Doğru Pompa Seçimi
- Önce Head Pressure anlatılacak
- Sonra borudaki kayıplar
- Sonra istenilen çıkış basıncına göre pompa tercihi
Kafa Basıncı(Head Pressure)
Aşağıdaki videoda yatay duran beyaz borunun girişindeki su basıncıyla çıkışındaki su basıncı farkı bu kaybın deneysel(ampirik) kanıtıdır.
BORU KAYIPLARI
Boru ve sıvının yarattığı türbülans ve viskozite nedeniyle bir kayıp yaşanır. Bernoulli Prensibine göre, A noktasından B noktasına akışın oluşabilmesi için yaşanacak kayıpları yenecek büyüklükte enerji gerekir. Yani A noktasındaki enerji, B noktasındaki enerji miktarından büyük olmalı.
Borunun A noktasında akışkanın basıncını H1 yüksekliği olarak ölçüyoruz (Kafa/Head olarak ölçümü). Borunun B noktasında ise H2 olarak ölçülüyor. Basıncın B noktasına gelinceye kadar kayıp olmasının nedenine genel olarak sürtünme(sürtünme: friction) diyelim. H1 ve H2 arasındaki farka basınç düşümü denir.
Çapı D olan boruda, ρ yoğunluklu akışkanın, ortalama hızı V olacak şekilde hareket ederken, A ve B noktaları arasındaki L mesafesinin sonunda yaşanacak basınç kaybı(düşümü) Hf aşağıdaki formülle hesaplanır.
Hf Basınç düşümü olarak isimlendirilirse oluşan basınç farkı(basınç düşümü) şu parametrelere bağlıdır:
Hf (Pa) : Basınç düşümü (L mesafesine gelince oluşan basınç kaybı)
L (m) : iki nokta arasındaki mesafe, uzunluk
D (m) : Borunun iç çapı
V (m/s) : Borudaki ortalama akışkan hızı
μ (Pas.s): Akışkanın viskozitesi (Pascal=Newton/m2)
ρ (kg/m3): Akışkanın yoğunluğu
ks (m) : Boru pürüzlülüğü
λ : D'Arcy-Weisbach sürtünme kaysayısı (*)Borudaki akışkanın hızı, borunun çapı(D) ve istenilen akışkan debisi(m) ile ilişkilidir. Kaç metreküp akışkan, kaç metrekarelik çıkıştan tahliye edilmek isteniyor?
Viskozite denildiğinde aklınıza, akışkanların akmaya karşı gösterdikleri direnç olarak düşünün. Akışkanın viskozitesi, basınç kaybına neden olur.
Akışın düzenli(laminar) ve karışık(turbulance) halleri de basıncı etkileyecektir. Akışkanın türbülanslı hareketi basınç kaybını arttıracaktır.
İzlemek isterseniz bu video da çok güzel: https://www.youtube.com/watch?v=QzuzbwJWlYs
Ayrıca boruyla akışkan arasında adhezyon kuvveti ve akışkanın kendi iç kohezyon kuvveti basınç kayıplarında etkendir.
Viskoziteyi yukarıda tanımını verdik biraz daha derine gitmek isterseniz aşağıdaki video viskozite ve sürtünmeye dair daha çok bilgi verecektir.
Viskozite bir akışkanın, yüzey gerilimi altında deforme olmaya karşı gösterdiği direncin ölçüsüdür. Akışkanın akmaya karşı gösterdiği iç direnç olarak da tanımlanabilir. Süper akışkanlar hariç tüm gerçek akışkanlar yüzey gerilimine karşı direnç gösterirler. Öte yandan, yüzey gerilimine hiç direnç göstermeyen bir akışkan “ideal akışkan” olarak adlandırılır.
Biraz daha derin öğrenelim:
Birde laboratuvar deneyiyle görelim:
Boru içindeki kayıpları aşağıdaki videoda hesaplayabiliriz.
Boruların keskin, oval birleşim ve ayrımlarındaki kayıpların hesapları için:
Son olarak akışkanlar dinamiği dersi için sizi Khan Academy’e alalım:
Khan akademi büyük bir nimet. Reklam yapmak değil niyetim, size hem Türkçe hem harika bir anlatımla dersleri izleyebileceğiniz ve ücret ödemeden kendinizi geliştireceğiniz bir platform. Kayıt olun ayarlardan dilinizi Türkçe yapın ve dersleri izlemeye başlayın.
Head Nedir?
Kafa(head), bir pompanın suyu yükseltebileceği yüksekliktir, işte bu kadar basit.
Head(Kafa/Baş) = Tankta sıvı içindeki bir yerin sıvının en üst noktasına olan yüksekliğidir. Metre cinsinden hesaplanır, sıvının cinsinden bağımsızdır.
Pompalarda Kafa(Head) Kavramı
Kafa(Head) Hesaplayalım
O halde head(kafa) bilgisini toparlayalım. Metrik sistemde:
1 metre sıvı yüksekliği = 1 metre kafa yüksekliği
Soldaki resim için pompanın basma yüksekliği: Htotal = Hd1- Hs1
Sağdaki pompanın basma yüksekliğinde emiş olduğu için hs eklenecek:
Htotal = Hd + HsSürtünmeyi Hesaba Katalım
Tabi sürtünme de sıvı basıncında metre olarak dönüştürülebilir ve ihtiyacımız olan çıktı basıncını hesaplamada kullanılabilir.
Aşağıdaki resimde tank içindeki sıvının yüksekliği, tankın çıkış borusu en altında olduğu için bizim sıvıyı itmemiz için avantaj sağlayacak. Yani motorun girişinden aşağıda bir sıvı kaynağımız olsa, bu sıvıyı emmek için bir enerjiye ihtiyacımız olacaktı ama bu örnekte tank sıvı miktarı motorun çok üstünde olduğu için bize statik sıvı basıncı yaratacak.
Ancak borularda kayıp yaşayacağımız için bu kaybı metre cinsine dönüştürüp sıvıyı çıkarmak istediğimiz yüksekliğe ekleyeceğiz.
H(total)= H(discharge static) + H(friction) - H(suction static)
Bu tabloya göre:
- Dakikada 11 litre su geçirmek istediğimiz 2.5 cm çapındaki boru
Kaynaklar:
