T.C.EGE NVERSTESMHENDSLK FAKLTESMAKNA MHENDSL BLM

MAKNA PROJES I

SU POMPASI TASARIMI

rencilerin Ad ve Soyad:Yasin BAKIRTAVeysel AKSOYSeluk YILDIRIM

Projeyi Yneten:Yrd. Do. Dr. Utku ENTRK

MAYIS, 2013ZMRindekiler1-GR32-POMPA TANIMI VE SINIFLANDIRILMASI42-1- Pompa Trleri52-2- Santrifj Pompalar103-SANTRFJ POMPA ELEMANLARI113-1- ark123-2- Salyangoz123-3- Yataklar133-4- Flan143-5- Difzr153-6- Salmastra Kutusu153-7- Salmastra163-8- Mil173-9- Emme Borusu183-10- Rulmanlar184-POMPA ORGANLARININ HESABI VE BOYUTLANDIRILMASI194-1- Pompa Tipinin Belirlenmesi194-2- Verim Hesaplar204-2-1- Pompa Verimi204-2-2- Hidrolik Verim204-2-3- Mekanik Verim204-2-4- Volumetrik Verim204-3- Mil Gc Hesab214-4- Mil ap Hesab214-5- Pompa Organlarnn Giri Boyutlarnn Hesab224-6- Pompa Organlarnn k Boyutlarnn Hesab254-7- Pompa ark izimi284-8- Pompa Salyangoz Hesab ve izimi305-MALYET HESAPLAMALARI345-1- Salmastra Seimi345-2- Mil355-3- ark355-4- Rulman355-5- Elektrik Motoru366- KAYNAKA36

1- GR

Pompalar gnmzde geni bir kullanm alan bulmulardr. Gerek geni uygulama alan bulunmas gerek imalat olduka kolay bir makine olmas nedeniyle imalat sanayinde nemli yer tutmaktadr. Tarmsal sulamada duyulan ihtiya, bu imalat sektrnn ksa zamanda gelimesini salamtr. Dier taraftan yerli benzin ve dizel motor imalat sanayinin kurulmas ve bu motorlarn ncelikle tarmsal sulamada kullanlma kolaylklar, pompa imalat sanayini tevik etmitir. Petro-kimya sanayindeki gelimeler, zel tip pompa ihtiyac ve byk sulama projeleri, yerli pompa sanayinin byk lde proje ve mhendislik hizmetlerini kullanmay gerektiren, zel pompa imalatna yneltmi ve bu konu daha da nem kazanmtr. Ayrca takm tezghlarnn yalama ve soutma donanmlarnda, ehir su ebekeleri ve yksek binalara su kartlmasnda, petrol kuyularnda ve petroln uzak lkelere datmnda, pis, taneli ve temiz her trl svnn bir yerden baka bir yere naklinde kullanlr. nsan ve hayvanlarda kan dolamn salayan kalp de bir pompadr.

Gnmzde en ok tercih edilen santrifj pompa tipleri, genel bilgileri, santrifj pompalarn snflandrlmas, akkan cinsi gibi deerleri ele alnarak deerlendirilmektedir. Bu deerler, pompa fabrikalarnda ve iletmelerde yaplan gzlemler ve analizler sonucunda, yksek mhendislik teknolojisiyle her geen gn daha iyi verim alnmas amacyla gelitirilmektedir.

Santrifj pompann temel byklkleri klasik hesaplama yntemiyle elde edilmektedir. Hesaplamalar yardmyla izimler yaplacak ve alma koullar tasarlanan pompa zerindeki etkiler incelenmelidir.

almamzda santrifj pompann ana elemanlar tantlarak gerekli proje hesaplarnn tamam 2900 d/d dn hzna sahip, 40 mSS basma ykseklii ve 40 m3/h debi salayan pompann ark ve salyangozuna ait l deerleri hesaplanarak izimler gsterilmitir.

