Hidrolik #09 | Pompalar ve Türbinler: Enerji Denklemi, İşletme Noktası, Kavitasyon

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Açılışta 3D animasyonda alçaktaki bir depodan su, 800 metrelik bir boruyla 30 metre yukarıdaki bir depoya basılıyor. Saydam salyangozun içinde pompanın çarkı dönüyor; su emme borusundan girip basma borusundan yokuşu tırmanıyor. Üç soru: pompa suya kaç metrelik yük vermeli, motor ne kadar güç çeker ve bu pompa gerçekte hangi debide çalışır? Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Enerji denkleminde pompa yükü giriş tarafına, türbin yükü çıkış tarafına yazılır; iki depo arasında pompa yükü = kot farkı + yük kaybı. - Örnek (Δz 30 m, 800 m · 200 mm ticari çelik, 40 L/s): f 0.0173, sürekli kayıp 5.72 m, yersel 0.43 m, pompa yükü 36.15 m. - Güç: suya 14.2 kW, pompa verimi 0.77 ile mile 18.4 kW, motor verimi 0.92 ile şebekeden 20.0 kW; elektriğin yaklaşık yüzde 29'u ısıya dönüşür. - Karakteristik eğriler: kapama yükü, serbest debi, en yüksek verim noktası; sistem eğrisi ve işletme noktası (≈ 40 L/s, 36.1 m). - İki özdeş pompa paralel: 56.1 L/s, 42.1 m; debi iki katına çıkmaz, yüzde 41 artar. Seri pompalarda aynı debide yükler toplanır. - Kavitasyon ve net pozitif emme yükü: pompa depo yüzeyinin 4 m üstündeyken 5.7 m (gerekli 4.5 m, güvenli), 6.5 m'de 3.2 m (kavitasyon); en çok 5.2 m. - Türbinler: Pelton, Francis, Kaplan; brüt düşü 120 m, net 114 m, 2 m³/s → 2.01 MW mil gücü, 1.95 MW elektrik, santral verimi ≈ yüzde 83. Bölümler: 0:00 Geçen Ders ve Bugün 0:27 Bir Pompa İstasyonu 0:49 Enerji Denkleminde Pompa ve Türbin 1:23 Örnek: Pompa Yükü 2:14 Güç ve Verim 2:42 Pompa Karakteristik Eğrileri 3:09 İşletme Noktası 3:41 Paralel ve Seri Pompalar 4:19 Kavitasyon 4:51 Örnek: Net Pozitif Emme Yükü 5:34 Türbinler 6:18 Üç Tuzak 6:44 Özet Bir sonraki derste bu bilgileri bir araya getirip su dağıtım şebekelerini çözeceğiz. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, J. M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, 3. baskı (McGraw-Hill, 2014), Bölüm 8-7, 14-1, 14-2 ve 14-4; Tablo 8-2, 8-4 ve A-3. Bağıntılar ve kavramlar kitaptan alındı; pompa eğrisi basitleştirilmiş bir modeldir; görselleştirme, örnekler ve sayılar özgündür. İnşaat Mühendisliği öğrencileri için Hidrolik serisinin dokuzuncu dersi. Ön koşul: Hidrolik #6–#8.