Chemická technika 03 – Doprava tekutin - kapaliny Petr Zbořil Obecné rysy nΔp mezi vtokem a výtokem •Předem vytvořený Δp nSamospád (kapaliny) nTlaková nádoba (plyny) •Čerpadlo nu kapalin směr – hydraulický tlak n Energetické nároky n nEnergiedodaná = Energieužitečná + Ztráty nÚčinnost = Energieužitečná /Energiedodaná nZtráty – podle typu tekutiny •Mechanické •Volumetrické, tepelné – u plynů •Hydraulické n Důležité charakteristiky (parametry) nPrůtok – objem tekutiny za čas nTlak – jak velký hydraulický odpor musí být překonán – výtlačná výška nLiší se u jednotlivých typů čerpadel n Čerpadlo Objemové - Positive Displacement Odstředivé Typy čerpadel nHydrostatická – objemová •Transport uzavřeného objemu mezi pevnou a pohyblivou částí •Pohyb vratný nebo rotační nHydrodynamická •Rotační odstředivá •Využití odstředivé resp. setrvačné síly nOstatní Typy čerpadel nHydrostatická – objemová •S vratným pohybem nPístová, křídlová, plunžrová, vlnovcová, membránová •Rotační nZubová, lamelová, vřetenová, s rotujícími či odvalujícími písty •Peristaltická - hadicová •Kombinovaná Typy čerpadel nHydrodynamická – rotační •Odstředivá – radiální a diagonální •Axiální •Obvodová •Labyrintová •Kombinovaná Typy čerpadel nOstatní •Zdvižná – řetězová, šneková, korečková, zvedací kola •Proudová – ejektory, injektory, trkače •Plynotlaká – monžíky, pulzometry •Mamutová •Elektromagnetická • •https://en.wikipedia.org/wiki/Pump Čerpadla kapalin - objemová nVratný pohyb pohyblivé části – pístu, přepážek aj. nSchema pístového nčerpadla nTeoretický výkon nS . l . n n n Čerpadla kapalin - pístová nVýhody •Velká sací výška •Velké tlaky (někdy problém) •Hospodárnější provoz a větší účinnost nNevýhody •Pulzace tlaku - kompenzace •Vysoké výrobní náklady •Koroze, opotřebení součástí (píst, ventily, sedla) – opožděné uzavírání •Omezení (kaly, suspenze) •Bubliny v pístu – potrubí – problém n Čerpadla kapalin - pístová nVarianty a vylepšení •Vícečinná •Paralelní – trojčitá •Vícestupňová n n Čerpadla kapalin - pístová nVarianty a vylepšení •Regulace zdvihu • • • n n Čerpadla kapalin - pístová nVarianty a vylepšení •Kompenzace tlaku – vzdušník • • • • • •Membránová – agresivní a hořlavé kapaliny Čerpadla kapalin - objemová nRotační •Pohyblivá součást – křídlo, závit •Nemají ventily •Menší objemy nLopatkové kolo n n Čerpadla kapalin - objemová nRotační •Zubová n n Čerpadla kapalin - objemová nRotační •Závit – „šnek“ n https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3a/Lysholm_screw_rotors.jpg Čerpadla kapalin - objemová nRotační •Peristaltické n Čerpadla kapalin - odstředivá nVyužití odstředivé síly nRozdíl sil podle r nSání menší, výtlak větší r n n n n np1/g + v12/2g = p2/g + v22/2g - ½ m (u22 – u12) kde u = w.r np1/g + v12/2g = p2/g + v22/2g - ½ m.w2 (r22 – r12) n(p2 – p1 )/g = (v12 - v22)/2g + ½ m.w2 (r22 – r12) n(p2 – p1 ) = (v12 - v22)r/2 + ½ m.w2 (r22 – r12) n nz0 = v2/2g + ΔP / γ + z = konst Čerpadla kapalin - odstředivá nCharakteristiky •Jedno i vícestupňová, ležatá, stojatá •+ Kompaktní, přímý pohon, nižší pořizovací cena •+ Nemají ventily - velká vůle, suspenze, kaly •+ Snadné odlévání – těžko opracovatelné materiály •+ Zmenšený průtok při zvětšeném odporu •- Menší sací i výtlačná výška, menší tlaky •- Nutnost naplnit kapalinou • Čerpadla kapalin - odstředivá nŘez čerpadlem n n n n n Čerpadla kapalin - odstředivá n3stupňové čerpadlo – výkres • n n n n n Proudová nInjektory a ejektory •z0 = v2/2g + ΔP / γ + z = konst. •Energie – potenciální x kinetická – S = konst. Proudová nHnací medium •Plyn – mísení a rozpad směsi •Kapalina – podle misitelnosti •Funguje •vzájemně • Jednoduché Malá účinnost Mamutová čepadla nČerpání kapaliny proudem plynu nDP – různé hodnoty r kapaliny a pěny Mamutová čepadla nCharakteristiky •+ velmi jednoduché •+ žádné mechanické – otáčivé součásti •+ pracují dobře i při vyšších teplotách (kdy odstředivá nesají) •- malý výkon a účinnost •- nutný zdroj stačeného plynu (kompresorová stanice) Monžíky nTlaková nádoba naplněná kapalinou nVýtlak stlačeným plynem (vzduch aj.) 1 – výtlačné potrubí kapaliny 2 – stlačený plyn + výpust ev. vakuum 3 – přítok kapaliny 4 – vstup do výtlačného potrubí, sítko, ventil aj. Monžíky nMalá množství, speciální případy nAgresivní a hořlavé kapaliny Přítok samospádem x podtlakem Regulace hladiny – plovák apod. Inertní plyn Pulzometry nPohon tlakovou parou nSání podtlakem – kondenzace páry vstřiknutím vody nDvoukomorová uspořádání