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[C]VITA, Inc. 1975
Reprints: el 1977 dado marzo el 1981 dado junio el 1989 dado enero
EL ÍNDICE DE MATERIAS DE
LA LISTA DE MESAS
LA LISTA DE FIGURAS
PARTA UNO: LA RUEDA DE AGUA
yo la Introducción de
II Formulación de del Problema
III Limitaciones del Plan - las Ventajas y Disadvantages
IV las Consideraciones Teóricas para el Plan
Ŕ. la Establo Torsión
B. el Power Output contra la Velocidad; Requirió Rates al Flujo C. el Cubo Plan
D. el Plan Productivo
los E. Árboles
F. las Consideraciones Menores
El V de las Consideraciones Prácticas para el Plan
los Ŕ. Materiales
B. las Construcción Técnicas
el C. Mantenimiento
PARTA DOS: LAS APLICACIONES
yo la bomba de agua de
Ŕ. el Bomba Selección Criterio
el B. Anexo para Rodar
C. Agudo II Otras Aplicaciones
El APENDICE el I Muestra Cálculo
El APENDICE II Un Pistón Fácilmente Construido Pump:
por el Richard Burton
LA BIBLIOGRAFÍA
LIST DE MESAS
La Mesa la I Establo Torsión por el Pie de Width
La Mesa el Caballo de fuerza de II el rendimiento para un Torque Constante Wheel por la RPM por el Pie de Anchura
La Mesa el Agua de III la Input de Power para Rodar por la RPM el per
Foot de Anchura para Mantener la Torsión Constante (el CV.)
La Mesa el Flujo de IV Rate en los Galones Imperiales por RPM
por el Pie de Anchura de Rueda Requerido a Maintain la Torsión Constante
La Mesa V Estimated el Caballo de fuerza de la potencia máxima el for
El Constante Entrada Agua Flujo la Condición de Rate
La Mesa VI los Límites Superiores en el Flujo de Useable el for de Rates las Varias Ruedas del Tamańo
La Mesa VII Peso Aproximado Carreteado por Cada Bearing
La Mesa Máximo de VIII que el Diámetro Productivo Requirió al for
las Varias Cargas
La Mesa los IX Norma Cańería Tamańos para el Uso como el with de los Ejes Bearing a 12 pulgadas del Borde de la Rueda
La Mesa X Estimated la Fricción Factors
La Mesa las XI Cresta Bomba Pistón Velocidades para Vara de la Bomba Atada Directamente a un Cigüeńal en la Rueda
La Mesa XII la Fuerza Máxima en la Vara de la Bomba de un Piston
Pump para los Varios Taladros y Cabezas
La Mesa el Volumen de XIII de Agua en Varios Delivery Clasificado según tamańo Pipes ([ft.sup.3])
La Mesa XIV la Fuerza Inercial por la Pulgada de Golpe para Various
Los Volúmenes de de Agua a las Varias Velocidades de Ciclo de Bomba
Mesa que el Caballo de fuerza de XV Requirió para el at de la bomba de agua el Varios Flujo Rates y Cabezas
La Mesa las Cantidades de XVI de bomba de agua por el for del Golpe el Varios Taladro y Tamańos del Golpe
LIST DE FIGURAS
Figure 1 Side View Esquemáticos de Forma del Cubo
Figure 2 Vista Esquemática de abastecimiento de agua en Wheel
Figure 3 Vista Esquemática de un Deslizador-cigüeńal Mechanism
Figure 4 Vista Esquemática de un Pump Mu-montado y Cigüeńal
Figure 5 Vista Esquemática de un Yugo escocés Mechanism
Figure 6 Vistas Esquemáticas de un Conveniente Leva-activated
Pump la Vara
PART UNO: LA RUEDA DE AGUA
I. LA INTRODUCCIÓN DE
el poder Abastecedor a muchas situaciones remotas en el mundo de central generadores que usan los métodos de la distribución de costumbre son económicamente cualquiera impracticable o será muchos ańos viniendo. Power dónde deseable, testamento por consiguiente necesite ser generado locally. la Varios maquinaria comercial se comercializa, pero la erogación de capital requerida o maintenance/running el cost está más allá de la capacidad de muchos usuarios potenciales. que Algún esfuerzo tiene se expendido en la Universidad de Papuasia-Nueva Guinea de Tecnología para inventar el cost bajo significa de generar cantidades modestas de poder en las situaciones remotas. Este papel informa en un tal proyecto que involucra el desarrollo de bajo la maquinaria del cost para proporcionar la energía mecánica. Sin tener en cuenta el uso final a que el poder se pone las fuentes naturales de energía que puede utilizarse se categoriza justamente prontamente. Entre ellos:
1. Falling el agua 2. ANIMALS 3. Sun 4. Wind 5. Los Fósil combustibles 6. los combustibles Nucleares 7. la pérdida Orgánica
El sol, viento y agua son libres y renovables en el sentido que usando ellos nosotros no alteramos su utilidad futura. De operar continuamente las consideraciones del cost, una opción de entre éstos es atractivo. De el hidro-poder de consideración de cost importante puede ser muy poco atractivo. Sun y el viento tiene las limitaciones naturales obvias basadas en el tiempo local conditions. Furthermore, por las razones tecnológicas y económicas, solar el uso de poder se limita presentemente a aplicaciones que utilizan la energía directamente como la parte de un calor los Animales de cycle. requieren el cuidado especializado y la comida continua la Conversión de sources. de pérdida orgánica a la energía del useable está experimentándose con, con el éxito variante, en varias partes de el mundo.
Cualquier la forma de la energía naturalmente ocurriendo, puede transformarse, si necesario, en el useable impulse en una variedad ancha de maneras. La opción de método depende en una interacción compleja de demasiadas consideraciones para enumerar totalmente aquí, pero entre ellos es:
1. el uso a que el poder se pondrá; 2. la forma en que se utilizará. Esto generalmente, pero no exclusivamente, se cae en el las categorías anchas de mecánico y eléctrico; 3. el económico y recursos naturales disponible; 4. La disponibilidad de de medios de mantenimiento convenientes; 5. si la maquinaria debe ser portátil o no.
II. LA FORMULACIÓN DE DEL PROBLEMA
En la ausencia de una demanda específica del gobierno o cualquier externo el cuerpo, la decisión se tomó basado principalmente en la abundancia obvia de la fuerza hidráulica disponible para investigar las posibilidades del plan ampliamente para la maquinaria del cost baja para producir cantidades pequeńas de energía mecánica. Uno la aplicación potencial inmediatamente obvia es la generación de eléctrico impulse, pero porque las razones mencionaron en parte bajo " Otras Aplicaciones " Dos éste no ha sido pursued. However, en muchos lugares, que los pueblos son localizado a alguna distancia de la fuente tradicional de agua potable. El uso intencional principal para el poder generado por el machine discutido en este manual ha sido el bombeando de agua potable para la distribución a un village. El proyecto, así, ha incluido la construcción de una atadura de la bomba simple also. que Varios otros usos de potencial son discutido después.
Se eligieron límites en el alcance del proyecto basado numeroso las consideraciones:
1. El Mínimo de de erogación de capital indicó un dispositivo que podría construirse localmente de barato Los materiales de sin especializó, los componentes caros o maquinaria requirieron.
2. la construcción Local hizo pensar en la conveniencia de diseńan detalles que requieren sólo construcción simple Las técnicas de .
3. desde que era probable que la instalación fuera remota (indicando una escasez probable de mercaderes experimentados locales) El mantenimiento de , si cualquiera, tendría que ser mínimo y simple.
4. El dispositivo debe ser tal que la reparación, si cualquiera, pudo se lleve a cabo en el sitio con las partes y las herramientas necesarias encienden bastante ser llevado fácilmente al sitio.
5. Las consideraciones usuales de seguridad deben aplicar con el El conocimiento de que los nińos del pueblo no pudieron el not/would be guardó fuera del dispositivo.
Yo decidí concentrarme en investigar la viabilidad de usar el la rueda de agua, él que es el dispositivo que parecía perfeccionar el más probablemente el criterio partido above. There es otros tipos de machines conveniente por crear la energía mecánica de las fuentes hidras, pero ninguno, conocido a mí, puede construirse con tales técnicas simples que requieren tan bajo un nivel de habilidades de comercio como la rueda de agua de madera.
Las ruedas de agua están ahora en el uso en las varias partes del mundo. que Muchos tienen se construido en una base ad hoc y varía en la complejidad, la eficacia, e ingeniosidad de plan y construcción. El dispositivo básico es tan simple que una rueda laborable puede construirse por casi cualquiera que tiene el desee a try. However, las sutilezas de plan que separado adecuado de los modelos inadecuados aquéllos pueden escapar sin suficiente técnico training. que El número de proyectos abandonó después de una vida relativamente corta las atestaciones al hecho que los designers/builders tienen a menudo más tirón que skill. parece deseable para atacar el problema en una moda sistemática con un objetivo de establecer un manual del plan para la selección de los tamańos apropiados exigieron satisfacer una necesidad específica y partir el plan los rasgos basaron en los principios de la ingeniería legítimos. que yo ofrezco lo siguiente como un esfuerzo por encontrarse ese objetivo.
La rueda consiste de sostener el agua-fijo en un marco y colocó para que los cubos y marco rueden juntos sobre un eje del centro qué se orienta perpendicular al flujo de agua de entrada. Traditional los planes emplean el undershot, pescasondas o configuraciones del pecho. En el los undershot rodan, la entrada agua flujos tangente al borde del fondo del wheel. En la pescasondas rodan, el agua se trae en la tangente a la cima el borde de la rueda, llenando el cubo parcialmente o totalmente. que se lleva en los cubos hasta descargó un poco fuera antes de alcanzar el punto más bajo en el wheel. La rueda del pecho tiene agua que entra en la rueda más o los prados radialmente, llenando los cubos y descargándose de nuevo entonces cerca el el fondo del wheel. que los valor de eficacia Típicos varían de tan bajo como 15% para el undershot a bien encima de 50% para la pescasondas con el pecho rode en el medio.
