POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych
Laboratorium Napędów Hydraulicznych i Pneumatycznych
Sprawozdanie z ćwiczenia HP5:
Charakterystyka pompy wyporowej.
Osoby wykonujące ćwiczenie:
1. Wielgolaska Magdalena
2. Wojtasiak Przemysław
3. Witkowski Przemysław
4. Zwierzchowski Łukasz
5. Świerblewski Aleksander
6. Walczak Radosław
7. Trzepizur Konrad
8. Węgrzyniak Łukasz
9. Zawodnik Michał
10. Szczęsny Patryk
11. Tudruj Michał
Data wykonania ćwiczenia:
14.11.2013
2
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było poznanie zasady działania pompy wyporowej o jednostkowym wydatku oraz
sporządzenie jej charakterystyk.
Opis ćwiczenia
Ćwiczenia polegało na wykonaniu dwóch serii pomiarów.
Pierwsza seria została wykonana przy stałej prędkości obrotowej wału pompy n= 600 obr/min,
zmierzyliśmy czas, temperaturę i wartość momentu rzeczywistego przy zmiennym ciśnieniu tłoczenia
w zakresie od 1MPa-7MPa i stałej objętości płynu 5 dm
3
.
Podczas drugiej serii zmierzyliśmy czas, temperaturę i moment rzeczywisty, przy zmiennej prędkości
obrotowej wału pompy w zakresie od 300obr/min do 1000obr/min i przy stałej objętości płynu 5dm,
przy stałym ciśnieniu Δp=6MPa .
Zależności użyte do obliczeń
W celu obliczenia potrzebnych wartości, zostały wykorzystane następujące zależności:
wydajność rzeczywista pompy:
,
(1)
gdzie: V – objętość przetłaczanej dawki cieczy roboczej, t – czas;
wydajność teoretyczna pompy:
,
(2)
gdzie: q
p
– wydajność jednostkowa
- moment teoretyczny: n- prędkość obrotowa
,
(3)
gdzie: ω – prędkość kątowa wału pompy; , p – ciśnienie w przewodzie tłocznym, p
0
–
ciśnienie w przewodzie ssawnym;
moc rzeczywista pompy:
,
(4)
M
p
– moment rzeczywisty pompy;
moc efektywna:
;
(5)
sprawność ogólna:
3
;
(6)
sprawność objętościowa:
.
(7)
Wyniki pomiarów
Pomiary przy stałym ciśnieniu
Godzina Data
Mp [Nm] n [obr/min] t [st, C]
T [s]
p [MPa] V [dm3]
15:00:20 14.11.2013
39
989,2
31,8
15,1
6,02
5
15:01:58 14.11.2013
35,8
803,7
33
17,2
6,00
5
15:03:07 14.11.2013
34,6
700,2
34,1
19,9
6,00
5
15:04:35 14.11.2013
33
600,4
34,9
22,7
6,01
5
15:06:13 14.11.2013
29,6
302,7
36,4
50,9
6,00
5
Pomiary przy stałej prędkości
Godzina Data
Mp [Nm] n [obr/min] t [st, C]
T [s]
p [MPa] V [dm3]
15:07:55 14.11.2013
37,3
602,1
37,5
27,7
7,02
5
15:09:00 14.11.2013
32,5
599,4
38,4
23,3
6,02
5
15:10:06 14.11.2013
28,2
601,1
39,6
21,6
4,97
5
15:11:04 14.11.2013
14,1
601,8
40,7
20,8
1,98
5
15:12:16 14.11.2013
10,1
602
41,8
20,5
0,98
5
Obliczenia
Charakterystyka przy stałym ciśnieniu
Pomiary odbyły się przy zadanym stałym ciśnieniu p=6 MPa.
