Ćwiczenie laboratoryjne
Charakterystyka pompy ośrodkowej. Praca zespołu pomp
Przebieg doświadczenia:
Sprawdziliśmy czy zawory nie są zamknięte
Włączyliśmy zasilanie włącznikiem głównym, otworzyliśmy wszystkie zawory, ustawiliśmy prędkość pomp na wartość 0 oraz wyzerowaliśmy wyświetlacz momentu obrotowego.
Następnie włączyliśmy pompy i powoli zwiększaliśmy prędkość
Przystąpiliśmy do wyznaczenia charakterystyki pompy p1
Prędkość obrotową pompy ustawiliśmy na 2200 obr/min
Ustawiliśmy zawory w odpowiednich pozycjach
Zmierzyliśmy podciśnienie p1 w przewodzie ssącym nadciśnienie p2 w przewodzie tłoczącym, natężenie przepływu wody Q oraz moment obrotowy pompy M
Zmieniliśmy natężenie przepływu wody Q przy pomocy zaworu a następnie powtórzyliśmy pomiar
Przy tej samej prędkości obrotowej pompy wyznaczyliśmy p1, p2 i M dla 8 natężeń przepływu Q
Wyznaczyliśmy charakterystykę pompy p2
Ustawiliśmy zawory w odpowiedniej pozycji
Ustawiliśmy prędkość obrotową 2200 obr/min
Dla 8 natężeń przepływu wody Q zmierzyliśmy podciśnienie p3 na przewodzie ssącym, nadciśnienie p4 na przewodzie tłoczącym oraz moment obrotowy pompy M.
Pomiar 1
Natężenie przepływu Q zmierzono w [m3/h], do dalszych obliczeń przeliczono na [m3/s]
Q= 11,55 m3/h = 11,55*$\frac{1m^{3}}{3600s}$=0,00321 m3/s
Obliczono prędkość v1 i v2 przepływu wody w przewodzie ze wzoru v=$\frac{Q}{A}$, gdzie A=$\frac{\pi d^{2}}{4}$
Średnica d1= 50mm = 0,05m
v1=$\frac{Q}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$ = $\frac{4Q}{\pi d^{2}}$ =$\frac{4*0,00321m^{3}/s}{3,14*{(0,05m)}^{2}}$=1,635 m/s
Średnica d2= 32mm = 0,032m
v2=$\frac{Q}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$ = $\frac{4Q}{\pi d^{2}}$ =$\frac{4*0,00321m^{3}/s}{3,14*{(0,032m)}^{2}}$=3,991 m/s
v1-prędkość przepływu wody w przewodzie ssącym o średnicy d1 = 50mm
v2-prędkość przepływu wody w przewodzie ssącym o średnicy d2 = 32mm
Q- natężenie przepływu w przewodzie [m3/s]
Obliczono wysokość podnoszenia pompy H0 ze wzoru
H0=$\frac{p_{t} - p_{s}}{\mathbf{\gamma}\mathbf{\ }}$ + Δz + $\frac{\mathbf{v}_{\mathbf{2}}^{\mathbf{2}}\mathbf{-}\mathbf{v}_{\mathbf{1}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}\mathbf{g}}$
ps- ciśnienie w przewodzie ssącym – ciśnienie p1 lub p3
pt- ciśnienie w przewodzie tłocznym – ciśnienie p2 lub p4
p1=-0,18 bar =-0,18*105Pa =-18000Pa
p2=0,43 bar =0,43*105Pa =43000Pa
Δz=0,2 m – stała równica wysokości między przewodem ssawnym i tłocznym
v1=1,635 m/s
v2=3,991 m/s
H0=$\frac{43000\frac{N}{m^{2}} + 18000\frac{N}{m^{2}}}{\mathbf{9810}\frac{\mathbf{N}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\ }}$ + 0,2m + $\frac{{(3,991\ m/s)}^{2}\mathbf{-}{(1,635\ m/s)}^{2}}{\mathbf{2}\mathbf{*}\mathbf{9}\mathbf{,}\mathbf{81}\mathbf{m}\mathbf{/}\mathbf{s}^{\mathbf{2}}}$=7,094 m słupa wody
Obliczono mechaniczną moc silnika Ns ze wzoru
Ns=2 πMn [W] gdzie
M- moment obrotowy silnika [Nm]
n- prędkość obrotowa silnika [obr/s]
n=2200 obr/min= 36,66 obr/s
Ns=2*3,14*1,71Nm*36,66 $\frac{1}{s}$ =393,684 W
Obliczono hydrauliczną moc pompy Np ze wzoru
Np= γ*Q*H0 [W]
Np=9810N/m3*0,00321 m3/s*7,094 m=223,270 W
Obliczono współczynnik sprawności instalacji pompowej
