UM Desígnio Manual
para Rodas de Água
com detalhes para aplicações para
que bombeia água para uso de aldeia e
que dirige maquinaria pequena
WILLIAM G.
FORNOS
VITA
1600 Bulevar de Wilson, Apartamento 500,
ARLINGTON, VIRGNIA 22209 E.U.A.
TEL:
703/276-1800. Fac-símile: 703/243-1865
Internet:
pr-info@vita.org
[C]VITA, Inc. 1975,
Reprints:
1977 de março
1981 de junho
1989 de janeiro
ÍNDICE DE
LISTA DE MESAS
LISTA DE FIGURAS
SEPARE UM: A RODA DE ÁGUA
eu Introdução de
II Formulação do Problema
III Desígnio Limitações - Vantagens e Disadvantages
IV Considerações Teóricas para Desígnio
UM.
Stall Torque
B.
Power vs de Produção. Velocidade; Fluxo Exigido Taxa
C.
Balde Desígnio
D.
Bearing Desígnio
E.
Cabos de
F.
Considerações Secundárias
V Considerações Práticas para Desígnio
UM.
Materiais de
B.
Construção Técnicas
C.
Manutenção de
SEPARE DOIS: APLICAÇÕES
eu Water que Bombeia
UM.
Pump Critérios de Seleção
B.
Anexo de para Roda
C.
Sereno
II Outras Aplicações
APÊNDICE I Amostra Cálculo
APÊNDICE II Um Pistão Facilmente Construído Pump:
por Richard Burton
BIBLIOGRAFIA
LIST DE MESAS
Mesa I Baia Torque por Pé de Width
Mesa II Cavalo-vapor produção para um Torque Constante
Roda de por RPM por Pé de Largura
Mesa III Água Poder Contribuição para Roda por per de RPM
Foot de Largura para Manter Torque Constante (hp.)
Mesa IV Fluxo Taxa em Galões Imperiais por RPM
por Pé de Largura de Roda Requerido
Maintain Torque Constante
Mesa V Estimated Máximo Produção Cavalo-vapor for
Constante Contribuição Água Fluxo Taxa Condição
Mesa VI Limites Superiores em Fluxo de Useable Taxam for
Rodas de Tamanho Várias
Mesa VII Peso Aproximado Acarretado por Cada Bearing
Mesa que Máximo de VIII que Agüenta Diâmetro Requereu para for
Loadings Vários
Mesa IX Padrão Tubo Tamanhos para Uso como with de Eixos
Bearing a 12 polegadas de Extremidade de Roda
Mesa X Estimated Fricção Factors
Mesa XI Cume Bomba Pistão Velocidades para Vara de Bomba Prendida Diretamente a uma Manivela na Roda
Mesa XII Cume Força na Vara de Bomba de um Piston
Pump para as Pessoas enfadonhas Várias e Cabeças
Mesa Volume de XIII de Água em Delivery De tamanho Vários
Pipes ([ft.sup.3])
Mesa XIV Força Inercial por Polegada de Golpe para Various
Volumes de de Água a Velocidades de Ciclo de Bomba Várias
Mesa que Cavalo-vapor de XV Requereu para Água que Bombeia at
Taxas de Fluxo Várias e Cabeças
Mesa que Quantidades de XVI de Água Bombearam por for de Golpe
a Pessoa enfadonha Vários e Tamanhos de Golpe
LIST DE FIGURAS
Figure 1 Side View Esquemático de Forma de Balde
Figure 2 Visão Esquemática de Distribuição de Água em Wheel
Figure 3 Visão Esquemática de uma Slider-manivela Mechanism
Figure 4 Visão Esquemática de um Pump Trunnion-montado
e Manivela
Figure 5 Visão Esquemática de um Jugo de Sulco Mechanism
Figure 6 Visões Esquemáticas de um Satisfatório Came-activated
Pump Vara
PART UM:
A RODA DE ÁGUA
INTRODUÇÃO DE I.
poder Abastecedor para muitos locais remotos no mundo de central
geradores que usam métodos de distribuição habituais são economicamente qualquer um
unfeasible ou será muitos anos vindo.
Power onde desejável, vá
então precise ser gerada locally. maquinaria comercial Vários
é comercializada, mas o dispêndio de capital exigido ou maintenance/running
custo está além da capacidade de muitos usuários potenciais.
que Algum esforço tem
gastada na Universidade de Papua-Nova Guiné de Tecnologia para inventar
baixos meios de custo de gerar quantias modestas de poder em locais remotos.
Este papel faz a reportagem de um tal projeto que envolve o desenvolvimento baixo de
maquinaria de custo para prover poder mecânico.
Embora o uso final para o qual o poder é posto as fontes naturais
de energia que pode ser utilizada é categorizada razoavelmente prontamente.
Entre
eles:
1.
Falling água
2.
ANIMALS
3.
Sun
4.
Wind
5.
Fóssil combustíveis
6.
combustíveis Nucleares
7.
desperdício Orgânico
Sol, vento e água são grátis e renováveis no senso que usando
eles nós não alteramos a utilidade futura deles/delas.
De operar continuamente
considerações de custo, uma escolha de entre estes é atraente.
De
hydro-poder de consideração de custo importante pode ser muito sem atrativo.
Sun
e vento tem limitações naturais óbvias fundadas em tempo local
conditions. Furthermore, por razões tecnológicas e econômicas, solar
uso de poder é limitado agora a aplicações que utilizam a energia
diretamente como parte de um calor Animais de cycle. requerem cuidado especializado e
comida contínua Conversão de sources. de desperdício orgânico para energia de useable
está sendo experimentada com, com sucesso variado, em várias partes de
o mundo.
Qualquer a forma da energia naturalmente acontecendo, pode ser transformado,
se necessário, em useable dê poder a em uma variedade larga de modos.
A escolha de método depende de uma interação complexa de muitos considerações
enumerar completamente aqui, mas entre eles é:
1.
o uso para o qual o poder será posto;
2.
a forma na qual será utilizado.
Isto
geralmente, mas não exclusivamente, cai no
categorias largas de mecânico e elétrico;
3.
o econômico e recursos naturais disponível;
4.
Disponibilidade de de instalações de manutenção satisfatórias;
5.
se a maquinaria deve ser portátil ou não.
FORMULAÇÃO DE II. DO PROBLEMA
Na ausência de um pedido específico de governo ou qualquer externo
corpo, a decisão foi levada fundada principalmente na abundância óbvia de
poder de água disponível para investigar as possibilidades de desígnio amplamente para
baixa maquinaria de custo para produzir quantias pequenas de poder mecânico.
Um
aplicação potencial imediatamente óbvia é a geração de elétrico
dê poder a, mas porque razões mencionaram em parte debaixo de " Outras Aplicações " Dois
este não foi pursued. However, em muitos lugares, que aldeias são
localizada a um pouco de distância da fonte tradicional de beber água.
O uso planejado principal para o poder gerado pela máquina discutida
neste manual foi o bombeando de água de potable para distribuição
a um village. O projeto, assim, incluiu construção
de um anexo de bomba simples also. que Vários outros usos de potencial são
discutida depois.
Foram decididos limites na extensão do projeto baseado numeroso
considerações:
1.
Mínimo de de dispêndio de capital indicou um dispositivo
que poderia ser construído localmente de barato
Materiais de sem componentes especializados, caros
ou maquinaria requereram.
2.
construção Local sugestionou o desejo de
projetam detalhes que requerem só construção simples
Técnicas de .
3.
desde que era provável que a instalação fosse remota (indicando
uma escassez provável de negociantes qualificados locais)
Manutenção de , se qualquer, teria que ser mínimo e
simples.
4.
O dispositivo deveria ser tal que conserto, se qualquer, pôde
seja levado fora em-local com partes e ferramentas necessárias
iluminam bastante ser levada facilmente para o local.
5.
As considerações habituais de segurança têm que aplicar com o
Conhecimento de que as crianças de aldeia não puderam not/would
be manteve longe do dispositivo.
Eu decidi concentrar em investigar a viabilidade de usar o
molhe roda, isto que é o dispositivo que parecia aperfeiçoar provável
os critérios partidos above. There são outros tipos de máquinas satisfatório
por criar poder mecânico de fontes de hydro, mas nenhum, conhecido a mim,
pode ser construída com tais técnicas simples que requerem tão baixo um nível
de habilidades de comércio como a roda de água de madeira.
Rodas de água estão em uso agora em partes várias do mundo.
que Muitos têm
construída em um ad hoc base e varia em complexidade, eficiência,
e ingenuidade de desígnio e construção.
O dispositivo básico é tão simples
que uma roda executável pode ser construída por quase qualquer um que tem o
deseje a try. However, as sutilezas de desígnio que separa adequado,
de modelos inadequados esses podem escapar sem suficiente técnico
training. que O número de projetos abandonou depois de uma vida relativamente curta
atesta ao fato que designers/builders têm freqüentemente mais arrancar que
skill. parece desejável para atacar o problema em uma moda sistemática
com um objetivo de estabelecer um desígnio manual para a seleção de
próprios tamanhos exigiram satisfazer uma necessidade específica e partir desígnio
características baseado em princípios de engenheiro de som.
que eu ofereço para o seguinte
como uma tentativa para conhecer aquele objetivo.
A roda consiste de segurar o água-fixo em uma armação e
organizada junto de forma que baldes e armação gire sobre um eixo de centro
que é orientada perpendicular ao fluxo de água de enseada.
Traditional
desígnios empregam o undershot, overshot ou configurações de peito.
No
roda de undershot, os fluxos de água de enseada tangente à extremidade de fundo do
wheel. Na roda de overshot, a água é trazida em tangente ao topo
extremidade da roda, enchendo o balde parcialmente ou completamente.
que é levado
nos baldes até esvaziou um pouco fora antes de alcançar o mais baixo ponto
no wheel. A roda de peito tem água que entra na roda mais ou
radially de leas, enchendo os baldes e sendo esvaziada novamente então perto do
fundo do wheel. que valores de eficiência Típicos variam de tão baixo quanto 15%
para o undershot para bem em cima de 50% para o overshot com o peito
roda em-entre.
Nós concentraremos na roda de overshot como sendo provável escolhido
dar produção de poder de máximo por dólar valeram, ou por libra de máquina, ou
por manhour de tempo de construção fundado em efficiences esperado.
Mitigando
contra esta escolha a necessidade é para umas terraplenagens mais complexas
e modo de raça com a roda de overshot em onde a água deve ser guiada
a um nível pelo menos como longe sobre a saída como o diâmetro do
wheel. em cima do que A roda de undershot, claro que, somente pode ser fixada abaixo
o fluxo com virtualmente nenhuma preparação de raceway necessário.
