• Vontatási inverter tervezése SiC félvezetőkkel

Szederkényi Kincső

Deutsche Schule Budapest, Thomas Mann Gymnasium

Konzulens:
Dr. Hömöstrei Mihály

VÍZSZIVATTYÚ EGYSZERŰBBEN

Mire lehet jó egy csupán pár csőből álló vízszivattyú? Lehet nem is gondolnánk, de meglepően sok haszna van – indult ki ebből az alapgondolatból Kincső a projektjénél. A mezőgazdaság egy hatalmas még megoldatlan, ám a klímaváltozással egyre kritikusabb és sűrűbben megjelenő problémája az óriási megművelésre váró területeken megjelenő belvíz. Egy nagy nehézsége a termelőknek, hogy míg a földek egy részén károkat okoz a víz, más területeket már öntöznének. Ez az egyszerű vízszivattyú éppen erre alkalmas, hogy az egy helyen álló vizet egy (vagy több) kör sugarán eloszlassa. Emellett a fejletlenebb országokban, ahol kistermelőknek nincsen hozzáférésük kifinomult öntözőrendszerekhez ezzel az egyszerű pumpaverzióval alacsony költségű, energiatakarékos, egyszerű összeszerelésű megoldást találnának, hiszen a csőpumpához csak kevés alkatrész szükséges és szélenergiával környezetbarát módon működtethető, hatékony vízelosztást és vízhozamot biztosítva, a terméshozam javításával.
Azonban milyen praktikus lenne, ha a termelők rendelkezésére állna egy program, amivel a vízhozam és öntözött területre vonatkozó igényeik szerint tudnák a szivattyú paraméterei szerint optimalizálni a pumpát, így növelve a hatékonyságot és terméshozamot. Pontosan ennek érdekében vizsgálta meg a pályázó fizikai szempontból is ezt a rendszert, amit akkor kapunk, ha egy függőleges, forgó tengelyhez ferdén rögzített csövet a tengely közepéhez közelebbi végén vízbe helyezünk és a folyadék így kispriccel a cső tetején.
A vízhozamot meghatározó elméleti modell két elméleti háttérrel tudja alátámasztani a Bernoulli törvényt és a veszteségek figyelembevételével a rendszerben fellépő nyomásokat felhasználva. A beöntözött területet egy a vízsugár mindhárom sebességkomponensének figyelembevételével és kezdeti sebesség meghatározásával, illetve egy numerikus szimuláció segítségével sikerült meghatározni.
Az elméleti modell kísérleti alátámasztására mérések elvégzése egy hatékonyan működő kísérleti összeállítással nagyon fontos. Ehhez egy cső (például szívószál) egy motor által forgatott tengelyhez erősen oda van rögzítve, az alja egy alul (tengely átférése végett) átfúrt tál vízbe helyezve, hogy a víz kispriccelése felülről egy kamerával jól látható legyen. Így rengeteg paramétert változtathatott, mint a cső hossza, tengellyel bezárt szöge, átmérője és szögsebessége.
Az elméleti és mérési eredmények összehasonlításával azt láthatjuk, hogy az értékek jó egyezést mutatnak, így hitelesítve az elméleti modellt és ezzel a mezőgazdasági termelők számára megteremtve a lehetőséget az egyszerű vízpumpa igényeik szerinti optimalizálására különböző paraméterek függvényében. Kincső a belvizes és fejletlenebb országok területeit művelő termelőknek az egyszerű vízszivattyú fizikai hátterének vizsgálatával felhasználó barátabbá és hatékonyabbá tette a pumpát és igényeik szerinti használatát, ezzel megoldást találva a mezőgazdasági problémákra.