Mit 1. Powietrze w rurociągu tłocznym „blokuje” przepływ
Rys. 1. „Korek” powietrzny
Po uruchomieniu pompy i otwarciu zaworu na tłoczeniu nie ma przepływu. Jako wytłumaczenie tej sytuacji podaje się, że „pompa (w domyśle układ) nie działa bo w rurociągu tłocznym jest korek powietrzny”.
Czy to możliwe?
Na rys. 1a pokazano działający układ pompowy. Geometria tego układu jest stała. Nie zmienia się także ciśnienie w zbiorniku na ssaniu i tłoczeniu.
Co się stanie jeżeli w rurociągu tłocznym tego układu powstanie „korek powietrzny”. Przypadek ten pokazano na rys. 1b.
Nie rozpatrujemy strat przepływu, bo nie ma przepływu. Zatem, na proces pompowania będzie miało wpływ jedynie ciśnienie wywołane geometryczną wysokością podnoszenia. W rurociągu zamiast słupa cieczy o gęstości ρc ≈ 1000 kg/m3 znajduje się korek powietrza (gazu, pary cieczy) o gęstości ρp ≈ 1,3 kg/m3. Załóżmy, że wysokość słupa cieczy i korka wynosi Hk = 10 m.
Ciśnienie słupa cieczy i gazu obliczamy ze wzoru 1.
p = H_k \cdot \rho \cdot g (1)
p - ciśnienie
Hk - wysokość korka
ρc - gęstość cieczy
ρp - gęstość gazu (powietrza)
g - przyśpieszenie ziemskie
Dla cieczy wynosi ono:
p_c = 10 \cdot 1000 \cdot 9,81 = 981000 Pa
Dla powietrza wynosi:
p_p = 10 \cdot 1,3 \cdot 9,81 = 128 Pa
Gołym okiem widać, że ciśnienie korka powietrznego obciążające pompę jest znacznie mniejsze (ok. 770 razy) niż ciśnienie słupa cieczy.
Mit 1 – obalony, „korek powietrzny” nie może zablokować pracy pompy.
Mit obalony, ale dlaczego pompa nie pompuje!
Odpowiedź 1 – Najprawdopodobniej (na 80%) „korek powietrzny” nie jest w rurociągu lecz w pompie, jak to pokazana na rys. 1c. W przestrzeni międzyłopatkowej wirnika zamiast cieczy jest powietrze co robi z pompy odkurzacz. Zgodnie z równaniem Eulera nie zmieni się wysokość podnoszenia H pompy, ale proporcjonalnie do gęstości ok. 770 razy spadnie jej ciśnienie, patrz wzór (1).
Odpowiedź 2 – Jeżeli rurociąg tłoczny nie ma stałego spadku lecz biegnie w górę i w dół, to na jego trasie tworzy się jeden lub wiele lewarów jak to pokazano na rys. 2a.
Rys. 2. Rurociąg tłoczny z lewarem
Gdy rurociąg jest całkowicie wypełniony cieczą, układ pracuje poprawnie bo lewary nie wpływają na geometryczną wysokość podnoszenia pompy Hg.
W czasie rozruchu układu, gdy w rurociąg częściowo jest wypełniony gazem (powietrzem), lewary mogą zwiększyć początkową geometryczną wysokość podnoszenia Hg0, co pokazano na rys. 2b i opisano wzorem (2).
H_{g0} = H_g + \sum H_L \cdot ({\rho_c - \rho_p \over \rho_c}) (2)
H0 - wysokość podnoszenia pompy dla zerowej wydajności
Hg - geometryczna wysokość podnoszenia układu
Hg0 - początkowa geometryczna wysokość podnoszenia układu
HL - wysokość lewara
ρc - gęstość cieczy
ρp - gęstość gazu (powietrza)
g - przyśpieszenie ziemskie
Jeżeli początkowa wysokość podnoszenia pompy (dla zerowej wydajności) będzie mniejsza od początkowej geometrycznej wysokości podnoszenia układu, jak to opisano nierównością (3) – układ nie wystartuje.
H_{0} < H_{g0} (3)
W tym przypadku rozwiązaniem jest zastosowanie na rurociągu zaworów odpowietrzających które pozwolę na kolejne wypełnianie lewarów, jak to pokazano na rys. 2c.
W domu, z podobną sytuacją możemy się spotkać gdy częściowo wypełniony wodą wąż ogrodowy zwiniemy na wieszaku. Po odkręceniu kranu może się zdarzyć, że woda nie będzie leciała. Po wyprostowaniu węża wszystko wróci do normy. Przypadek ten nazywany jest „wężem ogrodnika”.
PAMIĘTAJ
- Pompa wypełniona powietrzem nie będzie pompowała
- Pracujący na powietrzu odkurzacz – dobrze ssie bo ma duże obroty 11000 – 16000 obr/min, a pompa – źle tłoczy bo ma prędkość obrotową tylko 1450 lub 2950 obr/min
WARTO SPRAWDZIĆ