Mas em
muitos fluxos a elevação e cai com chuva local pesada é espetacular,
assim proteção de inundação seria uma consideração principal por qualquer tipo de dispositivo.
A proteção de inundação mais simples é um canal que conduz do rio para o
instalação, com enseada para o canal controlaram manter água de inundação
no stream. principal desde que um canal de diversão provavelmente seria requerido
de qualquer maneira, as vantagens são muito bem que um local satisfatório para empregar um
roda de overshot pode ser achada para a maioria das instalações.
No evento que
a instalação de overshot é impossível, o undershot roda escarranchando,
o canal de diversão é simples a uso.
Outra consideração que faz a roda de overshot atraente é o
facilidade com que pode controlar lixo no fluxo.
First, a água,
brotos em cima da roda e assim lixo tende ser arremessado fora na rabo-raça
sem pegar em um bucket. Secondly, não há normalmente o
espaços apertados entre raça e roda nas quais lixo pode esmagar.
Somewhat
são requeridos próprios arranjos mais íntimos com peito e undershot
rodas para adquirir eficiência boa.
LIMITAÇÕES DE III. - VANTAGENS E DESVANTAGENS
que A roda é um dispositivo de velocidade lento limitou para consertar asperamente entre
5 e 30 rpm. Consequently isto limita sua utilidade como uma fonte de poder
para geração de eletricidade ou qualquer outra operação de velocidade alta por causa de
o passo para cima em velocidade required. Embora não um grande problema de um
ponto de vista criando, engrenagem adequada ou outro velocidade multiplicando
dispositivos envolvem complexidades crescentes em termos de dinheiro, potencial,
problemas agüentando, e manutenção.
A velocidade lenta é vantajosa quando a roda é utilizada por dirigir
certos tipos de maquinaria deram poder a já em uso e atualmente por
hand. Café hullers e hullers de arroz são dois que só requerem
cavalo-vapor fracionário, baixa velocidade que input. Water que bombeia pode ser realizado,
a virtualmente qualquer speed. produção de velocidade Lenta de uma roda não pode de
curso, diretamente dê poder a uma bomba centrífuga ou axial.
O deslocamento positivo
bomba " de " balde ou bomba de elevador de sucção já em uso em vários
aldeias regularmente operam bem a debaixo de 100 ciclos por minuto e lata
seja adaptada para uso junto com uma roda a velocidade lenta.
Isto de
curso, foi terminado para centenas - talvez milhares - de anos em outro lugar.
Dispositivos deste tipo têm relativamente baixa capacidade de produção de poder.
O
produção de poder depende das dimensões da roda, a velocidade e
o useable fluem taxa de água à roda.
Como um exemplo, um reconstruiu
roda de peito instalou em um museu na América de 16 pés fora de
diâmetro e com profundidade de balde de 12 em. operando a 7 rpm, com
taxa de fluxo de 28 pés cúbicos de água por segundo teve um poder calculado
produção de 18.5 hp (14 kw) (calculou a uma eficiência de 100%).
Actual
produção naquela roda não esteve medida mas seria menos de 10 hp
(7.5 kw) . UNS 3 pés OD, 1 1/2 pés modelo de vide construído pelo autor é
no cavalo-vapor fracionário gama.
Já mencionada uma vez, vale que enfatiza que uma água de useable
roda pode ser construída quase em qualquer lugar que um fluxo permitirá, com o
mais cru de ferramentas e habilidades de carpintaria elementares.
IV. CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS
A. Stall Torque
A capacidade de torque de baia da máquina, ignorando a velocidade,
efetuam da água que encontra nos baldes protelados, é facilmente
calculou por uma adição simples de momentos sobre a dívida de cabo
para o peso de água em cada enchida ou balde parcialmente cheio.
Obviously que isto dependerá em parte da quantia de spillage
do balde que em troca depende de balde Balde de design.
configurations usou no 18º e 19º século variou, enquanto dependendo
na habilidade do builder. Eles eram empiricamente determinados
no critério de maximizar torque maximizando retenção de água
nos baldes enquanto reconhecendo aquele desígnio ótimo nisto
Critério de também requereu complexidades de construção aumentadas.
Baldes de de forma mostrados schematically em uma visão lateral, Figo.
1,
dmf1x9.gif (600x600)
seja usado para overshot e peito configurations. A reta
apoiou baldes são menos eficientes mas mais simples a construct. O
Largura de do fundo do balde era tipicamente 1/4 da largura
do annulus onde aquela configuração era chosen. Purely
baldes radiais eram usados em rodas de undershot.
é conveniente para usar três das dimensões da roda para
Cálculo de da capacidade de torque da roda:
o exterior
Rádio de , r; a largura de roda, w, i.e., de lado a lado; e o
annulus largura, t, definido como t = (fora de diâmetro - dentro de
DIAMETER)/2 DE . Veja Figo. 1.
A relação da largura de annulus, t, para o rádio externo, r, é
importante para desígnio de roda como lá limites práticos são o
valores úteis que podem ser employed. Neste papel só relações
0.05 t/r <0.25 são considered. Para relações menores, o potencial,
Produção de por pé de diâmetro da roda é considerada muito baixa para
é prático.
Para valores maiores, os baldes se tornam isso tão profundamente
há tempo insuficiente para encher cada um como passa abaixo o
correm saída.
Also, desde o torque e poder depende de ter
o peso de água à maior possível distância do
roda eixo, aumentos de profundidades de annulus crescentes peso de roda total
mais rápido que aumenta poder output. que O resultado é que se mais
De poder de é precisado é melhor para aumentar o O.D.
que aumentar
a largura de annulus para valores que excedem t/r = 0.25. Em deste modo o
roda peso e os componentes estruturais para apoiar aquele peso
permanecem muito vantajosos economicamente para uma determinada produção de poder.
Historically, rodas tenderam a ter valores de t/r ao redor 0.1 para
0.15.
limites Superiores em largura de roda tenderam para aproximadamente 1/2
o O.D. por causa de problemas estruturais com rodas mais largas.
que pode ser calculado que as rodas de overshot operam com o
equivalente de aproximadamente 1/4 dos baldes full. Que é, o
somam peso de água que faz trabalho útil na roda é 1/4 de
o total que seria contido em um sólido anular de dimensões
igual ao O.D., RG e largura do wheel. O atual
peso distribuição da água é como schematically mostrado dentro
Figo de . 2a por causa de spillage dos baldes como se aproximam eles
dmf2x11.gif (600x600)
a raça de rabo.
Se nós assumimos que a água está concentrada dentro o
quadrante anular mostrado em Figo.
2b, o torque de baia pode ser calculada
mais facilmente.
que UM fator de correção satisfatório poderia ser aplicado
para responder por desígnio de balde atual, se aquele refinamento fosse considerado
necessário.
Results para rodas de dimensões várias são determinados em Mesa 1.
dmft1120.gif (600x600)
Experiência de mostrou aquele muitos treinaram os usuários non-tecnicamente de
estas informações serão mais confiantes da habilidade deles/delas para usar
Dados de cedidos tabelar que em form. vívido serão apresentadas Ambos
aqui quando apropriado.
B. Power Produção
Power produção é o produto do torque no cabo de produção e
o rotational aceleram do shaft. Na suposição que lá
é fluxo de água de enseada suficiente para manter os baldes cheio, assim,
que mantém a constante de torque, a produção de poder aumenta linearmente
com velocidade.
Em um local onde há virtualmente um ilimitado
enseada água provisão, este cálculo dará um limite superior para
a produção de poder que pode ser esperada.
A produção de cavalo-vapor por rpm por pé de largura é mostrada em Mesa II.
dmft2150.gif (600x600)
a Mesa entrada de II apropriado à roda de tamanho usaram tempos o
velocidade atual em rpm cronometra a Largura Da roda em pés.
A contribuição de poder de água é o poder de máximo que a roda pôde
alcançam se fosse 100% efficient. que é calculado como o produto
do peso específico da água, a taxa de fluxo de volume, e cabeça e
é determinado em Mesa III para comparison. que Esta entrada também está em cavalo-vapor
dmft3170.gif (600x600)
que exigiu manter os baldes cheio e é determinado em Mesa IV.
dmft4190.gif (600x600)
pela parede de balde thickness. para o que Isto pode ser corrigida depois se
desejou.
que A cabeça é assumida aqui para ser o diâmetro da roda.
A mais baixa extremidade da roda é a permissão de elevação mais alta para
Tailrace de molham sem interferir com a roda e são um lógico
Dado de .
Raramente são achados Enseada raceways com um declive significante assim
que velocidade efetua de água de raceway são small. que parece suficientemente
preciso calcular a elevação de enseada como o topo do
Roda de .
que Qualquer erro assim introduzido estará no conservador
apóiam de qualquer maneira.
que eficiência Teórica avalia para a roda que usa as suposições
adotou tão longe pode ser achada levando a relação da produção de poder
de Mesa II e a contribuição de poder correspondente de Mesa III. Estes
avalia, para a distribuição de peso de água assumida antes, está aproximadamente
50% para as rodas de annulus estreitas e só derruba para debaixo de 45% para
o annulus mais largo wheels. Como previamente mencionada, um bem projetou
e construiu roda dará eficiências melhoram que this. Isto
valor comparativamente modesto é principalmente o resultado de não considerar
o efeito da água ainda nos baldes debaixo do
centerline horizontal.
reflete o fato que o simplificando
Suposição de que os baldes permanecem meio modo cheio abaixo a roda
e de repente esvazia toda sua água não é accurate. Que inexatidão
é tolerável porque 1) faz a análise tão simples
e 2) dá figuras ligeiramente conservadoras para poder de forma que
que quase todo leitor será assegurado de adquirir poder suficiente
igualam de rodas de construção relativamente amadora.
Quando o fluxo de água é menos que o exigido encher cada balde
completamente como pode ser o caso para um fluxo de tamanho limitado, o
dão poder a características são alteradas dentro que o torque é agora um
funcionam de velocidade.
Using a suposição de um quadrante anular
trabalhando, mas não cheio, o volume de água, V, no quadrante é
V = Q/4N
onde Q = taxa de fluxo de volume ([ft.sup.3]/min)
N = velocidade (rpm)
O peso de água no quadrante anular a qualquer velocidade é então
pgV onde
p = densidade de água
g = aceleração gravitacional
Com unidades em pés, libras, e minutos, o cavalo-vapor a ser esperado
deste annulus trabalhar é
HP DE = 2[PI] NT
--------
33,000
onde T = pgV[bar]x = pgQ[bar]x
---------
4N
[bar]x é a distância ao centroid do quadrante anular do
rotação axis. é igual para calcular a média diameter. [D.sub.av], do annulus
dividida por [pi].
