Badanie maszyn

Laboratorium

Ćwiczenie 20

Pomiar pompy wirowej

Grupa I

Poniedziałek 13:15

Łukasz Frejek

173195

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie wielkości charakteryzujących pracę pompy wirowej oraz sporządzenie jej krzywych charakterystycznych:

P = f_(qv) - charakterystyki mocy;

H = f_(qv) - charakterystyki przepływu;

η_o = f_(qv) - charakterystyki sprawności;

Schemat stanowiska pomiarowego:

Stałe wykorzystane w obliczeniach:

$$\beta = \frac{d_{k}}{D} = \frac{0,0314}{0,05} = 0,628$$

$${A_{o} = \frac{\pi{d_{k}}^{2}}{4} = \frac{\pi*0,0314}{4} = 0,00077\ m}^{2}$$

Przykładowe obliczenia dla pierwszego pomiaru przy pierwszym położeniu zaworu Z₂:

Ciśnienie absolutne ssania:

p₁ = p_ot + h_s * ρ_H2O * g − Δh_ss * (ρ_Hg−ρ_H2O) * g = 101000 + 1, 849 * 998, 8 * 9, 81 − 0, 041 * (13580−998,8) * 9, 81 = 52244 Pa

Ciśnienie absolutne tłoczenia:

p₂ = p_ot + H_m * ρ_H2O * g + p_2m = 101000 + 0, 645 * 998, 8 * 9, 81 + 1, 5 * 98066, 5 = 254420 Pa

Użyteczna wysokość podnoszenia pompy:

$$H = \frac{\left( p_{2} - p_{1} \right)}{\rho_{H_{2}O}*g} + \Delta z = \frac{\left( 254420 - 52244 \right)}{998,8*9,81} + 0,15 = 20,78\ m$$

Różnica ciśnień statycznych w zwężce:

Δp_z = Δh_z * (ρ_Hg−ρ_H2O) * g = 0, 575 * (13580−998,8) * 9, 81 = 70967 Pa

Natężenie przepływu:

$$q_{v} = \frac{C}{\sqrt{1 - \beta^{4}}}*\varepsilon*A_{o}*\sqrt{\frac{2*\Delta p_{z}}{\rho_{\text{Hg}}}} = \frac{0,603}{\sqrt{1 - {0,628}^{4}}}*1*0,00077*\sqrt{\frac{2*70967}{56157}} = 0,006057\ \frac{m^{3}}{s}$$

Moc dostarczona:

P = U * I = 230 * 14 = 3220 W

Moc użyteczna:

P_u = ρ_H2O * g * q_v * H = 998, 8 * 9, 81 * 0, 006057 * 24, 58 = 1233, 5 W

Sprawność:

$$\eta_{o} = \frac{P_{u}}{P}*100\% = \frac{1233,5}{3220}*100\% = 38,3\ \%$$

Wnioski:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie wielkości charakteryzujących pracę pompy wirowej oraz sporządzenie charakterystyki przepływu, mocy i sprawności.

Charakterystyka przepływu wiąże wytwarzane ciśnienie z objętościowym natężeniem przepływu i jest łączona z charakterystyką przewodu sieci. Te dwie charakterystyki umieszczone na jednym wykresie dają punkt pracy pompy w danej sieci czyli określają natężenie i ciśnienie potrzebne do jego uzyskania. Dla charakterystyki pompy wysokość podnoszenia, jest ciśnieniem wytwarzanym przez pompę i przekazywanym do sieci. Charakterystyka mocy przedstawia wartość mocy przekazywanej przez silnik na wał pompy i dalej na wirnik i jednocześnie pobór mocy z sieci elektrycznej. Charakterystyka sprawności określa zmianę stosunku efektywnej mocy, zużytej na zmianę parametrów pracy, do mocy pobieranej przez pompę o zmiennej wydajności.

Przecięcie charakterystyk sprawności dla wybranej sprawności oraz naniesienie punków przecięcia na wykres charakteryzujący przepływ tworzy charakterystykę muszlową pompy. Charakterystyka ta pokazuje w jakich punktach pompa działa ze stałą sprawnością. Dzięki niej widać z jaką sprawnością pracuje pompa przy wymaganym ciśnieniu i strumieniu objętości.

