Optimum design of water jet pumps with application to solid transportation through pipeline systems

Abstract

ÖZET SU JETİ POMPALARININ OPTÎMUM BOYÜTLANDIRILMASI VE BORU SİSTEMLERİNDE KATI MALZEMELERİN TAŞINMASINA UYGULANMASI İNCİ, Güner Yüksek Lisans Tezi, inşaat Müh. Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Mustafa GÖ?ÜS Aralxk, 1987,189 sayfa İki kısımdan ibaret olan çalxşmanm birinci kısmın da, su jeti pompalarının optimum boyutlandırılması için yapı lan deneysel çalışmalar açıklandı. Üç tip su jeti pompası, değişen boyutlarda itici akım nazılları, emme nazılları, karışım hazneleri ve akım yayıcı borularla sadece su kulla nılarak test edildi. Su jeti pompasını oluşturan her bir elemanın randıman değerleri hesaplanarak ilgili akımların Reynolds sayıları ile değişimleri grafikler halinde çizildi. Yapılan deneylerin neticesinden, karışım haznesi boyutu D ^ = 9.0 cm olan su jeti pompasının D` = 4.5 cm'lik itici mc n akım nazili ile birlikte %27 mertebesinde en yüksek pompa randımanını verdiği anlaşıldı. Su jeti pompasının her bir elemanının randıman eğrileri incelenerek, optimum su jeti pompası boyutlandırılmasında dikkat edilmesi gereken nokta lar belirtildi. Çalışmanın ikinci kısmında, karışım haznesi boyutla rı D = 7.0 cm ve 9.0 cm olan su jeti pompalarının boru mc j v v -v-sisteminde katı malzeme tasxma kapasiteleri incelendi. Boru sistemine değişik konsantrasyonlarda yedi farklı malzeme ko nularak, su jeti pompalarının katı malzemelerin `akım ayrıl ma ünitesi` olarak belirtilen bölgede sudan ayrılma durumla rı üzerindeki etkileri araştırıldı. Bir boru sistemine `by- pass` denilen ve su jeti pompasının bir bölümünü teşkil ede cek olan bir sistemin eklenmesi halinde, `akım ayrılma üni tesinde` katı malzemenin büyük bir kısmı su jeti pompasının emme borusuna doğru akmaya zorlanmaktadır. Dolayısı ile çok küçük değerlerde konsantrasyonu olan su doğrudan doğruya sant- rifüjlü pompadan geçmektedir. Yapılan deneyler neticesinde santrifüj lü pompalardan geçen katı malzeme konsantrasyonunun %1'i geçmediği görülmüştür. Anahtar kelimeler: Su jeti pompası, boru sistemleri, katı madde taşınımı. -vı-

ABSTRACT OPTIMUM design of water jet pumps WITH APPLICATION TO SOLID TRANSPORTATION THROUGH PIPELINE SYSTEMS İNCİ, Güner M.S. in Civil Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mustafa GÖ?ÜŞ December 1987, 189 pages The study is composed of two parts. In the first part, an experimental investigation for the optimum design of a water jet pump is described. Three types of water jet pumps with varying dimensions of driving nozzles, suction nozzles, mixing chambers and diffusers were tested with water as driving and suction fluid. Efficiencies of each element forming the water jet pump were calculated and plot ted with respect to the Reynolds number of the relevant flow. From the experimental results it was seen that the water jet pump of mixing chamber dimension of D = 9.0 cm with the driving nozzle diameter of D = 4.5 cm produced the maximum efficiency in the order to 27%. Performance of each element of the water jet pump were analyzed and conclusions related to each one were made about the points to be considered in the optimum design of a water jet pump. In the second part of the study, the sediment carry ing capacity of the water jet pumps of D = 7.0 cm and 9.0 cm in a pipeline system are described. Introducing seven dif- -111-ferent types of solid materials into the pipeline system at various concentrations, the effect of the water jet pumps on the separation of solid materials from flow in a region which was called `flow division unit` was investigated. A by-pass system as a part of a water jet pump was added to the main pipe line system and by means of the flow division unit most of the solid materials in the flow were forced to flow towards the suction pipe of the water jet pump. Therefore, only water with very small sediment concentration passed through the centrifugal pumps. From the results of the experiments it was obtained that the concentration of the solid materials passing through the centrifugal pump did not exceed 1%. Key words: Water jet pump, pipeline systems, sediment trans portation -IV-