Então
HP DE = 2[PI]NPGQ[D.SUB.AV] = PGQ[D.SUB.AV]
------------------- -------------
4[PI]NX33,000 66,000
O poder é independente do speed. A eficiência é o mesmo
como previously. calculado é porque o poder de produção é um
funcionam do diâmetro comum para o que a eficiência cai
rodas de annulus largas de um fixo fora de diameter. poder Potencial
Produção de de uma roda que opera debaixo das condições de fluxo constante
pode ser calculado facilmente pela equação para poder de contribuição de água,
que assume 50% eficiência de máximo e cabeça igual para o exterior
Diâmetro de .
Power debaixo de condições de fluxo constantes para rodas de diâmetro várias
é mostrado em Mesa V para fluxo provavelmente atingível rates. Os valores
dmft5230.gif (600x600)
Entradas de através de fatores como mostrada ao fundo da mesa para vários
valores de t/r práticos.
o protótipo de O autor com t/r = .17 testaram
a aproximadamente 150 gpm, deu poder de produção de aproximadamente .06 hp
em acordo razoável com os valores preditos em Mesa V.
Blank espaços são esquerdos onde taxas de fluxo são não prático para o
roda tamanho dado.
saltos Superiores para taxas de fluxo práticas para vários
roda tamanhos são achados multiplicando a entrada de Mesa 1 pelo
limite superior prático de velocidade e largura para o O.D.
e é
mostrado em Mesa VI.
sujeito ao que mais Baixos saltos são consideravelmente mais
Conjeturas de .
Na suposição que seria antieconômico para
constroem uma roda de largura menos que 1 pés e operar isto a
menos de 25% capacidade (escolha completamente arbitrária) para o
Velocidades de citaram em Mesa VI que os mais baixos saltos úteis podem ser calculados.
Estes são indicadas através de espaço em branco debaixo do 100 gpm e
200 colunas de gpm em Mesa V.
MESA DE VI
Limites superiores em Useable Fluxo Taxas para Rodas de Tamanho Várias em Galões Imperiais Por Minuto (assumindo
roda largura = 1/2 (O.D.)
e velocidade periférica é 5 ft/sec.)
Fora de Diâmetro (pés)
3 4 6 8 10 14 20
Annulus
Width RPM a 5 ft/sec velocidade periférica
+(IN. ) 32 24 16 12 10 7 5
2 500 625 1000
3 700 900 1400 1900 2500
4 900 1150 1800 2400 8000
6 1650 2600 3500 4500 6000 9500
8 3400 4500 6000 8500 12000
10 5500 7500 10500 15500
12 6500 9000 12500 18500
16 17000 24000
20 20000 30000
24 35000
O limite superior para a velocidade à qual a roda operará depende
primarily na taxa à qual a roda atira o entrante
molham fora de forma que isto não é utilized. que Isto depende principalmente
na velocidade e rádio da roda e secondarily no
balde configuração e sua relação para a água de enseada.
que As figuras citaram em Mesa que VI estão baseado na regra de dedo polegar
velocidade periférica de 5 ft/sec. Com rodas menores isto é um
mordeu alto, baseado em protótipo tests. Com as rodas maiores o
velocidade periférica pode ser tão alta quanto 8 ft/sec.
em resumo, o tipo de vs de poder.
curva de velocidade que aquele pode esperar
de uma roda de água é como segue para taxas de fluxo fixas:
Linearmente
que aumenta de zero velocidade até a velocidade a qual os baldes
já não pode ser enchido completamente pelo fluxo prevalecente, então,
constante até a velocidade à qual quantias significantes de água são
rejeitou da roda atirando ação, enquanto diminuindo depois disso
em proporção (asperamente) para o quadrado da velocidade.
C. Balde Desígnio
O desígnio de balde ótimo é levado para ser que que produz o
maior torque na roda shaft. O limite superior para esta condição
é que os baldes enchem completamente ao topo, leve o cheio
molham peso sem spillage para o fundo e esvaziam as cargas deles/delas
lá.
There não é um método prático de alcançar este máximo.
Com baldes fixos, o melhor nós podemos fazer é minimizar spillage de
os baldes como eles viajam do topo onde eles estão cheios,
para o fundo onde eles deveriam estar vazios (para limitar perdas
incorreu levando água para cima o lado de parte de trás da roda).
There são amplamente dois estilos de balde como mostrada em Figo.
1. No
dmf1x9.gif (600x600)
Reta de apoiou balde os limites no ângulo que o balde faz
com a tangente ao O.D.
ou I.D. (Veja Figo. 1) é de tangential
(0[degrees]) para radial (90[degrees]) . Com baldes de tangential, o recheio
Processo de está lento ao topo por causa do ângulo muito raso com
respeitam ao incoming(nearly horizontal) water. Furthermore o
que esvazia processo ao fundo não está completo até depois o
Balde de passa centre. morto para fundo Isto leva um pouco de água para cima o
atrás lado e por conseguinte reduz o efficiency. Ao outro
baldes extremos, radiais estão quase vazios até que eles fossem
1/4 volta do topo porque a parede de balde está então horizontal.
Nós podemos calcular o ângulo ótimo assumindo que o maior
Efeito de estará devido ao balde a cujo peso está agindo o
maior distância do shaft. puxando baldes de vários
pesca nós podemos calcular, graficamente, o optimum. Enquanto o
tangential balde leva a maior quantia de água, seu centroid,
Distância de não é um máximo que O máximo acontece a um balde
pescam (para a tangente ao RG) de cerca de 20[degrees] . Enquanto o
ainda chegam de água retida às 90[degrees] depois de topo centro morto por
esta forma de balde é aproximadamente 20% menos que para o balde de tangential, o
Perda de é compensada para dentro o cedo recheio e esvaziando cedo.
Especially em esvaziar, os 20[degrees] inclinação é um fator principal
como o comprimento do balde (distância de extremidade de RG para O.D.
extremidade) é
mais que 30% mais curto que o tangential bucket. Com um 30[degrees]-balde,
o peso que leva capacidade às 90[degrees] depois de topo centro morto tem abaixo
para aproximadamente 65% do tangential, uma figura que é tão baixa que isto
não pode ser compensado para pelos efeitos secundários em eficiência
como encher e emptying. Esta técnica vívida, enquanto de
nenhum valor adicional projetando qualquer roda individual, também espetáculos
que a suposição da distribuição de água em cima de um superior
Quadrante de é um razoável por calcular torque.
eu recomendo o ângulo de parede de balde seja mantida entre 200 e 250 para
a tangente de RG.
O uso de apartamento assentou baldes não mude significativamente o
molham levando capacidade por parede pesca de 20[degrees] . que O propósito é
para diminuir a distância a água tem que viajar para esvaziar o balde.
Seu uso é crescentemente benéfico a relações de t/r grandes mas o
O construtor de tem que aceitar que a construção é complicada um pouco mais
que o da reta apoiou bucket. Bottom que larguras devem
é aproximadamente 1/4 da largura de annulus, t. que Este testamento cortou para 25%,
fora a largura lateral com o economizar auxiliar em distância de travelling
para esvaziar o balde.
que A significação disto é que menos água é
levou para cima o lado de parte de trás do wheel. Qualquer água levada para cima o
atrás lado abaixa o efficiency. eu não posso dar figuras para o
Melhoria de de eficiência que usa apartamento assentou baldes mas parece
duro imaginar até dez pontos de porcentagem.
Historically, formas de balde variaram considerably. que Eles eram,
até onde eu posso determinar, emperically. escolhido (Em um histórico
sentem este é arbitrariamente " um eufemismo para " ou " através de conjeturas " educada).
até que os engenheiros, em lugar de os carpinteiro-artesãos,
estavam considerando o problema que a utilidade da roda de água era
já no declínio).
Even em relativamente recentes manuais para
Construção de , aproximadamente 1850, enquanto rodas ainda eram em geral uso
no EUA, balde ângulos laterais de 45[degrees] foi recomendada - uma escolha
que pode ser mostrado para ser menos eficiente que ângulos menores facilmente.
Os 20[degrees] - 25[degrees] figura é, porém, em acordo íntimo com o
projetam de duas rodas que eu sei ainda estão em uso no EUA
O número de baldes para usar depende do volume consumido por
a parede de balde material. que A roda ideal espaçou de perto
Baldes de de parede muito magra thickness. UMA figura razoável para projetar
por não é isso em cima de 10% de volume anular deveria ser consumida dentro
balde material.
valores Típicos para as rodas de tamanho discutiram aqui
seria 25 - 30 - 1/4 dentro.
baldes grossos em uma 3 pé roda e
50 - 1-1/4 em. baldes grossos em uma 14 pé roda.
D. Bearing Desígnio
A própria roda tem só um esfregando ou parte corrediça sujeito a
usam, viz.
os portes nos quais o eixo é Padrão de supported.
que agüenta desígnio está coberto em quase qualquer desígnio de máquina text. Dentro
the fabricam de tal um dispositivo como é discutida aqui, o valor,
de tal portes standards " são questionable. Fully tempo-revisou
Bola de ou portes de rolo são muito caros e complicados satisfazer
os critérios iniciais.
Bronze bushings com material de cabo satisfatório seriam satisfatórios
mas lubrificação e substituição ambos presente problems. O uso de
portes de madeira são, eu penso, a melhor alternativa por várias razões:
1.
Simplicidade de de fabrique com habilidades locais.
2.
Disponibilidade de de partes de substituição.
3.
custo Desprezível.
portes De madeira são comercialmente usados para tais aplicações como lavando
máquina wringer portes debaixo de condições que simulam esses propostas para
a roda.
Rock que maple, vitae de lignum, e espécies várias de carvalho são
usou comercialmente, mas quando estes não são nativos ao país de
pretendeu uso, os substitutos podem ser razoavelmente found. Entre bosques com
distribuição difundida, outros que pode ser esperada razoavelmente que seja,
satisfatório é faia e mangrove. Silvicultura departamentos vermelhos, quando
que eles existem em um país geralmente estão em uma posição fazer útil
Sugestões de .
Na ausência de qualquer conhecimento específico, a regra geral é " o
mais duro, o melhor ".