Santrifj pompalar hakknda retimi yaplan fabrikalardan gerekli bilgiler alnmtr.2- POMPA TANIMI VE SINIFLANDIRILMASIPompa en genel haliyle ekipmanlar yardmyla belli bir basnla emme gc oluturarak akkanlara hidrolik enerji kazandran ve bir yerden bir yere naklini salayan aletlerdir. ine ektii akkana kinetik ya da potansiyel enerji kazandrarak, akkanlar daha yksee karmaya yarar. Akkanlar dk basntan yksek basnca hareket ettirir ve basn iinde bir fark oluturur.

ekil 1M.. 3. yzylda Arimet tarafndan tasarlanmtr. Mekanik kuvvetlerin fiziksel kaldrma veya sktrma kuvveti ile maddeyi itmesi prensibini kullanarak alr. (ekil-1)

2-1- Pompa Trleri

A. DL POMPALAR: Biri eviren dieri de evrilen olmak zere iki diliden meydana gelmitir. eviren dili motordan ald dnme hareketini evrilen diliye iletir. Bylece dililer di boluklarna aldklar akkan sisteme gnderir. Bu tip pompalarn debisi sabittir. Pompa debisini arttrabilmek iin di boluklar bytlmelidir. Dn hareketi sonucu emi tarafnda vakum oluarak, emme ilemi gerekleir.

1) Dtan Dili Pompalar: En ok kullanlan pompa tipidir. Genelde 300-350 bara kadar basn gerektiren sistemlerde kullanlr. Giri borusu ap, k borusuna gre daha byktr.

Artan hacim ve azalan hacim prensibine gre alr. Dili ile gvde arasnda alma boluu vardr. Zamanla bu boluk, anmalar sonucu artar. Boluun artmas pompa verimini drr. Verimi ok den pompa hurdaya ayrlr.

ekil 2 - Dtan Dili Pompalar

2) ten Dili Pompalar: ie alan iki diliden ibarettir. teki dili (rotor dilisi) motordan ald dnme hareketini dtaki diliye 8ayna dilisi) iletir.

ki dilinin eksenleri kaktr. teki dilinin di says bir di eksiktir. Bu sayede emme ve basma boluklar oluur. Dililer dnmeye baladnda bir tarafta artan hacim dier tarafta azalan hacim oluur. Artan hacimde emme, azalan hacimde basma ilemi gerekleir.

ekil 3 - ten Dili Pompa

3) ten Eksantrik Dili Pompalar: alma prensipleri iten dililere benzer. Motor dnme hareketini dtaki diliye (ayna dilisi) veriri. Dtaki dili ald bu dnme hareketini, iteki diliye 8rotor dilisi9 iletir. Dililer arasnda hilal eklinde bir ayrma paras vardr. Bu para pompann daha verimli almasn salar. Bu tip pompalar daha sessiz altklar ve yksek debili olduklar iin gn getike daha yaygn olarak kullanlmaktadr.

ekil 4 - ten Eksantrik Dili Pompa

B. PALETL POMPALAR

evresinde belirli sayda palet yerletirilmi bir rotorun, eksenden kak olan bir gvde iinde dnmesi ile alr. Gvde ve rotor arasndaki eksantriklik miktar arttka debi de artar.

ekil 5 - Paletli Pompa

Paletler rotor zerine yerletirildikleri kanallar iinde radyal olarak (eksene dik) hareket edebilirler. Bylece emme ilemi esnasnda darya kp, basma ilemi esnasnda ieriye girerler.

C. PSTONLU POMPALAR:

Bir silindir iinde ileri-geri hareket eden pistonlarn emdikleri akkan sisteme basmalar prensibine gre alr. Szdrmazlklar yksek olduu iin dier pompalar gre daha verimlidir. Boyutlar dier pompa trlerine nazaran daha byktr. Yksek alma basnc gerektiren sistemlerde kullanlr. Yaplar karmak olduundan fiyatlar pahaldr. Eksenel ve radyal olmak zere iki eittir.

1) Eksenel Pistonlu Pompalar: Bu tip pompalarda pistonlar tahrik mili eksenine paralel ekilde yerletirilmitir. ki deiik sistemle alr.

