* Cel ćwiczenia:

• eksperymentalne określenie charakterystyki maszyny przepływowej na przykładzie pompy promieniowej.

*Podstawy teoretyczne:

Maszyny przepływowe zwykłe dzielimy na 3 podstawowe grupy:

• strumieniowe (strumienice, silniki rakietowe),

• wirnikowe (promieniowe, osiowe, diagonalne),

• objętościowe (tłokowe, śrubowe, łopatkowe, przeponowe).

Maszyny wirnikowe są to maszyny wyposażone w wirnik osadzony na wale, którego obracające się łopatki przenoszą energię mechaniczną na płyn zwiększając jego ciśnienie i prędkość. Elementem tych maszyn jest także dyfuzor, dzięki któremu dodatkowy wzrost ciśnienia płynu uzyskuje się przez zamianę części energii kinetycznej na energię ciśnienia. Przykładem maszyny wirnikowej może być wentylator, dmuchawa, sprężarka lub pompa.

Pompa promieniowa - zadaniem pompy jest zassanie czynnika transportowanego,

a następnie wytworzenie na tyle wysokiego ciśnienia na wylocie pompy, aby czynnik mógł być transportowany w podłączonym do pompy rurociągu. Pompy zwykle umiejscowione są poniżej lub powyżej zwierciadła cieczy w zbiorniku czerpalnym. W przypadku, gdy poziom cieczy w zbiorniku czerpalnym znajduje się powyżej osi symetrii pompy, mówimy, że pompa pracuje z napływem.

Natomiast, gdy poziom cieczy w zbiorniku czerpalnym znajduje się poniżej osi symetrii pompy, mówimy, że pompa pracuje ze ssaniem.

*Ze względu na czynnik transportowany, pompy promieniowe możemy podzielić na:

• do cieczy czystych (do wody, oleju),

• do cieczy zanieczyszczonych (do ścieków, szlamów),

• do cieczy wywołujących korozję (do kwasów i zasad),

• do cieczy o wysokich i niskich temperaturach.

W trakcie przepływu cieczy przez pompę występują w niej straty hydrauliczne, które zależą od:

• prędkości przepływającej cieczy,

• lepkości i gęstości cieczy,

• geometrii wirnika i komory wewnętrznej pompy,

• chropowatości wirnika i komory.

Dla danej pompy i dla danej cieczy wysokość tłoczenia pompy zależy od natężenia przepływu cieczy i prędkości obrotowej wirnika.

Sprawność całkowita pompy nie powinna być mniejsza od 0,60. Zwykle sprawność pomp zawarta jest w przedziale 0,70 - 0,90. Użyteczna energia dostarczona do cieczy jest zawsze mniejsza od energii dostarczonej do wału pompy z uwagi na straty mechaniczne i hydrauliczne.

STANOWISKO BADAWCZE

OBLICZENIA.

W celu wyznaczenia charakterystyki pompy należy sporządzić równanie Bernoulliego dla dwóch przekrojów - króćca ssawnego i tłocznego:

Wzory użyte do obliczeń niezbędnych wartości:

Q = v/t

gdzie:

υ₁ - prędkość przepływu medium na tłoczeniu, [m/s]

υ₂ - prędkość przepływu medium na ssaniu, [m/s]

p₁ - ciśnienie w króćcu tłocznym, [m, Pa]

p₂ - ciśnienie w króćcu ssawnym, [m, Pa]

Q - wydajność pompy, [m³/s]

α - współczynnik Saint Vennanta,

m - różnica wysokości pomiędzy króćcem ssawnym a tłocznym, [m]

g - przyspieszenie ziemskie, [m²/s]

H_p - wysokość podnoszenia pompy, [m]

Tab.1

L.p	V	t	ps	pt	T	ρ
	m^3	s	bar	bar	ºC	kg/m^3
1	0,03	14,79	0,24	0,1	10	999,7
		0,03	14,59	0,25	0,1	10	999,7
		0,03	14,40	0,25	0,1	10	999,7
	2	0,03	15,38	0,25	0,1	10	999,7
		0,03	15,28	0,25	0,1	10	999,7
		0,03	15,11	0,25	0,1	10	999,7
	3	0,03	16,39	0,27	0,1	10	999,7
		0,03	16,30	0,27	0,1	10	999,7
		0,03	16,28	0,27	0,1	10	999,7
	4	0,03	27,86	0,35	0,1	10	999,7
		0,03	27,32	0,35	0,1	10	999,7
		0,03	28,20	0,35	0,1	10	999,7
	5	0,03	0	0,40	0,1	10	999,7
		0,03	0	0,40	0,1	10	999,7
		0,03	0	0,40	0,1	10	999,7

Tab.2

L.p	Q	Hp	ΔQ
	m^3/s	m	m^3/s
1	2,05*10^-3	1,76	0,06841
2	1,96*10^-3	1,80	0,08430
3	1,83*10^-3	1,80	0,11941
4	1,07*10^-3	2,00	6,74999
5	0	3,30	0

Błąd bezwzględny pomiaru wydajności określany jest z zależności:

gdzie:

t - pomierzony czas, [s]

Δt = 0,25s

V - odczytana objętość wody, [m³]

ΔV - dokładność odczytu objętości wody, [m³]

ΔV = 0,25l = 0,00025m³

Q	Hp
2,05*10^-3	1,76
1,96*10^-3	1,8
1,83*10^-3	1,8
1,07*10^-3	2
0	3,3

WNIOSKI

Z przeprowadzonych pomiarów i obliczeń (Tab 1 i Tab 2) oraz z wykresu charakterystyki pompy (wykres 1) wynika, że wydajność pompy Q jest zależna od wysokości podnoszenia pompy H_p. Wraz ze wzrostem H_p wzrasta Q.

LITERATURA

Bartosik Artur, “Laboratorium mechaniki płynów”, Skrypt Politechnika Świętokrzyska w Kielcach.

---