LABORATORIUM MASZYN I URZĄDZEŃ OKRĘTOWYCH
AKADEMIA MORSKA W GDYNI	KATEDRA SIŁOWNI OKRĘTOWYCH
ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: BADANIE POMP WIROWYCH, CHARAKTERYSTYKI, STRATY, ZAPOTRZEBOWANIE MOCY. Prowadzący:	Nazwisko i imię:
		Data ćwiczenia: Ocena:....................... Data:....................

I. Opis stanowiska

W skład stanowiska badawczego wchodzą dwie pompy wirowe, odśrodkowe, jednostopniowe, poziome napędzane silnikami elektrycznymi prądu stałego.

Dane techniczne pomp:

• wydajność Q=25 l/min,

• wysokość podnoszenia H=33,8 m,

• obroty znamionowe n_zn=3000 obr/min,

• pionowa odległość króćca ssącego i tłocznego z=0,2 m.

Dane techniczne silników:

• moc znamionowa N=1,8 kW,

Konstrukcja stanowiska badawczego umożliwia następujące warianty pracy:

• praca indywidualna,

• praca równoległa,

• praca szeregowa.

Uproszczony schemat stanowiska badawczego:

P - pompa,

M - silnik napędzający pompę,

U - woltomierz,

I - amperomierz,

n - miernik obrotów.

II. Technika badań

Badanie układu polega na pomiarze następujących wielkości:

1. prędkości obrotowej wirnika pompy n,

2. ciśnienia ssania p_s,

3. ciśnienia tłoczenia p_t,

4. spadku ciśnienia na kryzie pomiarowej h,

5. napięcia zasilającego pompy,

6. natężenia prądu płynącego przez pompy,

a następnie na obliczeniu pozostałych wartości:

7. użytecznej jednostkowej pracy pompy Y,

8. wydajności rzeczywistej Q,

9. mocy silnika elektrycznego,

10. mocy użytecznej pomp,

11. sprawności pomp.

III. Przebieg badań

Pomiary wykonuje się dla uzyskania następujących charakterystyk pompy nr 1 oraz pompy nr 2

Y=f(Q) N=f(Q) =(Q)

dla trzech wybranych prędkości obrotowych (2000 obr/min, 2400 obr/min, 2800 obr/min).

W tym celu zmienia się sześciokrotnie ustawienie zaworu na rurociągu tłocznym (regulacja wydajności pompy) włączając w to zupełne zamknięcie, co pozwala określić statyczne wysokości podnoszenia przy poszczególnych prędkościach obrotowych wirników pomp i odczytuje wielkości wymienione w punkcie II.

IV. Wzory i dane do obliczeń

1. Wydajność rzeczywista pompy:

gdzie:

h - spadek ciśnienia na kryzie pomiarowej [mmHg],

ρ - gęstość wody ρ=1000 kg/m³,

2. Użyteczna jednostkowa praca pompy:

gdzie:

p_t - ciśnienie tłoczenia [Pa],

p_s - ciśnienie ssania [Pa],

g = 9,81 m/s²,

z - pionowa odległość króćca ssącego i tłocznego z=0,2 m.

3. Moc pobierana przez silnik

N_s = U ^. I [W]

gdzie:

U - napięcie silnika,

I - natężenie prądu pobierane przez silnik.

4. Moc na wale

N_w = N_s ^. _s [W]

gdzie:

_s - sprawność silnika elektrycznego, _s=0,97

5. Moc użyteczna

N_u = Y_st ^. Q ^. ρ [W]

6. Sprawność pompy

[-]