Nosotros nos concentraremos en la rueda de la pescasondas como el más probablemente ser selecto para dar la potencia desarrollada máxima por el dólar el cost, o por la libra de machine, o por el manhour de tiempo de la construcción basado en el efficiences esperado. El Mitigando contra esta opción la necesidad es para un terraplenes más complejos y manera de la raza con la rueda de la pescasondas en dónde el agua debe guiarse a un nivel por lo menos como lejos sobre la toma de corriente como el diámetro del wheel. que Los undershot rodan, claro, puede ponerse meramente abajo encima de el arroyo con virtualmente ninguna preparación de requisito del raceway. Pero en muchos arroyos el levantamiento y se cae con la lluvia fuertemente local es espectacular, así protección contra las crecientes sería una consideración mayor por cualquier tipo de dispositivo. La protección contra las crecientes más simple es un cauce que lleva del río al la instalación, con la entrada al cauce guardar el agua de diluvio controlaron en el stream. principal desde que un cauce de diversión probablemente se requeriría sin embargo, las desigualdades son muy buenas que una situación conveniente emplee un la rueda de la pescasondas puede encontrarse para la mayoría de las instalaciones. En el evento que la instalación de la pescasondas es imposible, los undershot rodan montando el cauce de diversión es simple al uso.
Otra consideración que hace la pescasondas roda atractivo es el alivie con que puede manejar la basura en el arroyo. First, el agua, los retońos encima de la rueda y para que la basura cuida echarse fuera de en el cola-raza sin coger en un bucket. Secondly, no hay normalmente el los espacios firmes entre la raza y roda en que la mermelada del cubo de la basura. Somewhat más cerca se requieren los arreglos dignos con el pecho y undershot las ruedas para conseguir la eficacia buena.
III. LAS LIMITACIONES DE - LAS DESVENTAJAS DE AND DE VENTAJAS
que La rueda es un dispositivo de velocidad lento limitó para reparar aproximadamente entre 5 y 30 rpm. Consequently esto limita su utilidad como una fuente de energía para la generación de electricidad o cualquier otro funcionamiento del alta velocidad debido a el paso a en la velocidad required. Aunque no un gran problema de un el punto de vista diseńando, engranaje adecuado u otro velocidad multiplicando los dispositivos involucran las complejidades crecientes por lo que se refiere al dinero, potencial, los problemas productivos, y mantenimiento.
La velocidad lenta es ventajosa cuando la rueda se utiliza por manejar ciertos tipos de maquinaria ya en el uso y actualmente impulsó por el hand. Café hullers y los hullers de arroz son dos qué sólo requiere el caballo fraccionario, velocidad baja que la bomba de agua de input. puede lograrse, a virtualmente cualquier speed. el rendimiento de velocidad Lento de una rueda no puede de el curso, directamente impulse un centrífugo o la bomba axial. El desplazamiento positivo bomba de cubo " o bomba de la altura de aspiración ya en el uso en varios los pueblos normalmente operan bien a bajo 100 ciclos por minuto y lata se adapte para el uso junto con una rueda a la velocidad lenta. Esto de el curso, se ha hecho para los centenares - quizá los miles - de ańos en otra parte.
Los dispositivos de este tipo tienen la capacidad de la potencia desarrollada relativamente baja. El la potencia desarrollada depende en las dimensiones de la rueda, la velocidad y los useable fluyen rate de agua a la rueda. Como un ejemplo, un reconstruyó la rueda del pecho instaló en un museo en América de 16 pies fuera el diámetro y con la profundidad del cubo de 12 en. operando a 7 rpm, con los rate de flujo de 28 pies cúbicos de agua tenían un poder estimado por segundo el rendimiento de 18.5 CV (14 kv) (calculado a una eficacia de 100%). Actual el rendimiento en esa rueda no ha sido moderado pero estaría menos de 10 CV (7.5 kv) . UN 3 pie OD, 1 1/2 pie modelo del vide construido por el autor es en el caballo fraccionario el rango.
Ya mencionado una vez, merece la pena que una agua del useable la rueda puede construirse casi en cualquier parte que un arroyo permitirá, con el más crudo de herramientas y las habilidades de la carpintería elementales.
IV. LAS CONSIDERACIONES TEÓRICAS
A. Stall la Torsión
La capacidad de par del establo del machine, ignorando la velocidad, efectúan del agua que choca con en los cubos tenidos en establo, es fácilmente calculó por una suma simple de momentos sobre la deuda del árbol al peso de agua en cada uno llenado o el cubo parcialmente lleno. Obviously que esto dependerá en parte de la cantidad de rebosamiento del cubo que a su vez depende del cubo el Cubo de design.
configurations usó en el 18 y 19 siglo que varió, mientras dependiendo en la habilidad del builder. Ellos eran empíricamente determinados en el criterio de aumentar al máximo la torsión aumentando al máximo la retención de agua en los cubos mientras reconociendo ese plan del óptimo en esto El criterio de también requirió las complejidades de la construcción aumentadas. Los Cubos de de forma mostrados esquemáticamente en una vista lateral, Fig. 1,
Se usaron para la pescasondas y pecho configurations. La recta estaba al lado de los cubos son menos eficaces pero más simples a construct. El La anchura de del fondo del cubo era típicamente 1/4 de la anchura de la corona dónde esa configuración era chosen. Purely que se usaron los cubos radiales en las ruedas del undershot.
es conveniente usar tres de las dimensiones de la rueda para El cálculo de de la capacidad de par de la rueda: el exterior El radio de , r; la anchura de la rueda, w, es decir, del lado para estar al lado de; y el La corona anchura, la t, definió como la t = (el diámetro exterior - dentro de EL DIAMETER)/2 DE . Vea Fig. 1.
La proporción de la anchura de la corona, t, al radio externo, r, es importante rodar el plan como allí son los límites prácticos al valor útiles que pueden ser employed. En este papel sólo proporciones 0.05 t/r <0.25; son considered. Para las proporciones menores, el potencial, El rendimiento de por el pie de diámetro de la rueda es considerado demasiado bajo a es práctico. Para los valor más grandes, los cubos se vueltos eso tan profundamente hay tiempo insuficiente para llenar cada uno como él pasa bajo el corren la salida. Also, desde la torsión y el poder depende al tener el peso de agua a la mayor posible distancia del rodan el eje, los aumentos de profundidades de corona crecientes el peso de la rueda total más rápido que aumenta el poder output. que El resultado es que si más El poder de se necesita que es bueno aumentar el O.D. que para aumentar la anchura de la corona a valor que exceden el t/r = 0.25. En por aquí el rodan peso y los componentes estructurales para apoyar ese peso permanecen muy ventajosos económicamente para una potencia desarrollada dada. Historically, las ruedas han tendido a tener los valor del t/r alrededor de 0.1 a 0.15.
los límites Superiores en la anchura de la rueda han tendido hacia aproximadamente 1/2 el O.D. debido a los problemas estructurales con las ruedas más anchas.
que puede estimarse que las ruedas de la pescasondas operan con el equivalente de aproximadamente 1/4 de los cubos full. Que es, el suman que el peso de agua que hace el trabajo útil en la rueda es 1/4 de el total que se contendría en un sólido anular de dimensiones igual que el O.D., la IDENTIFICACIÓN y anchura del wheel. El real pesan que la distribución del agua es esquemáticamente así desplegado en Fig. 2a debido al rebosamiento de los cubos cuando ellos se acercan
la raza de la cola. Si nosotros asumimos que el agua se concentra en el cuadrante anular mostrado en Fig. 2b, la torsión del establo puede estimarse más fácilmente. que UN factor de la corrección conveniente podría aplicarse al account para el plan del cubo real, si ese refinamiento fuera considerado El requisito de .
Se dan Results para las ruedas de varias dimensiones en Mesa 1.
La Experiencia de ha mostrado tantos los non-technically entrenaron a los usuarios de esta información estará más segura de su habilidad dado usar Datos de cedidos tabular que en form. gráfico Los dos se presentarán aquí cuando apropiado.
B. El Power Output
el rendimiento de Power es el producto de la torsión en el eje de salida y la velocidad de rotación del shaft. En la asunción que allí es el flujo de agua de entrada suficiente para guardar los cubos abatane, por eso que guarda la constante de la torsión, la potencia desarrollada aumenta linealmente con la velocidad. En una situación dónde hay virtualmente un ilimitado El entrada abasteciemiento de agua, este cálculo dará un límite superior a la potencia desarrollada que puede esperarse.
El caballo de fuerza el rendimiento por la rpm por el pie de anchura se muestra en la Mesa II.
la Mesa II entrada apropiado a la rueda del tamańo tiempos usaron el la velocidad real en la rpm cronometra la Anchura De la rueda en los pies.
La entrada de fuerza hidráulica es el poder máximo que la rueda pudo logran que si fuera 100% efficient. que es calculado como el producto de la especificación de peso de la agua, el rate de flujo de volumen, y cabeza y se da en la Mesa III para comparison. que Esta entrada también está en el caballo de fuerza
que exigieron guardar los cubos abatanan y se dan en la Mesa IV.
por la pared del cubo thickness. para que Esto puede corregirse después si deseó. La cabeza es supuesta aquí para ser el diámetro de la rueda. El más bajo borde de la rueda es el permiso de elevación más alto para Los tailrace de riegan sin interferir con la rueda y son un lógico El dato de . Raramente se encuentran los Entrada raceways con una cuesta significante para que que la velocidad efectúa de agua del raceway son small. que parece suficientemente exacto para estimar la elevación de la entrada como la cima del rodan. que Cualquier error por eso introducido estará en el conservador están al lado de sin embargo.
que la eficacia Teórica valora para la rueda que usa las asunciones adoptó hasta ahora puede encontrarse tomando la proporción de la potencia desarrollada de la Mesa II y la energía recibida por una máquina correspondiente de Mesa III. Éstos valora, para la distribución de peso de agua asumida antes, es sobre 50% para las coronas anulares estrechas y deja caer a sólo bajo 45% para la corona más ancha wheels. Como mencionado previamente, un bien diseńó y construyó la rueda dará las eficacias mejoran que this. Esto el valor comparativamente modesto es principalmente el resultado de no considerar el efecto del agua todavía en los cubos debajo del la línea central horizontal. refleja el hecho que el simplificando La asunción de que los cubos siguen siendo la media manera llena abajo la rueda y de repente descarga todo su agua no es accurate. Que la inexactitud es tolerable porque 1) hace el análisis tan simple y 2) da las figuras ligeramente conservadoras para el poder para que que casi cada lector se asegurará de conseguir el poder suficiente igualan de las ruedas de construcción relativamente chapucera.
Cuando el flujo de agua está menos de los requerimos llenar cada cubo completamente como puede ser el caso para un arroyo de tamańo limitado, el impulsan las características se alteran en que la torsión es ahora un funcionan de velocidad. Using la asunción de un cuadrante anular El trabajando, pero no lleno, el volumen de agua, el V, en el cuadrante es
EL V DE = Q/4N dónde la Q de = el rate de flujo de volumen ([ft.sup.3]/min)
El N de = la velocidad (la rpm)
El peso de agua en el cuadrante anular a cualquier velocidad es entonces el pgV dónde
p = la densidad de agua
La g de = la aceleración gravitatoria
Con las unidades en los pies, libras, y minutos, el caballo de fuerza a ser esperado de este corona trabajar es
El CV de = 2[pi] NT -------- 33,000
dónde el T = el pgV[bar]x = el pgQ[bar]x --------- 4N
[el bar]x es la distancia al centroid del cuadrante anular del la rotación axis. es igual promediar diameter. [D.sub.av], de la corona dividido por [la pi].
Por consiguiente
El CV de = 2[pi]NpgQ[D.sub.av] = pgQ[D.sub.av] -------------------------------- 4[PI]NX33,000 66,000
El poder es independiente del speed. La eficacia es el mismo como previously. calculado es porque el poder del rendimiento es un funcionan del medio diámetro para que la eficacia cae las coronas anulares anchas de un fijo fuera de diameter. el poder Potencial El rendimiento de de una rueda que opera bajo las condiciones de flujo constante puede estimarse el más fácilmente por la ecuación para el agua entre el poder, que asume a 50% eficacia máxima e igual de la cabeza al exterior El diámetro de .
Power bajo las condiciones de flujo constantes para las varias ruedas del diámetro se muestra en el V de la Mesa para el flujo probablemente asequible rates. Los valor
Las entradas de por los factores así desplegado al fondo de la mesa para varios los valor del t/r prácticos. el prototipo de El autor con el t/r = .17 probaron a aproximadamente 150 gpm, dio poder del rendimiento de aproximadamente .06 CV en el acuerdo razonable con los valor en la Mesa V.
Los espacios en blanco de quedan donde fluye los rates son imprácticos para el rodan tamańo dado. los límites Superiores al rates de flujo práctico para varios rodan los tamańos son encontrados multiplicando la entrada de Mesa 1 por el el límite superior práctico de velocidad y anchura para el O.D. y es mostrado en la Mesa VI. sujeto a que los Más bajo límites son considerablemente más La conjetura de . En la asunción que sería antieconómico a construyen una rueda de anchura menos de 1 pie y para operarlo a menos de 25% capacidad (la opción completamente arbitraria) para el Las velocidades de citaron en la Mesa VI que los más bajo límites útiles pueden estimarse. Éstos se indican por el espacio en blanco bajo los 100 gpm y 200 columnas del gpm en la Mesa V.
VI LA MESA DE
Los Límites del Estimulante en el Flujo de Useable Rates para las Varias Ruedas del Tamańo en los galones por minuto Imperiales (asumiendo rodan la anchura = 1/2 (O.D.) y la velocidad periférica es 5 ft/sec.)
El diámetro exterior de (el pie)
3 4 6 8 10 14 20 La corona La RPM de Width a 5 ft/sec la velocidad 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
El límite superior a la velocidad a que la rueda operará depende primarily en el rate a que la rueda tira con honda el entrante riegan fuera de que para que no sea utilized. que Esto depende principalmente en la velocidad y radio de la rueda y secundariamente en el La cubo configuración y su relación al agua de la entrada.
que Las figuras citaron en la Mesa VI son basados en la regla empírica la velocidad periférica de 5 ft/sec. Con menor roda esto es un mordió alto, basado en el prototipo tests. Con las ruedas más grandes el la velocidad periférica puede ser tan alta como 8 ft/sec.
En el resumen, el tipo de poder contra curva de velocidad que uno puede esperar de una rueda de agua es como sigue para el rates de flujo fijo: Linealmente que aumentan de ceros aceleran arriba a la velocidad a que los cubos ya no puede llenarse completamente por el flujo prevaleciendo, entonces, constante a a la velocidad en que las cantidades importantes de agua están rechazó de la rueda tirando con honda el acción, mientras disminuyendo después de esto en la proporción (aproximadamente) al cuadrado de la velocidad.
C. El Cubo Plan
El plan del cubo óptimo se toma para ser que que produce el la mayor torsión en la rueda shaft. El límite superior a esta condición es que los cubos llenan completamente a la cima, lleve el lleno riegan el peso sin el rebosamiento al fondo y descargan sus cargas allí. There no es un método práctico de lograr este máximo. Con los cubos fijos, el bueno nosotros podemos hacer es minimizar el rebosamiento de los cubos cuando ellos viajan de la cima dónde ellos están llenos, al fondo dónde ellos deben estar vacíos (para para limitar las pérdidas incurrió en llevando el agua al lado de la parte de atrás de la rueda).
There son ampliamente dos estilos de cubo así desplegado en Fig. 1. En el La recta de estaba al lado del cubo los límites en el ángulo las hechuras del cubo con la tangente al O.D. + I.D. (Vea Fig. 1) es de tangencial (el 0[degrees]) a radial (90[degrees]) . Con los cubos tangenciales, el relleno El proceso de está lento en la cima debido al ángulo muy poco profundo con respetan al incoming(nearly horizontal) water. Furthermore el que vacía el proceso al fondo no está completo hasta después el El cubo de pasa centre. muerto al fondo Esto lleva un poco de agua al atrás el lado y por consiguiente reduce el efficiency. Al otro los cubos extremos, radiales están casi vacíos cuando ellos han ido 1/4 giro de la cima porque la pared del cubo está entonces horizontal.
Nosotros podemos estimar el ángulo óptimo asumiendo que el mayor efectúan será debido al cubo a cuyo peso está actuando el la mayor distancia del shaft. dibujando los cubos de varios orienta nosotros podemos estimar, gráficamente, el optimum. Mientras el el cubo tangencial lleva la mayor cantidad de agua, su centroid, La distancia de no es un máximo que El máximo ocurre a un cubo orientan (a la tangente a la IDENTIFICACIÓN) de aproximadamente 20[degrees] . Mientras el todavía suman de agua retenida a las 90[degrees] después de la cima el centro muerto por esta forma del cubo es aproximadamente 20% menos de para el cubo tangencial, el La pérdida de se compensa para en el relleno temprano y temprano el vaciamiento. Especially en vaciar, los 20[degrees] la inclinación es un factor mayor desde la longitud del cubo (la distancia del borde de la IDENTIFICACIÓN a O.D. el borde) es más de 30% más corto que el bucket. tangencial Con un 30[degrees]-cubo, la capacidad de transporte de peso a las 90[degrees] después de que cima abajo que el centro muerto es a aproximadamente 65% del tangencial, una figura que es tan baja que él no puede compensarse para por los efectos secundarios en la eficacia como llenar y emptying. Esta técnica gráfica, mientras de ningún valor adicional diseńando cualquier rueda individual, también las muestras que la asunción de la distribución de agua encima de un estimulante El cuadrante de es uno razonable por estimar la torsión.
yo recomiendo el ángulo de pared de cubo se guarde entre 200 y 250 a la tangente de la IDENTIFICACIÓN.
El uso de cubos del fondo plano no cambia significativamente el riegan la capacidad de transporte para la pared orienta de 20[degrees] . que El propósito es para disminuir la distancia el agua debe viajar para vaciar el cubo. Su uso está en aumento beneficioso en las proporciones del t/r grandes pero el Constructor de debe aceptar que la construcción se complica un poco más que el de la recta estaba al lado de bucket. Bottom que las anchuras deben es aproximadamente 1/4 de la anchura de la corona, t. que Este testamento cortó a 25%, fuera de la anchura lateral con el ahorrar acompańante en la distancia de viaje para vaciar el cubo. que La importancia de esto es que menos agua es llevó al lado de la parte de atrás del wheel. Cualquier agua llevada al atrás el lado baja el efficiency. yo no puedo dar las figuras para el La mejora de de eficacia que usa los cubos del fondo plano pero parece duro para imaginar tanto como diez punto porcentuales.
Historically, las formas del cubo han variado considerably. que Ellos eran, hasta donde yo puedo determinar, emperically. escogido (En un histórico se dan cuenta de éste es arbitrariamente " un eufemismo para " o " por la conjetura " educada). cuando ingenieros, en lugar de los carpintero-artesanos, estaban considerando el problema que la utilidad de la rueda de agua era ya en el declive). Even en los relativamente recientes manuales para La construcción de , hacia 1850, mientras las ruedas todavía eran en general el uso en el EE.UU., cubo los ángulos laterales de 45[degrees] se recomendó - una opción que puede mostrarse para ser menos eficaz que los ángulos menores fácilmente. Los 20[degrees] - 25[degrees] la figura es, sin embargo, en el acuerdo íntimo con el diseńan de dos ruedas que yo sé todavía están en el uso en el EE.UU.
El número de cubos para usar depende en el volumen consumido por la pared del cubo material. que La rueda ideal ha espaciado estrechamente Los cubos de de pared muy delgada thickness. UNA figura razonable para diseńar por no es eso encima de 10% de volumen anular debe consumirse en El cubo material. los valor Típicos para las ruedas del tamańo discutieron aquí serían 25 - 30 - 1/4 en. los cubos espesos en una 3 pie rueda y 50 - 1-1/4 en. los cubos espesos en una 14 pie rueda.
D. Bearing el Plan
La propia rueda tiene sólo uno frotando o la parte corrediza sujeto a llevan, viz. los rumbos en que el eje es la Norma de supported.
que lleva el plan se cubre en casi cualquier machine diseńe text. En the fabrican de tal un dispositivo como se discute aquí, el valor, de tal los rumbos normales " son questionable. Fully tiempo-corrigió ovillan o los cojinetes de rodillos son demasiado caros y complicados satisfacer el criterio inicial.
