L/s - Prof.Dr.Rasim OKURSOY
Transkript
L/s - Prof.Dr.Rasim OKURSOY
1 R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 2 TTK-3802 Sulama Makinaları Dersinin Amacı, Hedefi ve Öğrenim Kazanımları Dersin Amacı Tarımsal mekanizasyon alanında sulama prensipleri ve sulamada kullanılan makinalar ile sulama amaçlı kullanılan pompaj tesislerinin tasarımı, ekonomik kullanımları konularında bilgi ve beceriler kazandırmak. Dersin Hedefleri 1-Değişik tarım ürünlerinin yetiştirilmesi için uygulanan sulama yöntemlerini ve sulamada kullanılan makina ve ekipmanları tanıyabilmesi, 2-Farklı iklim ve toprak koşullarında değişik tarım ürünleri için sulama ve özellikle pompaj projelerini tasarlamaya yönelik parametreleri bildiğini gösterebilmesi, 3-Başta pompaj ünitelerinde kullanılan pompalar olmak üzere, tarımda sulama amaçlı kullanılan her türlü alet ve makinaların, tasarımları, kullanımı, tamir bakım ve ayarlarının yapılabilmesi konusunda bilgilerle donatılmış olması. 4-Pompaj tesislerin projelendirilmesinde temel bilgileri aktarmak R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 3 Dersin WEB Sayfası Adresi: http://www20.uludag.edu.tr/~okursoy http://www.uludag.edu.tr adresindeki Uludağ Üniversitesi ana sayfasından <Kişisel WEB sayfaları> bağlantısından da ulaşılabilir.) Öğretim Elemanının Elektronik Posta Adresi :okursoy@uludag.edu.tr Dersin İçeriği : Bu ders kapsamında, hidroliğin temel prensipleri yanında, tarımsal amaçlı sulama için kurulması planlanan santrifüj ve derin kuyu pompalarına sahip pompaj ünitelerinin yapısı, parçaları ve işletim parametreleri verilmektedir. Santrifüj ve derin kuyu pompalarının yapısal özellikleri, pompa kanat profilleri ve kanat yapılarının, suyu belirli bir derinlikten emerek pompa ekseninden itibaren farklı yüksekliklere pompalamada etkili olan işletim parametreleri detaylı olarak anlatılmaktadır. Özelikle küçük ölçekli pompaj tesislerinde sistem yük kaybı eğrileri, pompa karakteristik eğrileri ve bu eğrileri kullanarak optimum işletme noktasındaki verdi değerlerinden hareketle çıkarılacak suyun maliyeti konusunda teknik ve detaylı bilgiler sunulmaktadır. Bunun yanında tesislerde çıkarılacak suyun özelliklerine bağlı olarak kavitasyon konuları işlenmekte ve olası kavitasyon problemlerini yok edebilecek önlemler tartışılmaktadır. Pompaj ünitelerinin projelenmesine yönelik hesaplamaların yapılmasında bilgisayar destekli uygulamalardan da yararlanılmaktadır. Derste Yararlanılan Bazı Kaynaklar 1-Tezer, E. 1978.Sulamada Pompaj Tesisleri. Proje Seçim ve İşletme Yöntemleri. Köy İşleri ve Kooperatifler Bakanlığı Toprak-Su Genel Müdürlüğü yayınları. Ankara. 2-Babbitt, H.E., J.J. Donald, J.L. Cleasby. 1962. Water Supply Engineering. Mc.Graw Hill Book Co. New York., NY. USA.3-Gökelim, A.T.,1976..Pompalar. Birsen Kitabevi Yayınları. İstanbul. R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 4 Genel anlamda sulama Sulama, bitkinin ihtiyacı olan ve doğal yağışlarla karşılanamayan suyun yapay yollarla bitkiye verilmesidir. Genel anlamda sulama ile verimde %40 oranında bir artış sağlanabilmektedir. Sulamada en önemli konulardan birisi mevcut su kaynaklarının en iyi bir şekilde kullanılmasına yönelik yöntemlerin geliştirilmesidir. R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı Su Çıkarmanın Tarihçesi Zaman 5 22 Kasım 2011 Salı İşlem M.