Pompa ve borulama sistemlerindeki debi ve enerji kayıplarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of flow rate and energy losses in pumps and piping systems
Yazar: Koca, Ali Osman; Atmaca, Mustafa
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 39 No. 3, 2023
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Pumping station,Energy losses,Gravity flow,Pipeline header,CFD analysis ; Pompa istasyonu,Enerji kayıpları,Cazibeli akış,Kolektör,HAD analizleri

Bu çalışmada, pompa hattı ile cazibeli akışlı hat bir kolektör sisteminde birleştirilerek büyük bir şehre su iletmektedir. Bu şekilde çalışan pompaların debi ve enerji kayıpları, deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda pompalar çalıştırıldığı esnada pompa hattına yüksek basınçlı cazibeli bir akışın girmesine izin verilmiştir. Bu durumda pompaların debileri ve şebekeden çektikleri elektriksel güç kontrol edilmiştir. Daha sonra pompa hattına giren akış vana ile kesilerek pompalar tekrar çalıştırılmıştır. Her iki durumun sonuçları karşılaştırılmıştır. Pompaların harcadığı elektrik enerjisi ve verimleri hesaplanmıştır. Farklı senaryolarda paralel bağlı olarak çalışan pompalar için en ekonomik çalışan pompa grupları listelenmiştir. Tüm senaryolar sonrasında enerji ve maliyet hesaplamaları yapılmıştır. Boru içerisinde debi ve enerji kayıplarına sebep olan akışları görmek için HAD yöntemi ile sayısal analizler yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda pompa hattının başka hatlarla birleştirilmesinin yüksek enerji kayıplarına neden olduğu gözlemlenmiştir. Aynı debideki suyun %54,95 daha az maliyetle verilebileceği hesaplanmıştır. Daha fazla su vermek için daha fazla pompa çalıştırmak yerine analizler yardımıyla doğru pompaların çalıştırılması gerektiği sonucuna varılmıştır. Sayısal analiz sonucunda boru içerisindeki akışın durumu net olarak görülmüştür.

In this study, a line conveying water by pumping and a gravity flow line are combined into a pipeline header to supply a large city with water. The flow and energy losses of the pumps running under these conditions are investigated experimentally and numerically. In the experimental studies, a high pressure gravity flow was diverted to the pump-fed line while the pumps were operating. The flow rates of the pumps and the electrical power supplied from the grid were measured in this case. Then, the flow entering the pumped system was cut off by a valve and the pumps were restarted. The results of both cases were compared. The electrical energy consumed by the pumps and their efficiency were calculated. The most economical pump groups were listed for the pumps operating in parallel in different scenarios. Following all scenarios, energy and cost calculations were made. Numerical analyses were performed with CFD method in order to observe the flows that caused flow and energy losses in the pipe. In the experimental studies, it was observed that connecting the pump line with other lines caused high energy losses. It is estimated that the pumps could deliver water by consuming 54,95% less energy. It is concluded that instead of running more pumps to deliver more water, the right pumps should be operated thanks to the analyses. As a result of the numerical analysis, the flow in the pipe is clearly observed.