Wydział Chemiczny

9.03.2012

Inżynieria Chemiczna Laboratorium

Sprawozdanie

Grupa I

Piątek godz. 9.15-12.12.30

Ewa Szymków

Katarzyna Staszewska

Joanna Banach

Aleksandra Ptak

Ćwiczenie nr 2

• Temat doświadczenia: Charakterystyka pompy wirowej i sieci

• Cel: Wyznaczenie Charakterystyki pompy wirowej i sieci

• Wstęp teoretyczny:

Pompy to maszyny przepływowe, które służą do przemieszczania cieczy w poziomie, w pionie, a także pomiędzy przestrzeniami o innych wartościach ciśnienia, w różnych instalacjach.

Osobliwość pompy wirowej polega przede wszystkim, na równomiernym przepływie cieczy, poza tym charakteryzuje się ona zwartą budową i bezpośrednim sprzężeniem z silnikiem napędowym oraz możliwością regulacji wydatku. Podstawowe elementy budowy takiej pompy to korpus i umieszczony w jego wnętrzu wirnik z łopatkami.

Pracę pompy charakteryzują związki objętościowego natężenia przepływu tłoczonej cieczy z wytworzonym ciśnieniem, z zapotrzebowaniem mocy i ze sprawnością działania. Charakterystyka pompy wiąże wytworzone ciśnienie z objętościowym natężeniem przepływu, co z kolei jest łączone z charakterystyką sieci, czyli instalacji, w której przepływa medium.

Charakterystyka sieci to zależność sumy ciśnienia dynamicznego i oporów przepływu oraz hydrostatycznego ciśnienia słupa cieczy w instalacji i różnicy ciśnień w przestrzeni zbiornika czerpalnego i odbiorczego od objętościowego natężenia przepływu.

Wzór pozwalający obliczyć ciśnienie wytworzone przez pompę podczas przetłaczania cieczy z dolnego do górnego zbiornika, gdy w obydwu z nich wartość ciśnień nad lustrem wody są identyczne:

 

H_u= (∆ p_s+∆ p_t )/ ρ g +H_s,t

H_u – użyteczna wysokość podnoszenia [m],

H_s,t - różnica wysokości zamocowania ciśnieniomierzy [m],

∆ p_s - podciśnienie na ssaniu [Pa],

∆ p_t  - nadciśnienie na tłoczeniu [Pa],

q – gęstość wody [kg/m³],

g – przyspieszenie ziemskie [m/s²].

Opis części doświadczalnej

W pierwszej części doświadczenia przy stałej liczbie obrotów pompy (n=1100obr/min) mierzyłyśmy czas pompowania 2l wody przy zmienianym ciśnieniu tłoczenia. Na podstawie tych danych mogłyśmy wyznaczyć charakterystykę pompy. W drugiej części doświadczenia ustawiałyśmy liczbę obrotów pompy, która wpływała na zmiany ciśnienia tłoczenia oraz mierzyłyśmy czas pompowania 2l wody przy zmiennej liczbie obrotów pompy. Na podstawie danych mogłyśmy wyznaczyć charakterystykę sieci.

Przykładowe obliczenia

V = 2dm³ = 2 • 10⁻³m³

$$\rho = 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}$$

$$g = 9,81\frac{m}{s^{2}}$$

H_g = 1m

p_ss = 0

• Do charakterystyki pompy dla Δp_tł=0,6 kG/cm²

$$H_{u} = \frac{p_{\text{ss}} + {p}_{tl}}{\rho \bullet g} + H_{g}$$

$$p_{tl} = 0,6\frac{\text{kG}}{\text{cm}^{2} =}\frac{0,6 \bullet 9,81}{10^{- 4}} = 0,5 \bullet 9,81 \bullet 10000 = 58860\text{\ Pa}$$

$$H_{u} = \frac{0 + (0,6 \bullet 9,81 \bullet 10000)}{1000 \bullet 9,81} + 1 = 6 + 1 = 7\text{\ m}$$

$$V = \frac{V}{t_{sr}} = \frac{2 \bullet 10^{- 3}}{17,22} = 0,0001161\frac{m^{3}}{s}$$