Ö–12500 Yeryüzünde sulama yapıldığı sanılmakta.. M.Ö - 5000 Persler (İranlılar) sulama ile üretimde artış sağladı.. M.Ö - 4000 Babilliler (Iraklılar) sulama ile üretimde artış sağladı.. M.Ö - 4000 Eski Mısır’da Nil nehri 12 mil uzunluğunda bir kanal ile taşınarak sulamada kullanılmak üzere Moeris gölünde depolanmıştır. M.Ö - 4000 Hindistanda sulama ile çift ürün yetiştirildi.. M.Ö - 3000 Mısır’da joseph kuyusu adı verilen 90 m derinliğinde kuyu açılmıştır M.Ö - 1500 Fenike’liler ilk sulama kanalını yaptı MS - 10 Romalılar İtalya’da Fas’lılar İspanya’da sulama kanalları yaptılar MS-1540 İtalya’da St.Patrick adlı 60 m derinliğinde bir sulama kuyusu açılmıştır. 1675-1672 Giovanni Cassini İtalya’da ilk artezyen kuyuyu açmıştır 1830 Fransa’da senatör Degousse tarafından açtırılan kuyu ilk teknik kuyudur. R.Okursoy Su Çıkarmanın Tarihçesi Zaman M.Ö–140 1680- 1689 22 Kasım 2011 Salı İşlem İlk Pistonlu Pompa İskenderiye’li Ktesibius tarafından yapılmıştır. Johann Jordan santrifüj pompa tasarlamış, Denis Papin ise geliştirmiştir 1855 Amerikalı J.F.Vose ilk kez çift pistonlu pompayı tasarlamıştır 1818 Boston’da gövdesi çift girişli massachusette pompası yapılmıştır 1830 Mc Carty, NewYork’ta gemi havuzları için yüksek verimli bir pompa yapmıştır 1831 Amerika da Blake seri pompa üretimine geçmiştir 1839 Amerika’da Andrews seri pompa üretimine geçerek satmaya başlamıştır 1846 W.H.Johnson, üç kademeli bir pompa üretmiştir 1846 İngiltere’de Thompson kardeşler seri pompa üretimine geçmiştir 1848 Lloyd yeni bir çarkın patentini almış ve Appold bu çarkı üretmiştir 1874-1876 1901 6 Reynolds difüzer kanatlarını geliştirmiş ve bu gelişme Mather ve Platt tarafından uygulamaya aktarılmıştır. İlk derin kuyu pompası Byron Jackson tarafından üretilmiştir Ülkemizde sulama çalışmaları su umum müdürlüğü kanalı ile 19.yüzyılın başında Ankara çubuk barajının ıslah edilmesiyle başlanmıştır. Daha sonra Su işleri Reisliği ve 1953 ten buyana ise DSİ 1960 ta ise ToprakSu Md.Lüğü kurularak sulama işleri devlet eliyle yapılmaya başlanmıştır. R.Okursoy 7 Günümüzün Pompaları 22 Kasım 2011 Salı Verdi Sınırları 5 – 1000000 L/dakika Basınç Sınırları 1,5 – 1500 mSS Halen dünyanın en büyük pompaj tesislerinden birisi Kuzey Amerika’da Columbia nehri üzerinde bulunmaktadır. Grand Coulee adındaki bu tesis, pompalarının çalışması için gerekli olan enerjiyi barajdaki hidroelektrik santralinden sağlamaktadır. Tesiste : Basma Borusu Çapı : 144 (inç) = 3,65 m Çarkın çapı : 4,24 m Kapasitesi : saniyede 40 ton su Saniyede 40 ton suyu basabildiği yükseklik 90 m Pompaların yuttuğu güç :65 000 BG R.Okursoy Sulanan alan 22 Kasım 2011 Salı 8 Ülke Yüz ölçümü (km2) Tarım alanı (km2) Sulanan alan (km2) Sulanan Alan % İtalya 301230 92350 28500 