Uma estimativa de carregar permissível baseado em experiência com comercialmente
portes de madeira disponíveis seriam ao redor 75 psi (para carvalho) para 150 psi
(para vitae de lignum) para orientações com a superfície corrediça paralelo
para o grão e aproximadamente 150 a 300 psi respectivamente para uso de grão de fim.
Se a madeira usada tem força e propriedades de densidade comparável para
sobre o que esses mencionaram, é provável que caixa forte carregar seriam aproximadamente
que 100 psi comparam ao grão e 200-250 em grão de fim usage. Isto
permanece ser visto o que a resistência de uso a estas pressões vai
é, mas structurally que podem ser usadas as figuras dadas com confiança.
Comprimento de para relações de diâmetro de portes nesta aplicação vai
Seja esperada razoavelmente que seja sobre unidade e naquela base o
classifica segundo o tamanho dos portes pode ser calculada para rodas que operam a
máximo produção.
Uma mesada para o peso da própria roda
é feito na base que o volume de madeira requerido é aproximadamente
igualam ao volume de água levado em baia e que o específico
Gravidade de de madeira que constantemente opera em água é sobre unidade.
Mesa de que VII mostra para o peso aproximado em cada porte por pé de
Largura de de roda.
Total que peso continuou cada porte é então o
Produto de da entrada de Mesa e a largura da roda em feet. Isto
assume claro que que a roda simplesmente é apoiada a cada fim de
o cabo e não permite cargas adicionais impostas pelo
prendeu maquinaria.
é importante que cargas significantes devido a
a Mesa que VII avalia com a finalidade de determinar tamanho de porte
de Mesa VIII para o lado da roda onde a maquinaria é
prendeu.
Neste evento os portes precisarão ser de aparentemente
tamanhos diferentes.
Em prática, a menos que os tamanhos indicados sejam mesmos
diferente, nós normalmente fazemos ambos o tamanho indicado pela carga maior.
Thus que a pessoa é realmente mais longo que precisa ser.
Bearing que diâmetros exigiram apoiar as cargas várias são determinados dentro
Mesa de VIII calculou em base de 100 psi em useage paralelo e
200 psi para useage de grão de fim e L/D = 1. Valores são dados
20,000 LB. permitir as cargas de porte razoáveis maiores.
MESA DE VII
Peso aproximado Levado por Cada Porte que Exclui Cargas devido a Maquinaria Fixa
(por pé de largura da roda) (lb.)
Fora de Diâmetro (pés)
3 4 6 8 10 14 20
+(in.)
2 24 32 50
3 35 47 70 95 120
4 44 60 89 125 160
6 86 140 185 235 335 470
8 180 240 305 440 675
10 290 370 530 765
12 330 445 635 920
16 820 1215
20 1020 1500
24 1760
MESA DE VIII
Mínimo Porte Diâmetro Requereu para Loadings Vários (em.)
Load (lb.)
100 200 500 ]000 2000 5000 10000 20000
Useage Paralelo 1 1-1/2 2-1/4 3-1/4 4-1/2 7 10 14
End Grão Useage 1/2 1 1-3/4 2-1/4 3-1/4 5 7 10
é assumida que Estes portes são aço em madeira.
No evento provável
que, especialmente em tamanhos maiores, o porte é consideravelmente maior
que o tamanho de cabo exigido, um " construiu e atou " porte pode ser
usou. Um cilindro de madeira é construído sobre o cabo no local de porte
tal que o cilindro O.D.
é o tamanho necessário. Então faixas de aço
estão curvados e firmaram ao cilindro.
O critério para desígnio em
que este caso é que o produto do diâmetro e a largura total (soma
das larguras individuais) das faixas iguala ou excede o quadrado
da entrada em Mesa VIII para a carga correspondente e grão
Orientações de .
Se é possível organizar para e ser certo de, manutenção satisfatória,
um cabo de aço em bushings de bronze montado em comercial
Plummer de bloqueia (disponível de provedores de hardward) provavelmente é o
melhor escolha. Próprio alinhamento pode ser um problema secundário mas normalmente pode ser
bastante fácil de superar. Esta escolha envolve inicial adicional
Despesa de e só está justificado se manutenção pode ser garantida
regularmente e freqüentemente.
Cabos de E.
Shafting pode ser de madeira ou aço.
O diâmetro é claro que dependente
no qual material é usado e as dimensões da roda.
Mínimo
diâmetros de cabo permissíveis d, pode ser calculada da equação
para tensão para shafting de metal sólido
[d.sup.3] = 16 [root][M.sup.2 quadrado] + [T.sup.2]
-------------------------------------
[PI]S
Nesta equação M é o máximo que dobra occuring de momento onde
que the roda sidewall prende ao cabo.
Pode ser calculado como
o produto da carga de porte (entrada em Mesa VII para o apropriado
Roda de ) e a distância da parede de lado de roda para o
Centro de do porte. No interesse de manter o cabo como
pequeno como possível, é então desejável para localizar os portes
como perto do lado da roda como possível.
(Nota isso em a maioria
Casos de , não é crítico para incluir a carga de máquina adicional
no porte, discutiu com relação ao uso de Mesa VIII.
que só deve ser incluído quando os tempos de carga de máquina externos o
distanciam ao longo do cabo do ponto de aplicação da carga
é maior que a carga de porte de Mesa VII cronometra a distância
ao longo do cabo do porte para o ponto onde a roda é
prendeu.)
T é o torque que age no cabo e uma estimativa conservadora
é achado de Mesa eu. S é a tensão de tosquia permissível do metal.
dmft1120.gif (600x600)
(13,000 são usados no exemplo em Apêndice 1.)
Para cabos de madeira sólidos duas equações são usadas e o diâmetro maior
dos dois resultados é escolhido como o diâmetro do cabo.
[D.SUP.3] = 16T
----
[PI]S
[D.SUP.3] = 32M
----
[PI]B
antes donde S, T e M têm o mesmo significado como.
Porém, o valor
de S é tipicamente 150 a 300 psi para tacos.
B é o permissível
que dobra tensão e tem um valor de cerca de 1500 psi para tacos típicos.
Se madeira é usada que deve estar são e tem que livrar de rachas longitudinais.
Para shafting oco como um tubo, a equação para determinar o exterior
Diâmetro de é:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][M.SUP.2] + [T.SUP.2]
-------------------------------------
[PI]S(1 - [K.SUP.4])
onde K = Relação de dentro de para diâmetro externo.
Os valores de O.D. e RG é unificado para tubos.
Por agüentar
Cargas de tabularam em Mesa VIII, na suposição que o centro de
o porte é 1 pé da extremidade da roda, o tubo standard,
classifica segundo o tamanho mostrada em Mesa IX deveria ser satisfatório.
Mesa IX automaticamente
permite torque que seria razoável para esperar de uma roda de
tal um tamanho que a carga de porte seria dada em Mesa VIII.
Os valores só são aproximados desde que não podem ser dados valores exatos
até todos os detalhes relativo às cargas devido à bomba fixa
ou máquina são conhecidas. Os valores dados só deveriam servir como um guia
Deveriam ser conferidas e a decisão concludente contra a equação para ser
seguramente. Ao fazer substituições, em assembléia, de um tamanho de tubo para
outro, é permissable para usar tubo maior que mostrada em Mesa IX
mas não tubo menor.
MESA DE IX
Mínimo Padrão Tubo Tamanhos para Uso como Eixos com Portes às 12
avança lentamente de Extremidade de Roda
Bearing carga (lb) 100 200 500 1000 2000 5000 10000
Pipe Diâmetro (em) 1" 1 1/2 " 2 1/2 " 3" 4 " 6 " 8 "
Comparing estas figuras com os diâmetros de porte exigidos de Mesa VIII,
é óbvio que ao usar tubo ou cabo de aço sólido, o
agüentando precisarão ser da construção para cima tipo ao usar de madeira
Portes de . Uma alternativa é usar um cabo cujo tamanho é selecionado
de acordo com as necessidades do tamanho de porte.
Será muito mais forte
(e mais pesado) que necessário mas pode economizar algum trabalho.
Com de madeira
Cabos de , o diâmetro de cabo exigido normalmente excederá o exigido
que agüenta diâmetro e de então tem a escolha de reduzir o cabo
Diâmetro de no local de porte (mas só lá) ou de usar maior
Portes de . Em qualquer caso o cabo deve ser atado com aço, sleeved,
com um pedaço de tubo ou dada um pouco de proteção semelhante contra uso
no porte.
F. Considerações Secundárias
Nós consideramos todos os aspectos teóricos principais de seleção de
classifica segundo o tamanho etc. satisfazer para exigências específicas.
Tudo foram baseado em um
assumiu eficiência de 50% - uma figura na qual é prontamente realizável
praticam com uma roda de overshot.
Há uma consideração secundária
em cima do qual o design/builder tem controle que pode afetar o
Effiency de ligeiramente. A saída de raceway deveria pôr água sobre a roda
ligeiramente antes de topo centro morto.
O local exato é uma função de
1.
fluem taxa e inclinação de raceway que afetam
a velocidade de água de enseada; e
2.
o sidewall de balde pescam e velocidade periférica
que afeta como suavemente a água de enseada vem
onto a roda.
cálculos Exatos apenas parecem justificáveis para uma máquina que por
sua mesma natureza é como cru e (relativamente) ineficiente como isto.
Let é suficiente que o desenhista-construtor entra a água
aproximadamente tangente para, e à extremidade de topo de, a roda.
V. CONSIDERAÇÕES PRÁTICAS
Materiais de A.
a Maioria das rodas é madeira, claro que, entretanto eles não precisam ser.
Entre
as considerações para seleção do próprio material são o
aliviam de trabalhar, custo, disponibilidade e durabilidade.
A média
trabalham pode fazer uma própria escolha em tudo estes exclua talvez o
posterior. Departamentos de silvicultura em muitos países podem prover isto
Informação de sobre potencialmente espécies úteis.
Outros que vão
provavelmente é satisfatório é mencionada na seção em agüentar desígnio.
Construtores de de rodas de água podem considerar um " plywood marinho " naturalmente
como um material provável. É conveniente para trabalhar com mas a qualidade
varia extensamente ao redor do mundo.
Porque até mesmo os melhores graus têm
uma durabilidade duvidosa ao operar continuamente em água a menos que
pintou, só deveriam ser escolhidos plywood quando pode se preocupar bem para
ou quando uma vida relativamente curta é antecipada
Relativo ao vigamento para montar a roda em, bambu poderia parecer um
escolha lógica em muitos países mas a durabilidade é tal que
requereria termo cuidado mais longo e substituição provavelmente que
outros materiais. As espécies listaram para os portes em seção
IV D são tudo bastante durável debaixo de condições constantemente molhadas e
deveria ser o primeiro em ser considerada.