η=$\frac{\mathbf{N}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{N}_{\mathbf{s}}}$
η=$\frac{223,270\ W}{393,684\ W}$=0,56713=56,713%
Pompa 2
Pomiar 1
Natężenie przepływu Q zmierzono w [m3/h], do dalszych obliczeń przeliczono na [m3/s]
Q=11,52 m3/h = 11,52*$\frac{1m^{3}}{3600s}$=0,00320 m3/s
Obliczono prędkość v1 i v2 przepływu wody w przewodzie ze wzoru v=$\frac{Q}{A}$, gdzie A=$\frac{\pi d^{2}}{4}$
Średnica d1= 50mm = 0,05m
v1=$\frac{Q}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$ = $\frac{4Q}{\pi d^{2}}$ =$\frac{4*0,00320m^{3}/s}{3,14*{(0,05m)}^{2}}$=1,631 m/s
Średnica d2= 32mm = 0,032m
v2=$\frac{Q}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$ = $\frac{4Q}{\pi d^{2}}$ =$\frac{4*0,00320m^{3}/s}{3,14*{(0,032m)}^{2}}$=3,981 m/s
v1-prędkość przepływu wody w przewodzie ssącym o średnicy d1 = 50mm
v2-prędkość przepływu wody w przewodzie ssącym o średnicy d2 = 32mm
Q- natężenie przepływu w przewodzie [m3/s]
Obliczono wysokość podnoszenia pompy H0 ze wzoru
H0=$\frac{p_{t} - p_{s}}{\mathbf{\gamma}\mathbf{\ }}$ + Δz + $\frac{\mathbf{v}_{\mathbf{2}}^{\mathbf{2}}\mathbf{-}\mathbf{v}_{\mathbf{1}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}\mathbf{g}}$
ps- ciśnienie w przewodzie ssącym – ciśnienie p1 lub p3
pt- ciśnienie w przewodzie tłocznym – ciśnienie p2 lub p4
p3= -0,16 bar =-0,16*105Pa =-16000Pa
p4= 0,33 bar =0,33*105Pa =33000Pa
Δz=0,2 m – stała równica wysokości między przewodem ssawnym i tłocznym
v1=1,631 m/s
v2=3,981 m/s
H0=$\frac{33000Pa + 16000Pa}{\mathbf{9810}\frac{\mathbf{N}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\ }}$ + 0,2m + $\frac{{(3,981\ m/s)}^{2}\mathbf{-}{(1,631\ m/s)}^{2}}{\mathbf{2}\mathbf{*}\mathbf{9}\mathbf{,}\mathbf{81}\mathbf{m}\mathbf{/}\mathbf{s}^{\mathbf{2}}}$=5,867 m słupa wody
Obliczono mechaniczną moc silnika Ns ze wzoru
Ns=2 πMn [W] gdzie
M- moment obrotowy silnika [Nm]
n- prędkość obrotowa silnika [obr/s]
n=2200 obr/min= 36,66 obr/s
Ns=2*3,14*1,74Nm*36,66 $\frac{1}{s}$ =400,591W
Obliczono hydrauliczną moc pompy Np ze wzoru
Np= γ*Q*H0 [W]
Np=9810N/m3*0,00320 m3/s*5,867 m=184,180 W
Obliczono współczynnik sprawności instalacji pompowej
η=$\frac{\mathbf{N}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{N}_{\mathbf{s}}}$
η=$\frac{184,180\ W}{400,591W\ }$=0,45977=45,977%
Wnioski:
Celem ćwiczenia było wyznaczenie użytecznej wysokości podnoszenia pompy H0, mocy silnika Ns oraz współczynnika sprawności instalacji pompowej η przy stałej prędkości obrotowej silnika n. Sporządzenie wykresów charakterystyk dla pomp pracujących samodzielnie, połączonych szeregowo i równolegle. Po wykonaniu ćwiczenia obliczyliśmy wartość przepływu objętościowego dla poszczególnych pomp, prędkość przepływu wody w przewodach ssącym i tłoczącym, użyteczną wysokość podnoszenia pompy, moc silnika, zapotrzebowanie mocy pompy oraz współczynnik sprawności instalacji pompowej. Z doświadczenia wynika, że wraz ze wzrostem przepływu wzrastają prędkości w przewodach ssącym i tłoczącym. Przy wzroście różnicy ciśnień rośnie użyteczna wysokość podnoszenia pompy. Wraz ze spadkiem mocy pompy spada współczynnik sprawności instalacji pompowej.