SPRAWOZDANIE

PRACA ZESPOŁU POMP ODŚRODKOWYCH

Wstęp teoretyczny:

Pompa - to maszyna przepływowa, umożliwiająca dostarczenie przepływającemu przez nią strumieniowi cieczy energii mechanicznej. Stosowana jest zazwyczaj w celu przemieszczenia cieczy wzdłuż przewodu lub podniesieniu jej na pewną wysokość. Działanie pompy polega na wytworzeniu różnicy ciśnień pomiędzy stroną ssawną (wlotem pompy), a tłoczną (wylotem z pompy).

Podział pomp ze względu na sposób wytwarzania różnicy ciśnień pomiędzy stroną ssawną a tłoczną:

a) wyporowe

b) wirowe

c) strumieniowe

d) uderzeniowe

Zespół pomp to układ dwóch lub więcej pomp, który zwiększa wydatek lub wysokość podnoszenia pompowanego płynu.

Połączenie równoległe stosowane jest w celu zwiększenia ilości przepompowywanego płynu, w układzie tym zastępujemy jedną pompę zespołem, w którym każda pompa umieszczona jest na osobnym przewodzie, stanowiącym odgałęzienie przewodu doprowadzającego.

Połączenie szeregowe stosowane jest w celu zwiększenia wysokości podnoszenia przy braku zmiany wydatku. Pompy umieszczone są na jednym przewodzie jedna za drugą.

Cele ćwiczenia:

Naszym celem w tym ćwiczeniu jest określenie charakterystyki dwóch pomp wirowych (odśrodkowych) pracujących pojedynczo oraz w zespole w układzie szeregowym.

Dla każdego z wariantów wyznaczamy trzy charakterystyki układu:

- charakterystykę wysokości podnoszenia

- charakterystykę pobieranej mocy

- charakterystykę sprawności

Schemat stanowiska do badania pracy zespołu pomp:

Gdzie:

P - pompy

M - manometry pudełkowe

W - wodomierze skrzydełkowe

Z - zawory kulowe

ZW - zbiornik wyrównawczy

W celu wykonania charakterystyki pompy nr.1:

• zamknęliśmy zawór: Z1, Z2, Z4

• otworzyliśmy Z3

• przepływ regulowaliśmy zaworem Z5

W efekcie czego otrzymaliśmy układ przedstawiony na poniższym rysunku:

W celu wykonania charakterystyki pompy nr.2:

• zamknęliśmy zawór: Z2, Z3

• otworzyliśmy Z1, Z4

• przepływ regulowaliśmy zaworem Z5

W efekcie czego otrzymaliśmy układ przedstawiony na poniższym rysunku:

W celu wykonania charakterystyki układu pomp połączonych szeregowo:

• zamknęliśmy zawór: Z1, Z3

• otworzyliśmy Z2, Z4

• przepływ regulowaliśmy zaworem Z5

W efekcie czego otrzymaliśmy układ przedstawiony na poniższym rysunku:

Pomiary:

Odczyt dla pompy nr.1:

nr.	manometr [MPa]	wodomierz [s]	watomierz [W]
1	0,0070	11,50	11,5
2	0,0080	13,44	11,3
3	0,0090	15,12	11,2
4	0,0100	17,75	11,1
5	0,0110	21,12	11,0
6	0,0115	24,78	11,0
7	0,0120	30,75	10,9
8	0,0130	47,56	10,8
9	0,0135	69,62	10,7
10	0,0140	74,50	10,6

Odczyt dla pompy nr.2:

nr.	manometr [Mpa]	wodomierz [s]	watomierz [W]
1	0,008	11,43	16,5
2	0,009	12,94	16,4
3	0,010	14,84	16,2
4	0,011	17,18	16,1
5	0,012	20,40	16,0
6	0,013	24,93	15,9
7	0,014	30,97	15,7
8	0,015	38,72	15,5
9	0,016	51,12	15,4
10	0,017	99,87	15,2

