Mechanika i Budowa Maszyn
St. stacjonarne
Rok II/ Sem IV
Gr. II
Sekcja II
Laboratorium z Mechaniki Płynów
Temat:
Badania przepływowe wyporowej pompy łopatkowej
Drzewiecki Michał
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, działaniem i zastosowaniem wyporowych pomp łopatkowych o zmiennej wydajności i nastawialnym ciśnieniu oraz pomiar i wykonanie następujących charakterystyk: charakterystyki przepływowej pompy, charakterystyki mocy pompy, charakterystyki sprawności ogólnej pompy.
Pompy łopatkowe należą do grupy maszyn wyporowych, w których elementami wypierającymi ciecz są łopatki płaskie umieszczone w promieniowych przecięciach wirnika, a komory robocze zamykają się między dwoma sąsiednimi łopatkami a powierzchniami wirnika i korpusu pompy.Przedmiotem badań jest łopatkowa pompa wyporowa średniej wielkości typu PV2V3-30.Pompa łopatkowa tego typu jest pompą o zmiennej wydajności i nastawianym ciśnieniu, służącą do wytwarzania strumienia oleju w urządzeniach hydraulicznych.
korpus
wirnik
łopatki
stator
nastawnik ciśnienia
nastawnik wydatku
zawór do automatycznego odpowietrzania
komora robocza
tarcze sterujące
sprężyna
Schemat i opis stanowiska badawczego:
1 - Pompa hydrauliczna
2 - Silnik elektryczny
3 - Układ pomiaru momentu na kołysce
4 - Obrotomierz
5 - Manometr kontrolny
6 - Manometr precyzyjny
7 - Zawór dławiący regulowany
8 - Przepływomierz
9 - Zbiornik pomiarowy przecieków
10 - Zawór odcinający
11 - Zbiornik pomiarowy
12 - Termometr
13 - Chłodnica
14 - Nagrzewnica
Pomiary i obliczenia:
Pompa: PV2V3-30
Tabela pomiarowa
lp | ciśnienie p [Mpa] |
natężenie przepływu Q[m3/s] | nacisk ramienia F [N] |
prędkość obrotowa n [obr/ min] |
---|---|---|---|---|
1 | 2,00 | 0,000514 | 28,0566 | 1491 |
2 | 2,25 | 0,000512 | 29,9205 | 1491 |
3 | 2,50 | 0,00051 | 31,83345 | 1490 |
4 | 2,75 | 0,000508 | 33,6483 | 1489 |
5 | 3,00 | 0,000506 | 35,6103 | 1489 |
6 | 3,25 | 0,000504 | 37,3761 | 1488 |
7 | 3,50 | 0,000502 | 39,38715 | 1487 |
8 | 3,75 | 0,0005 | 41,25105 | 1486 |
9 | 4,00 | 0,000496 | 43,0659 | 1485 |
10 | 4,25 | 0,000494 | 44,8317 | 1484 |
11 | 4,50 | 0,000492 | 46,6956 | 1483 |
12 | 4,75 | 0,000488 | 48,51045 | 1482 |
13 | 5,00 | 0,000486 | 50,3253 | 1481 |
14 | 5,25 | 0,000482 | 52,1892 | 1480 |
15 | 5,50 | 0,00048 | 53,955 | 1479 |
16 | 5,75 | 0,000476 | 55,8189 | 1479 |
17 | 6,00 | 0,000474 | 57,5847 | 1478 |
18 | 6,25 | 0,00047 | 59,39955 | 1477 |
19 | 6,50 | 0,000466 | 61,2144 | 1476 |
20 | 6,75 | 0,000462 | 63,2745 | 1475 |
21 | 7,00 | 0,000458 | 64,99125 | 1474 |
22 | 7,25 | 0,000454 | 66,85515 | 1473 |
23 | 7,50 | 0,00045 | 68,7681 | 1472 |
24 | 7,75 | 0,000446 | 70,48485 | 1471 |
25 | 8,00 | 0,000442 | 72,25065 | 1470 |
26 | 8,25 | 0,000436 | 73,8693 | 1469 |
27 | 8,50 | 0,000426 | 75,0465 | 1469 |
28 | 8,75 | 0,000388 | 72,4959 | 1470 |
29 | 9,00 | 0,000322 | 65,97225 | 1473 |
30 | 9,25 | 0,000234 | 56,45655 | 1478 |
Długość ramienia L= 0,45m
Przykładowe obliczenia dla lp.1
Moment reakcyjny stojana silnika elektrycznego:
M = F * L
M = 28, 0566 * 0, 45 = 12, 63 Nm
Moc silnika elektrycznego:
N = M * ω
Gdzie:
$$\omega = \frac{\pi*n}{30} = \frac{\pi*1491}{30} = 156,14$$
N = 12, 63 * 156, 14 = 1970 W = 1, 97 kW
Moc przekazana strudze oleju przez pompę:
Ns = Q * p
Ns = 0, 000514 * 2 * 106 = 1028 W = 1, 028 kW
Sprawność ogólna pompy:
$$= \frac{N_{s}}{N}*100\%$$
$$\ = \frac{1,028}{1,97}*100\% = 52,17\ \%$$
Tabela wyników
lp | ciśnienie p |
natężenie przepływu Q | nacisk ramienia F | moment reakcyjny silnika M |
moc silnika elektrycznego N | moc przekazywana strudze Ns |
sprawność η |
---|---|---|---|---|---|---|---|
- | Pa | m3/s | N | Nm | kW | kW | % |
1 | 2000000 | 0,000514 | 28,057 | 12,625 | 1,970 | 1,028 | 52,175 |
2 | 2250000 | 0,000512 | 29,921 | 13,464 | 2,101 | 1,152 | 54,826 |
3 | 2500000 | 0,000510 | 31,833 | 14,325 | 2,234 | 1,275 | 57,072 |
4 | 2750000 | 0,000508 | 33,648 | 15,142 | 2,360 | 1,397 | 59,199 |
5 | 3000000 | 0,000506 | 35,610 | 16,025 | 2,497 | 1,518 | 60,783 |
6 | 3250000 | 0,000504 | 37,376 | 16,819 | 2,619 | 1,638 | 62,531 |
7 | 3500000 | 0,000502 | 39,387 | 17,724 | 2,759 | 1,757 | 63,692 |
8 | 3750000 | 0,000500 | 41,251 | 18,563 | 2,887 | 1,875 | 64,942 |
9 | 4000000 | 0,000496 | 43,066 | 19,380 | 3,012 | 1,984 | 65,866 |
10 | 4250000 | 0,000494 | 44,832 | 20,174 | 3,134 | 2,100 | 67,000 |
11 | 4500000 | 0,000492 | 46,696 | 21,013 | 3,262 | 2,214 | 67,880 |
12 | 4750000 | 0,000488 | 48,510 | 21,830 | 3,386 | 2,318 | 68,456 |
13 | 5000000 | 0,000486 | 50,325 | 22,646 | 3,510 | 2,430 | 69,222 |
14 | 5250000 | 0,000482 | 52,189 | 23,485 | 3,638 | 2,531 | 69,557 |
15 | 5500000 | 0,000480 | 53,955 | 24,280 | 3,759 | 2,640 | 70,240 |
16 | 5750000 | 0,000476 | 55,819 | 25,119 | 3,888 | 2,737 | 70,389 |
17 | 6000000 | 0,000474 | 57,585 | 25,913 | 4,009 | 2,844 | 70,946 |
18 | 6250000 | 0,000470 | 59,400 | 26,730 | 4,132 | 2,938 | 71,088 |
19 | 6500000 | 0,000466 | 61,214 | 27,546 | 4,256 | 3,029 | 71,177 |
20 | 6750000 | 0,000462 | 63,275 | 28,474 | 4,396 | 3,119 | 70,942 |
21 | 7000000 | 0,000458 | 64,991 | 29,246 | 4,512 | 3,206 | 71,054 |
22 | 7250000 | 0,000454 | 66,855 | 30,085 | 4,638 | 3,292 | 70,964 |
23 | 7500000 | 0,000450 | 68,768 | 30,946 | 4,768 | 3,375 | 70,788 |
24 | 7750000 | 0,000446 | 70,485 | 31,718 | 4,883 | 3,457 | 70,779 |
25 | 8000000 | 0,000442 | 72,251 | 32,513 | 5,002 | 3,536 | 70,686 |
26 | 8250000 | 0,000436 | 73,869 | 33,241 | 5,111 | 3,597 | 70,377 |
27 | 8500000 | 0,000426 | 75,047 | 33,771 | 5,192 | 3,621 | 69,736 |
28 | 8750000 | 0,000388 | 72,496 | 32,623 | 5,019 | 3,395 | 67,638 |
29 | 9000000 | 0,000322 | 65,972 | 29,688 | 4,577 | 2,898 | 63,316 |
30 | 9250000 | 0,000234 | 56,457 | 25,405 | 3,930 | 2,165 | 55,074 |
Wykresy:
Wnioski:
Z praktycznego punktu widzenia konieczna jest znajomość zmian wartości parametrów pompy w warunkach odbiegających od parametrów nominalnych. Pompa rzadko pracuje przy parametrach nominalnych. Można stwierdzić wyraźny wzrost sprawności pompy wraz ze wzrostem ciśnienia ale tylko do pewnej granicy, potem następuje nagły spadek. Natężenie przepływu spada wraz ze wzrostem ciśnienia, moc wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Dla pompy można określić optymalny zakres jej pracy.