Wydatek jednostkowy q
v
=6,25 cm
3
/obrt
Przełożenie i=4
Ciśnienie ssania p
0
= 1 atm
Tabela 1. Wyniki obliczeń przy stałym ciśnieniu
Mp
[Nm]
n
[obr/min]
t
[st.C]
T [s]
p
[MPa]
V
[dm3]
Δp
[MPa]
Qp
[m3/s]
Qt
[m3/s]
Mt
[Nm]
Np
[kW]
Nep
[kW]
ηv
η
39,0
989,2
31,8 15,1
6,02
5
5,92 0,000331 0,000412 5,99
4,04
1,96 0,80 0,49
35,8
803,7
33,0 17,2
6,00
5
5,90 0,000291 0,000335 5,97
3,01
1,72 0,87 0,57
34,6
700,2
34,1 19,9
6,00
5
5,90 0,000251 0,000292 5,97
2,54
1,48 0,86 0,58
33,0
600,4
34,9 22,7
6,01
5
5,91 0,000220 0,000250 5,98
2,07
1,30 0,88 0,63
29,6
302,7
36,4 50,9
6,00
5
5,90 0,000098 0,000126 5,97
0,94
0,58 0,78 0,62
4
Wykres 1. Charakterystyka prędkościowa pompy wyporowej
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
1100
1600
2100
2600
3100
3600
4100
ηv
η
Mp [MPa]
Mt [MPa]
Qp [l/min]
Qt[l/min]
Np[kW]
Nep[kW]
n [obr/min]
Charakterystyka przy stałym ciśnieniu
Mp
Mt
Qp
Qt
Np
Nep
ηv
η
5
Charakterystyka przy stałej prędkości
Pomiary odbyły się przy stałej prędkości obrotowej n=600 obr/min.
Tabela 2. Wyniki obliczeń przy stałej prędkości obrotowej wału
Mp
[Nm]
n
[obr/min]
t
[st.C]
T [s]
p
[MPa]
V
[dm3]
Δp
[Mpa]
Qp
[m3/s]
Qt
[m3/s]
Mt
[Nm]
Np
[kW]
Nep
[kW]
ηv
η
37,3
602,1
37,5 27,7
7,02
5
6,92 0,000181 0,000251 6,98
2,35
1,25 0,72 0,53
32,5
599,4
38,4 23,3
6,02
5
5,92 0,000215 0,000250 5,99
2,04
1,27 0,86 0,62
28,2
601,1
39,6 21,6
4,97
5
4,87 0,000231 0,000250 4,94
1,78
1,13 0,92 0,64
14,1
601,8
40,7 20,8
1,98
5
1,88 0,000240 0,000251 1,97
0,89
0,45 0,96 0,51
10,1
602,0
41,8 20,5
0,98
5
0,88 0,000244 0,000251 0,97
0,64
0,21 0,97 0,34
6
Wykres 2. Charakterystyka ciśnieniowa
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
0,90
1,90
2,90
3,90
4,90
5,90
6,90
ηv
η
Mp [MPa]
Mt [MPa]
Qp [l/min]
Qt[l/min]
Np[kW]
Nep[kW]
P[MPa]
Charakterystyka przy stałej prędkości
Mp
Mt
Qp
Qt
Np
Nep
ηv
η
7
Wnioski
Na podstawie charakterystyki ciśnieniowej można zauważyć, że sprawność objętościowa maleje wraz
ze wzrostem obciążenia pompy, które zostało wyznaczone w funkcji różnicy ciśnienia tłoczenia oraz
ssania, co potwierdza zależność na sprawność objętościową (7). Można również zauważyć, że
sprawność objętościowa przy zmiennym ciśnieniu zależy bezpośrednio od wydatku pompy, ponieważ
zachowują taką samą tendencję spadkową, co również potwierdza zależność (7).Sprawność ogólna
pompy wynosi średnio ok. 55% i maleje przy wzroście prędkości obrotowej, zaś przy zmianie
ciśnienia rośnie do 4,9 MPa, a następnie zaczyna spadać, prawdopodobnie przyczyną tego
zachowania jest to, że na początku pompa mogła pracować przy zbyt niskim ciśnieniu roboczym w
stosunku do ciśnienia nominalnego.
Wydatek teoretyczny rośnie liniowo wraz ze wzrostem prędkości, można również stwierdzić, że nie
zależy on od ciśnienia, ponieważ niezależnie od zmiany ciśnienia był stały. Wydatek rzeczywisty
pompy maleje wraz ze wzrostem ciśnienia oraz rośnie liniowo wraz ze wzrostem prędkości
obrotowej. Wydatek rzeczywisty jest mniejszy od teoretycznego, ponieważ pompa nie jest idealnie
szczelna.
Moment teoretyczny rośnie przy wzroście ciśnienia, natomiast przy zmianie prędkości obrotowej
pompy jest stały.
Moc na wale pompy oraz moc efektywna pompy rośnie liniowo wraz ze wzrostem jak i ciśnienia i
prędkości obrotowej. Jednak można zauważyć, że przy wzroście tych parametrów rośnie różnica
między tymi wielkościami, może to wynikać ze strat ciśnienia w przewodach i elementach układy.