1-a) Eik Plakal Eksenel Pistonlu Pompa: Eik bir plaka zerine bal pistonlardan oluur. Eik plakann dnmesi sonucu pistonlar ileri-geri hareket eder. Pistonlarn bu hareketi ile emme-basma ilemi gerekleir. Plakann as deitirilince piston kurslar deiir. Bylece debi miktar ayarlanr.

ekil 6 - Eik Plakal Eksenel Pistonlu Pompann ematik Grn

2-b) Eik Gvdeli Eksenel Pistonlu Pompa: Bu tip pompalarn gvdelerine a verilmitir. Gvdeye verilen a ile debi doru orantldr. Gvdenin as deitirildiinde pistonlarn kursu deiir. Bylece istenilen debi miktar ayarlanr. 2) Radyal Pistonlu Pompalar: Radyal pistonlu pompalarda pistonlar tahrik mili eksenine dik olarak yerletirilmitir. Rotorun dnmesiyle, pistonlar silindir blou iinde ileri-geri hareket ederler. Bylece emme-basma olay gerekleir.

ekil 7 - Radyal Pistonlu Pompa Eksantriklik oran deitirildiinde piston kursu da deieceinden debi miktar ayarlanabilir. 3) Pistonlu El Pompalar: Bu tip pompalarda pistonun ileri-geri hareketi el ile salanr. Hidrolik kriko, hidrolik el presi vb. mekanizmalara gerekli olan basnl akkan salamada kullanlr. Yaplar ok basittir.

ekil 8 - Pistonlu El Pompas

POMPALARIN ALIMA PRENSBTm pompalar artan hacim ve azalan hacim prensibine gre alr. Artan hacimde emme, azalan hacimde basma olay gerekleir. Pompa mili ald dnme hareketi sonucu artan hacim ksmnda vakum oluur. Oluan bu vakum sonucu emme ilemi gerekleir.

POMPALARDA VERMLLKHidrolik sistemin pompaya uygulad basn, pompann debisini etkiler. Basn arttka pompann ak oran azalr. Ak oranndaki bu azalma, pompa verimini belirler. Pompa verimini ikiye ayrabiliriz. Hacimsel Verim: Pompa knda llen k debisiniz, teorik debiye oran.Toplam Verim: Pompa hidrolik gcnn, mekanik g giriine oran.

POMPA VE HDROLK AKIKAN BAINTISIPompa seiminde dikkat edilmesi gereken en nemli nokta akkann tr ve viskozitesidir. Pompaya uygun akkan kullanlmad takdirde pompa mr azalr. Pompada kullanlacak akkann seiminde pompa imalatsnn nerileri dikkate alnmaldr.

POMPA SEMNDE DKKAT EDLECEK HUSUSLAR1.Gerekli debi miktar 7. Pompa boyutlar 2. alma basnc 8. Pompann sessiz ve titreimsiz almas3. Pompann fiyat 9. Pompann dn yn4. Pompann bakm ve onarm kolayl 10. Pompann montaj kolayl5. Pompann dn hz 11. Yedek para bulma kolayl6. Pompa verimi

2-2- Santrifj Pompalar

Bir gvde iinde yer alan kanatl bir pervanede (ark) oluan bu pompalarda sv, bir giriten arkn ortasna iletilir. Basn, svnn arkla dndrlmesiyle elde edilir.Bir santrifj pompada svnn izledii yol u ekildedir. arkn emi tarafnda meydana gelen vakum nedeniyle sv arkn kanatlar arasna girer. ark kanatlar arasndan geen sv, arkn dn hareketleriyle byk teetsel bir hz kazanr. ark kanatlar ile arkn n ve arka profili tarafndan snrlanan kanallar arasnda sv arkn k tarafna doru dnme hareketi esnasnda meydana gelen santrifj kuvvetler etkisiyle itilir. Bu ekilde oluan hareket, svnn devaml akn ve pompann emme etrafndaki emiini salar. ark kanatlar byk bir teetsel hzla terk eden svnn ierdii kinetik enerji, sabit difzr kanatlar arasnda salyangoz boluunda basn enerjisine evrilir.