V. Tablice wielkości mierzonych i obliczonych

Tabela 1. Pompa nr 1- tabela pomiarowa

Seria pomiaru	n	nr pomiaru	ps [mmHg]	pt [MPa]	h [mmHg]	U [V]	I [A]
1	2000	1	0	0,165	0	180	2,2
		2000	2	-18	0,155	56	170	3
		2000	3	-20	0,15	112	175	3,5
		2000	4	-30	0,138	168	175	3,5
		2000	5	-42	0,121	224	175	3,75
		2000	6	-58	0,095	280	170	3,75
2	2400	1	0	0,24	0	205	3,5
		2400	2	-13	0,219	64	200	4,5
		2400	3	-22	0,215	128	200	5
		2400	4	-36	0,198	192	200	5,25
		2400	5	-51	0,172	256	200	5,25
		2400	6	-62	0,094	320	195	5
3	2800	1	0	0,315	0	230	5,5
		2800	2	-17	0,29	72	225	5,6
		2800	3	-30	0,28	144	225	6
		2800	4	-46	0,262	216	225	6,5
		2800	5	-60	0,203	288	225	6,5
		2800	6	-71	0,104	360	220	6,5

Tabela 2. Pompa nr 2 - tabela pomiarowa

Seria pomiaru	n	nr pomiaru	ps [mmHg]	pt [kG/cm^2]	h [mmHg]	U [V]	I [A]
1	2000	1	0	1,52	0	175	3
		2000	2	-17	1,4	44	175	3,5
		2000	3	-27	1,26	88	180	3,75
		2000	4	-38	1,15	132	175	4
		2000	5	-52	0,91	176	175	4
		2000	6	-67	0,65	220	175	4
2	2400	1	0	2,2	0	210	4
		2400	2	-18	2,09	52	210	4,5
		2400	3	-33	1,72	104	210	4,75
		2400	4	-47	1,22	156	210	4,75
		2400	5	-64	1,01	208	210	4,8
		2400	6	-82	0,75	260	210	5
3	2800	1	0	2,95	0	245	5,25
		2800	2	-21	2,63	61	245	5,75
		2800	3	-39	2	122	245	5,75
		2800	4	-57	1,58	183	245	6,25
		2800	5	-75	1,21	244	245	6,25
		2800	6	-95	0,82	305	240	6

Tabela 3. Pompa nr 1 - tabela obliczeniowa

Seria pomiaru	n	nr pomiaru	ps [Pa]	pt [Pa]	Q [m^3/s]	Y [m^2/s^2]	Ns [W]	Nw [W]	Nu [W]	 
1	2000	1	0	165000	0	166,962	396	384,12	0	0
		2000	2	- 2399.80	155000	0,0009	159,361	510	494,7	152,563	0,308
		2000	3	-2666.44	115000	0,0013	119,628	612,5	594,125	161,963	0,272
		2000	4	- 3999.67	138000	0,0016	143,961	612,5	594,125	238,712	0,401
		2000	5	- 5599.53	121000	0,0019	128,561	656,25	636,563	246,154	0,386
		2000	6	- 7732.69	95000	0,0021	104,694	637,5	618,375	224,118	0,362
2	2400	1	0	240000	0	241,962	717,5	695,975	0	0
		2400	2	- 1733.19	219000	0,0010	222,69	900	873	227,915	0,261
		2400	3	- 2933.09	215000	0,0014	219,895	1000	970	318,268	0,328
		2400	4	- 4799.60	198000	0,0017	204,761	1050	1018,5	362,97	0,356
		2400	5	- 6799.44	172000	0,0020	180,761	1050	1018,5	369,997	0,363
		2400	6	- 8265.99	94000	0,0022	104,227	975	945,75	238,524	0,252
3	2800	1	0	315000	0	316,962	1265	1227,05	0	0
		2800	2	- 2266.48	290000	0,001086	294,228474	1260	1222,2	319,391	0,261
		2800	3	- 3999.67	280000	0,001535	285,96166	1350	1309,5	438,997	0,335
		2800	4	- 6132.83	262000	0,00188	270,094812	1462,5	1418,63	507,826	0,357
		2800	5	- 7999.34	203000	0,002171	212,96132	1462,5	1418,63	462,348	0,325
		2800	6	- 9465.89	104000	0,002427	115,427862	1430	1387,1	280,178	0,201

