Tarım Alet ve Makinaları Dersi 8. Ünite Sorularla Öğrenelim

Tarımsal ürünlerin sulanmasında gerekli olan su nasıl sağlanmaktadır?

Tarımsal ürünlerin sulanmasında gerekli olan suyun sağlanmasında pompaj tesislerinden yararlanılır. Su, pompaj tesisi yardımıyla kaynağından alınır ve bitkinin yetiştirildiği tarlaya taşınır.

Bir pompaj tesisi ve pompaj tesisini oluşturan elemanlar nelerdir, açıklayınız?

Bir pompaj tesisi ve pompaj tesisini oluşturan elemanlar gösterilmiştir. Bir sulama pompaj tesisinde 3 ana bölüm vardır. Bunlar: • Pompa (Sulama Makinası) • Motor • Boru hatları ve diğer yardımcı parçalardır.

Pompa ya da sulama makinası mekanizmasını ve iletim düzenini açıklayınız?

Pompa ya da sulama makinası, suyun su kaynağından alınıp tarlaya iletilmesinde kullanılır ve enerji kazandırarak suyu daha yüksek yerlere çıkartır. Pompa, emme hattında negatif basınç (vakum) meydana getirerek atmosfer basıncının etkisiyle suyun emme borusuna dolmasını sağlar ve suya kinetik enerji kazandırarak sürtünme kuvvetlerini ve su kaynağı ile tarla arasındaki yükseklik farkını yenerek suyun iletimini gerçekleştirir. Pompa için gerekli enerji, termik (dizel ve benzinli) ve elektrik motoru yanında traktör kuyruk milinden de sağlanabilir. Eğer motor ile pompanın devir sayıları farklı ise motor ile pompa arasında bir iletim düzeni (transmisyon düzeni) bulunur. Motor ile pompanın dönme devir sayıları birbirlerine eşit ise birbirlerine direkt bağlanır. Sulama pompaj tesisinde, pompa ve motordan başka suyun iletilmesinde kullanılan yardımcı parçalar (donanımlar) vardır. Dirsekler, vanalar, T-parçaları, boru kolları, borular, dip klapesi, süzgeç ve bağlantı parçaları pompaj tesisini oluşturan yardımcı donanımlardır. Dirsekler suyun yön değiştirmesinde kullanılır. Vanalar suyun debisini ayarlar. T-parçaları ve boru kolları akışı bölerek suyun yön değiştirmesini sağlar. Dip klapesi pompaya doğru olan tek yönlü su geçişine izin verir ve suyun pompadan su kaynağına olan geri dönüş yolunu kapatarak emme borusunun sürekli su ile dolu olmasını sağlar. Dip klapesinden önce bulunan süzgeç, emme borusuna girişinde suyu süzerek yabancı maddelerin boruya girmesini engeller. Borular, dirsekler, vanalar ve diğer yardımcı parçalar birbirlerine flanş, rakor, manşon, redüksiyon, nipel gibi elemanlar yardımıyla bağlanır.

Suyun iletilmesinde kullanılan boruların seçimi nasıl yapılmaktadır?

Suyun iletilmesinde kullanılan boruların seçiminde ve döşenmesinde; suyun özelliği, borunun döşeneceği toprağın durumu, iletim debisi, manometrik yükseklik, borunun tipi ve çapı ile aşınma ve korozyona dayanımı gibi faktörler göz önüne alınır. Sulama pompaj tesislerinde genellikle plastik, alüminyum, demir, çelik, çimento ve beton borular kullanılır.

Pompaj tesislerinde uygun boru seçimi neler kazandırır?