30.9 Yunanistan 131940 30200 8700 28.8 BDT (SSCB) 22402200 2275000 160000 7.0 ABD 9363120 1858700 172000 9.3 İsrail 20770 3420 1920 56.1 Türkiye 780580 250630 29900 11.9 Türkiyede : Yer altı su potansiyeli : 9430 milyar m3 Yerüstü, akan su potansiyeli : 180 milyar m3 (%50 ‘si ancak kullanılıyor) İçme ve kullanma suyu :1200 milyar m3 Sulama suyu : 645 milyar m3 R.Okursoy Su çıkarma makinaları 22 Kasım 2011 Salı Su çıkarma Makinaları Sulama, doğal yağışlarla sağlanamayan ve bitkinin yaşaması ve gelişmesi için gerekli olan suyun yapay yollarla toprağa verilerek bitkiye ulaşmasını sağlamaktır. Sulama kaynağı olarak yer altı ve yerüstü sularından yararlanılır. Su çıkarmada kullanılan makinalar, tarihsel gelişim süreci içerisinde çok çeşitlilik göstermiştir. Genel olarak su çıkama araçları basit ve modern araçlar olarak iki gurupta toplamak mümkündür. 1-Basit makinalar Seren Çıkrıklı Kuyu Su dolapları Su helezonları Su koçu 2-Modern Makinalar Pistonlu pompalar Santrifüj pompalar R.Okursoy 9 Temel Kavramlar ve Birimler 10 22 Kasım 2011 Salı Hidrolik Hidrolik, hidrostatik ve hidrodinamik prensiplerinin uygulanmasını kapsayan bir mühendislik dalıdır.Hidrostatik durgun durumdaki sıvılar ve hidrodinamik ise hareketli sıvılarla ilgili prensipleri kapsar Akışkan Akışkan, sabit basınç ve sıcaklık altında belirli bir kütlesi ve hacmi olan fakat belirli bir şekli bulunmayan cisimdir. Dolayısı ile akışkan, içinde bulunduğu kabın şeklini alır. Akışkanlar, gazlar ve sıvılar olarak iki grupta incelenir.Akışkanlarda moleküler arasındaki boşluk katı cisimlere göre biraz daha fazladır. Akışkanlarda moleküllerin birbirine göre bağıl hareketine akıcılık denir. Sulama suyu bir akışkandır. R.Okursoy 11 Verdi (Debi) 22 Kasım 2011 Salı Belirli bir noktadan birim zamanda akan su miktarıdır. Birimi ; Metrik sistemde : L/s, m3/s, L/dak, m3/dak, L/h, m3/h İngiliz birimler sisteminde gal/s, in3/s, gal/dak in3/dak gal/h, in3/h 1 ABD galonu=3,785 L Dönüşec ek çarpım Elde edilen Dönüşecek L/s 1/1000 m3/s L/s 0.06 m3/d L/s 61.024 in3/s L/s 3661.44 in3/d L/h 1/3600 L/s L/h 1/60 L/d gal/dak 2,228*10-3 ft3/s gal/dak 6,308*10-2 L/s gal/dak 8.0208 ft3/h çarpım Elde edilen cm3/s 1/1000 L/s cm3/s 10-6 m3/s cm3/s 6,102*10-2 in3/s L/dak 5,886*10-4 ft3/s L/dak 4.403*10-3 gal/s L/dak 1/60000 m3/s L/dak 1.017 in3/s L/dak 61.024 in3/d L/s 60 L/d R.Okursoy Tanımlar 12 22 Kasım 2011 Salı Özgül Ağırlık Bir cismin birim hacminin ağırlığıdır. Birimi : kg/cm3, kg/dm3 veya g/cm3 Yoğunluk Saf su için özgül ağırlık 0 ile +4 arasındaki sıcaklıklarda sıcaklıkla birlikte artar, +4 C de 1 g/cm3’e eşit olur ve +4C üzerindeki sıcaklıklarda sıcaklıkla birlikte azalır. Bir cismin ağırlığının cisimle aynı hacimdeki +4 C deki saf suyun ağırlığına oranıdır. Dolayısı ile yoğunluk ağırlıklar oranı olduğuna göre birimsiz ve göreceli bir kavramdır. Özgül Kütle Bir cismin birim hacminin kütlesine özgül kütle denir. Bir cismin kütlesi ise ağırlığının yer çekimi ivmesine oranı olduğuna göre, özgül kütle sonuçta özgül ağırlığın yerçekimi ivmesine