Pumpe i ventilatori - problemi, rešenja, teorija - Zoran Protić, Miloš Nedeljković

Knjiga Pumpe i ventilatori - problemi, rešenja, teorija je udžbenik namenjen studentima Mašinskog fakuleta, a mogu je koristiti i stručnjaci koji se bave pumpama i ventilatorima.

Neposredan povod za izdavanje ove publikacije, gledano sa stanovišta autora, nije proistekao iz potrebe da se njome popuni nedostatak ovakvih izdanja u domacoj strucnoj literaturi, vec da se izborom slozenijih i najslozenijih problema i zadataka, i njihovim resavanjem, otvore operativne mogucnosti za primenu teorijskih i prakticnih znanja kojase iz oblasti pumpi i ventilatora sticu na visim tehnickim skolama i fakultetima.

Pritom odmah treba istaci, da su se autori unapred opredelili da okvire svojih razmatranja ogranice samo na oblast turbopumpa i ventilatora iako je opste poznato da turbopumpe redstavljaju samo jednu, doduse vecu grupu, iz siroke nomenklature ostalih tipova pumpa. Razloga za ovakav pristup svakako ima vise. Naime, turbopumpe i ventilatori, iako rade sa fluidima razlicitim po viskoznosti, gustini i stisljivosti, mogu se izucavati na jedinstven nacin doklegod se gasovi, ukljucujuci i vazduh, smatraju priblizno nestisljivim. Osim toga, najveci broj primenjenih teorijskih zakonitosti moze se na isti, ili slican nacin, primeniti i koristiti kod ostalih tipova pumpi.

S druge strane odustalo se od problema u kojima bi se obradjivali zadaci koji bi detaljnije dodirivali pitanje konstrukcije pumpi i ventilatora. To bi u svakom slucaju iziskivalo znatnije povecanje teksta, veci broj dijagrama, tabela i dopunskih objasnjenja. Time bi se samo u prilicnoj meri izgubila jedinstvena nit u izlaganju materije, koja je prevashodno
okrenuta problemima ponasanja pumpi i ventilatora u radu – problemima za koje su najvise zainteresovani projektanti pumpnih i ventilatorskih postrojenja, kao i oni koji ta
postrojenja izvode ili odrzavaju.

Sto se tice izbora zadataka, jedan odredjeni deo predstavlja ispitne zadatke iz predmeta ”Pumpe i ventilatori” kao i ”Hidraulicne masine I”, koji se pod tim nazivima predaju na Masinskom fakultetu Univerziteta u Beogradu. Drugi deo zadataka, koji su znatno kompleksniji, zahteva visi nivo znanja i vecu rutinu u primeni teorijskih zakonitosti.
Zbog toga, gdegod se pokazalo da je to potrebno, u tekst su unosene teorijske podloge, bilo kao uvod i priprema za resavanje grupe zadataka iz pojedinih poglavlja, bilo kao objasnjenje postupaka primenjenih pri resavanju nekih specificnih zadataka.

Autori se nadaju da ce ovakav izbor zadataka, pored ostalog, u znatnoj meri predstavljati znacajnu dopunu predavanjima na visim skolama i tehnickim fakultetima. A za oprobane inzenjere – projektante, svakako ce se naci dovoljno uputstava i resenja koja bi im mogla biti od pomoci da izbegnu zamke, koje ponekad, pri projektovanju, znaju biti kobne i zbog gresaka tesko nadoknadive.

U ovoj zbirci, u cilju inovacija, po prvi put je primenjeno resavanje zadataka pomocu bezdimenzijskih koeficijenata – znacica. Naime, racunanje sa znacicama, i prednosti rada sa njima, u strucnoj literaturi su poznate, ali se njihova primena uglavnom svodila samo na razna preracunavanja, a ne i na resavanje slozenijih zadataka.
Zbog izuzetne duzine vecine zadataka, sa veoma razlicitim pitanjima i resenjima, autorima se nije pruzala mogucnost da u potpunosti izvrse njihovo tematsko razvrstavanje, pa je svrstavanje zadataka po poglavljima obavljeno prema kljucnim pitanjima iz pojedinih zadataka.

