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presentation about pumpcontents1. introduction2. type of pump : centrifugal, rotary, reciprocating3. sample examples (in Korean)4. shaft seal (which is used in pump)ppt made by Minsoo Kim of pusan national univ. in Korea
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PUMP
200722120 김민수
Contents• Introduction
• Types of pumps
• Shaft seal
Introduction
Objective of Pumping System
• Transfer liquid
• Circulate liquid
• Used for
: Domestic, commercial, industrial and agricultural
: Municipal water and waster water services
Introduction
Main Pump System Components
• Pump
• Prime movers
• Piping
• Valves
• Other fittings, control, instrumentation
Introduction
Head
• The height at which a pump can raise liquid up
H : head [m]
P : pressure [kg/
SG : specific gravity
Introduction
Head
• Static head
Introduction
Head
• Friction head : Resistance to flow in pipe and
fittings
Frictionhead
Flow
Introduction
Introduction
Pump Operating Point
Flow
Head
Static head
Pump performance curve
System curve
Pump operating point
Introduction
Pump Performance Curve
Introduction
System Curve
Systemhead
Flow
Static head
Frictionhead
Systemcurve
System head
Flow
Static head
Friction head
Systemcurve
Introduction
Pump Operating Point
Flow
Head
Static head
Pump performance curve
System curve
Pump operating point
Introduction
Cavitation
• Bubbles inside the pump
• Damage & Loss of capacity
Introduction
Cavitation – How to prevent
• Lower the temperature
• Raise the level in the suction level
• Change the pump
• Reduce motor RPM if possible
Introduction
NPSH
• Net Positive Suction head
• Must be calculated to prevent cavitation
• NPSHr & NPSHa
• NPHSa > NPSHr * 1.3
Types of Pumps
Pump
Dynamic
Centrifugal
Mixed flow
Axial
Positive Displaceme
nt
Rotary
Internal gear
External gear
Lobe
Vane
Reciprocating
Types of Pumps
Dynamic
• Conversion of Energy
Positive Displacement
• Displacement
Centrifugal pump
• Rotating impeller
Centrifugal pump
• Rotating impeller
• Centrifugal force
Centrifugal pump
Specific speed ()
• The speed a geometrically similar impeller would need
to operate in order to deliver 1L/s of fluid at a head of
1m.
• Used to
- Comparing different pump designs
- Determine the efficiency of the pump
- Predict NPSHr
Centrifugal pump
Specific speed ()
N : speed of the pump in RPM
Q : flow rate (
H : total dynamic head (m)
Centrifugal pumpWHP
(water horsepower)
• The energy imparted
to the water by a
pump
BHP(brake
horsepower)
• The input power
needed at the pump
shaft
Centrifugal pump
WHP & Pump efficiency
: Discharge flow rate (
H : Head (
Centrifugal pump
36.8?
Centrifugal pump
Affinity law
Centrifugal pump
NPSHr
• Net Positive Suction head required
• The minimum pressure required to keep the
pump from cavitating
Centrifugal pump
NPSHr
• Usually determined experimentally
Centrifugal pump
NPSHa
• NPSHa = Hp + Hz – Hf + Hv – Hvp – Ha
Hp : Absolute pressure on the surface of the liquid
Hz : Vertical distance between the surface of the liquid and the
centerline of the pump
Hf : Friction losses
Hv : Velocity head ( Often not included as it’s nomarly quite small
Hvp : Absolute vapor pressure of the liquid at the pumping
temperature
Ha : Acceleration head
Rotary pump
• Rotary action
Rotary pump
• Rotary action
Reciprocating pump
• Reciprocation of piston plunger
• Viscous fluids and oil wells
Gas transportation machine
• Fan, Blower, Compressor, Vacuum pump
Gas transportation machineSpecific speed ()
N : speed of the pump in RPM
Q : flow rate (
p : total pressure (mmAq)
r : specific weight (
Vacuum pump
• Device that removes gas molecules from a
sealed volume in order to leave behind a partial
vacuum.
• ]
P : pressure (torr)
S : exhaust velocity (L/s) : volumetric efficiency = ɳ
Vacuum pump
•
m : polytropic indexε : void ratio
Example 1
N : speed of the pump in RPM
Q : flow rate (
H : total dynamic head (m)
Example 2
Example 3
• Piston 직경이 20cm, Crank 의 반경이 50cm 이고 , 회전수가 20rpm 인 복동식 왕복 펌프의 평균 배출량은 몇 인가 ? 단 , 체적효율은 0.98 이다 .