Art yer deitirmeli pompann tersine santrifj pompann basma valfi yoktur. Belirli bir dnme hzyla en yksek basn elde edilir. Bu tr bir pompann bir hidrodinamik pompa olduu sylenebilir. Btn svlarda kullanlmaya elverilidir. Plastikten, bronzdan, titanyum ve tantal gibi maddelere kadar her trl maddeden yaplabilir.

ekil 9 - Kademeli Santrifj Pompa rnei3- SANTRFJ POMPA ELEMANLARI

1-) Pompa mili7-) Emme dirsei

2-) ark8-) Emme borusu

3-) Datc9-) Dip klapesi

4-) Salyangoz10-) Szge

5-) Mil yata11-) Basma borusu

6-) Salmastra kutusu12-) k Vanas

ekil 10 - Pompa Ksmlar

3-1- ark

Mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye eviren ve zerinde ok sayda kvrk kanatlar bulunan organdr.

ekil 11 - ark

ekil 12 - ark Kesiti3-2- Salyangozarktan kan suyu toplayp basma borusuna veren ksmdr.

ekil 13 - Salyangoz

ekil 14 - ift ve Tek Salyangoz

3-3- Yataklar Birbirleriyle temas eden ve izafi hareket yapan iki makine eleman arasndaki balanty ve izafi hareketi minimum srtnme kaybyla salayan, kendisine etki eden kuvvet ya da kuvvetlerin dorultusundaki izafi hareketlere msaade etmeyen ve bu kuvvetlerin gvdeye iletilmesini salayan makine elemanlardr.

ekil 15 - Kaymal ve Rulmanl Yatak3-4- Flan kimakineveya tesisat elemannn szdrmaz ekilde birletirilmesine yarayan genelde standart olarak retilen bir konstrksiyonelemandr.Kullanm yerine gredemir,bakr,piringibi farkl malzemelerden imal edilebilir. Flanlar,basnve boyutlarna (ap) gre snflandrlr. ou flan dairesel bir yapya sahip olup, iki dairenincvatalarlabirbirine balanmasyla oluturulur. Basn snfna gre flann birbirine balantsn salayan cvata deliklerinin says deiebilir. ok nadiren flann, drtgen veya eliptik tasarland da olur.Flann genel kullanm yeri boru tesisatlar olmasna ramen, makineler zerinde de kullanm yaygndr. Makine paralarnn birbirine balants iin de kullanlabilirler. Tesisata veya makineyekaynaklveya dili olarak balanabilirler. Genelde iki flann arasna szdrmazlk salamak iin kullanm yerine grecontayerletirilebilir.Flanlardaki en byk problemlerin banda szdrmazln istenilen oranda salanamamas gelir. Bunun balca sebebi de flanlar balant elemanlar ve szdrmazlk elemanyla bir btn olarak grmemekten kaynaklanr. Bu yanl tespit hatal montaj tekniiyle birletiinde, flanlarn szdrmazlk problemleri kanlmaz olur. Flanlarn montajnda mmkn olduu kadar paralel ve ayn andadnme momenti(tork) ve montajdaki cvatalama yknn btn cvatalara eit olarak verilmesine dikkat etmek gerekmektedir. Esas olan bu zelliklere dikkat edildikten sonra montajda aktarlan cvatalama n yknn, montaj sonrasnda da (flan almaya baladnda) kalclnn salanabilmesidir. nk flan altrld zaman, Flan balantlarndaki cvatalama n yknn, flann iinden geen basntan byk olmas ve ayn zamanda cvatalara aktarlan cvatalama n yknn devamllnn salanm olmas gerekir aksi takdirde flann szdrmazl salanamaz. Bunun dnda kullanlan yntemlerde flan yzeylerinde sonradan dzeltilmesi gereken hasarlar oluturabilir. Bu hasarlar azaltmak ve szdrmazl salamak iin cvatalarn dnme momenti kontroll sklmas gerekir. ekil 16 Flan

3-5- Difzr

Baz pompalarda ark ile salyangoz arasna yerletiren ve arktan kan suyun hzn azaltarak yksek kinetik enerjinin bir ksmn basn enerjisi haline dntren halka eklindeki ksmdr.

ekil 17 - Difzr

3-6- Salmastra Kutusu

Mil ile gvde arasnda doacak kaaklar nlemek iin alnm dzendir.

ekil 18 - Salmastra Kutusu3-7- SalmastraBiri hareketli, dieri sabit bulunan iki makine paras arasnda szdrmazlk salayan paralara salmastra denir. Genelde pompa, musluk, mil yata gibi yerlerde kullanlr. Baka bir tarifle, eer bir makine parasnn iinden kuvvet gemesini istiyorsanz, fakat akkan gemesini istemiyorsanz, araya salmastra koymalsnz. Zira salmastrann alternatifi son derece pahal yntemlerle ilenmi ve yine de uzun sre szdrmazlk garantisi bulunmayan, hassas yzey ileme yntemleridir. Bu yntemlere mahkm olmak yerine salmastra konulur ve szdrmazlk ucuz ve gvenli bir ekilde salanm olur.

