Sprawozdanie: Charakterystyka pompy wirowej i sieci

1. Wprowadzenie oraz cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyki pompy wirowej oraz sieci, a zatem ustalenie punktu pracy dla obserwowanego układu za pomocą metod graficznym.
Pompy wirowe - to maszyny, których głównym zadaniem jest ujednolicony transport cieczy w konkretnych orientacyjnie kierunkach przez sieci i specyficzne instalacje.
Poprzez charakterystykę pompy rozumiemy funkcje objętościowego natężenia przepływu zależną od ciśnienia, jakie ona generuje. Charakterystyka sieci z kolei stanowi zależność sumy ciśnienia dynamicznego i oporów przepływu oraz hydrostatycznego ciśnienia słupa cieczy w instalacji i różnicy ciśnień w przestrzeni - nad powierzchnią cieczy - zbiornika czerpalnego i odbiorczego od objętościowego natężenia przepływu. Po sporządzeniu wykresów dla obu charakterystyk punkt przecięcia będzie poszukiwanym przez nas punktem pracy dla wskazanej pompy.

1. Wzory

$$H_{u} = \frac{(p_{s} + p_{t})}{\rho*g} + H_{s,t}$$

H_u – użyteczna wysokość podnoszenia [m]

p_s – podciśnienie na ssaniu [Pa], w naszym przypadku wynosiło ono 0 Pa

p_t – nadciśnienie na tłoczeniu [Pa]

ρ – gęstość wody = 1000 $\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

g – przyśpieszenie ziemskie = 9,81 $\frac{m}{s^{2}}$

H_s, t – różnica wysokości zamocowania ciśnieniomierzy = 0,65m

$$\dot{V} = \frac{V}{1000*t}$$

$\dot{V}\ $– objętościowe natężenie przepływu $\frac{m^{3}}{s}$

V – objętość wody która przepłynęła w czasie t (20l)

t – czas

1. Metodyka

Doświadczenie przeprowadzono na instalacji wyposażonej w pompę wirową sprzężoną z silnikiem, trzema zbiornikami – jednym odprowadzającym i dwoma wlotowymi oraz siecią rur instalacyjnych, manometrami, zaworami i aparaturą regulującą moc silnika. W pierwszej kolejności wykonano szereg pomiarów pozostawiając ilość obrotów/min domniemanej pompy bez zmian i mierząc czas, w jakim zostanie osiągnięta odpowiednia objętość cieczy na zbiorniku pomiarowym. Reszta parametrów była zmieniana. Druga część eksperymentu polegała na zmianie liczby obrotów pompy i utrzymanie przepustowości tłoczonej przez pompę cieczy i analogiczną metodykę podczas sporządzania wyników.

1. Aparatura

1. Wyniki

Wyznaczanie charakterystyki pompy

pt $\left\lbrack \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} \right\rbrack$	pt [Pa]
0,00	0,00
0,15	14709,98
0,30	29420,00
0,45	44129,93
0,60	58839,90
0,75	73549,88
0,90	88259,85

obroty/min	pt $\lbrack\frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}}\rbrack$	pt [Pa]	czas zebrania 20 litrów wody [s]	ps[Pa]	Hu [m]	$\dot{V}$ $\lbrack\frac{m^{3}}{s}\rbrack$
900	0,00	0,00	182	0	0,65	11,0E-05
900	0,15	14709,98	196	0	2,15	10,2E-05
900	0,30	29420,00	221	0	3,65	9,05E-05
900	0,45	44129,93	256	0	5,15	7,81E-05
900	0,60	58839,90	306	0	6,65	6,53E-05
900	0,75	73549,88	448	0	8,15	4,46E-05
900	0,90	88259,85	1004	0	9,65	1,99E-05

pt $\left\lbrack \frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}} \right\rbrack$	pt [Pa]
0,3	29419,95
0,44	43149,26
0,57	55897,91
0,75	73549,88
0,91	89240,52
1,09	106892,49
1,25	122583,13

Wyznaczanie charakterystyki sieci

obroty/min	pt $\lbrack\frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}}\rbrack$	pt [Pa]	czas zebrania 20 litrów wody [s]	ps [Pa]	Hu [m]	$\dot{V}$ $\lbrack\frac{m^{3}}{s}\rbrack$
600	0,3	29419,95	698	0	3,65	2,86E-05
700	0,44	43149,26	576	0	5,05	3,47E-05
800	0,57	55897,91	536	0	6,35	3,73E-05
900	0,75	73549,88	442	0	8,15	4,52E-05
1000	0,91	89240,52	406	0	9,75	4,93E-05
1100	1,09	106892,49	362	0	11,55	5,52E-05
1200	1,25	122583,13	350	0	13,15	5,71E-05

Wykres. Charakterystyka zespołu sieć-pompa

1. Obliczenia

Przykładowe obliczenia oparte zostały na danych z pomiaru dotyczącego charakterystyki pompy.

• Przeliczenie jednostek atmosfery technicznej $\frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}}$na Pa:

1 $\frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}}$= 98066,5 Pa

Np. 0,9$\frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2}}$ ∙ 98066,5 = 88259,85 Pa

• Obliczanie objętościowego natężenia przepływu dla V=20l

Wg wzoru:

$$\dot{V} = \frac{V}{1000*t}$$

Np. $\ \dot{V} = \frac{20}{1000*1004} = 1,99E - 05\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack\ $

• Obliczanie użytecznej wysokości podnoszenia

$$H_{u} = \frac{(p_{s} + p_{t})}{\rho*g} + H_{s,t}$$

Np. $\ H_{u} = \frac{(0 + 88259,85)}{1000*9,81} + 0,65 = 9,65\ \lbrack m\rbrack\backslash n$

1. Wnioski

Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta wysokość podnoszenia dla pompy. Dzięki znajomości charakterystyki sieci oraz pompy jesteśmy w stanie wyznaczyć punkt pracy pompy. W tym przypadku, punkt pracy z wykresu przypada dla Hu = 8,15 [m] i natężenia V = 4,48*10^-5 [m³/s].