Energy saving by using an axial flow deep well pump: An application in the net frames in Lake Karacaören-2

Türkiye çok sayıdaki gölleri, baraj gölleri ve küçük gölleriyle balık ürünlerinin yetiştirilmesi için büyük birpotansiyele sahiptir. Baraj göllerindeki kafeslerde balık yetiştirilmesi çok yaygın ve ekonomik olarak umut vadedenbir uygulamadır. Balık yetiştirilmesinde belirli bir su sıcaklığı aralığı ve minimum çözünmüş oksijen seviyesi gibikriterlerin sağlanması gerekmektedir. Su sıcaklığı 17-20 ºC aralığında istenirken, çözünmüş oksijen miktarı 6-7 mg/Lnin altına düşmemelidir. Haziran – Eylül aylarındaki hava sıcaklık artışı su sıcaklığını kabul edilebilir sınırlarınüzerine çıkarmaktadır. Üreticiler bu aylarda gölün derinliklerindeki soğuk suyu yüzeye pompalamak için farklı tipteiçten yanmalı motor-pompa (ICE-P) sistemleri kullanmaktadırlar. Ancak bu yöntem ekonomik değildir. Buçalışmada, enerji tasarrufu için ICE-P sistemine alternatif olarak eksenel bir derin kuyu pompası önerilmiştir. Sistemitest etmek üzere Burdur’da Karacaören -2 gölünde 5x5x8 metre boyutlarında 40 adet kafes sistemi yerleştirilmiştir.Göl derinliklerindeki soğuk suyun yüzeye sirkülasyonunu sağlamak için 5.5 kW gücündeki dalgıç motorunun (DWM)çalıştırdığı, 300 m3 /h kapasite, 4m basma yüksekliğine sahip ve 2850 devir/dakika’da çalışan 10 adet eksenel akışlıdalgıç pompalar (AFDWPs) özel olarak tasarlanmış ve üretilmiştir. Su sirkülasyonunda;, klasik metodu kullanılanICE-P ile yeni önerilen AFDWP ile karşılaştırmak için, her iki pompanın (ICE/AFDWP) kurulumundan sonra, 8mderinliğindeki kafeste su kolonu boyunca ortalama su sıcaklıkları ölçülmüş ve enerji tüketimleri Haziran-Eylül ayları arasında karşılaştırılmıştır. AFDWP ve ICE-P sadece bu aylarda kullanılmıştır. Sonuçlar AFDWP kullanımıdurumunda enerji tüketiminin 90 MWh/yıl olduğunu diğer yandan ICE-P tarafından tüketilen enerjinin 1949MWh/yıl olduğunu göstermiştir. Sonuçta, klasik ICE-P yerine özel tasarlanmış AFDWP sisteminin kullanımıyla 40kafeste %95.3 (1906.8 MWh/yıl) bir enerji tasarrufu elde edilmiştir.

Eksenel akışlı bir dalgıç pompa kullanarak enerji tasarrufu: Karacaören-2 gölündeki ağ kafeslerinde bir uygulama

Turkey is home to a large number of lakes, dam lakes and small lakes which have a great potential forgrowing fishery products. Growing trout in net frame systems manufactured in dam lakes is very common andeconomically very promising application. For growing trout, certain conditions such as certain water temperaturerange and minimum dissolved oxygen (DO) level must be satisfied. The water temperature required should be at 17- 20 ºC to grow trout. Also, the amount of dissolved oxygen (DO) should never fall below 6-7 mg/L. As thetemperature rises during the months of June-September, water temperature rises above the acceptable limits to growtrout. Producers usually use different types of internal combustion engine-pump (ICE-P) systems to provide thecirculation of the colder water in the deeper parts of the lake to lake surface to grow trout in these months. But, thismethod is not economically feasible. In this study, as an alternative to ICE-P system, an axial flow deep well pumphas been proposed for energy saving purposes. To validate the feasibility of the system, total of 40 net frame systemseach has dimensions of 5x5x8 meters have been installed to grow trout in net frames in Lake Karacaören 2 in Burdur,Turkey. To grow trout in the hot seasons, it is necessary to circulate the colder water in the deeper parts of the lake tolake surface economically. For this aim, total of 10 an axial flow deep well pumps (AFDWPs) having a capacity of300 m3 /h, head of 4 m and running at 2850 rpm which is driven by 5.5 kW deep well motor (DWM) have beenspecially designed and manufactured. To compare the classical water circulation method with ICE-P and newlyproposed AFDWP, after every two pumps (ICE/AFDWP) are installed, mean water temperatures were measuredalong the water column in net frame with the depth of 8 meters and also energy consumptions have been comparedduring the months of June to September. AFDWP and ICE-P were used only in these months where the water has tobe circulated. According to the results energy consumption by using AFDWP was about 90 MWh/year, on the otherhand, energy consumed by ICE-P was about 1949 MWh/year during the months of June-September. As a result,significant energy saving of 95.3 % (1906.8 MWh/year) can be obtained by using proposed AFDWP instead of theclassical ICE-P during these months for total of 40 net frames.