Bir pompaj tesisinde en uygun ve en ekonomik boru çapının belirlenmesi pompaj tesisinin giderleri açısından çok önemlidir. Ekonomik boru çapının belirlenmesinde sabit ve işletme giderleri göz önüne alınır. Sabit giderleri, pompaj tesisi için harcanan toplam yatırımın faiz ve aşınma payı (amortisman) oluşturur. İşletme giderleri sistemdeki sürtünme kayıplarını yenmek için gerekli olan enerji gideridir. İşletme giderlerini sürtünme kaybını etkileyen debi, boru cinsi gibi faktörler ile tesisin yıllık çalışma süresi ile enerji gideri etkiler. Giderler birim boru boyu için boru çapına bağlı olarak yıllık olarak hesaplanır. Boru çapı arttıkça sabit giderler artarken işletme giderleri azalır. Ekonomik boru çapı, sabit ve işletme giderlerinin oluşturduğu toplam giderin minimum olduğu noktada gerçekleşir. Boru, yatırım giderlerinin az olması için küçük çaplı ve işletme giderlerinin az olması için de büyük çaplı seçilmelidir. Sabit ve işletme giderlerini dengeleyen boru çapı ekonomik boru çapıdır (Şekil 8.4). Ekonomik boru çapının saptanmasında genellikle iki yöntem kullanılır. Birinci yöntemde; belirli bir debi için standart çaplarda toplam gider hesaplanarak en az toplam gideri veren çap, ekonomik çap olarak seçilir. ikinci yöntemde, birim boru boyu için boru çapı ile sabit ve işletme giderleri için geliştirilen eğrilerden yararlanılır.

Kavitasyon nedir, açıklayınız?

Sulama pompaj tesislerinde emme hattındaki en büyük sorun kavitasyondur. Emme boru hattındaki suyun herhangi bir noktasındaki basınç değeri, suyun o andaki doymuş buhar basıncının altına düşerse hızlı buharlaşma başlar ve buhar baloncukları ya da hava boşlukları meydana gelir. Bu hava baloncukları yüksek basınç bölgesi olan pompa girişi ve çarka geldiğinde patlar ve çok yüksek basınçlar elde edilir. Bu olaya kavitasyon denir. Santrifüj pompalarda kavitasyon, emme hattındaki basıncın çok fazla düşmesinden kaynaklanır. Kavitasyon; pompanın sesli, titreşimli ve gürültülü çalışmasına neden olur, pompa sanki kum tanecikleri basıyor gibi bir izlenim verir. Çarkta aşınmalara neden olan kavitasyon, aynı zamanda pompa veriminin, debinin ve manometrik yüksekliğin düşmesine neden olur.

Emme hattındaki basıncın suyun buhar basıncının altına düşmesinin nedenleri nelerdir?

Emme hattındaki basıncın suyun buhar basıncının altına düşmesinin nedenleri aşağıdaki gibi sıralanabilir (Keskin ve Güner 2002): • Atmosfer basıncının düşük olması, • Suyun sıcaklığının ve buna bağlı olarak buhar basıncının yüksek olması, • Statik emme yüksekliğinin fazla olması, • Emme borusundaki su hızının yüksek olması, • Emme borusundaki kayıpların büyük olması.

Motordan aldığı mekanik enerjiyi akışkana ileten pompalar kaça ayrılır, anlatınız?

Motordan aldığı mekanik enerjiyi akışkana ileten pompalar genel olarak 2 grup altında incelenir: • Pozitif (hacimsel-volumetrik-yer değiştirmeli) pompalar • Santrifüj (rotodinamik) pompalar (sulama makinaları). Pozitif ya da hacimsel pompalarda akışkan, bir silindir ya da belirli bir hacimde tutularak basma hattına gönderilir. Akış kesiklidir ve verim yüksektir. Santrifüj pompalarda akışkanın tutulduğu belirli bir hücre ya da hacim yoktur ve akışkan emme ağzından girer ve basma ağzından çıkar. Akış süreklidir ve özellikle düşük debi ve yüksek basınçta verim düşüktür. Tarımsal sulamada yaygın olarak santrifüj pompalar (sulama makinaları) kullanılır.

Santrifüj pompalar çok farklı biçimlerde sınıflandırılır. En çok kullanılan sınıflandırmaları açıklayınız?