Las cajas de bronce de con el material del árbol conveniente serían satisfactorias pero lubricación y reemplazo los dos problems. presente El uso de los rumbos de madera son, yo pienso, la alternativa buena por varias razones:
1. La Simplicidad de de fabricación con las habilidades locales.
2. La Disponibilidad de de partes de recambio.
3. el cost Despreciable.
que se usan los rumbos De madera comercialmente para las tales aplicaciones como lavar Los machine escurridor rumbos bajo condiciones que simulan aquéllos propuestas para la rueda. Rock el arce, lignum que las especies vitaes, y varias de roble son, usó comercialmente, pero cuando éstos no son nativos al país de pensó el uso, suplentes pueden ser justamente found. Entre los bosques con la distribución extendida, otros que puede esperarse razonablemente que sea, satisfactorio es haya y las mangrove. Silvicultura secciones rojas, cuando que ellos existen en un país generalmente están en una posición hacer útil Las sugerencias de .
En la ausencia de cualquier conocimiento específico, la regla general es " el más duro, el bueno ".
con que Una estimación de carga aceptable basó comercialmente en la experiencia los rumbos de madera disponibles estarían alrededor de 75 psi (para el roble) a 150 psi (para el lignum vitae) para las orientaciones con el paralelo de la superficie corredizo al grano y aproximadamente 150 a 300 psi respectivamente para el uso de grano de extremo. Si la madera usada tiene fuerza y propiedades de densidad comparable a esos arriba expresado, es probable que la carga segura sería sobre que 100 psi parangonan al grano y 200-250 en el grano del extremo usage. Él permanece ser visto lo que la resistencia de uso a estas presiones quiere es, pero estructuralmente pueden usarse las figuras dadas con la confianza.
La Longitud de a las proporciones del diámetro de rumbos en esta aplicación habría Se espere razonablemente que esté sobre la unidad y en esa base el clasifica según tamańo de los rumbos puede estimarse para ruedas que operan a La potencia máxima de . Una concesión para el peso de la propia rueda es hecho en la base que el volumen de madera requerido es aproximadamente igualan al volumen de agua llevado en el establo y que el específico La gravedad de de madera que constantemente opera en el agua está sobre la unidad.
La Mesa de VII muestras el peso aproximado en cada llevar por el pie de La anchura de de rueda. Total que el peso continuó cada presión es entonces el El producto de de la entrada de la Mesa y la anchura de la rueda en feet. Esto asume claro que la rueda simplemente se apoya a cada extremo de el árbol y no permite cargas adicionales impuestas por el ató la maquinaria. es importante que las cargas significantes debido a la Mesa VII valor para los propósitos de determinar el tamańo productivo de la Mesa VIII para el lado de la rueda dónde la maquinaria es ató. En este evento los rumbos necesitarán ser de al parecer los tamańos diferentes. En la práctica, a menos que los tamańos indicados son mismos diferente, nosotros normalmente hacemos ambos el tamańo indicado por la carga más grande. Thus que uno es muy más largo que necesita ser.
Bearing en que se dan diámetros exigidos apoyar las varias cargas El Mesa VIII calculó en base a 100 psi en el useage paralelo y 200 psi para el useage de grano de extremo y L/D = 1. Valor se dan a 20,000 libra. para permitir las cargas de la presión razonables más grandes. LA MESA DE VII
Peso aproximado Llevado por Cada Cargas Excluyendo Productivas Debido A la Maquinaria Adjunta (por el pie de anchura de la rueda) (la libra.)
El diámetro exterior de (el pie)
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 EL MESA VIII
El Mínimo de el Diámetro Productivo Requirió para las Varias Cargas (en.)
Load (la libra.) 100 200 500 ]000 2000 5000 10000 20000 Parallel Useage 1 1-1/2 2-1/4 3-1/4 4-1/2 7 10 14 End el Grano Useage 1/2 1 1-3/4 2-1/4 3-1/4 5 7 10
se asume que Estos rumbos son acero en madera. En el evento probable que, sobre todo en los tamańos más grandes, la presión es considerablemente más grande que el tamańo del árbol requerido, un " construyó arriba y la presión bandeada " puede ser usó. Un cilindro de madera se construye hacia el árbol a la situación productiva tal que el cilindro O.D. es el tamańo necesario. Entonces las vendas de acero están torcidos y ataron al cilindro. El criterio para el plan en que este caso es que el producto del diámetro y la anchura total (la suma de las anchuras individuales) de los iguales de las vendas o excede el cuadrado de la entrada en la Mesa VIII para la carga correspondiente y grano Las orientaciones de .
Si es posible colocar para y ser cierto de, el mantenimiento conveniente, un árbol de acero en cajas de bronce montadas en el anuncio El plummer de bloquea (disponible de los proveedores del hardward) probablemente es el la opción buena. La alineación apropiada puede ser un problema menor pero normalmente puede ser bastante fácil dado superar. Esta opción involucra la inicial adicional El gasto de y sólo está justificado si el mantenimiento puede garantizarse regularmente y frecuentemente.
E. Los Árboles de
El Transmisiones de puede ser de madera o acero. El diámetro es claro dependiente en que el material se usa y las dimensiones de la rueda. El mínimo el d de diámetros de árbol permisible, puede estimarse de la ecuación para la tensión para el transmisiones de metal sólido [d.sup.3] = 16 [root][M.sup.2 cuadrado] + [T.sup.2] ------------------------------------- [EL PI]S
En este MEGA de la ecuación es el occuring del momento máximo de flexión dónde the rodan los agregados de la pared lateral al árbol. Puede estimarse como el producto de la carga productiva (la entrada en la Mesa VII para el apropiado rodan) y la distancia de la rueda la pared lateral al centran de la presión. En el interés de guardar el árbol como pequeńo como posible, es por consiguiente deseable localizar los rumbos como cerca del lado de la rueda como posible. (La nota eso en la mayoría embala, no es crítico incluir la carga del machine adicional en la presión, discutió en relación con el uso de Mesa VIII. que sólo debe ser incluido cuando los machine externos cargan tiempos el distancian a lo largo del árbol del punto de uso de la carga es más grande que la carga productiva de la Mesa VII veces la distancia a lo largo del árbol de la presión al punto dónde la rueda es ató.)
El T de es la torsión que actúa en el árbol y una estimación conservadora se encuentra de la Mesa yo. El S es el esfuerzo cizallante aceptable del metal.
(se usan 13,000 en el ejemplo en Apéndice 1.)
Para los árboles de madera sólidos se usan dos ecuaciones y el diámetro más grande de los dos resultados es escogido como el diámetro del árbol.
[D.SUP.3] = 16T - [EL PI]S
[D.SUP.3] = 32M - [EL PI]B
antes de dónde el S, T y MEGA tienen el mismo significado como. Sin embargo, el valor de S es típicamente 150 a 300 psi para maderas duras. El b es el aceptable El esfuerzo de flexión de y tiene un valor de aproximadamente 1500 psi por las maderas duras típicas. Si madera se usa que debe ser legítimo y libre de los crujidos longitudinales.
Para el transmisiones sin substancia como una cańería, la ecuación para determinar el exterior El diámetro de es: [D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][M.SUP.2] + [T.SUP.2]
[EL PI]S(1 - [K.SUP.4])
dónde el K = la Proporción de dentro de al diámetro exterior.
Los valor de O.D. y la IDENTIFICACIÓN se regulariza para las cańerías. Por llevar Las cargas de clasificaron en la Mesa VIII, en la asunción que el centro de la presión es 1 pie del borde de la rueda, la cańería normal, clasifica según tamańo mostrado en la Mesa que IX deben ser satisfactorios. La Mesa IX automáticamente permite torsión que sería razonable esperar de una rueda de tal un tamańo que la carga productiva se daría en la Mesa VIII. Los valor sólo son aproximados desde que no pueden darse los valor exactos hasta todo los detalles acerca de las cargas debido a la bomba adjunta + machine son conocidos. Los valor dados sólo deben servir como una guía Deben verificarse y la decisión definitiva contra la ecuación para ser efectivamente. Al hacer las substituciones, en la asamblea, de un tamańo de la cańería para otro, es el permissable para usar la cańería más grande que mostrado en la Mesa IX pero no la cańería menor.
LA MESA DE IX los Tamańos de Cańería de Norma Mínimos para el Uso como los Ejes con los Rumbos a las 12 mueve poco a poco del Borde de la Rueda Bearing la carga (la libra) 100 200 500 1000 2000 5000 10000 El diámetro de tubo de (en) 1" 1 1/2 " 2 1/2 " 3" 4 " 6 " 8"
Comparing estas figuras con los diámetros productivos requeridos de Mesa VIII, es obvio que al usar cańería o el árbol de acero sólido, el Los llevando necesitarán ser de la figura al tipo al usar de madera Los rumbos de . Una alternativa es usar un árbol cuyo tamańo se selecciona según las necesidades del tamańo productivo. Será muy más fuerte (y más pesado) que necesario pero puede ahorrar algún trabajo. Con de madera Los árboles de , el diámetro del árbol requerido normalmente excederá los requerimos que lleva el diámetro y entonces uno tiene la opción de reducir el árbol El diámetro de a la situación productiva (pero sólo allí) o de usar más grande Los rumbos de . En cualquier embale el árbol debe atarse con acero, el sleeved, con un pedazo de cańería o dado alguna protección similar contra el uso en la presión.
F. las Consideraciones Menores
Nosotros hemos considerado todos los aspectos teóricos mayores de selección de clasifica según tamańo etc. para reunir los requisitos específicos. Todos han sido basados adelante un asumió eficacia de 50% - una figura en que es prontamente lograble practican con una rueda de la pescasondas. Hay una consideración menor encima de que el design/builder tiene mando que puede afectar el El effiency de ligeramente. La salida del raceway debe poner el agua hacia la rueda ligeramente antes de la cima el centro muerto. La situación exacta es una función de 1. fluyen el rate e inclinación del raceway que afectan la velocidad de agua de entrada; y 2. el ángulo de pared lateral de cubo y la velocidad periférica que afecta cómo suavemente el agua de la entrada viene onto la rueda. los cálculos Exactos apenas parecen justificables para un machine que por su misma naturaleza es como crudo y (relativamente) ineficaz como esto. Let es suficiente que el diseńador-constructor entra el agua aproximadamente la tangente a, y al borde de la cima de, la rueda.
V. LAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
A. Los Materiales de
la Mayoría de las ruedas es madera, claro, aunque ellos no necesitan ser. Entre las consideraciones para la selección del material apropiado son el alivian de trabajar, el cost, disponibilidad y durabilidad. El promedio carpintean puede hacer una opción apropiada en todos éstos exceptúe quizás el último. Las secciones de la silvicultura en muchos países pueden proporcionar esto La información de sobre las especies potencialmente útiles. Otros que habría probablemente es conveniente se menciona en la sección en el plan productivo.
Constructores de de ruedas de agua pueden considerar un " contrachapado marino " naturalmente como un material probable. Es conveniente trabajar con pero la calidad varía ampliamente alrededor del mundo. Porque incluso las calidades buenas tienen una durabilidad dudosa al operar continuamente en el agua a menos que pintó, el contrachapado sólo debe escogerse cuando puede cuidarse bien para + cuando una vida relativamente corta se preve Con respecto al armazón para montar la rueda adelante, bambú podría parecer un la opción lógica en muchos países pero la durabilidad es tal que requeriría más largo plazo cuidado y reemplazo probablemente que otros materiales. Las especies listaron para los rumbos en la sección IV D es todos bastante durable bajo las condiciones constantemente mojadas y debe ser el primero en ser considerado.
B. Las Construcción Técnicas
Cualquier persona suficientemente experimentado construir una rueda de agua probablemente quieren también es suficientemente conocedor funcionar la mayoría de la construcción detalla. Se piensa que este manual da el fundamento de la ingeniería necesario para seleccionar el tamańo global apropiado de rueda para encontrarse un dado necesitan y para asegurarse que prevaleciendo los abasteciemientos de agua son, de hecho, adecuado. Sin embargo, unas sugerencias generales pueden ayudar a la lectora evitan algunas trampas.
El Anexo de de la rueda está al lado de al árbol, si los lados son hablado o sólido, puede lograrse de muchas maneras. Si un árbol de acero is usó, un plato de la pestańa delgado puede soldarse al árbol (si tal Los medios de están disponibles) y esto facilita la atadura grandemente. Con un placa lateral sólido no hay ningún problema extenso pero si que los rayos se usan, el torcimiento en los rayos a la pestańa debe no es tan grande acerca del descanso los rayos. Los rayos deben ser ató a la pestańa con dos o más saetas y la distancia requirió entre los agujeros de la saeta para apoyar el torcimiento varía con la rueda El diámetro de y la rigidez de la juntura del spoke/wheel. Para un flexible La juntura de los requerimos una distancia sería aproximadamente 1/10 a 1/12 del diámetro exterior de la rueda. Por ejemplo, en un 12 pie rodan, al usar rayos radiales atados a una pestańa por 2 saetas y al placa lateral de la rueda (el anillo anular) por uno, la pestańa Las saetas de deben estar sobre un pie aparte en cada rayo.
Alternatively si los rayos están bastante rígidos y firmemente atados a el anillo anular de la rueda como con 2 o más saetas, el agujero de la saeta La separación de puede reducirse a 1/20 del diámetro de la rueda a la pestańa.
UN arreglo del rayo simple para usar es pares de rayos, (uno habló de cada par en cada lateral del árbol) cruzando a los ángulos rectos para hacer una forma gustar el tic-tac-dedo del pie o nada y símbolo de las cruces. Las carreras de eje de rueda a través del cuadrado del centro y las extremidades Se atan del lines a la corona de la rueda.
Cualquier cola usada debe ser la calidad más alta la cola impermeable para obvio las razones de . La cola de Resorcinol probablemente es la opción buena.
La Cubo atadura a la pared lateral puede hacerse por o acanalamiento la pared lateral para recibir el borde del cubo o atando las tiras a el dentro de la pared lateral para atar los cubos a. Hay un son ventajoso para a la forma de la corona de pared lateral en que el dentro de el cubo es accesible de la IDENTIFICACIÓN Esto huye el cierre el dentro del cubo más simple porque los pedazos necesarios pueden ser insertó a través de la IDENTIFICACIÓN Con las pared lateral sólidas, los cubos deben se haga completo y el non-leaking antes de la pared lateral es adjunto. Esto está por ningún medios imposible pero puede ser más difícil.
Si una pared lateral sólida se usa, deben taladrarse los agujeros adyacente a el fondo del cubo en el espacio entre el cubo y el mango para permitir algún goteo regar fuera. Una pared lateral sólida normalmente no habría se use. Los rayos ofrecen varias ventajas.
los Numerosos libros están disponibles dar las indirectas útiles adelante varios las técnicas de construction para el constructor verdaderamente aficionado.
C. El Mantenimiento de
La madera usada puede pintarse o puede barnizarse para una mano de pintura protectora. Esto extenderá la vida de la rueda obviamente. El repintando periódico, si deseó, puede llevarse a cabo. La decisión en pintar debe hacerse en las tierras completamente económicas. Si una madera muy durable tiene se usado inicialmente, mientras pintar es un lujo. Si un un poco menos durable La especie de se usa, mientras pintar es probablemente más barato y más fácil que temprano replacement o reparación de la rueda.
que El único problema de mantenimiento mayor está en los rumbos. Las concesiones generosas han sido hecho en las figuras en la Mesa VIII pero la presión calmará la oreja. Esto dejará caer la rueda de su posición inicial. Shimming bajo el portacojinete compensará para esto. Llevando El reemplazo de , cuando el bloque ha terminado completamente estropeado es un simple A les importa.
La Lubricación de es totalmente innecesaria con el lignum vitae o comercialmente procesó el arce, si disponible. Con las otras especies, nosotros no podemos hacer tal una declaración llana. Generalmente hablando la presión deben hacerse de la madera más dura disponible y lubrificó como necesitado. Los aceites y engrasan en las cantidades pequeńas no hará el dańo probablemente y puede retardar el uso EL RATE DE . La grasa del cerdo y sebo serían ciertamente indemnes y podrían ayudar.
PART DOS: LAS APLICACIONES
YO. LA BOMBA DE AGUA
Ŕ. Pump la Selección
El único tipo de bomba que es razonable usar a la velocidad lenta de la rueda es un desplazamiento positivo pump. por que Ellos se llaman los varios nombres como la bomba de cubo, bomba de alzamiento, la bomba a pistón, el molino de viento, bombean y ocasionalmente simplemente iguale por la marca de fábrica como " el Cohete " bombean. los Numerosos modelos están disponibles comercialmente y varían en el cost de unos dólares para las bombas de capacidad pequeńas a varios centenar para la capacidad alta, la cabeza alta, las Unidades de units. durables, bien fabricadas, puede fabricarse al cost bajo en el más simple de talleres. Se dan los Detalles de en el Apéndice II.
que las Tales bombas pueden variar en el tamańo del taladro, longitud del golpe y capacidad de la cabeza. There es un límite práctico a la velocidad a que ellos pueden operar. Esto es normalmente anterior la frecuencia del más rápido de wheels. UN La frecuencia de de multiplicador de velocidad como un multi-lobed leva o un vestido El juego de puede usarse, pero éstos las bombas más complicadas y mecanismos, mientras aumentando la eficacia del proceso bombeando, contradiga el criterio de Sección II, Parta Uno para la simplicidad y no quiera se discuta. We discutirá sólo bombas muy simples.
Even con las solas o de doble efecto bombas simples hay cierto Los problemas de . que una sola bomba de acción atada a la rueda causará aceleran las olas en la rueda debido al hecho que el bombeando real toma ponga sólo medio el time. La otra mitad es el relleno gastado el cilindro. Durante este relleno organizan menos rueda considerablemente La torsión de se requiere que cuando realmente pumping. La ola de velocidad puede superarse parcialmente usando
- dos solo acción bombea 180[degrees] fuera de fase para que uno de las bombas siempre está haciendo el trabajo útil;
- una bomba de doble efecto que tiene el mismo efecto como 1. pero se construye en una unidad; o
- el mejor de todos los dos de doble efecto bombea 90[degrees] fuera de fase.
el Tal uso de bombas simples múltiples también mejorará el global La eficacia de del system. (En el general una unidad puede atarse fácilmente a un cigüeńal a cada extremo del árbol de la rueda).
There son las variaciones de presión en el line de la entrega que depende en varios factores. con tal de que las presiones máximas no excedan la capacidad de la bomba y mecanismo relacionado, ni tiene en establo el rodan, las tales variaciones no causarán ningún harm. Las crestas de presión puede humedecerse con una cámara de aire en el line de la entrega o puede aplanarse usando dos o las bombas más simples como mencionado en el preceeding dividen en párrafos. Las posibilidades son tan numerosas y los detalles suficientemente el complejo que ellos no enlatan todos sea incluido here. UN bombean experto o manual de plan de bomba deben consultarse si el plan Ideas de dadas aquí parecen insuficientes para las necesidades del usuario.
En el general la cresta de presión será una función del pistón máximo La velocidad de , la bomba aburrió tamańo, el tamańo del conducto de impulsión, la longitud, del conducto de impulsión y el tipo de cańería used. Al hablar de bombean actuación y requisitos del plan, la término " cabeza " es encontró a menudo. es un medios por visualizar las presiones fluidas involucró en la bomba o pipes. adjunto que significa la altura de agua en una cańería vertical necesario producir, al fondo de la cańería, el ser de presión se refirió to. La presión es un En general, que los system reales simplemente no serán producidos por una estática La columna de de agua pero será igual que si él were. que es sólo un atajo hábil a menudo usado por los fluidos engineers. La cabeza que La cabeza requerida a la toma de corriente de la bomba se compondrá de dos principal Los componentes de :
- el cambio real en la elevación al conducto de impulsión terminan, es decir el (vertical) la altura de la colina; y
- la pérdida por fricción en la cańería por que se da el
La ecuación de : EL L V La pérdida por fricción de = el f - - D 2G
dónde el f = el factor de fricción asequible de los manuales o
El Mesa X
La L de = la longitud de cańería
El D de = el diámetro interior de cańería
El V de = la velocidad del agua en la cańería La g de = la aceleración gravitatoria
(la Nota: Las Unidades para las dimensiones deben ser consistentes. Vea el Apéndice I para un ejemplo del uso de esta ecuación).