Tabela 4. Pompa nr 2 - tabela obliczeniowa

Seria pomiaru	n	nr pomiaru	ps [Pa]	pt [Pa]	Q [m^3/s]	Yuk [m^2/s^2]	Ns [W]	Nw [W]	Nu [W]	 
1	2000	1	0	152000	0	153,962	525	509,25	0	0
		2000	2	- 2266.48	140000	0,0008	144,228	612,5	594,125	122,391	0,206
		2000	3	- 3599.70	126000	0,0012	131,561	675	654,75	157,886	0,241
		2000	4	- 5066.25	115000	0,0014	122,028	700	679	179,357	0,264
		2000	5	- 6932.76	91000	0,0016	99,894	700	679	169,54	0,249
		2000	6	- 8932.60	65000	0,0018	75,894	700	679	144,011	0,212
2	2400	1	0	220000	0	221,962	840	814,8	0	0
		2400	2	- 2399.80	209000	0,000923	213,361	945	916,65	196,83	0,214
		2400	3	- 4399.64	172000	0,001305	178,361	997,5	967,575	232,697	0,240
		2400	4	- 6266.15	122000	0,001598	130,228	997,5	967,575	208,084	0,215
		2400	5	- 8532.63	101000	0,001845	111,494	1008	977,76	205,711	0,210
		2400	6	- 10932.43	75000	0,002063	87,894	1050	1018,5	181,309	0,178
3	2800	1	0	295000	0	296,962	1286,25	1247,66	0	0
		2800	2	- 2799.77	263000	0,000999	267,761	1408,75	1366,49	267,538	0,195
		2800	3	- 5199.57	200000	0,001413	207,161	1408,75	1366,49	292,726	0,214
		2800	4	- 7599.37	158000	0,001731	167,561	1531,25	1485,31	289,982	0,195
		2800	5	- 9999.18	121000	0,001998	132,961	1531,25	1485,31	265,7	0,178
		2800	6	- 12665.63	82000	0,002234	96,627	1440	1396,8	215,885	0,154

VI. Obliczenia wykonane dla jednego wybranego przypadku

Pompa nr 1,

Zawór całkowicie otwarty,

n = 2000 [obr/min],

p_s = -58 [mmHg] = - 7732.697 [Pa],

p_t = 0,095 [MPa] = 95000 [Pa],

h = 280 [mmHg]

U = 170 [V],

I = 3,75 [A],

ρ = 1000 [kg/m³],

g = 9,81 [m/s²],

z = 0,2 m,

_s = 0,97.

N_s = U ^. I [W]

N_s = U ^. I = 170 ^. 3,75 = 637,5 [W]

N_w = N_s ^. _s [W]

N_w = N_s ^. _s = 637,5 ^. 0,97 = 618,375 [W]

N_u = Y ^. Q ^. ρ [W]

N_u = Y ^. Q ^. ρ  104,695 ^. 0,00214 ^. 1000 = 224 [W]

[-]

[-]

VII. Charakterystyki pomp

Wykres charakterystyki pompy nr 1 dla trzech prędkości obrotowych.

Wykres charakterystyki pompy nr 2 dla trzech prędkości obrotowych.

Wykres charakterystyk mocy użytecznej i sprawności dla pompy nr 1 dla trzech prędkości obrotowych.

VIII. Wnioski

Obie pompy są tego samego typu, w związku z tym powinny posiadać takie same charakterystyki (ta sama wydajność Q, przy danej użytecznej jednostkowej pracy pompy Y). Jak się jednak okazuje, są różnice i to znaczne. Wynikają one z tego, że pompy nie są nowe i straty w pompach są różne (tabela 3 i 4). Główny wpływ na te różnice mają straty objętościowe. Należy uwzględnić również błędy, które wystąpiły podczas odczytu wielkości z przyrządów pomiarowych. Pomiary prowadzone nie są również idealne ze względu na zawór, który jak się później okazało był nieco przymknięty.

---