Axialflödespump
En axialpump , eller AFP, är en vanlig typ av pump som i huvudsak består av en i röret inbyggd propeller, även kallad impeller (ett axiellt pumphjul ). Impellern kan drivas direkt av en motor monterad i röret eller av motorer monterade på rörets utsida. Dessa kan vara allt ifrån elmotorer till bensin/dieselmotorer. Sitter drivningen på utsidan används ofta en rätvinklig drivaxel som genomborrar röret.
[[
|thumb|Industriell Axialflödespump]]
Vätskepartiklar, under sitt flöde genom pumpen, ändrar inte sina radiella lägen eftersom förändringen i radie vid sugsidan och trycksidan (kallad 'urladdning') av pumpen är mycket liten. Därav namnet "axial" pump, flödet genom pumpen sker axiellt genom pumpen.
Drift
[[
|thumb|Axialflödespumpens vektordiagram]]
En axialflödespump har ett pumphjul av propellertyp som körs i ett hölje (impeller).Trycket i en axialflödespump utvecklas av vätskans flöde över pumphjulets blad. Vätskan skjuts i en riktning parallellt med pumphjulets axel, det vill säga att vätskepartiklar under flöde genom pumpen inte ändrar sina radiella lägen. Det tillåter att vätskan kommer in i pumphjulet axiellt och lämnar pumphjulet nästan axiellt. impellern på en axialpump drivs av en motor.
Anteckningar
• De fasta spridarvingarna används för att ta bort virvelkomponenten ( Vw2 ) som uppstår på grund utav den kinetiska energi och hastighet pumphjulet överför till vätskan och för att omvandla energin till tryck.
• Bladen hos impellern kan vara justerbara.
• Pumpen kan vara försedd med statiska ledskenor i insuget för att eliminera förrotation och för att göra flödet rent axiellt före inträde i impellern.
Där U = U2 = U1 Vilket är är bladets hastighet. För maximal energiöverföring, Vw1 = 0 , det är, α1 = 90 grader. Därav har vi följande från utloppshastighetstriangeln Vw2 = U − Vf2 cot β2 Därav blir den maximala energiöverföringen per viktenhet hos en axialflödespump följande = U ( U − Vf2 cot β2 ) g
Bladdesign
[[
|thumb|Bladen hos axialflödespumpen ör vridna]]
Bladen hos en axialflödespump har en vingprofil där vätskan strömmar över. Följden blir att ett undertryck uppstår på bladets sugsida och ett övertyck vid bladets trycksida. Resultatet blir en tryckskillnad som sätter fart på vätskan genom impellern. [2] För ett konstant flöde har vi Vf1 = Vf2 = Vf
Den maximala energiöverföringen till vätskan per viktenhet blir följande
U ( U − Vf cot β2 ) / g För en konstant energiöverföring över bladets totala spännvidd bör ovanstående ekvation vara konstant för alla värden på r . Men, U 2 kommer att öka med en ökning av radien r , för att då bibehålla ett konstant värde måste en lika stor ökning ske utav UVf cot β2. Eftersom Vf är konstant måste cot β2 öka vid ökning r . Så bladet vrids när radien ändras.
Egenskaper
[[
|thumb|Karakteristisk kurva för en axialpump. Röda linjer visar olika prestanda vid varierande bladstigning, blå linjer visar den absorberade kraften]]
Egenskaperna hos en axialflödespump visas i figuren. Som visas i figuren kan tryckhöjden vid nollflöde vara så mycket som tre gånger tryckhöjden vid pumpens bästa verkningsgrad. Effektbehovet ökar också när flödet minskar, den högsta effekten drar pumpen vid nollflöde. Denna egenskap är motsatt den hos en radialflödescentrifugalpump där effektbehovet ökar med en ökning av flödet. Effektkraven och pumphöjden ökar också med en ökning av stigningen, vilket gör det möjligt för pumpen att anpassa sig efter systemförhållandena för att ge den mest effektiva driften. Fördelar Den största fördelen med en axialflödespump är att den har ett relativt hög utloppshastighet (flödeshastighet) vid en relativt låg lyfthöjd (vertikalt avstånd). [3] Till exempel kan den pumpa upp till 3 gånger mer vatten och andra vätskor vid lyft på mindre än 4 meter jämfört med den vanligare radialpumpen annars kallat centrifugalpumpen . Den kan också enkelt justeras för att köras med maximal effektivitet vid lågt flöde/högt tryck och högt flöde/lågt tryck genom att ändra stigningen på impellern. (Endast modeller med variabel stigning på impellerbladen) Effekten av att vätskan vrids är inte alltför allvarlig i en axialpump [4] och längden på pumphjulsbladen är också kort. Detta leder till lägre hydrodynamiska förluster och högre verkningsgrad genom impellern, speciellt om det finns flera steg utav blad. En stor fördel med dessa pumpar är dess små dimensioner i förhållande till många andra utav de mer konventionella typer utav pumpar. Axialflödespumpen är även mer lämpad för låga tryckhöjder (låg pumphöjd) där man önskar en hög flödeshastighet hos den pumpade vätskan.
Användingsområden
[[
|thumb| Thailändsk modell, 8 tum x 20 fot lång axialflödespump som drivs av en 12 hästkrafters modifierad tvåhjulig traktor som pumpar vatten från en bevattningskanal till närliggande risfält via ett flexibelt transportrör i plast En av de vanligaste tillämpningarna av axialflödespumpar skulle är även att hantera avloppsvatten från kommersiella kommunala och industriella källor]]
I många båtar, framförallt hos segelbåtar används även axialflödespumpar också som överförningspump mellan olika ballasttankar. Detta är ett idiellt område då man ofta vill flytta ballastvatten mellan taankarna snabbt, pumphöjden är även mycket låg. I kraftverk används de för att pumpa vatten från en reservoarer såsom en närliggande flöd, sjö eller hav för att kyla dess ång kondensorer. Inom den kemiska industrin används de för cirkulation av stora mängder vätska, till exempel i förångare och kristallisatorer . Vid rening av avloppsvatten används ofta en AFP för intern återcirkulation av blandlut (dvs. överföring av nitrifierad blandlut från luftningszon till denitrifieringszon). Inom jordbruk och fiske används AFP:er med mycket stora effekter för att pumpa vatten för bevattning och dränering. I Östasien drivs miljontals mindre (6-20 hk) mobila axialflödespump enheter, mestadels drivna av encylindriga diesel- och bensinmotorer. De används i jordbruk av mindre skala för bevattning, dränering och fiske. Impellerdesignerna har förbättrats genom tiderna och bidrar till än effektivare och minskad energikostnad för små lokala jordbruk. Tidiga konstruktioner av dessa småsakliga pumpar var mindre än två meter långa men nuförtiden kan de vara upp till 6 meter eller mer. Detta bidrar till en säkrare arbetsmiljö för jordbrukarna anläggningarna kan placeras längre ifrån vattenkällan. Då kraftkällan (många gånger modiefierade traktorer inte behöver stå på randen utav t.ex. flodbanken.