Su jeti pompalarının optimum çalışma şartlarının tesbiti

Abstract

Su jeti pompası, yüksek hızlı su jetinin kinetik enerjisinden faydalanarak düşük enerjili suyu nakletmek için kullanılan bir pompadır. Bu pompalarda, karışma odasında iki jetin karışması esnasında ortaya çıkan çarpışma kaybı, verimi etkileyen en önemli faktördür. Bu kayıp tamamen önlenemez; ancak jetlerin hız oranı, başka bir ifadeyle pompanın temel geometrik boyutları uygun seçilerek azaltılabilir. Bu sebeple çalışmanın birinci kısmında, su jeti pompasındaki akış, teorik olarak incelendi, ilk önce enerji denklemi, momentum denklemi ve süreklilik denklemi yardımıyla bu pompadaki toplam enerji kaybı; akış para metrelerine, geometrik parametrelere ve pompada kullanılan elemanların kayıp sayılarına bağlı olarak ifade edildi. Sonra bu toplam enerji kaybı kullanılarak, taşıyıcı su ve emilen su arasındaki enerji transferini gösteren boyutsuz akış parametresi basma oranı, diğer akış parametreleri ve geometrik parametrelere göre ifade edildi. Sonuçta pompanın verimiyle alan oranı, debi oram, basma oranı gibi boyutsuz parametreler ve kayıp sayıları arasındaki bağıntılar çıkarıldı. Çıkarılan bu bağıntılar kullanılarak verimin maksimum olması halin deki optimum akış parametreleri ve geometrik parametreler, kayıp sayılarına bağlı olarak bulundu. Buna ilâve olarak pompanın fonksiyonunu yerine getiremeyeceği durumdaki akış parametreleri ve geometrik parametreler teorik olarak tesbit edildi. Çalışmanın ikinci kısmında, tesbit edilen optimum akış parametreleri ve geometrik parametreler kullanılarak hesaplanan ana boyutlara göre su jeti pompası imal edilerek deney ünitesine monte edildi. Karışma odası uzunluğu ve püskürtme lülesi mesafesi hakkında teorik sonuçlar bilgi vermediğinden, bu değerler deneyler yardımıyla bulundu. Bu değerlerin, diğer parametrelere bağlı olarak verime etkisi incelendi. Verimin maksimum olduğu durumlardaki optimum karışma odası uzunluğu ve püskürtme lülesi mesafesi bulundu. Daha sonra, sabit alan oram için verimin, debi oranına ve basma oranına bağlı olarak nasıl değiştiği incelendi. Değişik alan oranları için bu işlem tekrarlanarak, her alan oranı için verimin maksimum olduğu yerdeki optimum basma oranları ve debi oranları tesbit edildi. Son olarak, bu değerlerden faydalanarak maksimum verimin, optimum alan ve basma oranının, debi oranına bağlı olarak nasıl değiştiğini gösteren optimum karakteristik eğriler elde edildi. Ayrıca alan oranına bağlı olarak maksimum basma oram tesbit edildi. Çalışmanın son kısmında, teorik sonuçlar ile deney sonuçları kıyaslandı. Teorik sonuçlarla deney sonuçları uyum sağladığından, su jeti pompasının hesabının, teorik sonuçlar kullanılarak yapılabileceği sonucu elde edildi.

Water-jet pump is a pump which uses the kinetic energy of high-velocity water jet to pump the water which has got low energy. In these pumps, the impact losses in mixing chamber, occuring due to mixing of two jets with different velocities are the most important factor which acts on efficiency. These can't be completely prevent. However, they can be minimized by choosing the optimum mass flow ratio, in other words the optimum main dimensions of pump. For this reason, the flow in the water- jet pump has been investigated theoretically at first. Total energy loss has been expressed according to the flow and geometric parameters and the loss coefficients of pump components by using energy, momentum and continuity equations. Then the pressure ratio which is dimensionless flow parameter has been expressed as using the total energy loss according to the other flow and geometric parametres. After then, the relations between the efficiency of pump and dimensionless parameters, which consist of area ratio, mass flow ratio, pressure ratio and loss coefficients have been derived. Optimal flow and geometric parameters, while the efficiency is maximum, have been obtained by using the above relations. In addition, the area and pressure ratios have been obtained theoretically when the pump can not perform its function. In the second part of work, the main dimensions of water- jet pump have been calculated as using optimal flow and geometric parameters, the pump has been manufactured and mounted to the test unit. The optimum length of mixing chamber and, the optimum distance between the jet nozzle and the mixing chamber have been determined emprically from actual tests rather than from theory. The loss coefficients for mixing chamber and diffuser have been determined experimentally. Then it has been investigated how efficiency varies as a function of mass flow ratio for various area ratios and, optimum pressure and mass flow ratios have been determined. Finally, the set of dimensionless optimum characteristic curves have been generated for various area ratios. In addition, maximum pressure ratio curve has been generated as a function of area ratio. In the last part, the experimental results have been compared with the theoretical results. As a result, it has been obtained that the calculation of water-jet pump can be done by using the theoretical results.