Santrifüj pompalar çok farklı biçimlerde sınıflandırılır. En çok kullanılan sınıflandırma aşağıdaki gibi yapılabilir: • Suyun pompa içindeki hareketine ve özgül hıza göre: • Radyal akışlı pompa: Su, pompaya aksiyal yönde girer ve radyal yönde çarkı terk eder. Düşük debileri yüksek basınçla iletirler. Özgül hızları nq10-58 arasında değişir. • Aksiyal akışlı pompa: Su, pompaya aksiyal (eksenel) yönde girer, aksiyal yönde çıkar. Büyük debileri düşük yüksekliklere iletirler. Özgül hızları nq100-500 aralığındadır. • Karışık akışlı pompa: Su pompaya aksiyal yönde girer, aksiyal ve radyal doğrultular arasında çarktan çıkar. Orta basınç ve orta debi değeri verirler. Özgül hızları nq 40-150 arasındadır. • Kademe sayısına göre: • Kademesiz pompalar, • Kademeli pompalar. • Çarkların yapım biçimine göre: • Açık çarklı pompalar, • Yarı açık çarklı pompalar, • Kapalı çarklı pompalar. • Suyun çarka girişine göre: • Tek girişli pompalar, • Çift girişli pompalar. • Gövde yapısına göre: • Salyangoz (Volüt) gövdeli pompalar, • Difizör gövdeli pompalar. • Suyu emme durumlarına göre: • Kendinden emişli pompalar, • Kendinden emişli olmayan pompalar. • Pompa milinin durumuna göre: • Yatay milli (eksenli) pompalar: - Uçtan emmeli, - Yandan emmeli, - Alttan emmeli, - Üstten emmeli. • Düşey milli (eksenli) pompalar: - Kuru düşey milli, - Yaş düşey milli, • Eğik milli (eksenli) pompalar. • Gövdenin ayrılma durumuna göre: • Yatay düzlemde ayrılan pompalar, • Düşey düzlemde ayrılan pompalar.

Santrifüj pompaların çalışma prensibini anlatınız?

Santrifüj pompalar, motordan aldıkları hareketle çalışmakta ve emme borusunda vakum meydana getirerek atmosfer basıncının etkisiyle suyun emme borusuna girmesini sağlamakta ve daha sonra suyun kinetik enerjisini artırarak suyu istenilen noktaya göndermektedir. Santrifüj pompalar havayı ememedikleri için emme hattının sürekli su ile dolu olması gerekir. Şekil 8.5’de bir santrifüj pompa ve parçaları görülmektedir. Su, çöp, yaprak vb. kaba yabancı maddelerin süzülmesini sağlayan süzgeç ile tek yönlü su geçişine izin veren dip klapesinden geçerek emme hattına girer. Klape, emme borusundaki suyun boşalmasına izin vermezken suyun çarka doğru olan geçişine izin verir. Emme borusunda pompadan önce bir deveboynu dirsek bulunur. Çarka gelen suyun kinetik enerjisi artırılır ve çarktan çıkan su, gittikçe genişleyen gövde içerisinde kinetik enerjisi potansiyel enerjiye dönüşerek basma hattına iletilir. Gövde, volüt (salyangoz) ve difizör şeklinde olabilir. Gövde ile çark arasında conta ya da sızdırmazlık bilezikleri bulunur. Sızdırmazlık bilezikleri çarktan çıkan suyun gövde ile çark arasından tekrar çarkın girişine geçmesini engeller. Motordan alınan hareket bir mil aracılığıyla pompaya verilir. Motor, mile ya direkt ya da transmisyon düzeni yardımıyla bağlanır. Milin pompaya girişinde salmastra vardır. Pompanın çıkışı basma hattına bağlıdır. Pompa çıkışında ayar vanasından önce geri tepme klapesi bulunur. Ayar vanasıyla pompanın bastığı suyun debisi değiştirilir. Geri tepme klapesi çarktan gelen suyun geçişine izin verirken herhangi bir nedenle pompanın durması sonucu basma hattındaki suyun geri dönerek pompaya zarar vermesine engel olur. Pompanın uzun süre çalıştırılmadığı bazı durumlarda emme hattındaki su eksildiğinde doldurma tapasından su eklenerek emme hattının sürekli su ile dolu olması sağlanır. Bu şekilde pompa her zaman çalışmaya hazır halde tutulur.

