Laboratorium Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Sprawozdanie nr 3

08.12.2009

1. Temat ćwiczenia: „Badanie pompy odśrodkowej”

2. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z metodami oceny przydatności i prawidłowego działania pompy w danych warunkach eksploatacyjnych poprzez wyznaczenie charakterystyki pompy odśrodkowej , która pozwala na określenie zmian wartości parametrów pompy w warunkach jej pracy.

3. Opracowanie wyników:

Pompa odśrodkowa (nr 1) firmy Hydro Vacuum nr 730049 napędzana silnikiem Seg8040 o nominalnej częstości obrotów 1400.

Pompa odśrodkowa (nr 2) firmy Hydro Vacuum nr 730160 napędzana silnikiem Seg804A1 o nominalnej częstości obrotów 1400.

Średnica rurociągu tłocznego D = 1,25 cala = 3,2 cm = 0,032 m

Średnica zwężki na rurociągu d = 12,6 mm = 0,0126 m

Współczynnik przepływu zwężki C = 0,3954

Sprawność silnika elektrycznego ƞ_el = 0,7

Różnica poziomów odbioru ciśnienia na wlocie i wylocie pompy H_o1 = 32 cm = 0,32 m

H_o2 = 36 cm = 0,36 m

Ciśnienie atmosferyczne p_b = 749 mmHg = 99864 Pa

Dane pomiarowe dla pompy nr 1:

Położenie zaworu dławiącego	1	2	3	4	5	6	7
Manometryczne ciśnienie tłoczenia pt (MPa)	0,295	0,245	0,200	0,160	0,120	0,085	0,030
Manometryczne ciśnienie ssania hs (mmHg)	50	65	85	104	122	139	167
Częstość obrotów n (1/min)	1400	1400	1400	1400	1400	1400	1400
Spiętrzenie na zwężce hz (mmHg)	30	60	90	120	150	180	230
Wskazania watomierzy	W1	59	53	47	43	39	35
	W2	58	52	47	42	38	34
	W3	58	52	47	42	38	34
∑ W	175	157	141	127	115	103	88
N el	437,5	392,5	352,5	317,5	287,5	257,5	220
Stała watomierza (W/l.dz.)	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5

Dane pomiarowe dla pompy nr 2:

Położenie zaworu dławiącego	1	2	3	4	5	6	7
Manometryczne ciśnienie tłoczenia pt (MPa)	0,264	0,232	0,188	0,152	0,118	0,080	0,032
Manometryczne ciśnienie ssania hs (mmHg)	35	45	60	77	98	107	138
Częstość obrotów n (1/min)	1400	1400	1400	1400	1400	1400	1400
Spiętrzenie na zwężce hz (mmHg)	30	60	90	120	150	180	238
Wskazania watomierzy	W1	54	52	46	42	39	35
	W2	55	51	46	42	38	34
	W3	55	51	46	43	38	34
∑ W	164	154	138	127	115	103	90
Nel	410	385	345	317,5	287,5	257,5	225
Stała watomierza (W/l.dz.)	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5

Obliczenia dotyczące pomiarów wykonanych podczas badania pompy nr 1.

Położenie zaworu	1	2	3	4	5	6	7
Spiętrzenie na zwężce hz [Pa]	3999,9	7999,8	11999,7	15999,6	19999,5	23999,4	30665,9
Wydatek pompy V [m3/h]	0,50	0,72	0,86	1,01	1,12	1,22	1,40
Manometryczna wysokość pompowania Hm [m]	31,1	26,2	21,9	18,1	14,2	10,9	5,7
Całkowita wysokość pompowania Hc [m]	31,1	26,2	21,9	18,1	14,2	10,9	5,7
Moc użyteczna Nu [kW]	0,43	0,51	0,52	0,50	0,43	0,36	0,22
Moc doprowadzona na wał pompy Ne [kW]	3,06	2,75	2,47	2,22	2,01	1,80	1,54
Sprawność całkowita pompy ƞ [%]	13,9	18,7	20,9	22,3	21,4	20,1	14,2

Obliczenia dotyczące pomiarów wykonanych podczas badania pompy nr 2.