B. Construção Técnicas
Qualquer pessoa suficientemente qualificado construir uma roda de água provavelmente vão
também é suficientemente educado para trabalhar fora a maioria da construção
detalha. É pretendida que este manual dá a base de engenharia
necessário selecionar o próprio tamanho global de roda para se encontrar um determinado
precisam e ter certeza aqueles materiais de água prevalecentes são, na realidade,
adequado. Porém, alguns sugestões gerais podem ajudar o leitor
evitam algumas armadilhas.
Anexo de da roda apóia ao cabo, se os lados são
falado ou sólido, pode ser realizada em muitas formas.
Se um cabo de aço
is usou, um prato de orla magro pode ser soldado ao cabo (se tal
Instalações de estão disponíveis) e isto grandemente facilita o anexo.
Com um prato lateral sólido não há nenhum problema adicional mas se
os raios são usados, o dobrando nos raios à orla deve,
não é tão grande sobre fratura os raios.
Os raios deveriam ser
prendeu à orla com dois ou mais parafusos e a distância
requereu entre os buracos de parafuso para apoiar dobrando varia com roda
Diâmetro de e a rigidez da junta de spoke/wheel.
Para um flexível
Junta de o exigido uma distância seria aproximadamente 1/10 a 1/12
do diâmetro externo da roda.
Por exemplo, em um 12 pé
Roda de , ao usar raios radiais prendidos a uma orla através de 2 parafusos
e para o prato de lado de roda (anel anular) antes de um, a orla
Parafusos de deveriam ser separadamente sobre um pé em cada falou.
Alternatively se os raios são bastante rígidos e firmemente prendidos para
anel anular da roda como com 2 ou mais parafusos, o buraco de parafuso
Separação de pode ser reduzida a 1/20 do diâmetro da roda a
a orla.
UM arranjo de raio simples para usar é pares de raios, (a pessoa falou
de cada par em cada lateral do cabo) cruzando a ângulos de direito
para fazer uma forma gostar do jogo-da-velha ou noughts e símbolo de cruzes.
que O eixo de roda traspassa o centro quadram e as extremidades
São prendidos das linhas ao annulus de roda.
Qualquer cola usada deveria ser qualidade mais alta cola impermeável para óbvio
razões de .
Cola de resorcinol provavelmente é a melhor escolha.
Balde anexo para a parede lateral que entalha pode ser feito por qualquer um
a parede lateral para receber a extremidade de balde ou prendendo tiras para
o dentro da parede lateral firmar os baldes para.
Há um
Vantagem de para a forma de annulus de parede lateral em que o dentro de
o balde é acessível do RG Isto faz fechando o
dentro do balde mais simples porque os pedaços necessários podem ser
inseriu pelo RG Com sidewalls sólido, os baldes devem
seja feito completo e non-escoando antes do sidewall é fixo.
Isto está por nenhum meios impossível mas pode ser mais difícil.
Se um sidewall sólido for usado, deveriam ser perfurados buracos adjacente para
o fundo de balde no espaço entre o balde e o haft
para deixar algum vazamento molhar fora.
Uma parede lateral sólida geralmente não vai
seja usado. Raios oferecem várias vantagens.
Numerosos livros estão disponíveis para dar sugestões úteis em vários
técnicas de construction para o construtor verdadeiramente amador.
Manutenção de C.
A madeira usada pode ser pintada ou pode ser envernizada para uma camada protetora.
Isto estenderá a vida da roda obviamente.
Repintando periódico,
se desejou, pode ser levada a cabo.
A decisão em pintar
deve ser feito em chãos puramente econômicos.
Se uma madeira muito durável tem
sido inicialmente usado, enquanto pintar é um luxo.
Se um um pouco menos durável
Espécies de são usadas, enquanto pintar é provavelmente mais barato e mais fácil que cedo
replacement ou conserto da roda.
que O único problema de manutenção principal está em portes.
Mesadas generosas
Foram feitos nas figuras em Mesa VIII mas o porte
acalmará orelha. Isto derrubará a roda de sua posição original.
Shimming debaixo do bloco de porte compensará para isto.
Agüentando
Substituição de , quando o bloco está terminado completamente usado é um simples
importam.
Lubrificação de é totalmente desnecessária com vitae de lignum ou comercialmente
processou maple, se disponível.
Com as outras espécies, não podemos fazer nós
tal uma declaração plana.
Em geral o porte deveria ser feito
da madeira mais dura disponível e lubrificada como precisada.
Óleos e
engraxam em quantias pequenas não fará nenhum dano provavelmente e pode reduzir a velocidade o uso
taxam. Graxa de porco e sebo seriam certamente inofensivos e poderiam ajudar.
PART DOIS:
APLICAÇÕES
EU. ÁGUA BOMBEANDO
Um. Bombeie Seleção
O único tipo de bomba que é razoável para usar à velocidade lenta
da roda é um deslocamento positivo pump. pelo que Eles são chamados
nomes vários como bomba de balde, erga bomba, bomba de pistão, moinho de vento,
bombeiam e ocasionalmente simplesmente iguale através de marca como " Foguete "
bombeiam.
Numerosos modelos estão comercialmente disponíveis e variam em custo
de alguns dólares para bombas de capacidade pequenas para vários cem para
capacidade alta, cabeça alta, Unidades de units. duráveis, bem fabricadas,
pode ser fabricado a baixo custo no mais simples de seminários.
Detalhes de são determinados em Apêndice II.
que Tais bombas podem variar em tamanho de pessoa enfadonha, comprimento de golpe e capacidade de cabeça.
There é um limite prático à velocidade à qual eles podem operar.
Isto é normalmente sobre a freqüência do mais rápido de wheels. UM
Freqüência de de multiplicador de velocidade como uma came de multi-lobed ou uma engrenagem
Jogo de pode ser usado, mas estes bombas mais complicadas e mecanismos,
enquanto aumentando a eficiência do processo bombeando, infrinja
os critérios de Seção II, Separe Um para simplicidade e não vá
seja discutido.
We discutirá só bombas muito simples.
Even com únicas ou dobro bombas de ação simples há certo
Problemas de .
que uma única bomba de ação prendida à roda causará
fazem andar depressa ondas na roda por causa do fato que bombeando atual
leva coloque só meio o time. O outro meio é recheio gasto
o cilindro.
Durante este recheio organizam menos roda consideravelmente
Torque de é requerida que quando de fato pumping. A onda de velocidade
pode ser superado parcialmente usando
1. dois única ação bombeia 180[degrees] fora de fase de forma que um
das bombas sempre está fazendo trabalho útil;
2. uma bomba suplente dobro que tem o mesmo efeito como 1.
mas é construída em uma unidade; ou
3. melhor de toda a dois ação dobro bombeia 90[degrees] fora de fase.
Tal uso de bombas simples múltiplas também melhorará o global
Eficiência de do sistema.
(em geral uma unidade pode ser prendida
facilmente para uma manivela a cada fim do cabo de roda).
There são variações de pressão na entrega enfileire que depende
em vários fatores.
contanto que as pressões de cume não excedam
a capacidade da bomba e mecanismo relacionado, nem protela o
Roda de , tais variações não causarão nenhum harm. Os cumes de pressão
pode ser umedecido com uma câmara de ar na entrega enfileire ou alisou
usando dois ou bombas mais simples como mencionada no preceeding
Parágrafo de .
As possibilidades são tão numerosas e os detalhes
suficientemente complexo que eles não enlatam tudo seja incluída here. UM
bombeiam perito ou manual de desígnio de bomba deveriam ser consultados se o desígnio
Idéias de dadas aqui parecem insuficientes para as necessidades do usuário.
em geral o cume de pressão será uma função do pistão de cume
Velocidade de , a bomba agüentou tamanho, o tamanho de tubo de entrega, o comprimento,
da entrega transportam e o tipo de tubo used. Ao falar de
bombeiam desempenho e exigências de desígnio, a termo " cabeça " é
encontrou freqüentemente.
é uns meios por visualizar as pressões fluidas
envolveu na bomba ou pipes. fixo significa a altura
de água em um tubo vertical necessário produzir, ao fundo
do tubo, o ser de pressão se referiu to. A pressão é um
Em geral, que sistema atual só não será produzido por uma estática
Coluna de de água mas será igual a se isto were. que é
só um atalho à mão freqüentemente usado por fluidos engineers. A cabeça
que A cabeça requerida à saída de bomba será composta de dois principal
Componentes de :
1. a mudança atual em elevação para o tubo de entrega
saem, i.e. o (vertical) altura da colina; e
2. perda de fricção no tubo pelo qual é determinado o
Equação de :
L V
fricção perda = f - -
D 2G
onde f = fator de fricção alcançável de manuais ou
Mesa de X
L = comprimento de tubo
D = dentro de diâmetro de tubo
V = velocidade de água no tubo
g = aceleração gravitacional
(Nota: Unidades para dimensões devem ser consistentes.
Veja Apêndice eu
para um exemplo do uso desta equação).
MESA DE X
Estimated que Fricção Fatora para Água Fresca
Water Velocity (ft/sec.)
1 5 10
Tubo de Ferro Velho .045 .040 .038
Tubo de Ferro Novo .030 .023 .021
Plástico Tubo .025 .017 .015
é evidente que este se torna um fator principal em tubos muito longos,
em diâmetro pequeno transporta, ou com velocities. alto A velocidade de água
no tubo de entrega é uma função do pistão de bomba de cume
Velocidade de e a relação da bomba agüentaram tamanho e o tubo de entrega
classificam segundo o tamanho.
Cume pistão velocidade para bombas prendidas diretamente para o
Roda de é determinada em XI de Mesa para golpes vários e velocidades de roda.
De XI de Mesa, as velocidades de linha de entrega podem ser calculadas
simplesmente multiplicando a entrada de XI de Mesa pela relação da bomba
agüentou área e a entrega transportam area. Que é, velocidade de pistão,
cronometra área de pistão = velocidade de água em entrega tubo tempos tubo pessoa enfadonha
Área de .
Como uma regra de dedo polegar, esta velocidade de tubo de entrega resultante deve
é um máximo de 10 ft/sec. em resumo corridas, e até menor para
tubos muito longos.
que A cabeça de cume requereu da bomba será o
somam das duas cabeças diferentes mencionadas, i.e., mudança de elevação
mais cabeça de perda de fricção.