Santrifüj pompa parçalarını açıklayınız?

Santrifüj Pompa Parçaları: Santrifüj pompalarda sabit ve hareketli parçalar bulunmaktadır: • Hareketli parçalar: • Çark, • Çarka bağlı sızdırmazlık bileziği, • Pompa mili. • Sabit parçalar: • Emme ve basma ağızları, • Gövde, • Salmastra kutusu, • Gövdeye bağlı sızdırmazlık bileziği, • Pompa yatakları, • Çatı.

Santrifüj pompaların temel elemanlarından olan çarkların görevi nedir?

Çarklar santrifüj pompaların temel elemanlarıdır. Suya kinetik enerji kazandırırlar. Emme hattında negatif basınç oluşturarak suyun emme hattına girmesini sağlayan çarklar emme hattındaki suyu alarak basma hattına gönderirler.

Çarklar kaç sınıfa ayrılmaktadır, açıklayınız?

Çarklar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: • Suyun çarka girişine göre: • Tek girişli çarklar, • Çift girişli çarklar. • Çarkın biçimine ve kanatların şekline göre: • Radyal akışlı çarklar, • Karışık akışlı çarklar, • Aksiyal akışlı çarklar. • Çarkların mekanik tasarımına göre: • Açık çarklar, • Yarı açık çarklar, • Kapalı çarklar. Tek girişli çarklarda su çarka yalnızca tek taraftan girer. Çift girişli çark iki adet tek girişli çarkın sırt sırta yerleştirilmesiyle meydana gelir. Su çarka her iki taraftan girer. Radyal akışlı çarklar suyu merkezden alıp radyal olarak çevreden dışarıya gönderir. Aksiyal akışlı çarklarda suyun giriş ve çıkış doğrultuları aynıdır. Su, yön değiştirmeden merkezden alınır ve karşı taraftan yine merkezden çıkışa verilir. Karı şık akışlı çarklarda su merkezden alınıp 0°-90° arasındaki bir doğrultuda çıkışa verilir. Açık çarklarda kanatlar, çarkın merkezindeki göbeğe bağlanmıştır (Şekil 8.7). Kanatlar arası çoğunlukla boştur. Kolay kırılabilirler. Kirli ve aşındırıcı suların iletimine uygundurlar. Yarı açık çarklarda kanatların arka yüzü kapalıdır. Kanatların arka yüzünde perde vardır. Bu perde; çarkın arka göbeğindeki basıncı azaltır, yabancı maddelerin çarkın arkasında birikmesini önler. Kapalı çarklarda kanatların her iki yüzü de kapalıdır. Temiz suların iletimine uygundur. Su merkezden emilir ve çevreden dışarı verilir. Çark ile mil bağlantısı genellikle vida, kama ve konik bileziklerle yapılır.

Sızdırmazlık bileziklerinin işlevini anlatınız?

Sızdırmazlık bilezikleri; hem çarkta ve hem de gövdede bulunan sızdırmazlık bilezikleri bazen yalnızca gövdeye takılırlar. Sızdırmazlık bilezikleri, çark ile gövde arasında bir conta görevini görerek sızdırmazlığı sağlar ve çark ile gövde arasındaki aşınmalara engel olur.

Pompa mili elemanı nedir ve işlevini açıklayınız?

Pompa mili motordan aldığı hareketi çarka iletir. Milin eğilmeye, kırılmaya, aşınmaya ve korozyona dayanıklı olması gerekir. Paslanmaz çelikten yapılır. Salmastra kutusunda, yataklarda ve çarkta milin doğrudan temasını önlemek ve aşınma durumunda mil yerine değişmesini sağlamak amacıyla milin dışına yüksek karbon çeliğinden, paslanmaz çelikten ya da pirinçten yapılan bir kovan geçirilir.

Emme ve basma ağızları basma hattında ne işe yaramaktadır?

Emme ve basma ağızları, pompanın emme ve basma hattına bağlanmasını sağlarlar.

Gövdenin görevini açıklayınız?

