1.Charakterystyki pompy odśrodkowej

1.1.Wstęp teoretyczny.

Tematem ćwiczenia jest ustalenie metodą doświadczalną zależności między parametrami hydraulicznymi, mechanicznymi i elektrycznymi pompy odśrodkowej i zaprezentowaniu tychże zależności w postaci charakterystyk pracy:

• charakterystyki wysokości podnoszenia pompy,

• charakterystyki pobieranej mocy,

• charakterystyki współczynnika sprawności.

Istnieje wiele rodzajów pomp. Według najogólniejszego podziału można wyróżnić pompy wyporowe (np. pompy tłokowe) oraz pompy wirowe (np. pompy odśrodkowe). W przypadku drogiego rodzaju pomp różnica ciśnień wytwarzana jest przez szybki ruch obrotowy ruchomej części pompy, nazywanej wirnikiem.

Przy pracy pompy w układzie określa się trzy charakterystyczne wysokości, zwane manometrycznymi wysokościami ssania, tłoczenia i podnoszenia pompy. Są to kolejno różnice: rzędnych osi pompy i linii ciśnień tuż przed pompą, rzędnych linii ciśnień tuż za pompą i osi pompy oraz rzędnych linii ciśnień za i przed pompą.

Wysokość podnoszenia pompy jest zmienna i zależy od natężenia przepływu. W przypadku braku przepływu (zamknięty zawór na przewodzie tłocznym) także jest wytwarzana różnica ciśnień. Wysokość podnoszenia pompy obliczamy ze wzoru:

gdzie:

H_t - wysokość tłoczenia,

H_s - wysokość ssania,

H_p - wysokość podnoszenia pompy,

Δz - różnica rzędnych obydwu przekroi pomiarowych.

Pracująca pompa przekazuje strumieniowi cieczy pewną energię. Jej wartość podzielona przez czas, czyli moc użyteczna (przekazywana) wynosi:

gdzie:

γ_H2O - ciężar właściwy wody

Q - objętościowe natężenie przepływu

Moc pobieraną przez pompę oznacza się przez N_p. Ze względu na straty hydrauliczne w pompie i opory tarcia w urządzeniach musi być ona większa od mocy przekazywanej strumieniowi cieczy N_u. Stosunek obu mocy jest miarą jakości urządzenia i nosi nazwę współczynnika sprawności  pompy.

Często, zwłaszcza w przypadku niewielkich pomp, dostarcza się je od razu z odpowiednim silnikiem elektrycznym. Taki zestaw nazywa się agregatem pompowym. W tym przypadku zamiast mocy pobieranej przez pompę mierzy się moc pobieraną przez silnik i następnie określa się łączny współczynnik sprawności agregatu. Ma to miejsce w badanym przypadku.

Pomiaru natężenia przepływu dokonujemy za pomocą zwężki Venturiego. Liczymy je ze wzoru:

gdzie:

α F - stała dla danego zakresu pomiarowego równa
[m²],

g - przyspieszenie ziemskie,

Δh - różnica ciśnień pomiędzy przekrojem przed zwężką i w największym przewężeniu

ρ_m - gęstość cieczy manometrycznej

ρ - gęstość cieczy pompowanej

1.2.Przykładowe obliczenia.

ρ_,kg/m³] dla T=27,5ºC

ρ_Hg=13289,205kg/m³] dla T=26,25ºC

Przeliczenie [kG/cm²] na [m H₂O]

1 [kG/cm²] = 10⁵ [Pa]

p=ρgh

1 [kG/cm²]=10,227 [m H₂O]

Obliczenia dla 2 serii pomiarowej przy całkowicie otwartym zaworze na przewodzie ssawnym:

Wysokość tłoczenia:

H_t=3,8 kG/cm² · 10,227 m H₂O + 0,8 m = 39,663 m H₂O

Wysokość ssania:

Wysokość podnoszenia:

H_p = H_s + H_t = 39,663 + 0,542 = 40,204 m H₂O

Wydatek:

Mocy użyteczna:

[W]

Sprawność agregatu pompowego:

1.3.Wyniki obliczeń zawarte w tablicach

Zawór otwarty (tablica 1.1):

Lp.	Man. Mech.	M2	M1	Np	Ht	Hs	Hp	Q	Nu	Spraw.
		kG/cm^2	mm	mm	W	m	m	m	m^3/s	W	%
1	4,2	0	0	1320	42,939	0,480	43,419	0,000	0,000	0,000
2	3,8	5	2,5	1370	38,925	0,542	39,467	0,005	186,732	13,630
3	3,4	22	10	1410	34,912	0,751	35,664	0,009	337,472	23,934
4	3	44	21	1405	30,899	1,023	31,922	0,014	437,732	31,155
5	2,6	81,5	36,5	1425	26,886	1,485	28,371	0,018	512,901	35,993
6	2,2	132,5	59	1485	22,873	2,114	24,987	0,023	574,313	38,674
7	1,8	200	91	1495	18,859	2,947	21,806	0,029	622,458	41,636
8	1,4	270,5	123	1510	14,846	3,816	18,662	0,033	619,341	41,016
9	1	282,5	127	1425	10,833	3,964	14,797	0,034	498,988	35,017
10	0,6	289,5	130,5	1215	6,820	4,050	10,870	0,034	371,583	30,583

Zawór częściowo lekko zamknięty (tablica 1.2):

Lp.	Man. Mech.	M2	M1	Np	Ht	Hs	Hp	Q	Nu	Spraw
		kG/cm^2	mm	mm	W	m	m	m	m^3/s	W	%
1	3	100	18,5	1345	30,899	1,713	32,612	0,013	419,740	31,207
2	2,5	164,5	25	1365	25,883	2,509	28,391	0,015	424,784	31,120
3	2	317	57,5	1380	20,866	4,390	25,256	0,023	573,065	41,526
4	1,5	438,5	78,5	1395	15,850	5,888	21,737	0,027	576,312	41,313
5	1	448	80	1425	10,833	6,005	16,838	0,027	450,664	31,626

Zawór częściowo mocno zamknięty (tablica1.3):

Lp.	Man. Mech.	M2	M1	Np	Ht	Hs	Hp	Q	Nu	Spraw
		kG/cm^2	mm	mm	W	m	m	m	m^3/s	W	%
1	1	655	33	1400	10,833	8,558	19,391	0,017	333,328	23,809
2	1,5	652,5	32	1445	15,850	8,527	24,377	0,017	412,633	28,556
3	2	638	30,5	1445	20,866	8,348	29,214	0,017	482,792	33,411
4	2,5	410,5	22	1040	25,883	5,543	31,425	0,014	441,065	42,410
5	3	228	12,5	920	30,899	3,292	34,191	0,011	361,725	39,318

1.4.Wykresy

Dla tablica 1.1

Dla tablica 1.2:

Dla tablicy 1.3:

1.5.Wnioski końcowe:

1. Poszczególne parametry są ze sobą skorelowane

1. Wraz ze wzrostem natężenia przepływu wzrasta użyteczna moc pompy

1. Sprawności ma swoją wartość maksymalną (po jej osiągnięciu sprawność malejąe), która wskazuje optymalny zakres pracy pompy (najbardziej efektywny)

4. Pompa nie jest zbyt efektywna: wskazują na to niskie wysokości podnoszenia i niewielkie współczynniki sprawności

1

5

---