Położenie zaworu	1	2	3	4	5	6	7
Spiętrzenie na zwężce hz [Pa]	3999,9	7999,8	11999,7	15999,6	19999,5	23999,4	31732,5
Wydatek pompy V [m^3/h]	0,50	0,72	0,86	1,01	1,12	1,22	1,42
Manometryczna wysokość pompowania Hm [m]	27,8	24,6	20,3	16,9	13,7	10	5,5
Całkowita wysokość pompowania Hc [m]	27,8	24,6	20,3	16,9	13,7	10	5,5
Moc użyteczna Nu [kW]	0,38	0,48	0,48	0,46	0,42	0,33	0,21
Moc doprowadzona na wał pompy Ne [kW]	2,87	2,70	2,42	2,22	2,01	1,80	1,58
Sprawność całkowita pompy ƞ [%]	13,3	17,9	19,8	20,8	20,7	18,5	13,3

• Tok obliczeń:

Spiętrzenie na zwężce h_z [Pa] dla pompy nr 1:

1 mmHg – 133,33 Pa

Dla 1:

$$h_{z} = \frac{30\ \bullet 133,33}{1} = 3999,9\ Pa$$

Dla 2:

$$h_{z} = \frac{60\ \bullet 133,33}{1} = 7999,8\ Pa$$

Dla 3:

$$h_{z} = \frac{90\ \bullet 133,33}{1} = 11999,7\ Pa$$

Dla 4:

$$h_{z} = \frac{120\ \bullet 133,33}{1} = 15999,6\ Pa$$

Dla 5:

$$h_{z} = \frac{150\ \bullet 133,33}{1} = 19999,5\ Pa$$

Dla 6:

$$h_{z} = \frac{180\ \bullet 133,33}{1} = 23999,4\ Pa$$

Dla 7:

$$h_{z} = \frac{230\ \bullet 133,33}{1} = 30665,9\ Pa$$

Obliczenie użytecznej wysokości podnoszenia H_u dla pompy nr 1:

$$H_{u} = \frac{p_{t} - p_{s}}{g\ \bullet \rho_{c}\ } + H_{o} + \frac{c_{t}^{2} - c_{s}^{2}}{2 \bullet g}$$

Gdzie:

p_t = p_nad + p_b – ciśnienie na wylocie z pompy [Pa]

p_s = p_b - p_pod – ciśnienie na wlocie pompy [Pa]

g – przyspieszenie ziemskie [m/s]

ρ_c – gęstość pompowanej cieczy

H_o – odległość w pionie między punktami pomiaru ciśnień

c_t – prędkość przepływu w króćcu wylotowym [m/s]

c_s – prędkość przepływu w króćcu wlotowym [m/s]

Wiedząc, że średnica rur przed wlotem i za wylotem z pompy jest taka sama, wiadomo, że prędkości c_t i c_s są takie same. Zatem wyrażenie $\frac{c_{t}^{2} - c_{s}^{2}}{2 \bullet g}$ przyjmuje wartość zero, a użyteczna wysokość podnoszenia jest równa manometrycznej wysokości podnoszenia.

Dla 1:

p_t = 0, 295 • 10⁶ + 99864 = 394864 Pa

p_s = 99864 − 50 • 133, 33 = 93198 Pa

$$H_{u} = \frac{394864 - 93198}{9,81 \bullet 998} + 0,32 = 31,1\ m$$

Dla 2:

p_t = 0, 245 • 10⁶ + 99864 = 344864 Pa

p_s = 99864 − 65 • 133, 33 = 91198 Pa

$$H_{u} = \frac{344864 - 91198}{9,81 \bullet 998} + 0,32 = 26,2\ m$$

Dla 3:

p_t = 0, 200 • 10⁶ + 99864 = 299864 Pa

p_s = 99864 − 85 • 133, 33 = 88531 Pa

$$H_{u} = \frac{299864 - 88531}{9,81 \bullet 998} + 0,32 = 21,9\ m$$

Dla 4:

p_t = 0, 160 • 10⁶ + 99864 = 259864 Pa

p_s = 99864 − 104 • 133, 33 = 85998 Pa

$$H_{u} = \frac{259864 - 85998}{9,81 \bullet 998} + 0,32 = 18,1\ m$$

Dla 5:

p_t = 0, 120 • 10⁶ + 99864 = 219864 Pa

p_s = 99864 − 122 • 133, 33 = 83598 Pa

$$H_{u} = \frac{219864 - 83598}{9,81 \bullet 998} + 0,32 = 14,2\ m$$

Dla 6:

p_t = 0, 085 • 10⁶ + 99864 = 184864 Pa

p_s = 99864 − 139 • 133, 33 = 81331 Pa

$$H_{u} = \frac{184864 - 81331}{9,81 \bullet 998} + 0,32 = 10,9\ m$$

Dla 7:

p_t = 0, 030 • 10⁶ + 99864 = 129864Pa

p_s = 99864 − 167 • 133, 33 = 77598 Pa

$$H_{u} = \frac{129864 - 77598}{9,81 \bullet 998} + 0,32 = 5,7\ m$$

Obliczenie wydatku pompy V dla pompy nr 1:

$$V = w \bullet A = A \bullet C \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet p}{\rho}}$$

$$A = \frac{\pi}{4}d^{2} = \frac{\pi}{4}{0,0126}^{2} = 1,25 \bullet 10^{- 4}\ \text{\ m}^{2}$$