Gövdenin görevi çark tarafından suya verilen kinetik enerjiyi gittikçe genişleyen yapısıyla basınç enerjisine dönüştürmektir. Üzerinde pompa ile emme ve basma ağızları bulunur. Gövde pompanın ana omurgasıdır. Çark, mil ve salmastra gövdeye bağlıdır. Volüt (salyangoz) ve difizör olmak üzere iki tipi vardır. Volüt gövde gittikçe genişleyen yapısıyla salyangoza benzer. Difizörlü gövdede salyangoz yapının yanında çarkın etrafına bir difizör yerleştirilmiştir. Difizör, halka şeklindedir. Çarktan çıkan su, ana gövdeden önce bu difizörden geçmekte ve sonra salyangoz gövdeye ulaşmaktadır. Tek kademeli pompalarda volüt, çok kademeli pompalarda difizörlü gövde kullanılır. Difizörlü gövdenin en büyük avantajı veriminin yüksek olmasıdır. Ancak ek bir maliyet getirdiğinden yatırım maliyetini olumsuz etkilemekte ve ayrıca pompanın işletme noktası dışında çalışması durumunda titreşimlere ve düzensiz çalışmalara neden olmaktadır.

Salmastra nedir, açıklayınız?

Salmastra; içinde pamuk, keten, teflon, karbon, grafit gibi sızdırmazlık elemanlarının bulunduğu bir kutu şeklindedir. Milin gövdeye girişinde bulunur. Salmastra, mil ile gövde arasındaki su ve hava sızdırmazlığını sağlar. Salmastra; pompa ekseni; emme su düzeyinin üstünde ise dışarıdan pompanın içine hava emilmesini, emme su düzeyinin altında ise pompa içinden pompanın dışına su sızmasını önler.

Pompa yataklarının işlevini açıklayınız?

Pompa yatakları pompa milini radyal ve aksiyal yüklere karşı korur ve dönme ekseninin değişmesini engeller. Düz (kaymalı) ve rulmanlı tip yataklar vardır. Santrifüj pompalarda yaygın olarak rulmanlı yataklar kullanılır.

Çatı nedir ve işlevini açıklayınız?

Çatı, pompa ile motoru rijit bir cisim gibi aynı eksende tutar. Bağlama çatısı ve zemin çatısı olarak iki kısımdan meydana gelir.

Pompanın mil gücü ne demektir?

Suyun kaynaktan alınıp tarlaya iletilmesinde kullanılan pompanın mil gücü denir. Bu güce pompanın yuttuğu güç ya da fren gücü denir.

Pompanın bastığı suyun debisi nelere bağlıdır?

Pompanın bastığı suyun debisi, borunun kesit alanı ve borudaki su hızına bağlıdır. Debi; sulama yapılacak bitki cinsi, toprak tipi, iklim değişkenleri ve sulanacak alanın genişliğine bağlıdır. Manometrik yükseklik, sistemin işletme basıncıdır ve geometrik yükseklik ile kayıpların toplamından oluşur. Pompanın yuttuğu güç, tesisin çalıştırılması için gerekli olan enerji kaynağının büyüklüğünü belirler. Pompa verimi, tesiste kullanılan santrifüj pompanın yapısal özellikleri ile tesisin işletme koşullarına bağlıdır. Pompa veriminin yüksek olması, alınan enerjiye karşılık işin daha az enerji kaybı ile yapıldığını gösterir.

Borulardaki sürtünme kayıpları nasıl meydana gelir, açıklayınız?

Borulardaki Sürtünme (Yük) Kayıpları Boru hatlarındaki sürtünme kayıpları düz borular ile vana, dirsek, T-parçası gibi (yardımcı) şekilli boru parçalarında meydana gelir. Düz borulardaki kayıplar boru ile su arasındaki sürtünmeden, şekilli boru parçalarındaki kayıplar da akımın yönünün ve hızının değişmesinden kaynaklanır. Sürtünme kayıplarının hesaplanmasında kullanılan yöntemler 2 başlık altında toplanır: • Üslü formüller, • Darcy-Weisbach formülü. Üslü formüllerden en fazla kullanılanı Blair formülleridir. Bu yöntemde boru tipleri 4 sınıfa ayrılmıştır ve her sınıf için ayrı formül ve bu formülden yararlanarak hazırlanmış grafik vardır. Hesaplamalar grafik ya da formüller yardımıyla yapılabilir. Darcy-Weisbach formülü sürtünme katsayısına dayalı bir formüldür. Bu formüldeki sürtünme katsayısı Moody diyagramından bulunur.