EL MESA X
Estimated los factores de fricción para el Agua Fresca
Water Velocity (el ft/sec.)
1 5 10
la Cańería de Hierro Vieja .045 .040 .038
la Nueva Cańería de Hierro .030 .023 .021
La tubería plástica de .025 .017 .015
es evidente que éste se vuelve un factor mayor en las cańerías muy largas, en el diámetro pequeńo conduce por tuberías, o con velocities. alto La velocidad de agua en el conducto de impulsión es una función del pistón de la bomba máximo La velocidad de y la proporción de la bomba aburrieron tamańo y el conducto de impulsión clasifican según tamańo. Peak la velocidad del pistón para bombas atadas directamente al La rueda de se da en la Mesa XI para los varios golpes y velocidades de la rueda.
De la Mesa XI, las velocidades de line de entrega pueden estimarse simplemente multiplicando la Mesa XI entrada por la proporción de la bomba aburrió área y el conducto de impulsión area. Que es, la velocidad del pistón, cronometra la superficie del émbolo = la velocidad de agua en el conducto de impulsión cronometra el taladro de la cańería El área de .
Como una regla empírica, esta velocidad del conducto de impulsión resultante debe es un máximo de 10 ft/sec. para abreviar las carreras, y aun menor para las cańerías muy largas. que La cabeza máxima requirió de la bomba será el suman de las dos cabezas diferentes mencionadas, es decir, cambio de elevación más la cabeza de pérdida por fricción.
El tamańo del taladro (la superficie del émbolo) y cabeza máxima que ocurre durante bombear determinará la fuerza requerida a la vara de la bomba desde la fuerza adelante un El área de es el producto del área y la presión que actúan en eso El área de . Se dan Figures para la fuerza a la vara en la Mesa XII. No La concesión de es hecho para el diámetro de la vara para que las figuras dadas son conservadoras. Bore tamańos citados están comercialmente disponibles.
LA MESA DE XI
La Velocidad de Pistón de Bomba máxima (el ft/see) para una Vara de la Bomba Atada Directamente a un Cigüeńal en la Rueda
La rueda Speed Stroke (en.) (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
LA MESA DE XII La Fuerza máxima en la Vara de la Bomba de una bomba a pistón Requerida para los Varios Taladros y Cabezas (la libra.)
Peak la Cabeza (el pie) el cambio en la elevación y pérdida por fricción
El Taladro de la bomba (en. ) 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 se exigen diseńar cosas así parte como los pasadores de horquilla (si usó) y para determinar que, si la vara de la bomba es directamente adjunta a la rueda, que la longitud del brazo de la manivela cronometra la entrada en la Mesa XII no excede la capacidad de par de la rueda como dado por La Mesa de yo.
claro, si palancas u otros torque/force que multiplican los dispositivos son usó, los cálculos apropiados a la rueda pueden ser made. La fuerza a la vara de la bomba todavía permanece como dado en la Mesa XII. La velocidad cedido Mesa que deben ajustarse XI para el cambio en el arreglo del cigüeńal.
Additionally, si el line es muy grande para que una masa grande de agua debe acelerarse en cada golpe, las fuerzas inerciales pueden volverse mayor que la presión forces. que Las fuerzas inerciales pueden ser estimó con la ayuda de Mesas XIII y XIV.
LA MESA DE XIII
El Volumen de de fluido en los varios conductos de impulsión clasificados según tamańo ([ft.sup.3])
Pipe el length (el pie)
el tamańo de la cańería 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
la fuerza Inercial (la libra.) por la pulgada de golpe para los varios volúmenes de fluido a las varias velocidades de ciclos de bomba
Pump Ciclos por el Volumen de Diminuto de Fluido en la 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 fuerza inercial está en su cresta así como el pistón empieza su que bombea el golpe. En este momento la pérdida por fricción es el cero porque la velocidad del conducto de impulsión es zero. Hence la fuerza de la vara total a la salida del golpe enfermo tener fuerzas para la fuerza debido al la cabeza estática más el force. inercial debe compararse con la fuerza de la vara cuando la pérdida por fricción es un máximo y los componentes diseńó para resistir el más grande de los dos.
Nosotros podemos calcular el requerimiento de energía para lograr bombeando bajo las varias condiciones de cabeza, rate de flujo y bomba type. Estas figuras Se dan en la Mesa XV para el flujo firme y se ajustan para inseguro El flujo de explicó debajo.
Ésta es la energía recibida por una máquina mínima teórica requerida a la bomba bajo las condiciones firmes.
Bajo las condiciones inseguras de una bomba a pistón, para estimar el riegan capacidad de poder de rueda requerida, multiplique la entrada de la mesa por 2 1/2 para una sola bomba de acción, por 2 para una bomba de doble efecto, + dos solo acción bombea 180[degrees] aparte o por 1.5 para 2 de doble efecto bombea 90[degrees] separadamente. que Esto dará a una estimación del tamańo de rueda y rate de flujo requirieron a la rueda. Como mencionado cerca del principio de esta sección, habrá aceleran las fluctuaciones en la rueda que puede pronunciarse en menor roda camellando su capacity. casi Esto no es ninguna desventaja particular tan largo como la capacidad de par del establo de la rueda excede la torsión mínima necesario para guardar la bomba moving. La magnitud de las fluctuaciones disminuye con de doble efecto o múltiple las instalaciones de pumps y donde la masa de la rueda es tal que que un acción del volante empieza a tener lugar.
LA MESA DE XV
El Caballo de fuerza de Requirió para la bomba de agua al Varios Flujo Rates y Cabezas (los dos asumidos sostienen)
La Total Cabeza (el pie) Flow Rate (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 el texto para la corrección factoriza para los varios tipos de juegos " de la bomba.
de que El volumen bombeado por el golpe varía ligeramente con el plan la bomba y con el taladro y golpe sizes. Uno comercial El fabricante de cita figuras que pueden tomarse como representativo. que Éstos se dan en la Mesa XVI.
B. El Método de atadura para rodar
En activar cualquier bomba a pistón, se hace con suerte, tal que Los straightline de hacen seńas del vástago del émbolo es achieved. Cualquier torcimiento en la vara pone las cargas del lado indebidas en la descarga la foca de cabeza y en el cubo del pistón. Straightline hacen seńas se describen los mecanismos y discutió en los libros de texto, para que yo no lego el esfuerzo a raramente dan los detalles del mechanisms. común que Los libros mencionan sin embargo, los problemas prácticos que se levantan al intentar usar los tales mecanismos. Ni ellos normalmente comparan ventajas y desventajas. yo mencionaré algunos posibles mecanismos junto con las ventajas y los problemas potenciales.
UN deslizador y mecanismo del cigüeńal (Vea Fig. 3) es atractivo como un simple
El dispositivo de con la ventaja de no requerir ninguna técnica especial a previenen los momentos de flexión en la bomba que el Golpe de plunger. es fácilmente ajustable atando el gorrón del cigüeńal al árbol de la rueda vía una pestańa chapan con agujeros taladrados a las varias distancias del eje de la rotación, a través de que el gorrón del cigüeńal puede ser fixed. A menos que un de doble efecto La bomba de se usa, el golpe bombeando y golpe del retorno tendrán diferente fuerza en el gorrón del cigüeńal que produce el non-uniform rode rotatorio aceleran (a menos que compensó para por otros medios - como atar solas bombas de acción que operan 180[degrees] fuera de fase) . Este non-uniform hacen seńas puede aliviarse a una magnitud atando el deslizador (el eje de la bomba) el desplazamiento de la rueda axis. se vuelve una forma entonces de el mecanismo del retorno rápido. Esto, sin embargo, aumenta la carga lateral adelante el deslizador durante el golpe del retorno que hace necesario la mudanza el Los deslizador rumbos aparte (aumentando la longitud del deslizador) para mantener el mismo deslizador la presión productiva como con el arreglo simétrico si la presión productiva y el resultando friccional arrastre en el deslizador se ponen grandes bastante para causar una Lubricación de problem. del deslizador que lleva los regalos un problem. Aunque las precauciones pueden limitar un poco la exposición para regar en la presión, es improbable que el Los llevar pueden ser completamente protected. Pressure los aditamentos engrasadores que usan una grasa adecuadamente lavar-resistente podrían demostrar conveniente. La caja de embalar estilo lubricación con fieltro aceitoso o trapos también pudo tiene el éxito. que Ambos métodos confian en atención periódica que podría ser de un frequency. There intolerable también son el gorrón del cigüeńal y clavija fijan al deslizador para ser lubricated. Finally, la alineación es un potencialmente el problema trapacero debido a la tolerancia estrecha aceptable en El paralelismo de del árbol de la rueda y gorrón del cigüeńal y en el perpendicularity del avión del mecanismo de cigüeńal de deslizador con el árbol de la rueda. que Una ventaja mayor comparó con el próximo método discutido es eso desde que el cárter de la bomba puede arreglarse si la alineación es suficientemente exacto, la conexión con la cańería de la distribución puede estar rígida.
LA MESA DE XVI Las Cantidades de de bomba de agua por el Golpe para las Solas Bombas de Acción de Varios Taladro y Tamańos del Golpe (los Galones Imperiales)
Stroke (en.)
El taladro (en. ) 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
UN segundo método de atadura es montar sobre un eje el cárter de la bomba sobre un El eje paralelo al árbol de la rueda (como en los mu), ate el bombean el extremo de la vara al mismo tipo de gorrón del cigüeńal como antes y permitieron el bombean oscile el lado para estar al lado de como el pistón va a y down. (Vea Fig. 4). Esto alivia la dificultad del alineación problema involucrar
el avión del mecanismo del cigüeńal discutió previamente pero introduce nuevo complications. que La vara de la bomba se sujeta para estar al lado de carga. Esto es ordinariamente intolerable a la glándula y el El cubo de pero afortunadamente se supera fácilmente por un marco simple ató a la bomba con cojinete deslizante que rodea el cigüeńal fijan que el extremo de vara de bomba (al gorrón del cigüeńal) entonces resbala in. El Los rumbos de absorben todo las cargas laterales exigieron causar la oscilación, que deja la vara de la bomba cargó only. linealmente las cargas Laterales adelante éstos los rumbos del deslizador serían menores que las cargas laterales en el El deslizador de en la montura de cigüeńal de deslizador para que el cojinete deslizante Los problemas de con esta técnica son un poco simpler. UNA objeción seria a este método de la montura es la necesidad para un flexible La conexión de de la bomba a la distribución pipe. Si el lector piensa construir su propia bomba que sería probable si considerando este arreglo particular, planee tener la toma de corriente del bombean el colinear con el mu axis. En por aquí una foca simple para permitir la cańería de salida de bomba para oscilar en el testamento del conducto de impulsión A les basta. Este método de conexión flexible probablemente será el más durable.
