SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ		LABOLATORIUM HYDROMECHANIKI
Ćwiczenie nr: 8 Temat : Badanie charakterystyk pomp wirowych odśrodkowych i ich współpracy szeregowej i równoległej	Pluton : II	Imię i Nazwisko : Pomorski Wojciech
				Grupa : C
Prowadzący:	Data wyk: 03.03.2002 r.	Data złożenia 18.03.2002 r.	Ocena :

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z wykonywaniem charakterystyki pomp wirowych odśrodkowych.

Schemat stanowiska.

Schemat stanowiska pomiarowego.

1 - pompa, 2 - zawór zwrotny, 3 - zawór kulowy, 4 - zawór kulowy, 5 - smok ssawny,

6 - przepływomierz magnetyczny, 7 - zawór regulacyjny, 8 - zawór odcinający,

9 - wakuometr, 10, 11 - manometry sprężynowe, 12 - tensometryczny czujnik ciśnienia, 13 - miernik ciśnienia, 14 zbiornik wody.

Stanowisko przedstawione na schemacie umożliwia zdjęcie charakterystyki pojedynczej pompy wirowej odśrodkowej, jak również dwóch pomp przy współpracy równoległej oraz szeregowej, przy odpowiednim nastawieniu zaworów kierunkowych.

1. Charakterystyka pojedynczej pompy wirowej odśrodkowej - zawór nr 4 oraz zawory 3 i 4 na tłoczeniu drugiej pompy zamknąć, włączyć pompę 1.

2. Charakterystyka dwóch pomp przy współpracy równoległej - zawory nr 4 na przewodach tłocznych obu pomp zamknięte, zawór nr 3 otwarty.

3. Charakterystyka dwóch pomp przy współpracy szeregowej - zawór nr 3 zamknięty, nr 4 otwarty na przewodzie tłocznym pierwszej pompy, zawór nr 4 zamknięty nr 3 otwarty na przewodzie tłocznym drugiej pompy .

Wiadomości ogólne.

Pompa wirowa

Pompa jest maszyną służącą do podnoszenia cieczy z poziomu niższego na wyższy lub przetłaczania jej z obszaru o niższym ciśnieniu do przestrzeni o wyższym ciśnieniu.

W procesie pompowania, pompa jako maszyna bierna otrzymuje energię mechaniczną od silnika napędowego.

Pompami wirowymi nazywamy pompy, których organem roboczym jest obracający się wirnik, powodujący zwiększenie krętu cieczy w obrębie wirnika.

Parametry układu pompowego.

Pompa wraz ze współpracującym z nim przewodem nazywamy układem pompowym. Rozróżniamy układy pompowe: ssący, tłoczący, ssąco - tłoczący, o obiegu zamkniętym, lewarowy, z napływem (gdy pompa znajduje się poniżej poziomu cieczy w zbiorniku dolnym) i inne.

H_gs - geometryczna wysokość ssania,

H_gp - geometryczna wysokość tłoczenia,

H_gp - geometryczna wysokość podnoszenia,

ΔH_strs - opory przepływu po stronie ssawnej,

ΔH_strt - opory przepływu po stronie tłocznej,

H_ms - manometryczna wysokość ssania,

H_mt - manometryczna wysokość tłoczenia,

H_mp - manometryczna wysokość podnoszenia.

Parametry pracy pompy.

W skład parametrów pracy pompy wchodzą:

• wysokość podnoszenia pompy,

• wydajność pompy,

• moc użyteczna,

• sprawność pompy,

Wysokość podnoszenia jest sumą przyrostów wysokości, ciśnienia, położenia i prędkości pomiędzy wlotem i wylotem. Na wysokość podnoszenia ma wpływ: miejsce pracy pompy (wysokość nad poziomem morza), ciśnienie atmosferyczne panujące w miejscu pracy pompy i opory występujące w układzie pompowym.

Wydajność pompy jest to natężenie przepływu w układzie pompowym.

Moc użyteczna pompy jest to moc zużyta na zwiększenie energii pompowanej cieczy. Zatem:

γ_c - ciężar właściwy cieczy podnoszonej (wody) w kg/m3

Mocą na wale pompy nazywamy moc pobieraną przez pompę i określoną przez bezpośredni pomiar momentu napędzającego pompę.