Santrifüj pompalardaki karakteristik eğrileri açıklayınız?

Santrifüj pompalarda; manometrik yükseklik, debi, verim ve güç değerlerine bağlı olarak olmak üzere 3 tip karakteristik eğri vardır. Karakteristik eğrilerin çiziminde yatay eksende debi, düşey eksende manometrik yükseklik, güç ve verim değerleri bulunur. Eğrilerin çizimi yapılırken pompa devri sabit alınır.

Bir işletmeye pompa seçilirken nelere dikkat edilmelidir?

Bir işletmeye pompa seçilirken sistem sürtünme eğrisi ile pompa karakteristik eğrilerinden yararlanılır. Bu amaçla sistem sürtünme eğrisi ile pompa karakteristik eğrileri koordinat sisteminde çakıştırılır. Pompanı n (HmQ) eğrisi ile sistem sürtünme eğrisinin kesim noktası sistemin işletme noktasıdır(iN). (Hm-Q) eğrisi ile sistem sürtünme eğrisinin kesiştiği işletme noktasının yüksek verim noktasının yakınında olması istenir. işletme noktasından yatay ve düşey doğrular çizilerek bu doğruların karakteristik eğrileri kestiği noktalar ve bu noktalardaki debi, güç, verim ve manometrik yükseklik değerleri okunur. Eğer fren gücü eğrisi çizilmemişse formül yardımıyla (PYG) bulunur. Sulama pompaj tesisine en uygun pompa seçiminin yapılmasında, bu teknik değerlendirmenin yanında; sabit ve işletme giderleri, kavitasyon koşulları, pompanın seri ya da paralel çalışma durumu, dönme yönü, yatay mı yoksa düşey milli mi olacağı, yaş ya da kuru mu çalıştırılacağı, zemin koşulları, deniz seviyesinden olan yükseklik, taşıma olanakları ve pompanın tahrik edileceği kuvvet kaynağı (dizel motor, benzinli motor, elektrik motoru, traktör kuyruk mili) göz önüne alınmalıdır. Pompaj tesisinin kurulacağı yerde elektrik enerjisi varsa elektrik motorları tercih edilmelidir. Dizel motoru ucuz giderli olduğundan ikinci tercih edilen motor tipidir. Termik ve elektrik motorlarının olmadığı yerlerde traktör kuyruk milinden hareket alınarak pompa çalıştırılabilir. Pompayla kuvvet kaynağını birbirine bağlarken pompa ile motorun güç, devir sayısı ve millerin dönme yönü uyumlarının göz önünde bulundurulması gerekir.

Sulamayı tanımlayınız.

Pompaj tesisi nedir?

Sulama pompaj tesisinin ana bölümleri nelerdir?

Santrifüj pompa parçaları nelerdir?

Pompaj tesisinde bulunan yardımcı parçalardan dip klapesinin kullanım amacı nedir?

Mutlak ve manometrik basıncı açıklayınız.

Statik emme yüksekliği (hse), Statik basma yüksekliği (hsb), Geometrik yükseklik (Hg), Dinamik emme yüksekliği (hde), Dinamik basma yüksekliği (hdb) ve Manometrik yükseklik (Hm) terimlerini açıklayınız.

Sulama pompaj tesislerinde genellikle hangi tip borular kullanılır?

Kavitasyon nedir?

Santrifüj pompalarını sınıflandırınız

Santrifüj pompalarının çalışma prensibini kısaca açıklayınız.

Santrifüj pompalarında kullanılan çarkları sınıflanırınız.

Santrifüj pompalarında kullanılan salmastranın görevi nedir?

Pompa yatağının görevini açıklayınız.

İşletme noktası (İN) nedir?

İletim düzeni nedir?

Moody diyagramı nedir?