S obzirom da su uglavnom svi zadaci u potpunosti autorski i originalni, to literaturski navodi u tekstu nisu korisceni. Ipak, na kraju publikacije naveden je izvestan broj knjiga, prirucnika i publikacija koje ce citaocu korisno posluziti, pored ostalog, i za produbljivanje i onih znanja koja ovom publikacijom nisu obuhvacena. Izvestan broj primera resavan je u analitickom obliku, pri cemu su karakteristike pumpi i ventilatora prikazivane pomocu jednacina odnosno analitickih izraza. S obzirom da su takvi zadaci resavani uz pomoc racunara, to je jasno da su se kako krajnji, tako i medjurezultati, pojavljivali sa vecim brojem decimalnih mesta, pa su se kao takvi i nasli zapisani u zadacima. U vezi s tim, potrebno je istaci da autori ni na koji nacin nisu mislili niti zeleli da time stvore utisak o velikoj tacnosti racunanja, vec samo da citaocu omoguce reprodukciju svih vrednosti ukoliko bi samostalnim resavanjem zeleo da dodje do istih rezultata.Pri izradi ove knjige, autori su se opredelili, a na to su i po zakonu obavezni, da pri izradi zadataka koriste Internacionalni sistem jedinica (MKS), iako su svesni da ce to izvesnom broju strucnjaka, koji su vec duze vremena u praksi, pricinjavati odredjene teskoce.

Na ovom mestu autori zele da izraze svoju zahvalnost recenzentima Prof. dr Mani Sasicu i Prof. dr Miroslavu Beniseku na ulozenom trudu pri pregledu rukopisa i nastojanju da korisnim savetima doprinesu isticanju uloge opstih principa mehanike fluida uoblasti turbomasina. Kolegi Zvoncetu Petkovicu dipl.mas.inz. zahvaljujemo se na nizu sugestija i ideja za pojedine zadatke, koje smo razmenjivali tokom zajednickog rada na fakultetu. Takodje zahvalnost dugujemo i dipl.mas.inz. Vojislavu Lalic-Petricu na pomoci u crtanju dijagrama i skica instalacija na racunaru. Autori bi bili veoma zahvalni svim citaocima koji bi ukazali na eventulane omaske, nejasnosti i nedostatke, kako u tekstu, tako i u resenim primerima. Smatramo da bi ovakva vrsta saradnje sa citaocima omogucila ispravku uocenih nedostataka sto bi svakako u znatnoj meri doprinelo kvalitetu knjige na cemu su autori inace od samog pocetka insistirali.

Sadrzaj

Predgovor . . ii

Uvod . . 1

1. Teorijske podloge . . 5
1.1 Osnovne zakonitosti u ponasanju pumpi i ventilatora pri strujanju savrsenog fluida . . 5
1.2 Tehnicki zadatak - napor postrojenja . . 30
1.3 Napor pumpe i ventilatora . . 35
1.4 Snage i stepeni korisnosti . . 36
1.5 Znacice pumpi i ventilatora . . 39
1.6 Trouglovi brzina . . 52
1.7 Jednodimenzijske metode za proracun osnovnih elemenata pumpi i ventilatora . . 73

2. Napor . . 109

2.1 Napor postrojenja u otvorenom sistemu . . 109
2.2 Napor postrojenja u zatvorenom sistemu . . 143

3. Kavitacija . . 157

4. Radne karakteristike . . 175

4.1 Preracunavanje karakteristika . . 175
4.2 Redukovanje karakteristika . .185
4.3 Paralelno i redno sprezanje . . 210
4.4 Rad sa optocnim vodom . . 306
4.5 Podesavanje rada pumpi i ventilatora sa ciljem postizanja zadatog pritiska u odredjenoj tacki postrojenja . . 323
4.6 Pogonske krive napora sa labilnim delom karakteristike . . 347
4.7 Regulisanje pumpi i ventilatora . .351
4.8 Uticaj fizickih svojstava radnog fluida na karakteristike pumpi i ventilatora . . 370

5. Pogonske specificnosti . . 405

6. Potrosnja energije pri regulisanju, kao i pri paralelnom i rednom sprezanju pumpi i ventilatora . . 425

7. Optimizacija rada pumpnih i ventilatorskih postrojenja . . 441

Literatura . . 466