Odczyt dla pomp połączonych szeregowo:

nr.	manometr [MPa]	wodomierz [s]	watomierz [W]
1	0,003	11,84	34,3
2	0,004	12,40	34,2
3	0,005	12,96	34,1
4	0,006	13,34	33,9
5	0,007	13,81	33,8
6	0,008	14,59	33,7
7	0,009	15,21	33,6
8	0,010	15,99	33,4
9	0,011	16,68	33,4
10	0,012	17,59	33,3

Czas dla wodomierza mierzony był dla trzech obrotów najmniejszej tarczy (x0,0001), czyli dla przepływu 0,003 m³

Wskazanie watomierza należy pomnożyć razy dwa.

Temperatura wody wynosiła 20⁰C:

Gęstość wody (
) wynosi 998,20 kg/m³

Wartość przyspieszenia ziemskiego (g) wynosi 9,81 m/s²

0,60m jest to wartość poziomu wody w zbiorniku wyrównawczym podana w warunkach zadania

0,02m pomiar wykazał że poziom wody w zbiorniku jest 2cm poniżej podanej wartości (0,60m)

Obliczenia:

Przykładowe obliczenia dla pierwszego pomiaru:

1. Wysokość podnoszenia (
   ):

Gdzie:

P- ciśnienie (w Pa)

- ciężar objętościowy

h- poziom wody uzupełniającej

2. Obliczanie błędu dla
   :

=0,0002MPa=200Pa

=0,1mm=0,0001m

=0,1 kg/m³ - przyjęto błąd pomiaru temperatury 0,5⁰C i na podstawie analizy tablic wyliczono błąd dla gęstości

3. Moc użyteczna (
   ):

Gdzie:

V- przepływ wody (stały- 0,003m³)

t- czas w którym dana objętość przepłynęła

4. Obliczanie błędu dla
   :

• błąd Q:

• błąd
  :

5. Sprawność (
   ):

Gdzie:

- moc pobierana

6. Obliczanie błędu dla
   :

Wyniki obliczeń oraz wartości błędu:

Dla pompy nr.1:

nr.		błąd	Q	błąd Q		błąd		błąd
1	0,13484	0,02060	0,00026	4,54E-07	0,34446	0,05325	0,01498	0,00238
2	0,23696	0,02061	0,00022	3,32E-07	0,51796	0,04586	0,02292	0,00213
3	0,33909	0,02062	0,00020	2,62E-07	0,65882	0,04099	0,02941	0,00196
4	0,44121	0,02063	0,00017	1,90E-07	0,73022	0,03503	0,03289	0,00173
5	0,54333	0,02064	0,00014	1,35E-07	0,75574	0,02950	0,03435	0,00150
6	0,59439	0,02064	0,00012	9,77E-08	0,70465	0,02511	0,03203	0,00129
7	0,64545	0,02065	0,00010	6,35E-08	0,61663	0,02019	0,02829	0,00106
8	0,74757	0,02066	0,00006	2,65E-08	0,46176	0,01300	0,02138	0,00070
9	0,79863	0,02066	0,00004	1,24E-08	0,33699	0,00885	0,01575	0,00049
10	0,84969	0,02067	0,00004	1,08E-08	0,33505	0,00827	0,01580	0,00046

Dla pompy nr.2:

nr.		błąd	Q	błąd Q		błąd		błąd
1	0,23696	0,02061	0,00026	4,59E-07	0,60904	0,05409	0,01846	0,00169
2	0,33909	0,02062	0,00023	3,58E-07	0,76981	0,04807	0,02347	0,00154
3	0,44121	0,02063	0,00020	2,72E-07	0,87340	0,04210	0,02696	0,00138
4	0,54333	0,02064	0,00017	2,03E-07	0,92906	0,03646	0,02885	0,00122
5	0,64545	0,02065	0,00015	1,44E-07	0,92948	0,03074	0,02905	0,00105
6	0,74757	0,02066	0,00012	9,65E-08	0,88092	0,02514	0,02770	0,00088
7	0,84969	0,02067	0,00010	6,26E-08	0,80598	0,02021	0,02567	0,00073
8	0,95181	0,02068	0,00008	4,00E-08	0,72214	0,01613	0,02329	0,00060
9	1,05393	0,02069	0,00006	2,30E-08	0,60566	0,01219	0,01966	0,00046
10	1,15605	0,02070	0,00003	6,02E-09	0,34006	0,00619	0,01119	0,00024