___

  • Bohl M., Zucht und Produktion von Süsswasserfischen. DLG-Verlag. 336 s. Frankfurt, 1982.
  • Çalışkan A., Elçi Ş., The effects of the change in climate on Tahtalı Dam Lake, The change in climate congress of Turkey (in Turkish), TİKDEK, İTÜ İstanbul 279-287, 2007.
  • Ertöz AÖ., Energy efficiency in pumps, 6th National Installations Engineering and Congress, Istanbul, 2003.
  • Gölcü M., Pancar Y., Sekmen Y., Energy saving in a deep well pump with splitter blade, Energy Conversion and Management, 47(5), 638-651, 2006.
  • ISO 5198, Centrifugal, mixed flow and axial pumps -- Code for hydraulic performance tests -- Precision grade, Published by POMSAD, Turkey, 1987.
  • ISO 5199, Technical specifications for centrifugal pumps - Class II, Published by POMSAD, Turkey, 1986.
  • ISO 9905, Technical specifications for centrifugal pumps - Class I, Published by POMSAD, Turkey, 1994.
  • ISO 9906, Rotodynamic pumps -- Hydraulic performance acceptance tests - Grades 1 and 2, Published by POMSAD, Turkey, 1999.
  • ISO 9908, Technical specifications for centrifugal pumps - Class III, Published by POMSAD, Turkey, 1993.
  • Lawson R., Anderson MA., Stratification and mixing in Lake Elsinore, California: An assessment of axial flow pumps for improving water quality in a shallow eutrophic lake, Water Research, 41, 4457-4467, 2007.
  • Mert İ., The public organization in fishery products, the opinions belonging to its background, today and feature, Faculty of Fishery Products, Ege University, 10. Year Fishery Products Symposium (in Turkish); Izmir, 12-14 November; 31-37, 1991.
  • Moradi-Jalal M., Marino MA., Afshar A., Optimal design and operation of irrigation pumping stations. Journal of Irrigation and Drainage Engineering; 129(3), 149–154, 2003.
  • Moradi-Jalal M., Rodin SI., Marino MA., Use of genetic algorithm in optimization of irrigation pumping stations, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 130(5), 357–365, 2004.
  • Moreno MA., Carrion PA., Planells P., Ortega JF., Tarjuelo JM., Measurement and improvement of he energy efficiency at pumping stations, Biosystems Engineering, 98, 479-486, 2007.
  • Planells P., Carrion PA., Ortega JF., Moreno MA., Tarjuelo JM., Pumping selection and regulation for water distribution networks, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 131(3), 273–281, 2005.
  • Pulido-Calvo I., Roldan J., Lopez-Luque R., Gutierrez- Estrada JC., Water delivery planning considering irrigation simultaneity, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 129(4), 247–255, 2003.
  • Pulido-Calvo I., Roldan J., Lopez-Luque R., Gutierrez- Estrada JC., Demand forecasting for irrigation water distribution systems, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 129(6), 422–431, 2003.
  • Ruhdel H.J., Leitfaden Für Forellenfütterung. Fuko- Kraft Futter Fabrik. 74 s. Ulm, Donau, 1977.
  • Stephanoff A., Centrifugal and axial flow pumps, Krieger Publishing Company, Melbourne, FL, USA, 1993.
Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-3615
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 1977
  • Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