Oznaczenia

Hu	użyteczna wysokość podnoszenia	m
Hs,t	różnica wysokości zamocowania ciśnieniomierzy	m
V	objętość	Lit
	objętościowe natężenie przepływu cieczy	m^3/s
ps	podciśnienie na ssaniu	Pa
pt	nadciśnienie na tłoczeniu	Pa
g	przyspieszenie ziemskie	m/s^2
ρ	gęstość wody	Kg/m^3
t	czas zbierania odpowiedniej objętości cieczy	s

1. Cel ćwiczenia:

Ćwiczenie to ma na celu doświadczalnie wyznaczenie charakterystyki sieci i pompy wirowej, a następnie określenie parametrów punktu pracy tego zespołu.

2. Aparatura:

Schemat instalacji badawczej pokazano na rysunku 1 - załącznik A.

3. Metodyka badań:

W pierwszej kolejności wyznaczano doświadczalnie charakterystykę pompy. Zawór trójdrożny ustawiono tak by do jednego ze zbiorników dopływała ciecz. Włączono następnie blok zasilania, ustawiono liczbę obrotów na wartość 950obr/min. Następnie zmieniano ciśnienie, zaworem na przewodzie tłoczącym, zbierając odpowiednią ilość cieczy ( 5litrów ) mierząc jednocześnie czas potrzebny na jej zebranie. Kolejnym krokiem było wyznaczenie charakterystyki sieci. W tym kroku niezmienne pozostaje położenie zaworów. Zmieniano liczbę obrotów pompy odczytując jednocześnie wartość ciśnienia i czas zbierania odpowiedniej objętości cieczy ( 2,5litra ).

4. Wyniki badań

Tabela 1 charakterystyka pompy

[kG/cm^2]	[kG/cm^2]	t [s]
0,05	0	16
0,15	0	18
0,25	0	20
0,35	0	22
0,45	0	24
0,55	0	27
0,65	0	31
0,75	0	39
0,85	0	54

Tabela 2 charakterystyka sieci

Charakterystyka sieci
n [obr/min]	U[V]	I[A]	Δps [kG/cm^2]	Δpt [kG/cm^2]	t [s]
300	60	0,1	0	0,11	185
400	75	0,15	0	0,16	114
500	97	0,16	0	0,24	33
600	115	0,20	0	0,3	26
700	135	0,21	0	0,4	21
800	155	0,25	0	0,5	18
900	175	0,30	0	0,6	16
1000	195	0,35	0	0,725	14
1100	220	0,45	0	0,88	12
1180	230	0,46	0	0,96	11
1200	235	0,50	0	1,09	10

5. Metodyka obliczeń

5.1 Zamiana jednostek kG/cm³ na Pa

1 Pa = N/m² = kg/m*s²

1kG/cm² = 98070 Pa

Do obliczeń weźmiemy przykładową wartość nadciśnienia na tłoczeniu

∆p_t=0.05 kG/cm²

Aby zamienić daną wartość na Paskale musimy ją pomnożyć przez 98070

∆ p_t = 0.05 * 98070 = 4903.5 Pa

2. Obliczanie użytecznej wysokości podnoszenia

a) H_u=(∆p_s+∆p_t)/(ρ*g)+H_st [m] (1)

H_st = 0,65m

ρ = 1000 kg/m³

g = 9,81 m/s²

∆ p_t = 4903.5 Pa

∆ p_s = 0 Pa

Po podstawieniu danych do wzoru na użyteczną wysokość podnoszenia otrzymujemy :

H_u =
= 1.15 [m]

b) Objętościowe natężenie przepływu oblicza się ze wzoru :

=
[m³/s] (2)

V - jest to objętość do jakiej napełni się zbiornik w danym czasie

Przyjmijmy, że mierzymy czas dla 5litrów

5l = 5/1000 m³/s = 0,0005 [ m³/s]

Czas w jakim napełniło się 5litrów zbiornika wynosił 16s

=
= 0,0003125 [ m³/s]

3. Wyniki końcowe

1. Charakterystyka pompy

Doświadczenie robiliśmy przy stałych obrotach silnika pompy

Liczba Obr./min = 950

U = 185 [V]

I = 0.35 [A]

Ostateczne wyniki znajdują się w tabeli 3

Tabela 3 Wyniki końcowe dla pompy

Charakterystyka pompy
n [Obr/min]	U [V]	I [A]	Δps [kG/cm^2]	Δpt [kG/cm^2]	Δps [Pa]	Δpt [Pa]	t [s]		V [m^3/s]	Hu [m]
950	185	0,35	0	0,05	0	4903,5	16		0,0003125	1,149847
950	185	0,35	0	0,15	0	14710,5	18		0,000277778	2,149541
950	185	0,35	0	0,25	0	24517,5	20		0,00025	3,149235
950	185	0,35	0	0,35	0	34324,5	22		0,000227273	4,148929
950	185	0,35	0	0,45	0	44131,5	24		0,000208333	5,148623
950	185	0,35	0	0,55	0	53938,5	27		0,000185185	6,148318
950	185	0,35	0	0,65	0	63745,5	31		0,00016129	7,148012
950	185	0,35	0	0,75	0	73552,5	39		0,000128205	8,147706
950	185	0,35	0	0,85	0	83359,5	54		9,25926E-05	9,147400

b) Charakterystyka sieci

Podczas doświadczenia obroty silnika zwiększaliśmy od 300 do 1200 obrotów/min.