Example 3
• Piston 직경이 20cm, Crank 의 반경이 50cm 이고 , 회전수가 20rpm 인 복동식 왕복 펌프의 평균 배출량은 몇 인가 ? 단 , 체적효율은 0.98 이다 .
: 이론상 배출량 []
D : Piston 직경 [m]
d : Rod 직경 [m]
N : Crank 의 분당 회전수
L : 피스톤이 움직인 거리
Example 3
• Piston 직경이 20cm, Crank 의 반경이 50cm 이고 , 회전수가 20rpm 인 복동식 왕복 펌프의 평균 배출량은 몇 인가 ? 단 , 체적효율은 0.98 이다 .
Example 3
• Piston 직경이 20cm, Crank 의 반경이 50cm 이고 , 회전수가 20rpm 인 복동식 왕복 펌프의 평균 배출량은 몇 인가 ? 단 , 체적효율은 0.98 이다 .
Example 3
• Piston 직경이 20cm, Crank 의 반경이 50cm 이고 , 회전수가 20rpm 인 복동식 왕복 펌프의 평균 배출량은 몇 인가 ? 단 , 체적효율은 0.98 이다 .
ɳ
Q = ɳ
Example 4
• 10Kg/s 의 속도로 유체를 수송하고 있는 펌프가 있다 . 수송에 필요한 에너지가 114 효율이 75% 라면 펌프의 수마력과 제동마력은 각각 몇 HP 인가 ?
: Discharge flow rate (
H : Head (
Example 4
• 10Kg/s 의 속도로 유체를 수송하고 있는 펌프가 있다 . 수송에 필요한 에너지가 114 효율이 75% 라면 펌프의 수마력과 제동마력은 각각 몇 HP 인가 ?
• = 0.1
Example 4
• 10Kg/s 의 속도로 유체를 수송하고 있는 펌프가 있다 . 수송에 필요한 에너지가 114 효율이 75% 라면 펌프의 수마력과 제동마력은 각각 몇 HP 인가 ?
: Discharge flow rate (
H : Head (
•
Example 4
• 10Kg/s 의 속도로 유체를 수송하고 있는 펌프가 있다 . 수송에 필요한 에너지가 114 효율이 75% 라면 펌프의 수마력과 제동마력은 각각 몇 HP 인가 ?
• 14.949 HP
• BHP = 19.932 HP
Example 5
• 20℃ 에서 1750 rpm 으로 회전하고 있는 Fan 의 전압이 155mmAq, 풍량이 240얼마인가 ? 또 이것과 닮은 Fan 을 만들어 1650 rpm 으로 회전시킨 것은 전압이 200mmAq 였다 . 이 경우 풍량은 몇 되겠는가 ?
단 , 20℃ 에서 공기의 비중량은 1.205 이다 .
N : speed of the pump in RPM
Q : flow rate (
p : total pressure (mmAq)
r : specific weight (
Example 5
• 20℃ 에서 1750 rpm 으로 회전하고 있는 Fan 의 전압이 155mmAq, 풍량이 240얼마인가 ? 또 이것과 닮은 Fan 을 만들어 1650 rpm 으로 회전시킨 것은 전압이 200mmAq 였다 . 이 경우 풍량은 몇 되겠는가 ?
단 , 20℃ 에서 공기의 비중량은 1.205 이다 .
• 709
Example 6
• 1 단 왕복진공 펌프에서 최대 진공도가 얻어지는 경우의 흡입측 압력을 구하라 . 단 송출측 압력은 760mmHg abs, 간극비 ε = 0.0646, polytropic index m =1.3 이다 .
m : polytropic indexε : void ratio
Shaft seal
Shaft seal
Shaft seal
• Forms a barrier
• Influences performance
Shaft seal
Type of shaft seals
Mechanical Shaft seal
Mechanical Shaft seal
Mechanical Shaft seal
Mechanical Shaft seal
References
• UNEP(2005). Pumps & Pumping systems.
• How to design a pump system. Retrieved from
http://www.pumpfundamentals.com
• Centrifugal pumps. Retrieved from
http://www.learnengineering.org
• GRUNDFOS(2009). Mechanical shaft seals for pumps.
• Lev Nelik(1999). Centrifugal and rotary pumps : Fundamentals with applications.
• 권순홍 , 펌프공학 (2000), 유림문화사
• 이원섭 , 최신 유체기계 (2011), 학진북스