oranı olarak karşımıza çıkmaktadır. R.Okursoy Vizkosite-akıcılık 13 22 Kasım 2011 Salı Akışkan, sabit basınç ve sıcaklık altında belirli bir kütlesi ve hacmi olan fakat belirli bir şekli bulunmayan cisimdir. Dolayısı ile akışkan, içinde bulunduğu kabın şeklini alır. Akışkan moleküllerinin birbirine göre bağıl hareketliliğine akıcılık, akışkanların akmaya karşı gösterdiği dirence de vizkosite denir. Bazı kaynaklarda vizkositeye akışmazlık adı da verilmektedir. Akışkanın vizkositesi ihmal edilecek kadar küçük ise buna ideal akışkan denir. Her akışkanın vizkositesi vardır. Vizkosite, mutlak ve kinematik vizkosite olmak üzere iki kısımda incelenebilir. Kinematik vizkosite, mutlak vizkosite değerinin özgül kütleye oranlanması ile hesaplanır. R.Okursoy 14 Saf suyun özellikleri Sıcaklık (C) Özgül ağ. kg/m3 Kinematik V.(m2/s) *10-6 Mutlak B.B.(mSS) 0 999,8 1,79 0,0062 2 999,9 1,67 0,0072 4 1000 1,56 0,0083 6 999,9 1,46 0,0095 8 999,8 1,38 0,0109 10 999,6 1,31 0,0125 12 999,4 1,24 0,0143 14 999,2 1,17 0,0163 16 998,8 1,11 0,0185 18 998,5 1,06 0,0210 20 998,2 1,01 0,0238 40 992,2 0,658 0,0752 50 988,0 0,557 0,1258 60 983,2 0,478 0,2031 80 971,8 0,366 0,4829 100 958,3 0,295 1,0332 22 Kasım 2011 Salı R.Okursoy 15 Mutlak Viskozite 22 Kasım 2011 Salı Eşitliklerde : F : plakalara uygulanan ağırlık (kg) h : plakalar arasındaki uzaklık (m) a : plakaların yüzey alanı (m2) Vp : plakanın çekilme hızı (m/s) U : mutlak viskozite (kgs/m2) t : sıvının sıcaklığı (santigrat derece) Mutlak viskozitenin birimi kgs/m2 veya dyn-s/cm2’ (pois)dir. Kinematik viskozite m2/s ile gösterilir 1 m2/s değerine 1 stok denir. SI birmler siteminde viskozite Ns/m2 ile belirtilir ve 1 Ns/m2 değerine Pa-s (paskal-saniye) denilmektedir. R.Okursoy 16 Problemler 22 Kasım 2011 Salı 1-Birimler dönüşümünde 3 m3/h kaç L/s’ye denktir? 2-Birimler dönüşümünde 10 L/s kaç in3/s eder? 3-Sıcaklığı 25 derece olan suyun mutlak ve kinematik viskozitesini belirleyiniz. 1-Bir m3 hacim 1000 L demektir. Diğer yandan 1 saat 3600 saniyeye eşittir. Bir ile çarpma kuralına göre : (3 m3/h)(1000 L/m3 )(saat/3600saniye) = 0.833 L/s eder. 2- 1 L/s=61.024 in3 /s olduğuna göre : (10 L/s )=(10)(61.024 in3 /s) = 61.024 in3 /s bulunur. 3-mutlak vizkosite= 9.079*10-5 kgs/m2 kinematik vizkosite= 8,934*10-7 m2/s R.Okursoy 17 Birimler 22 Kasım 2011 Salı Aşağıdaki birim dönüşümlerini yapınız 1) 8 L/d= ….. m3/s 2) 5 in3/h= ……. L/s 3) 11 m3/s = ….. L/d 4) 1 in3/s= ……. L/d 5) 68 L/s= ….. m3/h 6) 4 m3/h = ……. m3/s 7) 12 L/d= ….. cm3/d 8) 5 in3/d = ……. cm3/d 9) 6 m3/s = ….. cm3/h 10) 7 in3/h= ……. cm3/s 11) 9 gal/d= ….. m3/s 12) 13 m3/s = ……. gal/s 13) 15 in3/h = ….. gal/s 14) 21 in3/s= ……. L/s 15) 23 in3/d= ….. cm3/s 16) 17 in3/h= ……. gal/h 17) 11 in3/s = ….. gal/h 18) 11 gal/d = ……. L/s 19) 3 in3/s = ….. gal/d 20) 14 in3/h= ……. in3/d Problemler : 1-Sıcaklığı 10 ºC olan suyun mutlak ve kinematik viskozitesini belirleyiniz. 2-Sıcaklığı 53 ºC olan suyun mutlak ve kinematik viskozitesini belirleyiniz. 