O tamanho de pessoa enfadonha (área de pistão) e cabeça de cume que acontece durante bombear
determinará a força requerida à vara de bomba desde força em um
Área de é o produto da área e a pressão que agem nisso
Área de .
Figures para força à vara são determinados em XII de Mesa.
Não
Mesada de é feita para diâmetro de vara assim as figuras dadas são conservadoras.
Bore tamanhos citados estão comercialmente disponíveis.
MESA XI
Cume Bomba Pistão Velocidade (ft/see) para uma Vara de Bomba Prendida Diretamente a uma Manivela na Roda
Roda Speed Stroke (em.)
(R.P.M.)
2 1/4 4 6 8 10 12
5 0.048 0.087 0.129 0.172 0.216 0.260
6 .059 .104 .156 .208 .259 .310
8 .078 .138 .207 .276 .345 .414
10 .097 .173 .259 .345 .432 .518
12 .117 .208 .312 .416 .520 .624
15 .147 .260 .390 .520 .650 .780
20 .195 .345 .518 .690 .865 1.04
MESA XII
Força de cume na Vara de Bomba de uma Bomba de Pistão Requerida para as Pessoas enfadonhas Várias e Cabeças (lb.)
Cume Cabeça (pés) mudança em elevação e perda de fricção
Bomba Agüentou (em. ) 50 100 200 300 400 500
1 1/4 30 60 110 370 220 280
1 1/2 40 80 160 240 320 400
1 3/4 60 110 220 320 430 540
2 70 140 270 420 560 700
2 1/2 110 220 440 660 880 1100
3 1/4 185 370 740 1120 1480 1850
4 1/4 315 630 1260 1890 2520 3150
que Estas figuras são exigidas projetar tal separa como alfinetes de clevis
(se usado) e determinar que, se a vara de bomba é diretamente fixa
para a roda, que o comprimento de braço de manivela cronometra a entrada em XII de Mesa
não excede a capacidade de torque da roda como dada por
Mesa de eu.
claro que, se alavancas ou outro torque/force que multiplicam dispositivos são
cálculos usados, apropriados à roda podem ser made. A força
à vara de bomba ainda permanece como determinado em Mesa XII. A velocidade
cedido XI de Mesa deve ser ajustada para a mudança em arranjo de manivela.
Additionally, se a linha é muito grande de forma que uma massa grande de água
deve ser acelerado em cada golpe, as forças inerciais podem se tornar
maior que a pressão forces. que As forças inerciais podem ser
calculou com a ajuda de XIII de Mesas e XIV.
MESA XIII
Volume de de fluido em entrega de tamanho vários transporta ([ft.sup.3])
Pipe length (pés)
tamanho de tubo Nominal 50 100 200 500 1000
1" .3 .6 1.2 3 6
2 " 1.16 2.32 4.65 11.6 23.2
3 " 2.46 4.91 9.82 24.6 49.1
4 " 4.38 8.78 17.50 43.8 87.5
TABLE XIV
força Inercial (lb.) por polegada de golpe para volumes vários de fluido a velocidades de ciclos de bomba várias
Pump Ciclos por
Volume de Minucioso de Fluido em entrega pipe([ft.sup.3])
.5 1 2 5 10 50 100
5 .133 .266 .533 1.33 2.66 13.3 26.6
10 .577 1.14 2.29 5.77 11.4 57.7 114
15 1.20 2.40 4.80 12.0 24.0 120 240
20 2.14 4.27 8.33 21.4 42.7 214 427
25 3.31 6.61 13.2 33.1 66.1 331 661
30 4.78 9.65 19.1 47.8 96.5 478 965
que Esta força inercial está a seu cume da mesma maneira que o pistão começa seu
que bombeia golpe.
Neste momento a perda de fricção é zero porque
a velocidade de tubo de entrega é zero. Hence a força de vara total a
o começo do golpe doente seja igual à força devido ao
cabeça estática mais o force. inercial deveria ser comparado com
a força de vara quando a perda de fricção é um máximo e os componentes
projetou para resistir o maior dos dois.
que Nós podemos calcular que o poder exigiu realizar bombeando abaixo
condições várias de cabeça, taxa de fluxo e bomba type. Estas figuras
são determinados em XV de Mesa para fluxo fixo e são ajustados para instável
Fluxo de explicou abaixo.
Esta é a contribuição de poder mínima teórica requerida à bomba
debaixo de condições fixas.
Debaixo das condições instáveis de uma bomba de pistão, calcular o
molham capacidade de poder de roda requerida, multiplique a entrada de mesa por
2 1/2 para uma única bomba de ação, antes das 2 para uma bomba suplente dobro,
ou dois única ação bombeia 180[degrees] separadamente ou antes de 1.5 para 2 ação dobro
bombeia 90[degrees] separadamente.
que Isto dará para uma estimativa do tamanho de roda
e taxa de fluxo requereram à roda.
Como mencionada perto do começo desta seção, haverá
fazem andar depressa flutuações na roda que pode ser pronunciada dentro menor
Rodas de que trabalham próximo o capacity. deles/delas Isto não são nenhuma desvantagem particular
tão longo como a capacidade de torque de baia da roda excede
o torque mínimo necessário manter a bomba moving. A magnitude
das flutuações diminui com ação dobro ou múltiplo
instalações de pumps e onde a massa da roda é tal que
que uma ação de flywheel começa a acontecer.
MESA XV
Cavalo-vapor de Requereu para Água que Bombeia a Taxas de Fluxo Várias e Cabeças (ambos assumidas firmam)
Total Cabeça (pés)
Flow Taxa
(IMP.GAL/HR.)
50 100 200 300 400 500
5 0.00125 0.0025 0.0050 0.0070 0.01 0.0125
10 .0025 .0050 .01 .015 .02 .025
25 .00625 .0125 .025 .0375 .05 .0625
50 .0125 .025 .05 .075 .1 .125
100 .25 .50 .1 .15 .2 .250
150 .0375 .0750 .15 .225 .3 .375
200 .05 .1 .2 .3 .4 .500
250 .0625 .125 .25 .375 .5 .625
300 .075 .15 .3 .45 .6 .75
500 .125 .25 .5 .75 1.0 1.25
1000 .25 .5 1.0 1.5 2.0 2.5
" See texto para correção fatora para tipos vários de jogos " de bomba.
do que O volume bombeado por golpe varia ligeiramente com o desígnio
a bomba e com a pessoa enfadonha e golpe sizes. Um comercial
Fabricante de cita figuras que podem ser levadas como representativo.
Estes são determinados em XVI de Mesa.
B. Método de anexo para roda
ativando qualquer bomba de pistão, é idealmente terminado, tal que
straightline movimento da vara de pistão é achieved. Qualquer dobrando
na vara põe cargas de lado impróprias na descarga selo de cabeça e
no balde de pistão.
que são descritos Straightline movimento mecanismos
e discutiu em livros de ensino, assim eu não empreenderei
raramente dão detalhes do mechanisms. comum que Os livros mencionam
porém, os problemas práticos que surgem ao tentar usar
tais mecanismos.
Nem eles normalmente comparam vantagens e desvantagens.
eu mencionarei alguns possíveis mecanismos junto com
as vantagens e problemas de potencial.
UM slider e mecanismo de manivela (Veja Figo.
3) é atraente como um simples
dmf3x53.gif (600x600)
Dispositivo de com a vantagem de não requerer nenhuma técnica especial para
previnem dobrando momentos na bomba Golpe de plunger. é facilmente ajustável
prendendo o alfinete de manivela ao cabo de roda por uma orla
chapeou com buracos perfurados a distâncias várias do eixo de rotação,
pelo qual o alfinete de manivela pode ser fixed. A menos que uma ação dobro
Bomba de é usada, o golpe bombeando e golpe de retorno terão diferente
força no alfinete de manivela que resulta em rotational de roda de non-uniforme
aceleram (a menos que compensasse para através de outros meios - como prender
únicas bombas de ação que operam 180[degrees] fora de fase) . Este non-uniforme
Movimento de pode ser aliviado a uma extensão prendendo o slider
(eixo de bomba) compense então da roda axis. se torna uma forma de
mecanismo de retorno rápido.
Porém, Isto aumenta a carga lateral em
o slider durante o golpe de retorno que necessita mudança o
slider portes separadamente (aumentando o comprimento de slider) manter
o mesmo slider que é paciente pressão como com o arranjo simétrico
se agüentando pressão e o frictional resultante arrastam no slider
ficam grandes bastante causar uma Lubrificação de problem. do slider
que agüenta presentes um problem. Embora precauções podem limitar um pouco
a exposição para molhar no porte, é improvável que o
agüentar podem ser completamente protected. Pressure fittings de graxa
que usa uma graxa apropriadamente lavar-resistente poderia provar satisfatório.
Packing lubrificação de estilo de caixa com feltro oleoso ou trapos também pôde
tem êxito.
que Ambos os métodos confiam em atenção periódica que poderia ser
de um frequency. There intolerável também são o alfinete de manivela e clevis
fixam ao slider para ser lubricated. Finally, alinhamento é um potencialmente
problema enganador por causa da tolerância estreita permissível em
Paralelismo de do cabo de roda e alfinete de manivela e em perpendicularity
do avião do mecanismo de manivela de slider com o cabo de roda.
que Uma vantagem principal comparou com o próximo método discutido é isso
desde que o corpo de bomba pode ser fixado se o alinhamento é suficientemente
preciso, a conexão com o tubo de distribuição pode ser rígida.
MESA XVI
Quantidades de de Água Bombearam por Golpe para Únicas Bombas de Ação de Pessoa enfadonha Vários e Tamanhos de Golpe
(Galões Imperiais)
Stroke (em.)
Agüente (em. ) 2 1/4 4 6 8 10 12
1 1/4 .009 .016 .023 .032 .040 .049
1 1/2 .013 .023 .035 .045 .057 .069
2 .023 .040 .062 .082 .102 .122
2 1/2 .035 .064 .095 .127 .159 .191
3 .052 .092 .139 .184 .230 .278
3 1/2 .070 .125 .187 .248 .312 .276
4 .092 .163 .245 .227 .410 .489
5 .143 .255 .382 .510 .638 .765
UM segundo método de anexo é girar o corpo de bomba aproximadamente um
Eixo de paralelo ao cabo de roda (como em trunnions), prenda o
bombeiam fim de vara ao mesmo tipo de alfinete de manivela como antes e deixaram o
bombeiam oscile lado para apoiar como o pistão sobe e down. (Veja
Figo de . 4).