El mecanismo de yugo de whisky escocés (Vea Fig. 5) es simple y dirige pero puede
requieren el mecanizado más sofisticado que los equipos disponibles quieren permiten. Furthermore, hay el peligro potencial de excesivo llevan y la vida corta si la lubricación es insufficient. que Esto no es generalmente un mecanismo conveniente para el uso desatendido en las condiciones ásperas. que UNA leva activó la vara de la bomba es un alternative. atractivo Él elimina la necesidad por cualquier unión, mientras simplificando la alineación El problema de y eliminando algún parts. las cargas Laterales adelante un propiamente diseńó el perfil sería muy pequeńo y un cojinete deslizante en el extremo exterior de la vara de la bomba absorbería it. fácilmente UN que la forma de la leva conveniente se da al schemetically en el Fig. 6. Fuerza para
el golpe del retorno puede proporcionarse fácilmente por un propiamente pesó bombean vara y la situación más simple para el tal peso sería inmediatamente sobre el seguidor plate. la montura Sólida de la bomba en este caso permite atar el tubo de alimentación rígido directamente a la bomba.
que UNA bomba comprada listo hecho con una asa bastante simplemente puede atarse por una vara adecuadamente alineada entre un cigüeńal en la rueda y el libre acaban del asa de la bomba. Then que la fuerza y cálculos de velocidad deben se modifique.
que los Varios line rectos hacen seńas las uniones son fácilmente constructed. Ellos tienen la ventaja de simplicidad y durabilidad incluso bajo áspero que camella las condiciones. en que se discuten Muchas tales uniones en los libros La Teoría de de Machines y Plan de Machine.
Una técnica simple para lograr el line recto raramente hace seńas visto en los textos en el plan del machine es ejecutar un cable encima de una polea tal que el extremo del cable ató a la bomba es el colinear con la vara de la bomba. que El otro extremo puede atarse al cigüeńal de la rueda y el cable proporciona la flexibilidad suficiente que ninguna unión sólida se necesita. Una alternativa a este acercamiento es unirse la rueda doblan a un sector de una roldana de la polea de tal una manera que la roldana oscila como el cigüeńal rotates. Con el cable envolvió bastante lejos alrededor del sector para que el cable siempre permanezca tangente al El sector de y arregló allí, el extremo libre del cable puede atarse El colinear de con la vara de la bomba para proporcionar el line recto motion. Esto es el mecanismo usado en las torres de perforación de aceite.
El cable, como una parte del mecanismo del paseo, puede hacerse muy largo para manejar bombas localizadas a una distancia considerable de la propia rueda. Tal una técnica proporciona los medios para impulsar, por ejemplo, una bomba del taladro poco profunda en el medio de un pueblo usar El poder de generó lejos en un arroyo alguna distancia.
C. El Conducto de
Para cualquier system de abastecimiento de agua dónde el agua debe transportarse a una elevación superior, conducir por tuberías normalmente es required. There son las alternativas como los cubos en una correa sin fin, etc., pero eso está fuera del alcance de este manual.
La opción probablemente se caerá entre el politeno y galvanizado planchan la cańería. There son ventajas y desventajas a both. yo debe el esfuerzo para dar un poco de información útil para ayudar al diseńador haciendo la opción buena.
La Politeno cańería está disponible en largo (ahora alrededor de 200 metro) las longitudes para que los números de acoplamientos y junturas están muy reducidos comparado a la cańería férrica que viene las longitudes para abreviar (21 1/2 pies típicamente). es flexible (más suave, más débil y más elástico en la ingeniería estricta La terminología de ) y por esta razón más susceptable es dańar de los cuchillos del arbusto, piedras, los cascos del cerdo, etc. Su fuerza está limitada tal que es el rated para apoyar al 300 pie funcionamiento normal bueno encabeza a conditions. normal que La fuerza es fuertemente la temperatura dependiente sin embargo, y a las 120[degrees] la capacidad de cabeza FAHRENHEIT es abajo a 185 pie máximo. no es ningún fuego resistente. Consequently en abra El país de necesitaría ser buried. probablemente Si la tierra local es muy rocoso, el proceso del entierro debe hacerse con el gran cuidado para mantener alejado la cańería de la piedra sufrida (la penetración) Arena de damage.
normalmente se usa como una cama y tapa.
Iron que la cańería generalmente puede ponerse simplemente en la tierra con la piedra amontona para apoyarlo a través de spots. bajo que apoyará más de que 1000 pie se dirige con la seguridad suficiente margin. Hacia las cabezas conseguir que alto, se sofisticarán los system requeridos más que puede hacerse por las técnicas detalladas en este manual.
Prices para los dos tipos son competitivos en la fuerza superior gradúa de politeno pero para el systems de baja frecuencia, el politeno puede es substancialmente más barato.
El Politeno de tiene un taladro más liso para que las pérdidas por fricción sean menos de con la cańería de hierro, aunque esto probablemente no sería un significante factorizan. se pone más importante en el systems de la alimentación por gravedad largo.
Weight de una longitud dada es inmensamente different. 100 pies de alto La fuerza de 2 " politeno pesa 60 libra mientras 100 pie 2 " hierro normal La cańería de pesa 357 libra. Therefore, el transporte de distancia largo a mano a incluso que las áreas muy remotas podrían influir en la decisión para el politeno a pesar de sus otras limitaciones.
II. OTRAS APLICACIONES
Mientras la bomba de agua es un uso obvio para la rueda de agua, otro, La maquinaria de puede adaptarse para usar el rendimiento de la energía mecánica del rodan. no es la intención de esta sección para intentar a enumeran todo el posible applications. Rather, yo incluyo esto La sección de para compensar cualquier impresión por que se puede haber dado el La preceeding sección que la bomba de agua es el más importante, o quizás sólo usan a que la rueda puede ponerse.
La Generación de de electricidad es una posibilidad que probablemente quiere saltan a las mentes de la mayoría de las personas que leen este manual. There son rueda manejada los generadores de energía eléctrica en el funcionamiento en Papuasia New La Guinea de hoy pero el número de esfuerzos y fracasos testifican a el hecho que no es una tarea simple, barata para hacer un exitoso rig. Las dificultades principales son la velocidad paso-a requirió para los generadores y velocidad la baja tensión de regulation. la generación de D.C. que usa las partes prontamente disponibles (generadores auto viejos o alternadores) evita la regulación de velocidad problem. el juez de salida-motor-ala Simple / Los flywheel-ring-gear juegos podrían ser adecuados para la velocidad paso-a a un el cost razonable. los juegos de la corona sinfin Típicos tienen un más bajo límite de 10 paso diametral tamańo dientes que dan una valuación de poder de 10 R.P.M. de aproximadamente 1/2 h.p. Por consiguiente, es marginal esperar producir La potencia continua de salida de de un 12 voltio generador automovilístico a, diga, 60 Los amperios de para los periodo largos de tiempo sin el vestido problems. El pequeńo suman de poder generado, la necesidad para 12 voltio bombillas, la resistencia Las pérdidas de en los systems de la distribución largos y otros problemas también mitigan contra esto que es la generación de una Electricidad de accessory. saeta-encendida útil se deja bien a los dispositivos de velocidad superiores que son más dóciles para acelerar la regulación como la Turbina de Banki de un centrífugo bombean que el ser obligó a correr como una turbina.
El Anexo de puede lograrse directamente a otra maquinaria mecánica por una variedad de acoplar los dispositivos descrita en varios Los machine de diseńan los libros. es probable que Dos circunstancias ocurran: 1. se localizarán los machine a ser manejados algunos distancian de la rueda; y 2. que el eje primario del machine no quiere fácilmente se alinee con el árbol de la rueda.
Las Alineación dificultades simplemente y barato se superan con viejo los ejes de impulsión automovilísticos y sus juntas cardán adjuntas. La Nota de que el uso de una junta cardán no dará la constante aceleran en ambos lados. Para una velocidad de la entrada constante, el rendimiento es alternadamente más rápido y más lentamente que la entrada que depende en el orientan entre los dos shafts. Las variaciones de velocidad son pequeńas y generalmente no será de cualquier consequence. Si las variaciones de velocidad no puede tolerarse, o una juntura de velocidad constante especial (como de la rueda delantera manejan el automóvil) o dos junturas de U ordinarias debe usarse, cada uno para compensar para el non-uniform hace seńas del otro.
Los árboles flexibles de están comercialmente disponibles pero son de limitado La torsión capacidad de transporte.
los árboles Sólidos pueden transmitir la torsión encima de la distancia considerable pero requieren los rumbos para el apoyo y pueden ser por consiguiente caro. Virtualmente cualquier machine estacionario que se mano-impulsa actualmente podría correrse por la rueda de agua power. Los medios para lograr el La atadura de variaría claro del machine al machine, pero sólo en el caso de dónde la rueda y los machine están mucho tiempo separados por Las distancias de deben estar allí cualquier problema significante.
EL APENDICE I DE
Sample el Cálculo para el juego de Wheel-pump
Lo siguiente es un ejemplo del uso de este manual para tomar las decisiones relacionando para regar la rueda para el uso en la bomba de agua. que Las decisiones hicieron deba ser consistente con los límites puestos en el system por el pueblo las necesidades (cuánto poder se requiere) y la geografía y tamańo del el arroyo del suministro (cuánto poder nosotros podemos esperar recibir de la rueda). Si el requerimiento de energía es mayor que el poder por que puede generarse la rueda, entonces los system no enlatan work. de que Este ejemplo se toma los cálculos constituyeron el pueblo de Ilauru, aproximadamente 15 millas sur de Wau, Nuevo Guinea. Uno de las posibles situaciones para una rueda está en un arroyo aproximadamente 350 pies debajo del nivel del pueblo. La colina es bastante empape y requeriría aproximadamente 750 pies de cańería. There es un lugar en el arroyo donde el nivel de agua deja caer bastante rápidamente a través de una distancia vertical de 8 o 10 ft. El arroyo es sobre 10 pie ancho, promedia 6 o 9 pulgadas la profundidad y flujos sobre entre 1 y 2 pies por segundo (estimó midiendo el tiempo para una hoja para viajar una distancia fija). Que la descripción establece las condiciones para determinar el tamańo de la rueda máximo.
