Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywieniu Człowieka

Kierunek: Technologia żywności i żywienie człowieka

Grupa: T1, Piątek, 12.00 – 16.00

LABORATORIUM Z POMIARÓW I AUTOMATYKI

SPRAWOZDANIE Z:

POMIARÓW PRZEPŁYWU CIECZY W RUROCIĄGU

Data wykonania doświadczenia: 29.02.2008

Grupa laboratoryjna:

Błaszczyk Cezary

Brzozowska Magdalena

Giza Artur

Tabele z wynikami pomiarów

Tab. 1: Pomiar przepływu przepływomierzem skrzydełkowym.

$$\dot{V_{r}}\left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{h} \right\rbrack$$	V1[dm^3]	V2[dm^3]	V[dm^3]	$$\dot{V_{s}}\left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{h} \right\rbrack$$
600	491,420	491,471	0,051	612
800	491,474	491,543	0,069	828
1000	491,549	491,631	0,082	984
1200	491,689	491,786	0,097	1164
1400	491,797	491,909	0,112	1345
1600	491,922	492,049	0,127	1525
1800	492,060	492,202	0,142	1705

Tab.2: Badanie charakterystyk przetworników różnicy ciśnień.

$$\dot{V_{r}}\left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{h} \right\rbrack$$	h [mm]	Vzm[%]
400	12	4,0
600	20	4,5
800	34	4,5
1000	49	12
1200	67	30
1400	88	48
1600	118	70
1800	150	96

Tab.3: Pomiary przepływu przepływomierzami indukcyjnymi cieplnym.

$$\dot{V_{r}}\left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{h} \right\rbrack$$	$$\dot{V_{i}}\left\lbrack \% \right\rbrack$$	$$\dot{V_{c}}\left\lbrack \% \right\rbrack$$
1800	90	22
1600	81	26
1400	74	31
1200	64	36
1000	56	46
800	48	59
600	40	80
400	32	100

Tab.4: Maksymalne ciśnienie tłoczenia pompy.

$$\text{n\ }\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack$$	Ph [kPa]
400	14
600	20
800	30
1000	45
1200	62
1400	82

Tab.5: Wydajność pompy.

	L.P	$$\text{n\ }\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack$$	Ph [kPa]	$$\dot{V_{r}}\left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{h} \right\rbrack$$
Zamknięte $\overset{\leftarrow}{\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }}$ Otwarte	1	600	13	640
	2	600	13	638
	3	600	14	580
	4	600	15	455
	5	600	18	200
	6	600	20	0
	1	800	17	890
	2	800	17	890
	3	800	17	885
	4	800	19	840
	5	800	20	680
	6	800	31	0
	1	1000	23	1120
	2	1000	23	1120
	3	1000	24	1110
	4	1000	25	1040
	5	1000	30	770
	6	1000	46	0
	1	1200	30	1340
	2	1200	30	1340
	3	1200	31	1320
	4	1200	36	1110
	5	1200	42	810
	6	1200	62	0

Tab.6 : Moc pobierana przez silnik pompy.

$$\text{n\ }\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack$$	$$\dot{V_{r}}\left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{h} \right\rbrack$$	U[V]	I[V]
400	370	55	0,10
600	660	82	0,15
800	900	105	0,20
1000	1110	130	0,25
1200	1360	155	0,31
Wyniki pomiarów dla liczby obrotów 1200 na minutę
1200	1360	155	0,31
1200	1360	153	0,30
1200	1330	154	0,30
1200	1150	155	0,33
1200	440	156	0,36
1200	0	157	0,40
Wyniki pomiarów dla układu przy całkowitym zamknięciu zaworu Z2
1200	0	157	0,40
1000	0	131	0,30
800	0	106	0,26
600	0	83	0,22
400	0	58	0,20

Uproszczony schemat instalacji

Obliczenia

1. Pomiary przepływomierzem skrzydełkowym.

1. Wykres zależności ${\dot{V}}_{s} = f({\dot{V}}_{r})$

2. Sprawdzenie czy $\ {\dot{V}}_{s} \approx {\dot{V}}_{r}$ poprzez wyznaczenie K_S na podstawie równania linii prostej:

$$K_{s} = \frac{{\dot{V}}_{s}}{\dot{V_{r}}} = 0,898 \approx 1$$

1. Pomiary przepływu zwężką.

1. Przeliczenie h na $\dot{V_{\text{\ zc}}}$ ze wzoru: ${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{} = 146,3 \bullet \sqrt{h}$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{(400)} = 146.3 \bullet \sqrt{12} = 506,798\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{(600)} = 146.3 \bullet \sqrt{20} = 654,273\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{(800)} = 146.3 \bullet \sqrt{34} = 853,068\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{(1000)} = 146.3 \bullet \sqrt{49} = 1024,1\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{\left( 1200 \right)} = 146.3 \bullet \sqrt{67} = 1197,517\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{\left( 1400 \right)} = 146.3 \bullet \sqrt{88} = 1372,416\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{(1600)} = 146.3 \bullet \sqrt{118} = 1589,225\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