Dla 1:

$$V = 1,25 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,3954 \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet 3999,9}{998}} = 1,4 \bullet 10^{- 4}\ m^{3}/s$$

Dla 2:

$$V = 1,25 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,3954 \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet 7999,8}{998}} = 2 \bullet 10^{- 4}\ m^{3}/s$$

Dla 3:

$$V = 1,25 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,3954 \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet 11999,7}{998}} = 2,4 \bullet 10^{- 4}\ m^{3}/s$$

Dla 4:

$$V = 1,25 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,3954 \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet 15999,6}{998}} = 2,8 \bullet 10^{- 4}m^{3}/s$$

Dla 5:

$$V = 1,25 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,3954 \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet 19999,5}{998}} = 3,1 \bullet 10^{- 4}m^{3}/s$$

Dla 6:

$$V = 1,25 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,3954 \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet 23999,4}{998}} = 3,4 \bullet 10^{- 4}m^{3}/s$$

Dla 7:

$$V = 1,25 \bullet 10^{- 4} \bullet 0,3954 \bullet \sqrt{\frac{2 \bullet 30665,9}{998}} = 3,9 \bullet 10^{- 4}m^{3}/s$$

Wiadomo, że:

1h – 3600 s

Obliczenie mocy użytecznej N_u dla pompy nr 1:

N_u = H_u • g • ρ • V

Dla 1:

N_u = 31, 1 • 9, 81 • 998 • 1, 4 • 10⁻⁴ = 42, 6 W

Dla 2:

N_u = 26, 2 • 9, 81 • 998 • 2 • 10⁻⁴ = 51, 3 W

Dla 3:

N_u = 21, 9 • 9, 81 • 998 • 2, 4 • 10⁻⁴ = 51, 5 W

Dla 4:

N_u = 18, 1 • 9, 81 • 998 • 2, 8 • 10⁻⁴ = 49, 6 W

Dla 5:

N_u = 14, 2 • 9, 81 • 998 • 3, 1 • 10⁻⁴ = 43, 1 W

Dla 6:

N_u = 10, 9 • 9, 81 • 998 • 3, 4 • 10⁻⁴ = 36, 3 W

Dla 7:

N_u = 5, 7 • 9, 81 • 998 • 3, 9 • 10⁻⁴ = 21, 8 W

Obliczenie mocy doprowadzonej na wał pompy dla pompy nr 1:

N_e = N_el • η

Dla 1:

N_e = 437, 5 • 0, 7 = 306, 25 W

Dla 2:

N_e = 392, 5 • 0, 7 = 274, 75 W

Dla 3:

N_e = 352, 5 • 0, 7 = 246, 75 W

Dla 4:

N_e = 317, 5 • 0, 7 = 222, 25 W

Dla 51:

N_e = 287, 5 • 0, 7 = 201, 25 W

Dla 6:

N_e = 257, 5 • 0, 7 = 180, 25 W

Dla 7:

N_e = 220 • 0, 7 = 154 W

Obliczenie sprawności całkowitej pompy dla pompy nr 1:

$$\eta = \frac{N_{u}}{N_{e}}$$

Dla 1:

$$\eta = \frac{42,6}{306,25} \bullet 100\% = 13,9\ \%$$

Dla 2:

$$\eta = \frac{51,3}{274,75} \bullet 100\% = 18,7\ \%$$

Dla 3:

$$\eta = \frac{51,5}{246,75} \bullet 100\% = 20,9\ \%$$

Dla 4:

$$\eta = \frac{49,6}{222,25} \bullet 100\% = 22,3\ \%$$

Dla 5:

$$\eta = \frac{43,1}{201,25} \bullet 100\% = 21,4\ \%$$

Dla 6:

$$\eta = \frac{36,3}{180,25} \bullet 100\% = 20,1\ \%$$

Dla 7:

$$\eta = \frac{21,8}{154} \bullet 100\% = 14,2\ \%$$

1. Wnioski:

Charakterystyki badanych pomp różnią się od charakterystyk przedstawionych w katalogach firmy Hydro Vacuum. Spowodowane jest to głównie przez zużycie pomp, zwiększone opory przepływu, a także małą dokładnością przeprowadzonych przez nas badań.

1. CHARAKTERYSTYKA POMP WSPÓŁPRACUJĄCYCH RÓWNOLEGLE I SZEREGOWO :

Jeżeli wysokość pompowania jednej pompy jest zbyt mała, można połączyć szeregowo dwie lub więcej pomp tego typu. Wpływ dołączonej szeregowo drugiej pompy pokazuje wykres 3.

Jeżeli jedna pompa ma za małą wydajność, można połączyć równolegle dwie lub więcej pomp tego typu. Wpływ dołączonej równolegle drugiej pompy prezentuje wykres 4.