hesaplayınız).
4) Su kaynağı ile suyun iletileceği nokta arası düşey mesafe 50 m olan bir pompaj tesisinde dalgıç
pompa ile saatte 72 m3 su iletilmesi istenmektedir. Tesiste kullanılan düz boru uzunluğu 500 m,
boru çapı 200 mm, kullanılan şekilli borular 90o standart dirsek, sürgülü vana ve geri tepme
klapesi, boru cinsi döküm boru ise;
a) Tesisin karakteristik eğrisini çiziniz.
b) Bir firmaya ait alttaki dalgıç pompalardan uygun modeli ve kademe sayısını belirleyiniz ve
seçilen model için gerekli elektrik motoru gücünü hesaplayınız.
77
78
EK 6
RESİMLER
1. Yatay Milli Santrifüj Pompalar (Salyangoz-volüt gövdeli)
79
1. Yatay Milli Santrifüj Pompalar (Salyangoz-volüt gövdeli)
NO
PARÇA ADI
NO
PARÇA ADI
NO
PARÇA ADI
24
SAPLAMA
16
MİL SOMUNU
8
SALMASTRA
23
KÖR TAPA
15
KEÇE
7
SALMASTRA BASKISI
22
YAĞ GÖSTERGESİ
14
KEÇE
6
RULMAN YATAĞI
21
BOŞALTMA TAPASI
13
RULMAN KAPAĞI
5
ARA PARÇA
20
KÖR TAPA
RULMAN KAPAĞI
4
SALMASTRA KUTUSU
19
KÖR TAPA
11
RULMAN
3
POMPA MİLİ
18
KAMA
10
RULMAN
2
ÇARK
17
KAMA
9
SOĞUTMA HALKASI
1
SALYANGOZ GÖVDESİ
12
80
2. Yatay Milli Kademeli Santrifüj Pompalar (Difüzör gövdeli)
3. Düşey Milli Kademeli Santrifüj Pompalar
81
4. Kendinden Emişli Pompalar
82
5. Çarklar
83
6. Salmastra Kutusu
84
7. Traktör Kuyruk Milinden Tahrik Edilen Santrifüj Pompa
Dişli Kutusu ve Pompa Kesit Resmi
85
8. Elektrik Motoru Tahrikli Santrifüj Pompa
9. İçten Yanmalı Motor Tahrikli Santrifüj Pompa
86
10. Rüzgar veya Güneş Enerjisi Gibi Alternatif Enerji Kaynakları Kullanılarak Pompaların Tahrik
Edilmesi
87