• Do charakterystyki sieci dla n=500

$$H_{u} = \frac{p_{\text{ss}} + {p}_{tl}}{\rho \bullet g} + H_{g}$$

$$H_{u} = \frac{0 + (0,25 \bullet 9,81 \bullet 1000)}{1000 \bullet 9,81} + 1 = 0,25 \bullet 10 + 1 = 3,5\text{\ m}$$

$$V = \frac{V}{t_{sr}} = \frac{2 \bullet 10^{- 3}}{78,956} = 0,00002553\frac{m^{3}}{s}$$

• Punkt pracy pompy (0,000069; 11,4)

H_u = H_g + ξV²

H_u − H_g = ξV²

$$\xi = \frac{H_{u} - H_{g}}{V^{2}} = \frac{11,4 - 1}{{(0,000069)}^{2}} = 2,1844 \bullet 10^{9}\frac{s^{2}}{m^{5}}$$

Dane zmierzone i obliczone

• Dla charaterystyki pompy przy stałej liczbie obrotów

Lp	Δptł	Δptł	Hu	τ	τśr	V
	[kG/cm2]	[Pa]	[m]	[s]	[s]	[m3/s]
1	0,1	9810	2	12,33	12,76333	0,0001567
2				12,73
3				13,23
4	0,2	19620	3	13,99	13,37667	0,0001495
5				13,45
6				12,69
7	0,3	29430	4	14,26	14,20333	0,0001408
8				14,49
9				13,86
10	0,4	39240	5	15,03	15,08667	0,0001326
11				14,98
12				15,25
13	0,5	49050	6	16,65	16,43667	0,0001217
14				16,06
15				16,6
16	0,6	58860	7	17,64	17,22	0,0001161
17				17,1
18				16,92
19	0,7	68670	8	18,36	18,53667	0,0001079
20				18,98
21				18,27
22	0,8	78480	9	20,83	20,57667	9,72E-05
23				20,29
24				20,61
25	0,9	88290	10	24,07	23,29333	8,586E-05
26				22,77
27				23,04
28	1	98100	11	27,63	27,67333	7,227E-05
29				27,81
30				27,58
31	1,1	107910	12	31,95	31,73667	6,302E-05
32				31,5
33				31,76

• Dla charakterystyki sieci

Lp.	n	Δptł	Δptł	Hu	τ	τśr	V
	[1/min]	[kG/cm2]	[Pa]	[m]	[s]	[s]	[m3/s]
0	0	0	0	1	0	0	0
1	400	0,15	14715	2,5	119,65	119,83	1,66903E-05
					120,01
2	500	0,25	24525	3,5	78,07	78,956667	2,53303E-05
					81
					77,8
3	600	0,35	34335	4,5	76,06	65,253333	3,06498E-05
					60,3
					59,4
4	700	0,45	44145	5,5	48,69	48,51	4,12286E-05
					47,93
					48,91
5	800	0,6	58860	7	36,85	36,956667	5,41174E-05
					36,54
					37,48
6	900	0,75	73575	8,5	36,85	36,956667	5,41174E-05
					36,54
					37,48
7	1000	0,9	88290	10	31,81	31,38	6,37349E-05
					31,01
					31,32
8	1100	1,1	107910	12	29,02	28,766667	6,95249E-05
					28,26
					29,02

Wnioski

W punkcie pracy pompy H_u= 11,4 m; a V= 0,000069 m³/s. Użyteczna wysokość podnoszenia dla charakterystyki pompy wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Natomiast dla charakterystyki sieci rośnie ze wzrostem liczby obrotów pompy, co powoduje wzrost ciśnienia. Objętościowe natężenie przepływu cieczy dla charakterystyki pompy maleje ze wzrostem ciśnienia. Natomiast dla charakterystyki sieci objętościowe natężenia rośnie ze wzrostem liczby obrotów pompy.