Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest określenie metodą graficzną charakterystyki pompy

próżniowej o nieszczelności w układzie zasysania

Wiadomości teoretyczne

F = ρ x g x h x A

h A - powierzchnia tłoka

Pa h - wysokość na jaką podnosimy

g - przyśpieszenie ziemskie

ρ - gęstość

p = p_a - ρ x g x h N/m² = kg m/s²m²

p_a = ciśnienie panujące pod tłokiem na wysokości h

p = 0 - maksymalne ciśnienie

p_a

h = ------------

ρ x g

Czynniki wpływające na teoretyczną najwyższą wysokość ssania

- ciśnienie atmosferyczne panujące w danym miejscu

- gęstość cieczy

10 ⁵ Pa kg/m s² kg m² s²

--------------------- = 10 ------------- = 10 ------------ [ m ]

10 ³ kg/m³ x 10 m/s² kg/m² s² m s² kg

Czynniki które zmniejszają teoretyczną wysokość ssania :

- zjawisko parowania pod tłokiem

- straty ciśnienia pojawiające się przy ruchu cieczy ( na smoku , na linii , na

wejściu do pompy ) , p_a - p_par - Δ p_str.przep. - Δ p_{str. in.}

- nieszczelność układu , Hgs = ------------------------------------

- przecieki na linii , ρ x g

- niedokładność wykonania ,

Schemat stanowiska :

zbiornik

3

4

1

5

2

1. Zawór odpowietrzający

2. Dysza imitująca nieszczelność

3. Czujnik ciśnienia

4. Miernik

5. Rejestrator

Tabela i pomiary :

Pomiar	pw [hPa]	HL [mmHg]	Hp [mmHg]	Δpr [hPa]	δ [%]
1.	969	290	430	953,5	1,6
2.	815	235	375	807,8	0,88
3.	122	35	50	112,6	1,15

1. Układ szczelny

2. Układ rozszczelniony dysza nr 1

3. Układ rozszczelniony dysza nr 2

Wyniki obliczeń :

Przeliczanie podciśnienia z mmHg na hPa .

Δp_r1 = (Hp + H_l ) x ρ x g= (430 +290) x 13500 x 9,81 = 95353 Pa = 953,5 hPa

Δp_r2 = (Hp + H_l ) x ρ x g= (375 +235) x 13500 x 9,81 = 80785 Pa = 807,8 hPa

Δp_r3 = (Hp + H_l ) x ρ x g= (50 +35) x 13500 x 9,81 = 11256 Pa = 112,6 hPa

jednostki : ( mmHg + mmHg ) x kg/m³ x m/s² = mHg x kg/m³ x m/s² = Pa

ρ_Hg = 13500 kg/m³

g = 9,81 m/s²

Względny błąd pomiarowy

p_w - p_r 969 - 953,5

δ₁ = ------------- x 100 % = ------------------ x 100 % = 1,6 %

p_w 969

p_w - p_r 815 - 807,8

δ₂ = ------------- x 100 % = ------------------ x 100 % = 0,88 %

p_w 815

p_w - p_r 122 - 112,6

δ₃ = ------------- x 100 % = ------------------ x 100 % = 1,15 %

p_w 815

Analiza wykresów :

1. Krzywa przedstawiająca odsysanie powietrza w układzie szczelnym .

Początkowo zauważa się szybki spadek ciśnienia , jednak wraz z upływem

czasu szybkość ta maleje . Po pewnym czasie wytwarzane podciśnienie

ustaliło się na poziomie - 969 hPa . Wartość ta jest graniczną dla pompy ,

przy pomocy której wytwarzane było podciśnienie .

2. Krzywa obrazująca rozszczelnienie układu .

W początkowej fazie spadek podciśnienia jest dość szybki . Po pewnym

czasie rozszczelnienie przyjmuje kszatałt linii prostej opadającej

( podciśnienie równomiernie spada wraz z upływem czasu ) .

3. Krzywa przedstawiająca odsysanie powietrza z dyszą nr 1 .

W tym przypadku następuje wolniejszy niż poprzednio spadek ciśnienia

w stosunku do układu szczelnego . Czas stabilizacji ciśnienia końcowego

zbliżony jest do pierwszej krzywej . Wartość uzyskanego podciśnienia

wyniósł -815 hPa .

4. Krzywa obrazująca rozszczelnienie układu przez dyszę nr 1

Początkowo daje się zaobserwować równomierny , lecz szybki spadek

podciśnienia . Kolejna faza ma przebieg łagodniejszy .

5. Krzywa przedstawiająca odsysanie powietrza przy dyszy nr 2 .

Wartość końcowa ustalonego podciśnienia dowodzi , że dysza nr 2 jest

o wiele większa od dyszy nr 1 . Spadek ciśnienia jest bardzo łagodny .

Końcowe podciśnienie wyniosło - 122 hPa .

6. Krzywa obrazująca rozszczelnienie układu przez dyszę nr 2 .

Nastąpił gwałtowny spadek podciśnienia w układzie .

Wnioski :

Jak dowiadujemy się z danych teoretycznych dotyczących ssania dowiadujemy się , że maksymalna wysokość ssania dla wody wynosi ok. 10 m .

W praktyce okazuje się jednak , że wysokość ta wynosi ok . 7,5 m . Rozbieżność ta jest wynikiem niedokładnej szczelności układu , niedoskonałości układu zasysającego , przecieków powietrza z zewnątrz . Wynika też ze strat ciśnienia w

linii tzn. strat liniowych i lokalnych w linii ssawnej . Zasysanie polega na wytworzeniu podciśnienia w przewodach ssących . Różnica ciśnień jaka powstaje pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a wytworzonym podciśnieniem powoduje podniesienie się słupa wody . Wykonane ćwiczenie udawadnia , iż nieszczelności układu ssącego w dużym stopniu są odpowiedzialne za wysokość ssania , a jeśli są duże mogą spowodować przerwanie słupa wody lub

uniemożliwić jej zassanie .

Przeliczanie jednostek :

40 Mpa = 400 at = 400 bar = 400 kG/cm² = 4000 msw = 4 x 10⁵ hPa =

=4 x 10⁶ kG / m² = 4 x 10⁷ Pa = 4 x 10⁷ N/m² = 294400 mmHg = 294400 Tr

---