Isto alivia a dificuldade do alinhamento problema envolver
dmf4x56.gif (600x600)
o avião do mecanismo de manivela previamente discutiu mas
introduz complications. novo A vara de bomba é sujeitada para apoiar
carrega.
Isto é normalmente intolerável à glândula e o
Balde de mas felizmente é superada facilmente por uma armação simples
prendeu à bomba com porte corrediço que cerca a manivela
fixam que o fim de vara de bomba (ao alfinete de manivela) então desliza in. O
Portes de absorvem todas as cargas laterais exigiram causar a oscilação,
que deixa a vara de bomba carregou only. Side linearmente cargas em
estes portes de slider seriam menores que as cargas laterais no
Slider de no slider acionam ascensão de forma que o porte corrediço
Problemas de com esta técnica são um pouco simpler. UMA objeção séria
para este método de ascensão é a necessidade para um flexível
Conexão de da bomba para a distribuição pipe. Se o leitor
pretende construir a própria bomba dele que seria provável se considerando
este arranjo particular, planeje ter a saída do
bombeiam colinear com o trunnion axis. Em deste modo um selo simples
para permitir o tubo de saída de bomba para oscilar no tubo de entrega vai
bastam.
Este método de conexão flexível provavelmente será o
a maioria durável.
O mecanismo de jugo de sulco (Veja Figo.
5) é simples e dirige mas pode
dmf5x57.gif (600x600)
requerem machining mais sofisticado que equipamento disponível vai
permitem.
Furthermore, há o perigo potencial de excessivo
usam e vida curta se a lubrificação é insufficient. que Isto não é
geralmente um mecanismo satisfatório para uso desacompanhado em condições severas.
que UMA came ativou vara de bomba é um alternative. atraente Isto
elimina a necessidade por qualquer acoplamento, enquanto simplificando o alinhamento
Problema de e eliminando algum parts. Side cargas em um corretamente
projetou perfil seria muito pequeno e um porte corrediço em
o fim externo da vara de bomba absorveria it. facilmente UM
perfil de came satisfatório é determinado schemetically em Figo.
6. Força para
dmf6x59.gif (600x600)
o golpe de retorno pode ser provido facilmente por um corretamente weighted
bombeiam vara e o local mais simples para tal peso seria
imediatamente sobre o seguidor plate. ascensão Sólida da bomba
neste caso permite provisão rígida que pia para ser prendida diretamente
para a bomba.
que UMA bomba comprada pronto feita com uma manivela bastante simplesmente pode ser prendida
por uma vara apropriadamente alinhada entre uma manivela na roda e o livre
terminam da manivela de bomba.
Then que força e cálculos de velocidade devem
seja modificado.
acoplamentos de movimento de linha diretos Vários são facilmente constructed. Eles
têm a vantagem de simplicidade e durabilidade até mesmo abaixo severo
que trabalha condições.
no que são discutidos Muitos tais acoplamentos em livros
Teoria de de Máquinas e Desígnio de Máquina.
Uma técnica simples para raramente alcançar movimento de linha direto visto
em textos em desígnio de máquina é correr um cabo em cima de uma talha tal
que o fim do cabo prendeu à bomba é colinear com
a vara de bomba.
que O outro fim pode ser prendido à manivela de roda
e o cabo provê flexibilidade suficiente que nenhum acoplamento sólido
De é precisado.
Uma alternativa para esta aproximação é unir a roda
acionam a um setor de um sheave de talha de tal um modo que o sheave
oscila como a manivela rotates. Com o cabo embrulhado distante bastante
ao redor do setor de forma que o cabo sempre permanece tangente para o
Setor de e fixou lá, o fim grátis do cabo pode ser prendido
Colinear de com a vara de bomba para prover linha direta motion. Isto
é o mecanismo usado em óleo que perfura mastreações.
O cabo, como uma parte do mecanismo de passeio, pode ser feito muito longo
para dirigir bombas localizadas a uma distância considerável de
a própria roda.
Tal uma técnica provê os meios para dar poder a,
por exemplo, uma bomba de pessoa enfadonha rasa no meio de um aldeia usar
Poder de gerou fora a um fluxo um pouco de distância.
C. Transportando
Para qualquer sistema de distribuição de água onde a água deve ser transportada
para uma elevação mais alta, transportar normalmente é required. There
são alternativas como baldes em um cinto infinito, etc., mas isso
está fora da extensão deste manual.
A escolha provavelmente cairá entre politeno e galvanizará
passam a ferro tubo.
There são vantagens e desvantagens a both. eu
empreenderá dar um pouco de informação útil para ajudar o desenhista
fazendo a melhor escolha.
Politeno tubo está disponível dentro longo (agora ao redor 200 metro) comprimentos
assim números de junções e juntas estão muito reduzidos comparada
o tubo férreo que vem comprimentos em resumo (21 1/2 ft tipicamente).
é flexível (mais macio, mais fraco e mais elástico em engenharia rígida
Terminologia de ) e por isto é mais susceptable para danificar
de facas de arbusto, pedras, hooves de porco, etc. Sua força está limitada
tal que é taxado para apoiar 300 pé funcionamento normal melhor
encabeça a conditions. standard A força é fortemente temperatura
dependente porém, e às 120[degrees] F até o que capacidade de cabeça é
185 máximo de ft.
não é nenhum fogo resistente.
Consequently em aberto
País de que precisaria ser buried. provavelmente Se a terra local
é muito rochoso, o processo enterrando deve ser feito com grande cuidado
para impedir o tubo sofrer pedra (penetração) Areia de damage.
é normalmente usado como uma cama e cobertura.
Iron que tubo geralmente pode ser posto simplesmente no chão com pedra
empilha para apoiar isto por baixo spots. apoiará mais que
que 1000 ft vai com bastante segurança margin. A cabeças adquirirem
que alto, o testamento exigido de sistema é mais sofisticado que
pode ser feito pelas técnicas detalhadas neste manual.
Prices para os dois tipos são competitivos na força mais alta
classifica de politeno mas para baixos sistemas de pressão, pode politeno
é substancialmente mais barato.
Politeno de tem uma pessoa enfadonha mais lisa de forma que perdas de fricção é menos que
com tubo de ferro, embora isto não seria provável um significante
fatoram.
fica mais importante em sistemas de alimento de gravidade longos.
Peso de de um determinado comprimento é imensamente different. 100 ft de alto
Força de 2 " politeno pesa 60 lb enquanto 100 ft 2 " ferro standard
Tubo de pesa 357 lb.
Therefore, transporte de distância longo à mão para
que áreas muito remotas poderiam influenciar até mesmo para a decisão para politeno
apesar de suas outras faltas.
II. OUTRAS APLICAÇÕES
Enquanto água bombear é um uso óbvio para a roda de água, outro,
Maquinaria de pode ser adaptada para usar a produção de poder mecânica do
Roda de .
não é a intenção desta seção para tentar
enumeram todo o possível applications. Rather, eu incluo isto
Seção de para compensar qualquer impressão pela que pode ter sido determinada o
preceeding seção que água bombear é o mais importante, ou
talvez só usam para qual a roda pode ser posta.
Geração de de eletricidade é uma possibilidade que provavelmente vai
pulam às mentes da maioria das pessoas que lêem este manual. There
são roda dirigida geradores elétricos em operação em Papua New
Guiné hoje mas o número de tentativas e fracassos testemunham
o fato que não é uma tarefa simples, barata para fazer um próspero
rig. As dificuldades principais são a velocidade passo-para cima exigido
para geradores e velocidade regulation. Baixa voltagem geração de D.C.
que usa partes prontamente disponíveis (geradores de auto velhos ou alternadores)
evita o regulamento de velocidade problem. Simple autor-motor-pinion /
flywheel-anel-engrenagem jogos poderiam ser adequados para velocidade passo-para cima a um
custo razoável.
jogos de engrenagem de anel Típicos têm um mais baixo limite de 10
Diametral de lançam dentes de tamanho que dão uma avaliação de poder de 10 R.P.M.
de cerca de 1/2 h.p.
Então, é marginal para esperar produzir
produção contínua de um 12 volt gerador automóvel a, diga, 60
Ampères de para períodos longos de tempo sem engrenagem problems. O pequeno
chegam de poder gerado, a necessidade para 12 volt bolbos, resistência
Perdas de em sistemas de distribuição longos e outros problemas também mitigam
contra isto que é uma accessory. Eletricidade geração parafuso-acesa útil
é deixado melhor aos dispositivos de velocidade mais altos que são mais amenos
para fazer andar depressa regulamento como a Turbina de Banki de um centrífugo
bombeiam o ser forçou a correr como uma turbina.
Anexo de pode ser realizado diretamente para outra maquinaria mecânica
por uma variedade de juntar dispositivos descrita dentro vários
máquina desígnio livros.
é provável que Duas circunstâncias aconteçam:
1.
a máquina a ser dirigida será localizada alguns
distanciam da roda; e
2.
que o cabo de contribuição da máquina não vai facilmente
seja alinhado com o cabo de roda.
Alinhamento dificuldades simplesmente e barato são superadas com velho
cabos de passeio automóvel e as juntas universais fixas deles/delas.
Nota de que o uso de uma junta universal não dará constante
aceleram em ambos os lados.
Para uma velocidade de contribuição constante, a produção é
alternadamente mais rápido e mais lento que a contribuição que depende no
pescam entre o dois shafts. As variações de velocidade são pequenas e
geralmente não será de qualquer consequence. Se as variações de velocidade
não pode ser tolerado, ou uma junta de velocidade constante especial (como
do automóvel tração dianteiro) ou duas juntas de U ordinárias
deve ser usado, cada para compensar para o movimento de non-uniforme do
outro.
cabos Flexíveis estão comercialmente disponíveis mas são de limitado
Torque de que leva capacidade.
cabos Sólidos podem transmitir torque em cima de distância considerável mas
requerem portes para apoio e podem ser então caro.
Virtualmente qualquer máquina estacionária que é mão-dada poder a atualmente
poderia ser corrido através de roda de água power. Os meios para realizar o
Anexo de variaria claro que de máquina a máquina, mas só
no caso donde a roda e a máquina está muito tempo separada por
Distâncias de deveriam estar lá qualquer problema significante.
APÊNDICE EU
Sample Cálculo para jogo de Roda-bomba
O seguinte é um exemplo do uso deste manual para tomar decisões
relativo a roda de água para uso água bombeando.
que As decisões fizeram
tenha que ser consistente com os saltos colocados no sistema pela aldeia
necessidades (quanto poder é requerido) e a geografia e tamanho do
proveja fluxo (quanto poder nós podemos esperar obter da roda).