4-35 ºC sıcaklığındaki saf suyun mutlak ve kinematik viskozitesini, a)tabloyu kullanarak interpolasyonla belirleyiniz. b)hesaplama yolu ile bulunuz. 5-26 ºC sıcaklığındaki saf suyun mutlak ve kinematik viskozitesini, a)tabloyu kullanarak interpolasyonla belirleyiniz. b)hesaplama yolu ile bulunuz. R.Okursoy Pompalar 18 22 Kasım 2011 Salı Pompalar, bir iş makinası olarak durgun veya hareketli akışkanlara sağladığı mekanik enerji ile onların konumunu değiştiren makinalardır. Pompalar mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştürür. Çeşitleri : 1-Dişli pompalar 2-Paletli pompalar 3-Membranlı pompalar 4-Helezon pompalar – arşimet vidası 5-Pistonlu pompalar 6-Santrifüj pompalar Santrifüj pompalara rotodinamik pompalar, pistonlu pompalara ise volumetrik-hacimsel pompalar denir. R.Okursoy Pompalar 19 22 Kasım 2011 Salı R.Okursoy Santrifüj pompalar 20 22 Kasım 2011 Salı R.Okursoy Santrifüj pompa çarkları 21 22 Kasım 2011 Salı R.Okursoy Pistonlu pompalar 22 22 Kasım 2011 Salı R.Okursoy Pistonlu pompalar Tek etkili Pistonlu 23 22 Kasım 2011 Salı çift etkili pistonlu R.Okursoy 24 Pistonlu pompalar 22 Kasım 2011 Salı Tek etkili Pistonlu pompalarda verdi şu eşitlikle hesaplanır : Qe A.s.n 60 Çift etkili Pistonlu pompalarda verdi şu eşitlikle hesaplanır : Qe v (2A a ).s.n ηv 60 Burada : Burada : (m2) A: piston yüzeyi alanı s: strok (m) n : pistona hareket veren krank devri (d/d) ηv: volumetrik verim (%) A: piston yüzeyi alanı (m2), a ise piston kolu kesit alanıdır. (m2) s: strok (m) n : pistona hareket veren krank devri (d/d) ηv: volumetrik verim (%) R.Okursoy Pistonlu pompalar Tek etkili Pistonlu 25 22 Kasım 2011 Salı çift etkili pistonlu R.Okursoy 26 Pistonlu pompalar Problem2 : Strok boyu 5 cm olan çift etkili bir pistonun çapı 8 cm’dir. Piston kolu kesiti dairesel olup çapı 2 cm olduğuna göre a)Pompanın dakikada 100 L suyu basabilmesi için minimum krank devri ne olmalıdır?(pompanın volumetrik verimi %70 alınacak) Problem 1: Strok boyu 8 cm olan tek etkili bir pistonun yarıçapı 3 cm’dir.Piston koluna hareket ileten krank milinin devir sayısı 200 d/d ve pompanın volumetrik verimi %60 ise, pompanın 1 saatte pompalayabileceği su miktarı kaç litredir? Qe R.Okursoy b)Krank devrinin 1000 d/d olması durumunda pompa aynı koşullarda ne kadar su basabilir, hesaplayınız. Qe (2A a ).s.n ηv 60 A.s.n ηv 60 22 Kasım 2011 Salı 27 Pistonlu pompalar Çözüm 2: 22 Kasım 2011 Salı Veriler : r=3 cm, D=8 cm =0.08 m, d=2 cm=0.02 m S=5 cm =0.05 m Qe=100 L/d=6 m3/s ηv=%70=0.7 Problem2 : Strok boyu 5 cm olan çift etkili bir pistonun çapı 8 cm’dir. Piston kolu kesiti dairesel olup çapı 2 cm olduğuna göre a)Pompanın dakikada 100 L suyu basabilmesi için minimum krank devri ne olmalıdır?(pompanın volumetrik verimi %70 alınacak) b)Krank devrinin 1000 d/d olması durumunda pompa aynı koşullarda ne kadar su basabilir, hesaplayınız. Qe R.Okursoy (2A a ).s.n ηv 60 a) Qe (2A - a).s.n ηv 60 n Qe(76.4) (2D2 d2 ).s.