Na podstawie wyników można zauważyć, że wraz z przymykaniem zaworu maleje wartość natężenia przepływu ale za to wzrasta wysokość podnoszenia. Poprzez zmniejszenie strumienia objętości zmniejsza się zapotrzebowanie na moc i wartość natężenia prądu pobieranego z sieci. Powyższe badanie pompy wirowej wykonane większą ilość razy pozwala utworzyć dokładne charakterystyki pracy pompy, które są integralną częścią dokumentacji techniczno-ruchowej każdej pompy. Są one niezbędne, dlatego że pompy głównie pracują w warunkach narzuconych przez dany układa a nie przy swoich nominalnych parametrach pracy.

Tabela z wynikami:

p1	p2	H	ΔPz	qv	qv	P	Pu	ηo
Pa	Pa	m	Pa	m^3/s	m^3/h	W	W	%
Pierwsze ustawienie zaworu Z2
52244	254420	20,78	70967	0,006057	21,81	3220	1233,5	38,3
57798	239710	18,72	64796	0,005788	20,84	2625	1061,4	40,4
65203	215193	15,46	53688	0,005269	18,97	1995	798,0	40,0
71991	185773	11,76	43815	0,004760	17,13	1575	548,5	34,8
77545	195580	12,20	36409	0,004339	15,62	1200	518,5	43,2
82482	175966	9,69	29621	0,003913	14,09	910	371,6	40,8
87419	161256	7,69	25919	0,003661	13,18	715	275,7	38,6
89888	151450	6,43	18513	0,003094	11,14	495	195,0	39,4
92973	141643	5,12	13576	0,002649	9,54	350	132,8	38,0
96059	136740	4,30	9874	0,002259	8,13	240	95,2	39,7
98527	131836	3,55	4937	0,001598	5,75	120	55,6	46,3
100378	126933	2,86	3703	0,001384	4,98	75	38,8	51,7
Drugie ustawienie zaworu Z2
64586	303453	24,53	56157	0,005388	19,40	3105	1295,0	41,7
69523	274033	21,02	50603	0,005115	18,41	2520	1053,6	41,8
75077	249516	17,95	39495	0,004519	16,27	1900	794,9	41,8
80014	225000	14,95	33324	0,004151	14,94	1445	607,9	42,1
83716	205386	12,57	27153	0,003747	13,49	1200	461,4	38,4
86185	195580	11,31	22216	0,003389	12,20	840	375,7	44,7
89888	175966	8,94	17279	0,002989	10,76	650	261,7	40,3
92973	166160	7,62	13576	0,002649	9,54	495	197,8	40,0
95441	151450	5,87	9874	0,002259	8,13	315	129,9	41,2
97910	141643	4,61	7405	0,001957	7,04	240	88,4	36,9
99144	136740	3,99	4320	0,001494	5,38	120	58,4	48,7
100995	136740	3,80	2468	0,001130	4,07	75	42,0	56,1
Trzecie położenie zaworu Z2
74460	347583	28,02	40729	0,004589	16,52	2860	1260,1	44,1
78162	308356	23,64	34558	0,004227	15,22	2415	979,2	40,5
82482	278936	20,20	29621	0,003913	14,09	1900	774,6	40,8
86185	249516	16,82	24067	0,003527	12,70	1445	581,3	40,2
88653	225000	14,07	19747	0,003195	11,50	1120	440,4	39,3
91122	210290	12,31	16045	0,002880	10,37	840	347,5	41,4
93590	190676	10,06	12342	0,002526	9,09	650	249,0	38,3
95441	175966	8,37	9874	0,002259	8,13	440	185,3	42,1
97910	166160	7,12	7405	0,001957	7,04	350	136,4	39,0
98527	146546	5,05	5060	0,001617	5,82	200	80,0	40,0
100378	136740	3,86	3332	0,001313	4,73	120	49,7	41,4
101613	126933	2,73	1728	0,000945	3,40	75	25,3	33,8