El pueblo tiene aproximadamente 300 people. menos de que Cada persona consume ahora 2 galones de agua por día en el pueblo según un presupuesto aproximativo. Si el agua se bombeara en el pueblo, experimente en otros países muestras que el consumo aumentaría. UN mínimo de 10 galones por día por persona a veces se cita como un esquema viable mínimo. Let nosotros calcule dos veces para que para permitir expansión de población o de consumo.
1. Total el requisito de agua en los galones por hora 20 gal/person-día x de 300 x del people el day/24 hr = 250 gal/hour los medios del almacenamiento arrogantes en el pueblo para permitir más grande dibujan a las horas máximas.
2. Power exigió encontrarse este rate bombeando de la Mesa XV. 250 gal/hour a aprox. 400 pies encabezan (350 pies reales suben + algunas pérdidas como todavía uncalculated) requiere aproximadamente 1/2 h.p. bajo sostienen las condiciones.
3. Depending en el tipo de arreglo de la bomba usado, la rueda quiere necesitan ser diseńados durante 2 1/2 veces que para una sola bomba suplente, 2 veces que durante bomba de doble efecto o 1 1/2 veces que para 2 la bomba de doble efecto. Assuming el caso más simple de 1 solo que actúa la bomba nosotros necesitamos una rueda de 1 1/4 h.p. potencial.
4. Puede que nosotros recibimos el poder tanto de una rueda de agua bajo los declaramos ż condiciona en el arroyo? El diámetro más grande posible es limitó por la gota en el arroyo en una distancia del useable--sobre 8 pies. que Una 8 pie rueda operará a aproximadamente 12 rpm o menos (la Mesa VI). El arroyo tiene un rate de flujo por lo menos de
10 pie x 1/2 pie x 1 pie = 5 [ft.sup.3]
EL SEC SEC + 5 [ft.sup.3] el x 6 1/4 x de la chica 60 sec = 1800 chica
El sec de [el pie /sup.3] el min min
A 1800 gal/min nosotros debemos poder producir 2 h.p. por lo menos de un 8 pies rodan (el V de la Mesa) o ligeramente menos dependiendo en que el t/r exacto valora finalmente escogido.
Therefore que nosotros concluimos que el trabajo, en la teoría, es posible. Tenía el rate de flujo sido, por ejemplo, sólo 500 galones por Minuto de , la tarea de bombear a 250 chica por hora al pueblo, probablemente habrían sido imposibles.
5. A un estimó 12 rpm y 4 pie anchura (el máximo normalmente usó es la mitad el diámetro) nosotros podemos estimar el requisito de anchura de corona (la Mesa II).
1 1/4 H.P. necesitado - = 0.025 H.P. por la rpm por el pie de anchura 12 rpm x 4 pie ancho En la entrada bajo 8 pie diámetro roda nosotros vemos que toda la corona Anchuras de listadas proporcionarán por lo menos tanto power. Nosotros saben ahora que nosotros podemos hacer la rueda 4 pie menos ancho si deseó y la anchura de la corona pueden estar entre 3 en. y 12 en.
que se establece ahora completamente que una 8 pie agua del diámetro rodan en esta situación hará el trabajo requerido.
6. Si la rueda opera a 12 rpm y la bomba es directamente acopló que para que hay un golpe por la rpm sin agregó La influencia de (por ejemplo, como con la conexión del alambre sugerida en parte Dos, Sección BIRF), habrá un golpe por la revolución. para lograr 250 gal/hr nosotros necesitamos: 250 chica el hr min --- EL X------EL X----------= .35 GAL/STROKE EL HR DE 60 MIN 12 STROKES
De la Mesa XVI que eso significa nosotros necesitamos 3 1/2 bomba con 12 " golpe + 4 " bomba con 9 " golpe etc.
7. Si nosotros limitamos la velocidad entonces en la cańería a 10 ft/sec el conducen por tuberías el tamańo con la 3 1/2 " bomba (escogido porque es más barato que la 4 " bomba) se relaciona a la velocidad del pistón máxima y el tamańo de la bomba. De la Mesa XI la velocidad del pistón máxima a 12 " golpe 12 rpm es .624 ft/sec. La cruz del conducto de impulsión El sección área debe ser aproximadamente .624 X 11 [(3 1/2) .SUP.2] 1 - el x-- = el área de la Cańería = .64 [in.sup.2] 4 10 Esto requeriría una 1 " cańería del diámetro nominal.
8. La cańería necesitaría ser galvanizada férrico para resistir la presión de cabezas que exceden 350 ft. Si una 1 " cańería nominal se usa, la velocidad máxima real es aproximadamente 7 ft/sec.
La pérdida de carga de fricción sería (el X de la Mesa) La pérdida por fricción de = 0.022 x 750 [7.sup.2] ----el x--------- = 150 pies 1/12 2 X 32.2
Thus la cabeza máxima total que causa las fuerzas en la vara de la bomba tendrían 350 ańos (la elevación) + 150 (la pérdida) = 500 pies
El Anuncio de 31/2 metro. las bombas son en buen salud con 2 en. conduzca por tuberías la toma de corriente agujerea y si 2 en. la cańería se usa que la pérdida es mucho menos porque la velocidad es menos y el diámetro es mayor. La pérdida por fricción de = 0.028 x 750 [2.sup.2] ----el x--------- = 8 pies 2/12 2 X 32.2 La economía es evidentemente sustancial pero el cost de doblar el tamańo de la cańería puede ser poco atractivo.
9. Assuming nosotros usamos la 1 " cańería nosotros encontramos la vara de la bomba requerida fuerzan de la Mesa XII son aproximadamente 1850 lb. Para un 12 " golpe un doblan la longitud de 6 " se requiere y para que la torsión máxima en el machine es 925 ft/lb.
De Mesa 1 nosotros vemos que esto está bien dentro de la capacidad de la rueda si es 4 pie ancho.
10. para permitir expansión futura razonable de necesidades sin que agrega el peso innecesario a la rueda yo seleccionaría un 4 " La corona de . que ha hecho que, las cargas productivas son (la Mesa VII) aproximadamente 500 libra. cada uno. Assuming que los rumbos pueden localizarse justamente cerca de la rueda, diga 6 ", el acero sólido, lejos árbol tamańo requerido se encuentra de:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][(6 X 500) .SUP.-2] + [(925 X 12) .SUP.2]
la pi El d de = 1.65 en
Any el árbol de acero sólido más grande que esto será satisfactorio.
EL APENDICE II DE
Una bomba a pistón Fácilmente Construida
por el Burton de R.
Esta bomba se diseńó por P. Brown (del Taller de la Ingeniería Mecánico en la Universidad de Papuasia-Nueva Guinea de Tecnología) con una vista a fabrique en Papuasia Nuevo Guinea. Consequently que la bomba puede construirse arriba usando un mínimo de taller equipment. la Mayoría de las partes son la cańería normal los montajes disponible a cualquier proveedor de la fontanería.
Evitar tener a aburrieron y afilan un cilindro de la bomba, una longitud de cobre, la cańería es used. Provided el se toma cuidado para seleccionar una longitud ilesa y para ver que la longitud no se dańa durante la construcción este system ha demostrado bastante satisfactorio.
Como puede verse del diagrama cruz-particular, los extremos de la bomba, el cuerpo consiste en plata de reductores de cańería cobriza soldada hacia la bomba cylinder. que Esto hace al desmontaje de la bomba difícil, pero evita el uso de un torno.
Si un torno está disponible, un extremo roscado podría ser color de plata soldado al el extremo superior de la bomba para permitir el desmontaje simple.
El pistón de la bomba consiste en un 1/2 " P.V.C espesos. embride con los agujeros taladrado a través de él (vea el diagrama) . UN cubo de cuero es anteriormente adjunto el pistón y junto con los saques de los agujeros como un valve antirretorno. En este tipo de bomba el cubo debe hacerse de cuero bastante suave, un cubo de cuero comercial no es conveniente. que la bola de acero Luminosa es usado como la vara del paseo y tiene que ser roscado cortado a sus extremos que usan un dado.
Un pezón galvanizado es plata soldada a la cima el reductor cobrizo del bombee para permitir atar la cańería de la descarga.
Un `O ' la foca del anillo del tipo unía P.V.C. la cańería se usa como un selle para el pie el valve. Esta foca no requiere arreglando subsecuentemente a cualquiera él los ataques del empujón en el más bajo reductor de la cańería cobrizo. Una 1/2 " pestańa atornillada con un tapón en su centro el plato forma para el pie el valve. Este plato debe refrenarse de subir el taladro de la bomba arriba por tres latón las clavijas encajaron en a través de la pared lateral de la bomba sobre el plato del valve. Estas clavijas deben ser color de plata soldado en prevenir goteo o movimiento.
Una lista de las partes para un 4 " x del taladro 9 " bomba del golpe es juntos fija fuera debajo con una lista de la herramienta.
Las partes
1 sólo 12 " x 4 " dia. el tubo cobrizo 2 sólo 4 " a 1 1/2 " reductores del tubo cobrizos 1 sólo 1 1/2 " pezón galvanizado 1 sólo 1/2 " pestańa atornillada 1 sólo 1/2 " tapón 1 sólo 1/2 " P.V.C. la pestańa 1 sólo Caucho `O ' el anillo 4 " dia. 1 sólo pedazo de 4 1/2 " dia. cuero 1 sólo 15 " x 1/2 " dia. la bola de acero luminosa 1/8 " DIA. la vara soldando
Las herramientas
Handi gasean el equipo Silver la soldadura El taladro de
1/2 " dado del Whitworth 1/2 " palmadita del Whitworth La Sierra de
Hammer
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