Se
o poder requerido é maior que o poder por que pode ser gerada
a roda, então o sistema não enlata work. do que Este exemplo é levado
cálculos trouxeram aldeia de Ilauru, aproximadamente 15 milhas sul de
Wau, Guinea. Um Novo dos possíveis locais para uma roda está em um fluxo
aproximadamente 350 pés debaixo do nível da aldeia.
A colina é bastante íngreme
e requereria aproximadamente 750 pés de tubo.
There é um lugar no fluxo
onde a água gotas niveladas bastante rapidamente por uma distância vertical
de 8 ou 10 ft. O fluxo é aproximadamente 10 pés largo, calcula a média 6 ou 9 polegadas
profundidade e fluxos sobre entre 1 e 2 pés por segundo (calculou medindo
o tempo para uma folha para viajar uma distância fixa).
Que descrição
estabelece as condições para determinar o tamanho de roda de máximo.
A aldeia tem aproximadamente 300 people. agora Cada pessoa consome menos que
2 galões de água por dia na aldeia de acordo com uma estimativa áspera.
Se a água foi bombeada na aldeia, experimente em outros países
espetáculos que o consumo aumentaria.
UM mínimo de 10 galões por
dia por pessoa às vezes é citado como um esquema viável mínimo.
Let nós
calcule duas vezes para que permitir expansão de população ou de consumo.
1.
Total exigência de água em galões por hora
20 gal/person-dia x de 300 people x day/24 hr = 250 gal/hour
instalações de armazenamento pretensiosas na aldeia para permitir maior
puxam a horários de pique.
2.
Power exigiu conhecer esta taxa bombeando de XV de Mesa.
250 gal/hour a approx.
400 pés cabeça (350 atual pés suba +
algumas perdas como ainda uncalculated) requer aproximadamente 1/2 h.p.
debaixo de
firmam condições.
3.
Depending no tipo de arranjo de bomba usado, a roda vai
precisam ser projetados durante 2 1/2 vezes que para uma única bomba suplente,
2 vezes que durante bomba de ação dobro ou 1 1/2 vezes que para 2
dobram bomba suplente.
Assuming o caso mais simples de 1 único
que age bomba nós precisamos de uma roda de 1 1/4 h.p.
potencial.
4.
Pode nós adquirimos tanto poder de uma roda de água debaixo dos declararam
condiciona ao fluxo?
O diâmetro maior possível é
limitou pela gota no fluxo em uma distância de useable--sobre
8 pés.
Uns 8 pés roda operará a aproximadamente 12 rpm ou menos
(Mesa VI).
O fluxo tem uma taxa de fluxo pelo menos de
10 FT X 1/2 FT X 1 FT = 5 [FT.SUP.3]
----- ---------
sec segundo
ou
5 [ft.sup.3] x 6 1/4 moça x 60 segundo = 1800 moça
---------- ---------- ------ --------- --------
Sec de [pés /sup.3] min min
A 1800 gal/min nós deveríamos poder produzir 2 h.p.
pelo menos
de uns 8 pés roda (Mesa V) ou ligeiramente menos dependendo em
que o t/r exato avalia finalmente escolhida.
Therefore que nós concluímos que o trabalho, teoricamente, é possível.
Teve a taxa de fluxo, por exemplo, só 500 galões por
Minuto de , a tarefa de bombear 250 moça por hora para a aldeia,
provavelmente teria sido impossível.
5.
A um calculou 12 rpm e 4 pés largura (máximo normalmente usou
é meio o diâmetro) nós podemos calcular a largura de annulus necessário
(Mesa II).
1 1/4 H.P. precisada
------------------ = 0.025 H.P.
por rpm por ft de largura
12 rpm x 4 ft largo
Na entrada debaixo de 8 pés rodas de diâmetro que nós vemos que todo o annulus
Larguras de listadas proverão pelo menos tanto power. Nós
sabem agora que nós podemos fazer para a roda menos que 4 pés largo se desejou
e a largura de annulus podem estar entre 3 dentro.
e 12 em.
que é estabelecido agora completamente que uns 8 pés água de diâmetro
Roda de neste local fará o trabalho requerido.
6.
Se a roda opera a 12 rpm e a bomba é diretamente
juntado de forma que lá é um golpe por rpm sem somou
Leverage de (por exemplo, como com a conexão de arame sugerida
em parte Dois, Seção IB), haverá um golpe por revolução.
para realizar 250 gal/hr nós precisamos:
250 moça hr min
--- X------X----------= .35 GAL/STROKE
HR DE 60 MIN 12 STROKES
De XVI de Mesa que significa nós precisamos de 3 1/2 bomba com 12 " golpe
ou 4 " bomba com 9 " golpe etc.
7.
Se nós limitamos a velocidade então no tubo para 10 ft/sec o
transportam tamanho com a 3 1/2 " bomba (escolhido porque é mais barato
que a 4 " bomba) é relacionada à velocidade de pistão de cume e
o tamanho de bomba.
De XI de Mesa a velocidade de pistão de cume a
12 " golpe 12 rpm é .624 ft/sec. A cruz de tubo de entrega
seção área deve ser aproximadamente
.624 X 11 [(3 1/2) .SUP.2] 1
--------------- x-- = área de Tubo = .64 [in.sup.2]
4 10
que Isto requereria para um 1 " tubo de diâmetro nominal.
8.
que O tubo precisaria ser galvanizado férreo para resistir a pressão
de cabeças que excedem 350 ft. Se um 1 " tubo nominal é usado,
a velocidade de cume atual é aproximadamente 7 ft/sec.
A fricção perda de cabeça seria (Mesa X)
fricção perda = 0.022 x 750 [7.sup.2]
----X--------- = 150 FT
1/12 2 X 32.2
Thus a cabeça de cume total que causa forças na vara de bomba
teria 350 anos (elevação) + 150 (perda) = 500 pés
Comercial de 31/2 m. bombas são providas com 2 dentro.
transporte saída
fura e se 2 em. tubo é usado a perda é muito menos
porque a velocidade é menos e o diâmetro é maior.
fricção perda = 0.028 x 750 [2.sup.2]
----X--------- = 8 FT
2/12 2 X 32.2
A economia é obviamente significativa mas o custo de dobrar
o tamanho de tubo pode ser sem atrativo.
9.
Assuming nós usamos o 1 " tubo nós achamos a vara de bomba exigida
forçam de XII de Mesa é aproximadamente 1850 lb. Para um 12 " golpe um
acionam comprimento de 6 " é requerido e assim o torque de cume em
a máquina é 925 ft/lb.
De Mesa 1 nós vemos que isto está bem dentro da capacidade
da roda se tem 4 anos pés largo.
10.
para permitir expansão futura razoável de necessidades sem
que acrescenta peso desnecessário à roda eu selecionaria uns 4 "
ANNULUS DE .
que tem feito que, as cargas de porte são (Mesa VII)
aproximadamente 500 lb. cada.
Assuming que os portes podem ser localizados
razoavelmente perto da roda, diga 6 ", o aço sólido, fora
cabo tamanho requerido é achado de:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][(6 X 500) .SUP.-2] + [(925 X 12) .SUP.2]
-------------------------------------------------------
[pi] (13,000)
d = 1.65 em
Any cabo de aço sólido maior que isto será satisfatório.
APÊNDICE DE II
Uma Bomba de Pistão Facilmente Construída
dmfspx71.gif (600x600)
por R.
Burton
Esta bomba foi projetada através de Marrom de PÁG. (do Seminário de Engenharia Mecânico
na Universidade de Papua-Nova Guiné de Tecnologia) com uma visão para
fabrique em Papua Guinea. Consequently Novo para cima o que a bomba pode ser construída
usando um mínimo de seminário equipment. a Maioria das partes são tubo standard
fittings disponível a qualquer provedor de encanamento.
Evitar ter agüentaram e afiam um cilindro de bomba, um comprimento de cobre,
tubo é used. Provided é tomado cuidado para selecionar um comprimento não danificado e
ver que o comprimento não é estragado durante construção este sistema
tem provou bastante satisfatório.
Como pode ser vista do diagrama cruz-secional, os fins da bomba,
corpo consiste em cobre tubo redutores prata soldada sobre a bomba
cylinder. que Isto faz para separação da bomba difícil, mas evita
o uso de um torno mecânico.
Se um torno mecânico estiver disponível, um fim atarraxado poderia ser prateado soldada o
fim superior da bomba para permitir separação simples.
O pistão da bomba consiste em um 1/2 " P.V.C grosso. orla com buracos
perfurada por isto (veja diagrama) . UM balde de couro é fixo acima
o pistão e junto com os saques de buracos como uma válvula de non-retorno.
Neste tipo de bomba o balde deve ser feito de couro bastante macio,
um balde de couro comercial não é satisfatório.
que barra de aço Luminosa é
usada como a vara de passeio e tem que ser linha cortada a seus fins usando um dado.
Um mamilo galvanizado é prata soldada ao redutor de cobre de topo do
bombeie para permitir prender o tubo de descarga.
Um `O ' selo de anel do tipo unia P.V.C. tubo é usado como um
marque para o pé válvula. Este selo não requer fixando desde então
empurra ajustes no mais baixo cobre transporte redutor. Uma 1/2 " orla atarraxada
com uma tomada em seu centro o prato forma para o pé válvula. Isto chapeou
deve ser contida de se levantar a pessoa enfadonha da bomba através de três bronze
cavilhas provido em pela parede lateral da bomba sobre o prato de válvula.
Estas cavilhas devem ser prateadas soldada dentro prevenir vazamento ou movimento.
Uma lista de partes para uma 4 " pessoa enfadonha x 9 " bomba de golpe é junto fixa fora abaixo
com uma lista de ferramenta.
Partes
1 só 12 " x 4 " dia.
tubo de cobre
2 só 4 " a 1 1/2 " redutores de tubo de cobre
1 só 1 1/2 " mamilo galvanizado
1 só 1/2 " orla atarraxada
1 só 1/2 " tomada
1 só 1/2 " P.V.C.
orla
1 só Borracha `O ' anel 4 " dia.
1 só pedaço de 4 1/2 " dia.
couro
1 só 15 " x 1/2 " dia.
barra de aço luminosa
1/8 " DIA.
vara soldando
Ferramentas
Handi suprem com gás equipamento
Silver solda
Hand broca
1/2 " dado de Whitworth
1/2 " torneira de Whitworth
HACKSAW
Hammer
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Aldeia Tecnologia Manual
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