$${\dot{V_{\text{\ zc}}}}_{(1800)} = 146.3 \bullet \sqrt{150} = 1791,802\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$$

1. Wykres zależności $\dot{V_{\text{zc}}} = f\left( \dot{V_{r}} \right)$

2. Sprawdzenie czy $\dot{V_{\text{\ zc}}} \approx \dot{V_{r}}$ poprzez wyznaczenie K_ZC na podstawie równania prostej:

$$K_{\text{zc}} = \frac{\dot{V_{\text{zc}}}}{\dot{V_{r}}} = 0,916 \approx 1$$

1. Przeliczenie h na P ze wzoru P = h • g • (ρ_r−ρ_w)

P₍₄₀₀₎ = 0, 012 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 1471, 5Pa = 1, 472kPa

P₍₆₀₀₎ = 0, 020 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 2452, 5Pa = 2, 452kPa

P₍₈₀₀₎ = 0, 034 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 4169, 25Pa = 4, 169kPa

P₍₁₀₀₀₎ = 0, 049 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 6008, 25Pa = 6, 008kPa

P₍₁₂₀₀₎ = 0, 067 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 8215, 87Pa = 8, 215kPa

P₍₁₄₀₀₎ = 0, 088 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 10791Pa = 10, 791kPa

P₍₁₆₀₀₎ = 0, 118 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 14469Pa = 14, 469kPa

P₍₁₈₀₀₎ = 0, 150 • 9, 81 • ((13,5•10³)−(1•10³)) = 18393Pa = 18, 393kPa

$${P}_{} = m \bullet \frac{m}{s} \bullet \left( \frac{\text{kg}}{m^{3}} - \frac{\text{kg}}{m^{5}} \right) = \frac{m^{2} \bullet kg}{{s \bullet m}^{3}} \bullet \left( 1 - \frac{1}{m^{2}} \right) = N \bullet \frac{1}{m^{2}} = Pa$$

1. Wykres zależności ${\dot{V}}_{\text{zm}} = f\left( P \right)$:

1. Pomiary przepływomierzami indukcyjnym i cieplnym.

1. Wykres zależności: ${\dot{V}}_{i} = f\left( {\dot{V}}_{r} \right),\ {\dot{V}}_{c} = f({\dot{V}}_{r})$:

1. Ciśnienie tłoczenia pompy.

1. Wykres zależności P_h = f(n):

2. Sprawdzenie równania P_h = K • n² za pomocą proporcji $\frac{n_{2}}{n_{1}} \approx \sqrt{\frac{P_{h2}}{P_{h1}}}$, gdzie n₁=600 obr/min, n₂=120 obr/min :

$$\frac{1200}{600} \approx \sqrt{\frac{62}{20}\ }\text{\ \ \ }\ \ 2 \approx 1,76 \approx 2\ $$

1. Wydajność pompy.

1. Wykres charakterystyki pompy ${\dot{V}}_{r} = f(P_{h,},n)$

2. Sprawdzenie równania ${\dot{V}}_{r} = K \bullet n^{}$ za pomocą proporcji $\frac{n_{2}}{n_{1}} \approx \frac{{\dot{V}}_{r\ 2}}{{\dot{V}}_{r\ 1}}$, gdzie n₁=600 obr/min, n₂=120 obr/min i całkowicie otwartego zaworu Z₂:

$$\frac{1200}{600} \approx \frac{1110}{580}\text{\ \ \ }\ \ 2 \approx 1,91$$

1. Moc pobierana przez silnik pompy.

1. Obliczenie mocy pobieranej przez silnik elektryczny pompy z równania N = U • I • cosφ, gdzie cosφ = 1

N₍₄₀₀₎ = 55V • 0, 10A = 5, 5W

N₍₆₀₀₎ = 82V • 0, 15A = 12, 3W

N₍₈₀₀₎ = 105V • 0, 20A = 21W

N₍₁₀₀₀₎ = 130V • 0, 25A = 32, 5W

N₍₁₂₀₀₎ = 155V • 0, 31A = 48, 0W

N₍₁₂₀₀₎ = 155V • 0, 31A = 48, 0W

N₍₁₂₀₀₎ = 153V • 0, 30A = 45, 9W

N₍₁₂₀₀₎ = 154V • 0, 30A = 46, 2W

N₍₁₂₀₀₎ = 155V • 0, 33A = 51, 1W

N₍₁₂₀₀₎ = 156V • 0, 36A = 56, 2W

N₍₁₂₀₀₎ = 157V • 0, 40A = 62, 8W

1. Wykres zależności $N = f(\dot{V_{r})}$:

2. Sprawdzenie równania N ≈ K • n³ za pomocą proporcji $\frac{n_{2}}{n_{1}} \approx \sqrt[3]{\frac{N_{2}}{N_{2}}}$, gdzie n₁=600 obr/min, n₂=120 obr/min i całkowicie otwartego zaworu Z₂:

$$\frac{1200}{600} \approx \sqrt[3]{\frac{62,8}{12,3}}\text{\ \ \ }\ \ 2 \approx 1,72$$

2. Obliczenie mocy pobieranej przez silnik podczas całkowitego zdławienia:

N₍₁₂₀₀₎ = 157V • 0, 40A = 62, 8W

N₍₁₀₀₀₎ = 131V • 0, 30A = 39, 3W

N₍₈₀₀₎ = 106V • 0, 26A = 27, 6W

N₍₆₀₀₎ = 83V • 0, 22A = 18, 3W

N₍₄₀₀₎ = 58V • 0, 20A = 11, 6W

2. Wykres zależności N_max = f(n)

1. Sprawność pompy.

1. Obliczenie pierwszej pary wartości dla ${\dot{V}}_{r} = 900\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$, N=21W; P_h = 40kPa

$$\eta_{p} = \frac{2,5 \bullet 10^{- 4} \bullet 40000}{0,75 \bullet 21} = \frac{10,00}{15,75} = 0,63$$

1. Obliczenie drugiej pary wartości dla ${\dot{V}}_{r} = 1110\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$, N=32,5W; P_h = 36kPa

$$\eta_{p} = \frac{3,1 \bullet 10^{- 4} \bullet 36000}{0,75 \bullet 32,5} = \frac{11,16}{24,375} = 0,46$$

1. Obliczenie drugiej pary wartości dla ${\dot{V}}_{r} = 1340\frac{\text{dm}^{3}}{\text{godz}}$, N=48W; P_h = 30kPa

$$\eta_{p} = \frac{3,72 \bullet 10^{- 4} \bullet 30000}{0,75 \bullet 48} = \frac{11,16}{36,00} = 0,31$$

1. Wykorzystanie charakterystyki pompy.

1. Obliczenie ciśnienia dla konkretnego przypadku $\dot{V} = 0,8\frac{m^{3}}{\text{godz}},\ \rho = 1004\frac{\text{kg}}{m^{3}},\ H = 5,4m$:

P_h = 1004 • 5, 4 • 9, 81 = 53, 2kPa

1. Na podstawię otrzymanych wyników określam minimalną prędkość obrotową silnika:

n_s = 1200 obr/min

1. Na podstawie obrotów silnika odczytuje N_max:

N_max=62,8W

1. Obliczam moc zainstalowaną silnika N_s:

N_s = 62, 8 • 1, 5 = 94, 2W

WNIOSKI

• Po przeprowadzonym doświadczeniu możemy stwierdzić, że sprawność pompy, dla przykładowych wartości maleje wraz ze wzrostem objętościowego przepływu cieczy, co pociąga za sobą spadek ciśnienia.

• Z wykresu charakterystyki pompy, nasuwa się fakt, że dla prędkości obrotowej n=1200 obr/min., pompa pracuje w największym spektrum swoich możliwości.

• Po wyliczeniach możemy stwierdzić, że moc pompy pobierana w czasie pracy jest na tyle mała co świadczy o dużej ekonomiczności urządzenia.

• Moc pobierana podczas całkowitego zadławienia aparatury rośnie wraz z prędkością obrotową silnika a co za tym idzie wraz z objętościowym natężeniem przepływu.

• Przy pomiarze przepływomierzem skrzydełkowym stała K_s jest bliska 1 i wynosi 0,898.

• Przy pomiarze przepływu zwężką stała K_zc jest bliska 1 i wynosi 0,916.