Inżynieria Chemiczna

Charakterystyka pompy wirowej i sieci.

Termin zajęć: Środa godzina: 11:15-14:00

Anna Brzezicha

Monika Kaczmarek

Alena Iuchanka

Oznaczenia:

g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]

H_g – geometryczna wysokość podnoszenia [m]

H_s,t – różnica wysokości zamocowania ciśnieniomierzy [m]

H_u – użyteczna wysokość podnoszenia [m]

n – natężenie [obroty/min]

p_s – podciśnienie na ssaniu [Pa]

p_t – nadciśnienie na tłoczeniu [Pa]

t – czas gromadzenia [s]

V – objętość [l]

Ṽ - natężenie przepływu [m³/s]

ρ – gęstość [kg/m³]

ξ – współczynnik oporów sieci [s²/m⁵]

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie charakterystyki sieci i pompy wirowej, a następnie określenie parametrów punktu pracy tego zespołu.

Metodyka przeprowadzenia eksperymentu:

Pomiary wykonano w dwóch seriach, aby otrzymać odpowiednio charakterystykę sieci i pompy. Pomiary przeprowadzono przy różnym objętościowym natężeniu przepływu wody dla ustalonego otwarcia zaworu. Zawór trójdrożny ustawiono w pozycji umożliwiającej dopływ wody do jednego ze zbiorników odbiorczych. Pomiar dokonano mierząc czas napełniania określonej objętości zbiornika (2 litry) oraz sumę wskazań manometru i wakuometru (wartość podciśnienia na ssaniu stała). Następnie zwiększano ilość obrotów pompy przy pomocy autotransformatora o 100 obr /min i ponownie przeprowadzono obserwacje zapisując wskazania poszczególnych przyrządów.

Charakterystykę pompy wyznaczono prowadząc podobne pomiary, określenie wartości użytecznej wysokości podnoszenia, odpowiadających różnym wartościom objętościowego natężenia przepływu wody. Ustalono liczbę obrotów pompy (1000obtotów/min)

Schemat aparatury:

1-pompa wirowa, 2-zmiennobrotowy silnik prądu stałego, 3- zbiornik czerpalny, 4-zbiornik

odbiorcze, 5-przewód ssący, 6-przewód tłoczący, 7-zawór ssący, 8-zawór tłoczący, 9-

wakuometr, 10-manometr, 11-zawór trójdrożny, 12-zawór spustowy, 13-blok zasilania, 14-

autotransformator

Tabela z wynikami pomiarów:

Tabela 1.

Charakterystyka sieci
natężenie, n
[obroty/min]
500
600
700
800
900
1000
1100

Tabela 2.

	Charakterystyka pompy
natężenie, n	ciśnienie, ∆pt
[obroty/min]	[kG/cm2]
1000	1
1000	0,9
1000	0,8
1000	0,7
1000	0,6
1000	0,5
1000	0,4

Wzory i obliczenia:

1. Użyteczna wysokość podnoszenia:

$$H_{uz}\lbrack m\rbrack = \frac{(p_{s} + p_{t})}{\rho \bullet g} + H_{s,t}$$

Gdzie:

H_s, t = 0, 65[m], $\rho = 1000\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$

$$H_{{uz}_{1}} = \frac{0 + 24525}{1000 \bullet 9,81} + 0,65 = 3,15m$$

1. Objętościowe natężenie przepływu:

$$V = \frac{V}{1000t}\lbrack\frac{m^{3}}{s}\rbrack$$

$$V_{1} = \frac{2 \bullet 10^{- 3}}{58,22} = 3,43525 \bullet 10^{- 5}\lbrack\frac{m^{3}}{s}\rbrack$$

Tabela 3.

Charakterystyka sieci
n
obroty/min
500
600
700
800
900
1000
1100

Tabela 4.

Charakterystyka pompy
n
obroty/min
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000

Wykresy dla poszczególnych charakterystyk:

Wykres 1. Wykres charakterystyki sieci. Zależność użytecznej wysokości podnoszenia od objętościowego przepływu wody

Wykres 2. Wykres charakterystyki pompy. Zależność użytecznej wysokości podnoszenia od objętościowego przepływu wody

Wykres 3. Charakterystyka zespołu pompa-sieć. Zależność użytecznej wysokości podnoszenia od objętościowego przepływu wody

Znając równania obu krzywych wyznaczono parametry punktu pracy pompy :

y = -1*10⁸x²-6814,2x+11,816 charakterystyka pompy

y = 1*10⁹ x² +14840x+1,3288 charakterystyka sieci

y = H_u i x = V

Ponieważ w punkcie pracy pompy H_u sieci jest równe H_U pompy wówczas :

-1*10⁸x²-6814,2x+11,816=1*10⁹ x² +14840x+1,3288

po przeliczeniu równania kwadratowego otrzymaliśmy :

x = V = 1,0798*10^-4 [ m³/s]

y = H_u = 10,004 [m]

Wnioski:

Wykonanie doświadczenia miało na celu wyznaczenie charakterystyki sieci i pompy, a także określenie punktu pracy obu charakterystyk.

Punktem pracy jest punkt przecięcia obu charakterystyk. Przy pomocy pomiarów i obliczeń wynika, że współrzędne punktu pracy wynoszą odpowiednio H_u = 10,004[m], a v = 1,0798*10^-4 [ m³/s].

Zależność charakterystyki pompy jest malejąca i ma kształt paraboliczny. Wykres charakterystyki sieci jest rosnący i również ma kształt paraboliczny.

Wraz ze spadkiem nadciśnienia na tłoczeniu i przy malejących obrotach jest większy spadek użytecznej wysokości podnoszenia, niż przy jednakowych obrotach.