Dla pomp połączonych szeregowo:

nr.		błąd	Q	błąd Q		błąd		błąd
1	-0,27364	0,02055	0,00025	4,28E-07	-0,67894	0,04979	-0,00990	0,00071
2	-0,17152	0,02057	0,00024	3,90E-07	-0,40634	0,04802	-0,00594	0,00069
3	-0,06940	0,02058	0,00023	3,57E-07	-0,15731	0,04638	-0,00231	0,00068
4	0,03272	0,02059	0,00022	3,37E-07	0,07206	0,04545	0,00106	0,00067
5	0,13484	0,02060	0,00022	3,15E-07	0,28684	0,04426	0,00424	0,00066
6	0,23696	0,02061	0,00021	2,82E-07	0,47713	0,04219	0,00708	0,00064
7	0,33909	0,02062	0,00020	2,59E-07	0,65492	0,04075	0,00975	0,00062
8	0,44121	0,02063	0,00019	2,35E-07	0,81059	0,03899	0,01213	0,00060
9	0,54333	0,02064	0,00018	2,16E-07	0,95691	0,03759	0,01433	0,00058
10	0,64545	0,02065	0,00017	1,94E-07	1,07796	0,03582	0,01619	0,00056

Wykresy:

Dla pompy nr.1:

Wykres zależności wysokości podnoszenia i sprawności od wydatku:

Wykres zależności pobieranej mocy od wydatku:

Dla pompy nr.2:

Wykres zależności wysokości podnoszenia i sprawności od wydatku:

Wykres zależności pobieranej mocy od wydatku:

Dla pomp połączonych szeregowo:

Wykres zależności wysokości podnoszenia i sprawności od wydatku:

Wykres zależności pobieranej mocy od wydatku:

Wykres przedstawiający wysokość podnoszenia pompy nr.1, nr.2 i teoretyczną wysokość podnoszenia układy pomp połączonych szeregowo:

Wnioski:

Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia i wykonanych obliczeń wyciągnęliśmy następujące wnioski:

• Teoretycznie ćwiczenie powinno potwierdzić że:

1. wysokość podnoszenia pomp połączonych szeregowo jest nieco mniejsza od sumy wysokości podnoszenia pomp pracujących oddzielnie.

2. wraz ze wzrostem wydatku sprawność pompy (zespołu pomp) najpierw rośnie do pewnego punktu a następnie zaczyna maleć.

3. wraz ze wzrostem wydatku rośnie pobierana moc.

4. wraz ze wzrostem wydatku maleje wysokość podnoszenia

W wyniku przeprowadzonego ćwiczenia zostały potwierdzone punkty 2, 3 i 4, nie udało się natomiast potwierdzić punktu 1 (przyczyną są błędy popełnione podczas wykonywania ćwiczenia).

• Podczas wykonywania ćwiczenia doszło do popełnienia błędów odczytu (najpewniej watomierza). Świadczą

o tym:

1. otrzymane wyniki sprawności które powinny się zawierać w przedziale od 48% do 87% (źródło A. Mitosek „Mechanika Płynów w inżynierii środowiska”) gdy tymczasem są one w przedziale od -1% do 3%.

2. ujemne wyniki
   ,
   ,
   uzyskane dla pierwszych trzech pomiarów trzeciego wariantu ćwiczenia (pompy połączone szeregowo).

---