Początkowe nadciśnienie na tłoczeniu wynosiło 0.11 kG/cm³

Tabela 4 wyniki końcowe dla sieci

Charakterystyka sieci
n [Obr/min]	U [V]	I [A]	Δps [kG/cm^2]	Δpt [kG/cm^2]	Δps [Pa]	Δpt [Pa]	t [s]		V [m^3/s]	Hu [m]
300	60	0,1	0	0,11	0	1618,15	185		1,35135E-05	0,814949
400	75	0,15	0	0,16	0	2353,68	114		2,19298E-05	0,889926
500	97	0,16	0	0,24	0	3530,52	33		7,57576E-05	1,009889
600	115	0,20	0	0,3	0	4413,15	26		9,61538E-05	1,099862
700	135	0,21	0	0,4	0	5884,2	21		0,000119048	1,249816
800	155	0,25	0	0,5	0	7355,25	18		0,000138889	1,399770
900	175	0,30	0	0,6	0	8826,3	16		0,00015625	1,549724
1000	195	0,35	0	0,725	0	10665,1	14		0,000178571	1,737167
1100	220	0,45	0	0,88	0	12945,2	12		0,000208333	1,969596
1180	230	0,46	0	0,96	0	14122,1	11		0,000227273	2,089559
1200	235	0,50	0	1,15	0	16917,1	9		0,000277778	2,3744

6. Omówienie wyników, wnioski

W praktyce przemysłowej szerokie zastosowanie mają pompy wirowe, ponieważ

charakteryzują się równomiernością przepływu cieczy, zwartą budową i bezpośrednim

sprzężeniem z silnikiem napędowym oraz możliwością regulacji wydatku. Główne

elementy konstrukcji tych pomp to korpus i - umieszczony w jego wnętrzu, osadzony

na wale - wirnik z łopatkami. Efekt pompowania powstaje tu w wyniku oddziaływania

łopatek rotującego wirnika na ciecz znajdującą się w korpusie i wprawiania jej w

ruch obrotowy. Pod działaniem wytworzonej siły odśrodkowej cząstki cieczy przemieszczają

się wzdłuż łopatek w kierunku zewnętrznego obwodu wirnika, a na wlocie

powstaje podciśnienie i następuje zasysanie cieczy do wnętrza korpusu. Podczas przepływu

cieczy przez wirnik wzrasta jej szybkość i ciśnienie. Opuszczając wirnik, ciecz

przepływa do spiralnej osłony, a stąd dostaje się do dyfuzora odprowadzającego.

Pracę pompy charakteryzują związki objętościowego natężenia przepływu tłoczonej

cieczy z wytwarzanym ciśnieniem, z zapotrzebowaniem mocy i ze sprawnością działania.

Szczególne znaczenie ma charakterystyka pompy wiążąca wytwarzane ciśnienie z

objętościowym natężeniem przepływu, ponieważ jest łączona z charakterystyką sieci

(instalacja, w której przepływa medium). Charakterystykę sieci stanowi zależność sumy

ciśnienia dynamicznego i oporów przepływu oraz hydrostatycznego ciśnienia słupa

cieczy w instalacji i różnicy ciśnień w przestrzeni - nad powierzchnią cieczy - zbiornika

czerpalnego i odbiorczego od objętościowego natężenia przepływu. Umieszczenie

obydwu charakterystyk na jednym wykresie daje punkt pracy pompy w danej sieci,

tzn. określa natężenie przepływu i ciśnienie konieczne do jego uzyskania.

Na podstawie otrzymanych wartości sporządziłem wykres zależności H_u od

Rys.1

Parametry punktu pracy pompy wirowej znajdują się w miejscu przecięcia krzywych charakterystyki pompy i sieci na rys1. Parametry charakteryzujące ten punkt to użyteczna wysokość podnoszenia H_u=2,35055136m oraz objętościowe natężenie przepływu
=0,000273093777m³/s. Punkt pracy pompy w danej sieci określa natężenie przepływu i ciśnienie konieczne do jego uzyskania.

Użyteczna wysokość podnoszenia dla charakterystyki pompy wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia (tabela3). Natomiast dla charakterystyki sieci rośnie ze wzrostem zmiany obrotów pompy, rośnie wówczas ciśnienie (tabela4). Objętościowe natężenie przepływu cieczy dla charakterystyki pompy maleje ze wzrostem ciśnienia (tabela3). Natomiast dla charakterystyki sieci objętościowe natężenia rośnie ze wzrostem obrotów pompy (tabela 4).

Literatura

---