SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ		LABORATORIUM HYDROMECHANIKI
Ćwiczenie nr 13 Temat: Badanie procesu zasysania wody..	Pluton 1	wykonał: st. asp. Piotr Kozłowski
				Grupa: A
Prowadzący: mł. bryg. mgr inż. W. Zegar	Data wykonania: 17.03.2002r.	Data złożenia: 14.04.2002r	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było bliższe zapoznanie się z procesem zasysania wody oraz określenie charakterystyki pompy próżniowej Q_p = f(∆p) i charakterystyki nieszczelności Q_n = f(∆p), teoretycznego czasu ssania i rzeczywistego czasu ssania na podstawie zarejestrowanych nieustalonych przebiegów zmian ciśnienia w rozpatrywanym układzie. Wykonać zassanie wody ze zbiornika przy układzie szczelnym, układzie z małą nieszczelnością oraz średnią nieszczelnością .

2. Stanowisko pomiarowe.

Pomiary polegały na zasysaniu powietrza do zbiornika pomiarowego przez pompę próżniową przy pełnej szczelności układu oraz stosując w badanym układzie nieszczelności (symulowane przez specjalny zawór), Nieszczelności uzyskujemy stosując wkładki z metalu z wydrążonym otworem (małym, średnim, dużym). Przy pomocy zainstalowanego czujnika wielkość podciśnienia zostaje przeliczona przy pomocy impulsu na miernik, a z miernika na rejestrator. Rejestratorem jest program komputerowy GENIE 3.0. Otrzymane w programie MS EXEL wykresy przedstawiają wykres ciśnienia w zbiorniku w funkcji czasu ∆p = f(t) . Są one podstawą do dalszych obliczeń, których rezultatem będzie poszukiwana charakterystyka pompy próżniowej i nieszczelności.

Stanowisko pomiarowe jest również wzbogacone w rtęciowy manometr różnicowy, na którym dokonujemy dodatkowego odczytu podciśnienia w rurze ssawnej

S c h e m a t s t a n o w i s k a p o m i a r o w e g o

3. Wyniki pomiarów.

W ćwiczeniu wykonaliśmy trzy próby:

1/ przy pełnej szczelności układu,

2/ przy średniej nieszczelności,

3/ przy małej nieszczelności.

Przykładowe obliczenia.

1/ Dla układu szczelnego

x₁ = x₂ = x₃ =x₄ =x₅= 20 mm

y₁ =35 mm y₂ = 22 mm y₃ = 11 mm

y₄ = 5 mm y₅ = 3 mm

gdzie:

R = 287 J/kg K

T = 293 K

D l a u k ł a d u s z c z e l n e g o
L.p.
1.	200	50,00
2.	448	31,42
3.	640	15,71
4.	776	7,14
5.	824	4,28

2/ Przy średniej nieszczelności

x₁ = x₂ = x₃ =x₄ =x₅= 20 mm

y₁ = 9 mm y₂ = 15 mm y₃ = 15 mm y₄ = 14 mm y₅ = 10 mm

Średnia n i e s z c z e l n o ś ć
L.p.	∆p [hPa]	[hPa/s]	Qn[kg/s]
1.	800	19,40
2.	576	32,30
3.	459	32,30
4.	353	30,15
5.	153	21,53

3/ Przy małej nieszczelności

x₁ = x₂ = x₃ =x₄ =x₅= 20 mm

y₁ = 1 mm y₂ = 14 mm y₃ = 14 mm y₄ = 13 mm y₄ = 12 mm

Mała n i e s z c z e l n o ś ć
L.p.	∆p [hPa]	[hPa/s]	Qn[kg/s]
1.	849	9,72
2.	700	15,12
3.	500	15,12
4.	341	14,04
5.	200	12,96

4. Wykresy ∆p = f(t) , ∆p = f(Q) - Załączniki - szt. 4

5. Wnioski i spostrzeżenia :

1/ Krzywa przedstawiająca odsysanie powietrza w układzie szczelnym / zał. Nr1/ przedstawia początkowo szybki spadek ciśnienia /wzrost podciśnienia/, jednak wraz z upływem czasu szybkość zmian zmniejsza się do wartości ok.850 hPa. Wartość ta jest graniczna dla pompy , przy pomocy której wytwarzane było podciśnienie.

2/ Krzywa obrazująca małe rozszczelnienie układu /zał. nr2/ przedstawia spadek podciśnienia w czasie. W początkowej fazie spadek podciśnienia jest dość szybki. Po pewnym czasie rozszczelnienie przyjmuje kształt linii prostej opadającej /podciśnienie równomiernie spada wraz z upływem czasu/.Końcowa wartość wyniosła ok. 25 hPa.

3/ Krzywa obrazująca średnie rozszczelnienie układu /zał. nr3/ przedstawia również spadek podciśnienia w czasie. Kształt jest bardzo podobny jak wykres małej nieszczelności. Różni się jedynie szybkością spadku podciśnienia -jest szybszy.

4/ Czas zasysania i wielkość uzyskanego podciśnienia zależą od stopnia szczelności układu.

5/ Ze sporządzonego wykresu charakterystyki pompy
/zał. nr4/ zauważymy, że:

• w badanym przez nas układzie najwyższe podciśnienie uzyskaliśmy przy najmniejszej nieszczelności , co stanowi potwierdzenie wniosków opracowanych na podstawie wzorcowych pomiarów,

• wydatek pompy maleje wraz ze wzrostem podciśnienia,

• im większa nieszczelność układu, tym mniejsza wysokość ssania pompy. Pomijając straty liniowe oraz miejscowe teoretyczna wysokość ssania
  po 50 s jest odpowiednio dla :

- całkowitej szczelności

- małej nieszczelności

- średniej nieszczelności

• czas zasysania i wielkość uzyskanego podciśnienia zależą od stopnia szczelności układu.

• wydatek zasysanego powietrza spada ze wzrostem podciśnienia, zaś wydatek powietrza wchodzącego do układu na skutek nieszczelności rośnie,

• o dynamice procesu zasysania, a także wyznaczającymi jego granice są dla rozpatrywanego układu dwie wielkości: charakterystyka pompy próżniowej i stan techniczny układu wodno-pianowego określany charakterystyką O_n= f(
  p)
  

6/ Jak dowiadujemy się z danych teoretycznych dotyczących ssania , max. 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, niedokładności układu zasysającego, przecieków powietrza z zewnątrz. Wynika też ze strat ciśnienia w linii tzw. strat liniowych i lokalnych w linii ssawnej. Wykonane ćwiczenie udowadnia, iż nieszczelności układu ssącego w dużym stopniu są odpowiedzialne za wysokość ssania, a jeżeli są duże mogą spowodować przerwanie słupa wody lub uniemożliwić jej ssanie.

---