ekil 19 - Salmastra rnekleri

ekil 20 - Salmastra eitleri

3-8- MilTahrik organ ile ark arasn balayan ve ark tayan organdr. Tulumbann salyangoz ve dier organlar tayan ksmdr.

ekil 21 - Mil

3-9- Emme Borusu

Emme haznesiyle tulumba girii arasndaki borudur.

ekil 22 - Emme Borusu

3-10- Rulmanlar

Dairesel veya eksenel hareketle i yapan veya altrlan birok makinede rulmanlar kullanlr. Rulmanlarn asl vazifesi; verilmesi gereken hareketin mmkn olan en az srtnmeyle yani gten en az dn verilerek iletimini salamaktr.

ekil 23 - Rulman

4- POMPA ORGANLARININ HESABI VE BOYUTLANDIRILMASI

Bu projede tasarm yaplacak arkn istenilen zellikleri;

Q = 40 m3 / h Debin = 2900 d / d Devir saysH = 40 mSS Basma ykseklii

4-1- Pompa Tipinin Belirlenmesi

zgl hza gre pompa tayini iin, zgl hz = nq = formlnden yararlanarak;nq = = 19,22 dev/dak

ns = (3,65) . nq = (19,22) (3,65) = 70,15 dev/dak

ekil 24 - zgl hza gre pompa tipleri

ekil 24te grld zere pompa arknn tipi tam santrifj arktr. 4-2- Verim Hesaplar

4-2-1- Pompa Verimi

ekil 25 - zgl hza gre pompa verim diyagramzgl hza gre pompa verim diyagramnda nq = 19,22 dev/dak ve Q = 11.1 lt/s verilerine gre;pompa = 0.64 olarak ngrlmtr.

4-2-2- Hidrolik Verim

hidrolik = bantsyla hesaplanr. hidrolik = = 0.97

4-2-3- Mekanik Verim

Mekanik verimi genel olarak 0,95 olarak kabul edebiliriz.

4-2-4- Volumetrik VerimPompa genel verim ifadesinden; pompa= hidrolik * volumetrik * mekanik

0,64 = (0,97) x volumetrik x 0,95

volumetrik = 0,69

Pompalarda kaak kayb volumetrik verim ile hesaplanr.

volumetrik = Q/((Q+Qk))=Q/Q Q'=Q + QkQk : Kaak debiQ : Debi Q'= Q / volumetrik = 40 / 0,69 = 57,97 m3/hQk =Q - Q=45,4-30=15,4 m3/h

4-3- Mil Gc Hesab

Pmil = = ((40/3600) x 40 x 1000)/(75 x 0.64)

Pmil = 9,26 BG = 6.9 kW

Motor gc hesab: Tablo 1 - Emniyet katsays tablosu emniyet says Mil gc

1,20 1,30Pmil < 5 BG

1,10 1,205 BG < Pmil < 25 BG

1,05 1,10Pmil > 25 BG

Tablodaki verilere gre; = 1.12 olarak kabul edilir.

Pmotor = * Pmil = 1,12 x 9,26 = 10,37 BG 7,73 kW4-4- Mil ap Hesab

Mil ap, kullanlacak malzeme asndan, adi mil elii veya karbon elii olarak iki malzeme trnde hesaplanr. Minimum mil ap, aadaki bantdan bulunur. dmil =

: Seilen malzemenin burulma zorlamas( st37 iin yaklak 120Mpa)Dmil = 22 mm 15-20-25-30-35-40-50-60-70-80-90 mm = > Norm aplar. Buradan mil elii ap olarak 25 mm kullanmak uygundur.4-5- Pompa Organlarnn Giri Boyutlarnn Hesab

ekil 26 - rnek ark kesiti

Cm1: akkan emme kenarndaki, yani ark kanatlar iine girdii andaki mutlak hzCm2: basn kenarndaki, yani kanat kndaki mutlak hz olmak zere;Cm1 = Kcm1 (2Hg ) Cm2 = Kcm2 (2Hg ) ile hesaplanr.Kcm1 ve Kcm2 katsaylar ilgili tablodan okunarak bulunabilir.

ekil 27 - Kcm1 ve Kcm2 deer tablosu

Buradan tabloya gre nq=19.22 iin Kcm1=0.14 ve Kcm2=0.104 olarak okundu.

Meridyen hz hesab Suyun kanata giriteki hz (Cm1);

Akkan arka girmeden nceki hz (C0m)

arka giri kesit alan (A0)A0 = Q'/ C0mQ' = Q/ volumetrik =40/0.69=57.97 (m3 / h) = 0,0161 (m3 / s) ark Gbek ap (Dg) = Gbek Kesit Alan(Ag) Toplam Giri Kesit Alan (Atop)=0.00552m2 arka Giriteki Toplam Kesit alan d ap (D0)D0=D0=0,0838 m 84 mm Kanat zerindeki Orta Akm plikiinin ap (D1)D1 = s x D0 (s : Shultz Katsays, s : 0,9...0,95 arasnda deiir)s = 0,92x 84 mmD1 =77.28 mm (77mm kabul ediyoruz) ark Giriindeki Akkann evresel Hz

ark Giri Kanat As (1)

stenilen debiye ulamak iin, hesaplanan 1 asna 1 (Angle of incidense) (26 ) as ekleyerek artrmak gerekir. Bu aklamalardan yola karak, bulunan 1 as 1 kadar artrlr. 1 26 arasnda ise 4 seilir.1'= 1 + 1 = 18+4 = 22 bulunur.Giri hz geni

ekil 28 - Giri hz geniCm1 = 3,92 m/sU1 = 11,70 m/s

W1 = Cm1 / sin1' = 3,92/ sin 22 = 10,464 m/sWu1 = Cm1 / tan ' = 3.92 / tan 22= 9,702 m/sCu1 = U1 - Wu1 = 11,70-9,702 = 1.989 m/sC1 = = = 4,3957 m/stan 1 = Cm1 / Cu1 = 3.92 / 1.989 = 1,97 1 = 63.087 dir.

ark Girii Kanat D ve zellikleri

D1d : Kanat giri kenarnn ark st kapana deme noktas (D ap)D1d = D0 + 0,75 = 84+ 0,75 = 84,75 mm (84 mm alnr.)D1i : Kanat giri kenarnn ark alt kapana deme noktas ( ap)D1i = 2D1 - D1d = 2 x (77) 84 =70 mmU1d = (D evresel hz)U1d = ( x (0.084) x (2900)/60 = 12.75 m/s bulunur.U1i = x D1i.n / 60 ( evresel hz) U1 = ( x (0,07) x 2900)/60 = 10,63 m/s bulunur.D a1d = arctan 3,92 / 12.75 ) = 17.090 a1i = arctan ( 3,92 / 10,63 ) = 20,240Kanat says ve kanat giri kalnl henz hesaplanmam olduundan, b1 giri genilii nce yaklak olarak hesaplanr. Ve daha sonra daralma katsaysn, 1 gerek deeri bulunduktan sonra b1 geniliinin gerek deeri bulunur.1 0,6-0,7 arasnda olaca ngrlerek 1 = 0,65 alnr.b1= Q/(1D1 Cm1) bants ile giri kanat genilii hesaplanr. mmBulunan b1 deeri de, k zelliklerinin hesaplanmasndan sonra tekrar hesaplanacak ve sonucun doruluu belirlenecektir.

4-6- Pompa Organlarnn k Boyutlarnn Hesab

ns = 3,65 x nq x 1 /ns = 87,69Bulunan bu deerler aadaki ekil-29den okunarak (basn katsays = 1.03 belirlenir.

ekil 29 - bassn katsaysnn ve D1/D2 orann zgl hza gre deiimi

ark k apU2=((2Hg)/) = ((2x409,81)/1,03)=27,6 m / s bulunur.D2 = 0,1817 m = 182mm bulunur. (D2:k ap)D1/D2 ap kontrol

D1/D2 =77,28 mm / 182 mm0,42 bulunur. 0,41< D1 / D2