η v 1.05* 106 d/d b) (2A - a).s.n ηv 60 5.68 L/s Qe Qe (2D2 - d2 ).s.n ηv 76.4 28 22 Kasım 2011 Salı v 22 2g P2 z2 γ v12 2g P1 z1 γ Hız yüksekliği Basınç yüksekliği yükseklik R.Okursoy 29 Süreklilik Yasası 22 Kasım 2011 Salı Verdi : Bir borunun herhangi bir noktasından birim zamanda akan su miktarıdır. Birimi L/s, m3/s Hız : Boru kesiti içerisindeki su kütlesinin birim zamanda aldığı yoldur. m/s Alan :Verdinin ölçüldüğü boru kesitinin alanıdır. Sulamada kullanılan borular genellikle yuvarlak kesitli olduğundan, kesit alanı : πD2/4 (D boru çapı, π=22/7) Süreklilik yasası : Q=Av = (πD2/4)v = 0.7854D2 V: suyun akış hızı m/s O halde Verdi : Q=Av Q=0.785D2 v R.Okursoy 30 Sürtünmeli akım 22 Kasım 2011 Salı Basınç kaybı h1-h2 = hk Hidrolik gradient – hidrolik eğim i= hk / L Osborne Reynolds’a göre, suyun kapalı borularda akışı 2 türlüdür : 1-Laminar akım 2-Turbilans akım Re ρvD μ vD ν Re-Reynolds katsayısıdır. Re ≤ 2000 akım laminar Re >2000 akım türbilans Re=2000-2800 labil gölge R.Okursoy 31 Mutlak pürüzlülük 22 Kasım 2011 Salı R.Okursoy 32 Moody diagramı k boruların mutlak pürüzlülük değerdir (mm) 22 Kasım 2011 Salı R.Okursoy 33 Moody diagramı R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 34 Moody diyagramının kullanımı 22 Kasım 2011 Salı D/k oranı bulunur D ve Q kullanılarak v(hız) hesaplanır Süreklilik yasası Suyun sıcaklığına göre kinematik viskozite ve Re katsayısı hesaplanır Re değerinde çıkılan dikme ile D/k oranının kesim noktası bulunur Bu noktadan hareketle süstünme katsayısı (λ) değeri okunur Problem : İç çapı 20 cm olan bir borudan akan suyun sıcaklığı 40 derece ve suyun akış hızı 1.75 m/s olduğuna göre akış türünü tayin ediniz. Çözüm : D=200 mm= 0.2 m v=1.75 m/s t=40 derece Tablodan 40 derece su sıcaklığı için kinematik viskozite 0.658*10-6 m2/s bulunur. Re ρvD μ vD ν Eşitliğinde değerler yerine konup hesaplamalar yapıldığında, Re katsayısı 531915 olarak hesaplanır. Buluna bu değer 2800 den büyük olduğundan akım türbilanstır. R.Okursoy 35 22 Kasım 2011 Salı Mutlak pürüzlülük Dönüşecek Durumu k (mm) Çekme borular-cam prinç aluminyumplastik Pürüzsüz ve yeni durumda 0.0015 (en fazla) yeni 0.05-0.1 Az paslı 0.40 (en fazla) Çok paslı 3.0 (en fazla) Perçinli boru genellikle 1-10 Döküm Borular Astarlı 0.125 Astarsız 0.25-1 Az paslı 1-1.5 Çok paslı 1.5-3 kaba 1-3 düzgün 0.3-0.8 yeni 0.10 Kaynaklı Çelik Boru Beton borular Aspestli çimento borular R.Okursoy 36 Boru Hatlarında Kayıplar 1-düz borulardaki Yük kayıpları (hk) kayıpları (hf) 2-Şekil Darcy’e Göre Chezy’e Göre L v2 hk = λ D 2g v = c Ri Boru Cinsi N Çimento Kaplı boru 0.010 Ahşap boru 0.010 Beton Boru 0.011 Yeni çelik çekme boru 0.012 Çıplak döküm 0.013 Perçinli çelik boru 0.014 R.Okursoy Hk=hk + hf 0.00155 1 23 + + i N c= N 0.00155 1+ 22 + i R Veya : C= 100 R m+ R 22 Kasım 2011 Salı 37 Darcy formulündeki sürtünme katsayısı çeşitli yolla hesaplanabilir : LANG’a göre : λ = a+ 0.0018 vD Boru Cinsi a Kaynaklı çelik boru 0.0136 Beton Boru 0.0140 Perçinli çelik boru 0.0193 Von Prandtl’a göre : k 0.3 λ = 0.15( ) D Weisbach’a göre : λ = 0.01444 + 0.00947 v Darcy’e göre : 0.0005 λ = 0.02 + D R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 38 Üslü Formuller 1-Manning