Takmicenje naučno istraživačkih radova Strukovnijada 2013

Građevinsko Inženjerstvo Autor: Aleksandar ŽivkovićMentor: Dr. Danijela Zlatković

Hidraulička pumpa PNV

Mr.Aleksandar Danilović

Cilj?Odvojiti razvoj od povećanja potrošnje energije, pre

svega poboljšanjem energetske efikasnosti

• Nagli tehnološki i industrijski razvoj, buran demografski rast brza urbanizacija, naročito u poslednjih nekoliko decenija, suočavaju čovečanstvo sa četiri krupna problema: voda, hrana, energija i životna sredina.

• Prema podacima Organizacije Ujedinjenih nacija za poljoprivredu i hranu iz avgusta 2011. godine preko milijardu ljudi u svetu gladuje.

• Glad je i uzrok i simptom siromaštva. Smanjenje siromaštva znači intenzivniji razvoj, ali će on uticati na povećanje potrošnje energije.

• Pri planiranju ovih mera posebna pažnja je poklonjena energetskoj efikasnosti, jer je za obezbeđenje sanitarne i pijuće vode predviđena pumpa koja ne koristi nikakav spoljnji izvor energije!

Hidraulička pumpa PNV

1. Dovodna cev

2. Prekidni ventil

3. Ekspanzioni sud

4. T-račva

5. Odvodni ventil

6. Odvodna cev

Osnovni elementi PNV pumpe:

Sama PNV je mehanički gledano jednostavna, nema pokretnih delova i sastoji se od sledećih elemenata :

1. Zahvat vode. Obično manja vodojaža na vodotoku ili bazen.

2. H – visinska razlika između zahvata vode i pumpe ( radni pad )

3. L – dužina dovodne cevi

4. D – unutrašnji prečnik dovodne cevi

5. Q – proticaj u dovodnoj cevi

6. l – dužina odvodne cevi

7. h – visinska razlika između pumpe i rezervoara vode

8. d – unutrašnji prečnik odvodne cevi

9. q – proticaj u odvodnoj cevi

CEO SISTEM

Svi elementi pumpe trebaju biti usaglašeni kako bi ona ispravno i optimalno radila. Za brzo i približno sračunavanje izdašnosti pumpe možemo koristiti sledeći obrazac

q = f x HxQ /h f – koeficijent efikasnosti koji se kreće oko 60%

Princip radaUkoliko kažemo da PNV koristi za svoj rad pojavu koja je poznata kao hidraulički udar biće jasno da je njen princip rada kao pumpe specifičan. Kao i drugi tipovi pumpi i PNV ima funkciju da određenu količinu vode prebaci sa jednog, nižeg, nivoa na drugi, viši. Specifičnost PNV je u tome što za svoj rad ne koristi eksterni izvor energije, odnosno sama stvara enrgiju koja je potrebna za pumpanje vode i u tom procesu vrši i funkciju pumpanja

Šematski prikaz sistema snabdevanja vodom

PRAKTIČAN PRIMERPumpa kroz potisni cevovod prečnika D = 50 mm potiskuje vodu u rezervoar cilindričnog oblika kapaciteta 1600 litara, koji je postavljen na relativnoj koti +10 m od terena. Voda iz rezervoara se filtrira kroz brzi filter i gravitaciono dovodi posebnim cevovodom D = 25 mm u stambeni deo gde se koristi za higijenske potrebe radnika, a posebnim cevovodom D = 50 mm u rezervni bazen iz koga se koristi za potrebe pojilišta. Obzirom da na lokaciji nema dovoljno električne energije, za prepumpavanje vode iz reke do rezervoara izabrana je PNV hidraulička pumpa.

Šematski prikaz sistema snabdevanja vodom

Odnos dimenzije D/d mm/mm 100/50 100/50 100/50 100/50

odnos visina h/H m/m 5 10 15 20

l/sec 9 9,7 10 9

Količina ispumpane vode m3/dan 94 51 35 23

koeficijent efikasnosti f % 61 61 61 59

Proticaj u dovodnom cevovodu Q

Performance pumpe za dimenzije D = 100mm i d = 50 mm

Primer 1.

Za sledeće parametre izračunati q u litrima u sekundi i u metrima kubnim na dan.

Za H = 3 m ; Q = 8 l/sek ; L = 7m ; D = 100 mm ; d = 50 mm ; h = 15 m ; l = 50 m.

Propračun Q/Qj = 8/0,0167 = 480 ; ∑q = 180 x 480 = 86400 lit/dan ( 86,4 m3/dan ) ili q = 1 l/s

• Pumpa se primenjuje na mestima gde za to postoje prirodni uslovi. To su najčešće mesta sa protočnom vodom, potoci i manje reke, a postoji potreba za korišćenjem vode.

• Vodosnabdevanje, napajanje stoke na farmama, navodnjavanje ili neka privredna delatnost gde proces proizvodnje zahteva kontinirano napajanje. Pošto pumpa za svoj rad ne zahteva električnu energiju obično su to i mesta gde je njena primena pogodna.

• Razvojem intenzivne poljoprivredne proizvodnje i upotrebom sistema navodnjavanja kap po kap ukazuje se šansa za masovniju primenu ovog tipa pumpe. Kapacitet pumpe pre svega zavisi od radne visine na dovodnoj cevi. Ukoliko zahtevi premašuju mogućnosti jedne pumpe moguće je upariti dve ili više pumpi u zajednički rad. Time se znatno povećava kapacitet celog sistema a koriste se standarni uređaji.

Oblast primene

INOVACIJA• Do sada su korišćene pumpe koje su imale različita mehanička rešenja ali u suštini svi modeli

i rešenja su zasnovana na prekidnom ventilu koji kontroliše vreme trajanja ciklusa.

• Kako pumpa ne koristi dodatnu energiju koju bi plaćali to se nije obraćala pažnja na ovu činjenicu.

• U praksi se nailazi na lokacije na kojima vlasnici žele da reše vodosnabdevanje svojih imanja ili privrednih objekata a na samoj lokaciji imaju struju.

• Ideja je da se prekidni ventil zameni elektromagnetnim ventilom koji bi u sprezi sa senzorima za pritisak i proticaj uz PLC softver određivao režim rada pumpe. Precizan rad prekidnog ventila, njegovo brzo i tačno zatvaranje a takođe i regulisano otvaranje u trenucima kada se dobiju podaci o pritiscima koji trenutno vladaju rezultiralo bi većom efikasnošću pumpe. Ona bi praktično u svakom ciklusu bila idealno ( ponovo ) podešena.

• Korisnik bi mogao sa udaljene lokacije da prati rad celog sistema i da ga po potrebi uključi ili isključi.

Zaključak

• I Iskoristiti PNV pumpu u rularnim mestima igde nema struje i vode a postoje prirodni uslovi za postavljanje.

• Vodosnabdevanje, napajanje stoke na farmama, navodnjavanje ili neka privredna delatnost gde proces proizvodnje zahteva kontinirano napajanje iako postoji električna energija radi ustede iste i sprecavanja globalnog zagrevanja

• Iskoristiti inoviranu PNV pumu ne mestima gde će njen pridonest biti veci jer i struju koju koristi je samo za rad elektromagnetnog ventila a to je minimalna kolicina za primer kao jedna sijalica od 50W!

Literatura

1.H.Raus : Tehnička hidraulika, Beograd 1969

2.Mitchell Silver : Use of hydraulic rams in Nepal, UNICEF 1977

3. The University of Georgia, Agriculture and Environmental Sciences Athines : Hydraulic Rams for Off stream Livstock Watering, 1998