POLITECHNIKAKOSZALIŃSKA ROK AKADEMICKI 2010/2011	LABORATORIUM Z PRZEDMIOTU Gospodarka Energetyczna
Wydział Mechaniczny MiBM grupa M01	Nazwisko i imię: BAJSICKI JAROSŁAW
Badanie współpracy układu dwóch pomp
Data ćwiczenia: 06.05.2011	Podpis:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie charakterystyk układów pompowych złożonych z pomp połączonych równolegle.

1. Stanowisko pomiarowe i sposób prowadzenia pomiarów

Opis schematu stanowiska pomiarowego pomp wirowych

- 1,4 silnik elektryczny

- 2,3 pompa

- 5 zbiornik dolny

- 6 zbiornik górny

- 7,8 przepływomierze

- 9,11 manometr ssawny

- 10,12 manometr na tłoczeniu

- 13,28 zawory

W praktyce inżynierskiej stosuje się często układy złożone z dwóch lub więcej pomp połączonych równolegle lub szeregowo. Pompy pojedyncze instaluje sie najczęściej jedynie w małych instalacjach.

Równoległa współpraca pomp zachodzi wówczas, gdy kilka pomp tłoczy jednocześnie ciecz do wspólnego rurociągu.

Przy prawidłowej pracy takiego układu, wydajności poszczególnych pomp sumują się, a wysokość podnoszenia zespołu jest równa wysokości podnoszenia jednej pompy, o ile są jednakowe.

Równoległa współpraca pomp znajduje powszechne zastosowanie w układach o znacznie zmieniającym się natężeniu przepływu (w sieciach wodociągowych, w obiegach wody grzewczej itp.)

W czasie ćwiczenia posługując się odpowiednimi zaworami odcinającymi, należy połączyć dwie pompy tak, aby zasilały równolegle wspólny rurociąg i wyznaczyć podobnie jak to miało miejsce w poprzednim ćwiczeniu indywidualną charakterystykę przepływu $H_{u} = f\dot{\left( V \right),\ }$ zespołu pomp.

Korzystając z zanotowanych danych obliczyć następujące wielkości:

- ciśnienia w króćcu ssawnym pompy p_s

- ciśnienia w króćcu tłocznym pompy p_t

- objętościowego natężenia przepływu pompowanej cieczy $\dot{\mathbf{V}}$

- użyteczną wysokość podnoszenia H_u

- mocy użytecznej na wale pompy P_u

Przy określaniu użytecznej wysokości podnoszenia zespołu, przyjąć wartości ciśnienia na tłoczeniu i ssaniu, jako wartości średnie wskazań p_t i p_s obu pomp.

Wartości niezbędne do pomiarów wynikające z własności stanowiska pomiarowego i warunków atmosferycznych w trakcie badań

P_b – ciśnienie barometryczne zmierzone w trakcie zajęć

P _b = 1020 hPa = 1, 02 bar

D – średnica zbiornika pomiarowego

D = 0, 44 m

L – wysokość słupa cieczy w zbiorniku pomiarowym

L = 0, 1 m

Wszystkie zebrane i obliczone wartości niezbędne do wyznaczenia indywidualnej charakterystyki zespołu badanych pomp$\text{\ H}_{u} = f\dot{\left( V \right),\ }$ zostały zebrane w tabeli zamieszczonej na następnej stronie.

Tabela wartości zmierzonych
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Tabela wartości obliczonych
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

1. Przykładowe obliczenia (dla pomiaru nr 3 pompy nr 1)

1. Obliczenie objętościowego natężenia przepływu

$$\dot{V} = \frac{\frac{\bullet D^{2}}{4} \bullet L}{}$$

gdzie:

D – średnica zbiornika pomiarowego

D = 0, 44 m

L – wysokość słupa cieczy w zbiorniku pomiarowym

L = 0, 1 m

τ - czas przepompowywania cieczy do zbiornika pomiarowego

$$\dot{V} = \frac{\frac{3,14 \bullet \left( 0,44 \right)^{2}}{4} \bullet 0,1}{10} = \frac{\frac{3,14 \bullet 0,1936}{4} \bullet 0,1}{10} = \frac{\frac{3,14 \bullet 0,1936}{4} \bullet 0,1}{10}$$

$$\dot{V} = \frac{0,15198 \bullet 0,1}{10} = \frac{0,015198}{10} = 0,0015198 \approx 0,001520\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

1. Użyteczna wysokość podnoszenia

$$H_{u} = \frac{P_{t} - P_{s}}{}$$

gdzie:

P_t- ciśnienie w króćcu tłocznym pompy

P_t = P_tn + P_b

P_t = 2, 9210 + 1, 02 ≈ 3, 941 [bar]

P_t = 394100 [Pa]

P_s - ciśnienia w króćcu ssawnym pompy

P_s = P_b − |P_sn|

P_s = 1, 02 − 0, 0981 = 0, 9219 [bar]

P_s = 92190 [Pa]

- ciężar właściwy wody

$$= 9810\ \left\lbrack \frac{N}{m^{3}} \right\rbrack$$

$$H_{u} = \frac{394100 - 92190}{9810} = \frac{301910}{9810} = 30,776 \approx 30,78\ \left\lbrack m \right\rbrack$$

1. Moc użyteczna

$$P_{u} = H_{u} \bullet \gamma \bullet \dot{V}$$

gdzie:

H_u – użyteczna wysokość podnoszenia

H_u = 30, 78 [m]

- ciężar właściwy wody

$$= 9810\ \left\lbrack \frac{N}{m^{3}} \right\rbrack$$

$\dot{\mathbf{V}}$ - objętościowego natężenia przepływu pompowanej cieczy

$$\dot{V} = \ \left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

P_u = 30, 78 • 9810 • 0, 001520 ≈ 458, 9667  ≈ 458, 97[W]

1. Analiza i wnioski

Podczas badania zespołu dwóch pomp wirowych połączonych ze sobą równolegle potwierdzona została znana z literatury zależność, że praca równoległa (np. dwie pompy tłoczą wodę do jednego przewodu) zapewnia zwiększenie wydajności układu. Jego charakterystyką jest suma natężeń przepływu dla tej samej wysokości podnoszenia..

Z wykonanych obliczeń i sporządzonych wykresów jasno wynika, że wydajność dwu jednakowych pomp pracujących równolegle jest mniejsza od podwójnej wydajności każdej z nich ze względu na straty hydrauliczne w rurociągu proporcjonalnie do kwadratu natężenia przepływu i zależą od rodzaju i średnicy rur w instalacji, przybliżonej liczby kolanek, zaworów oraz strat spowodowanych innym urządzeniami włączonymi w instalacje. Identycznie jak dla pojedynczej pompy wraz ze wzrostem użytecznej wysokości podnoszenia wzrasta moc użyteczna pompy jak i prawdopodobnie sprawność ogólna.

Ze wzrostem ciśnienia w króćcu tłocznym P_t maleje objętościowe natężenie przepływu, lecz gdyż rośnie sprawność ogólna trzeba uznać, iż użytkowanie tych pomp jest bardziej korzystne przy wyższych ciśnieniach na króćcu tłocznym.

Połączenie równoległe pracujących pomp znajduje zastosowanie w przepompowniach wody z sieci lub zbiorników retencyjnych.