Formülü 2-Williams-Hazen formulü 3-Blair Formulleri Manning Formulü 6,349 ¬1.33 2 hk = LD v 2 c 124.57 ¬0.33 λ= D 2 c v = cR0.66i0.5 R.Okursoy Boru Cinsi C Yeni Döküm boru 94 Eski döküm boru 54 Yeni kaplama döküm boru 114 Eski kaplama döküm boru 94 Perçinli çelik boru 70 Perçinsiz çelik boru 90 22 Kasım 2011 Salı 39 Üslü Formuller Williams-Hazen Formulü 5,038 ¬1.166 1.852 hk = 1.852 LD v c 98,84 ¬0.166 ¬0.148 λ = 1.852 D v c v = cR R.Okursoy Boru Cinsi C Yeni Döküm boru 102-111 Yeni savurma döküm boru 106-115 Bitum kaplı çelik/döküm 123-132 Beton boru 111-132 Eski döküm boru 68-85 0.63 0.54 i 22 Kasım 2011 Salı 40 Blair Formülleri Blair-1 Blair-2 Blair-3 Blair-4 v = aR i a 194,4 154,1 133,4 107,3 b 0,71 0,69 0,68 0,67 hk = dLDe v f c 0,57 0,55 0,54 0,52 d 5,428x10-4 6,4x10-4 6,64x10-4 7,43x10-4 λ = gvhDk e -1,246 -1,243 -1,259 -1,288 f 1,754 1.802 1.852 1.923 g 1,07x10-2 1,26x10-2 1,31x10-2 1,46x10-2 h -0,246 -0,199 -0,148 -0,077 K -0,246 -0,243 -0,259 -0,288 b c R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 41 BlairNomogramı R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 42 Problem 1: Yeni dökümden yapılmış bir su borusunun çapı 10 cm uzunluğu ise 100 metredir. Boru içerisinden akan suyun verdisi 15 L/dak olarak bilindiğine göre hidrolik eğim (gradient) nedir? Problem 2: Yeni durumda kaynaklı çelik borudan oluşan 15 cm çapındaki bir borunun uzunluğu 98 metredir. Boru içerisinden akan 20 oC sıcaklığındaki suyun akış hızı 2 m/s olarak ölçüldüğüne göre BLAİR’e göre borudaki yük kaybını ve toplam verdi değerini bulunuz. R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı 43 R.Okursoy 22 Kasım 2011 Salı Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 44 22.11.2011 Problem 1 : Deniz seviyesinden 2000 metre yükseklikte kurulması düşünülen bir pompaj ünitesinde kullanılan santrifüj pompa ile statik emme yüksekliği 3 metre olan bir kuyudan emilen 20º C sıcaklığındaki su, pompa ekseninden itibaren 10 metre yüksekliğe basılmak istenmektedir. Pompaj tesisine ait sistem sürtünme eğrilerini skalalı kağıda çiziniz. Eğriye göre 14 metre yüksekliğe kaç L/s debi ile su basılabilir, bulunuz. Özellik Emme Basma Boru boyu 13 m 86 m Boru çapı 120 mm 150 mm Boru cinsi Asp. çimento galvaniz Dip klapesi ve süzgeç- 1adet Toplam şekil katsayısı : 50 Armatürler D/R= 1,6 olan 3 adet dirsek d2/d1=0,6 olan 5 adet ani daralma Prof.Dr.Rasim OKURSOY 45 Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 22.11.2011 Emme Hattı : Boru sınıfı BLAIR-2 V (m/s) Q (L/s) i hk=iL v2 hf = ∑ f 2g Hm=Hg+(hk+hf) 0,50 5,65 0,0026 0,03 0,10 3,14 1,00 11,30 0,0089 0,12 0,41 3,52 1,50 16,96 0,0185 0,24 0,92 4,16 2,00 22,61 0,0311 0,40 1,63 5,04 2,50 28,26 0,0465 0,61 2,55 6,15 3,00 33,91 0,0646 0,84 3,67 7,51 3,50 39,56 0,0853 1,11 4,99 9,10 4,00 45,22 0,1086 1,41 6,52 10,94 5,00 56,52 0,1623 2,11 10,19 15,30 Prof.Dr.Rasim OKURSOY Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 46 22.11.2011 Emme hattı (Blair-2) Prof.Dr.Rasim OKURSOY 47 Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 22.11.2011 Basma hattı (Blair-4) V (m/s) Q (L/s) i hk hf Hm 0,50 8,83 0,0023 0,19 0,64 5,83 1,00 17,66 0,0086 0,74 2,55 8,28 1,50 26,49 0,0187 1,60 5,73 12,34 2,00 35,33 0,0324 2,79 10,19 17,98 2,50 44,16 0,0498 4,28 15,93 25,21 3,00 52,99 0,0707 6,08 22,94 34,02 3,50 61,82 0,0952 8,18 31,22 44,40 4,00 70,65 0,1230 10,58 40,77 56,35 5,00 88,31 0,1889 16,25 63,71 84,96 Prof.Dr.Rasim OKURSOY Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 48 22.11.2011 Basma hattı – Blair4 Prof.Dr.Rasim OKURSOY Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 49 22.11.2011 Emme ve Basma hattı Prof.Dr.Rasim OKURSOY Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 50 22.11.2011 Sistem (emme+Basma) Prof.Dr.Rasim OKURSOY 51 Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 22.11.2011 Problem 2 : Emme Hattı Deniz seviyesinden 3000 metre yükseklikte kurulması düşünülen bir pompaj ünitesinde kullanılan santrifüj pompa ile statik emme yüksekliği 5 metre olan bir kuyudan emilen 25º C sıcaklığındaki su, pompa ekseninden itibaren 8 metre yüksekliğe basılmak istenmektedir. Boru Çapı (cm) 10,0 Boru Uzunluğu (m) 15 Boru Cinsi Beton boru Toplam Şekil Katsayısı 25,0 Boru Çapı (cm) 10,0 1- Pompaj tesisine ait sistem sürtünme eğrilerini skalalı kağıda çiziniz. Boru Uzunluğu (m) 25,0 Boru Cinsi PVC-plastik 2-Optimum işletme noktasını belirleyiniz. Toplam Şekil Katsayısı 30,0 Basma Hattı 3-Eğriye göre yük kayıpları açısından 25 metre yüksekliğe kaç L/s debi ile su basılabilir, bulunuz. Prof.Dr.Rasim OKURSOY 52 Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 22.11.2011 Emme Hattı : Boru sınıfı BLAIR-3 V (m/s) Q (L/s) i hk=iL v2 hf = ∑ f 2g Hm=Hg+(hk+hf) 0,50 3,93 0,0026 0,05 0,32 5,37 1,00 7,85 0,0089 0,18 1,27 6,46 1,50 11,78 0,0185 0,38 2,87 8,25 2,00 15,70 0,0311 0,65 5,10 10,75 2,50 19,63 0,0465 0,99 7,96 13,95 3,00 23,55 0,0646 1,38 11,47 17,85 3,50 27,48 0,0853 1,84 15,61 22,45 4,00 31,40 0,1086 2,36 20,39 27,74 5,00 39,25 0,1623 3,56 31,86 40,42 Prof.Dr.Rasim OKURSOY Sulama Makinaları-SSE Eğrisi Emme Hattı : Boru sınıfı BLAIR-3 53 22.11.2011 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 54 Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 22.11.2011 Basma Hattı : Boru sınıfı BLAIR-1 V (m/s) Q (L/s) i hk=iL v2 hf = ∑ f 2g Hm=Hg+(hk+hf) 0,50 3,93 0,0028 0,07 0,38 8,45 1,00 7,85 0,0096 0,24 1,53 9,77 1,50 11,78 0,0195 0,49 3,44 11,93 2,00 15,70 0,0323 0,81 6,12 14,92 2,50 19,63 0,0477 1,19 9,56 18,75 3,00 23,55 0,0657 1,64 13,76 23,40 3,50 27,48 0,0861 2,15 18,73 28,88 4,00 31,40 0,1088 2,72 24,46 35,18 5,00 39,25 0,1609 4,02 38,23 50,25 Prof.Dr.Rasim OKURSOY Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 55 22.11.2011 Prof.Dr.Rasim OKURSOY Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 56 22.11.2011 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 57 Sulama Makinaları-SSE Eğrisi 22.11.2011 İşletme noktasında Hm=35 m Q=20 L/s =%60 fBG=15.5 BG Eğriye göre, yük kayıpları açısından 25 m yüksekliğe en fazla 15 L/s debi ile su basılabilir. Prof.Dr.Rasim OKURSOY