η_s- sprawność silnika elektrycznego,

N_s - moc silnika elektrycznego.

Regulacja wydajności pompy.

Rozróżniamy regulację:

• przy stałej prędkości obrotowej (dławieniem wypływu),

• przy zmiennej prędkości obrotowej (regulując obroty wału).

Regulacja pomp wirowych dotyczy zmiany wartości obu głównych parametrów pracy Q i H.

Regulacja poprzez zmianę obrotów.

1. Wydajność jest wprost proporcjonalna do jej obrotów:

n -obroty.

2. Wysokość jest wprost proporcjonalna do kwadratu obrotów:

3. Zapotrzebowanie mocy jest wprost proporcjonalne do obrotów:

Współpraca pomp o jednakowych charakterystykach.

Równoległa

Szeregowa.

Tabele pomiarowe i wyniki.

Pojedyncza pompa.

Nr pom.	Q [dm^3/s]	Ht1 [m]	N [kW]	UWAGI
1.	50,0	0,11	116,6	Watomierz x 10 / przez 3 fazy
2.	54,8	0,02	100,0
3.	45,0	0,18	120,0
4.	40,0	0,24	120,0
5.	35,0	0,30	120,0
6.	30,0	0,34	116,6
7.	25,0	0,36	113,3
8.	20,0	0,40	106,6
9.	15,2	0,42	96,6
10.	10,1	0,44	83,3
11	5,0	0,46	66,6

Równoległe połączenie pomp.

Nr pom	Q [dm^3/s]	Ht [m]	N [kW]	UWAGI
1.	98,5	0,10	2100	Watomierz wsk. x 2x 3 x 10
2.	89,3	0,16	2160
3.	79,2	0,24	2190
4.	68,2	0,28	2160
5.	58,9	0,32	2100
6.	48,7	0,36	1980
7.	38,6	0,40	1860
8.	28,8	0,42	1680
9.	19,5	0,44	1500
10.	10,0	0,46	1266
11.	0,9	0,47	960

Szeregowe połączenie pomp.

Nr pom	Q ( dm^3/s )	Ht1 (m)	Ht (m)	N ( kW )	UWAGI
1.	55,9	0,02	0,02	1920	Watomierz wsk. X2 x3 x10
2.	50,1	0,12	0,21	2100
3.	45,3	0,18	0,34	2160
4.	39,8	0,24	0,48	2160
5.	34,2	0,3	0,58	2160
6.	29,1	0,34	0,66	2100
7.	24,9	0,37	0,63	2040
8.	20,2	0,40	0,78	1920
9.	15,1	0,42	0,84	1680
10.	10,4	0,44	0,88	1500
11.	4,6	0,46	0,72	1200
12.	1,4	0,47	0,93	1020

Przykładowe obliczenia dla pomiaru 9 (pojedyncza pompa).

Wydajność w l/s.

Wysokość podnoszenia Hp

Przeliczam ciśnienia ssania i tłoczenia z MPa na m.sł. wody.

0,1 Mpa - 10 m.sł. wody 0,1 Mpa - 10 m.sł.wody

0,0 Mpa - H _s9 m.sł. wody 0,42 Mpa - H_t9 m.sł.wody

H_s9 = 0 H_t9 = 42 m.sł.wody

gdzie m = 1 m

Moc użyteczna

Moc na wale silnika.

Sprawność pompy.

Przykładowe obliczenia dla pomiaru 9 (równoległe połączenie pomp).

Wydajność w l/s.

Wysokość podnoszenia Hp

Przeliczam ciśnienia ssania i tłoczenia z MPa na m.sł. wody.

0,1 Mpa - 10 m.sł. wody 0,1 Mpa - 10 m.sł.wody

0,0 Mpa - H _s9 m.sł. wody 0,44 Mpa - H_t9 m.sł.wody

H_s9 = 0 H_t9 = 44 m.sł.wody

gdzie m = 1 m

Moc użyteczna

Moc na wale silnika.

Sprawność pompy.

Przykładowe obliczenia dla pomiaru 9 (szeregowe połączenie pomp).

Wydajność w l/s.

Wysokość podnoszenia Hp

Przeliczam ciśnienia ssania i tłoczenia z MPa na m.sł. wody.

0,1 Mpa - 10 m.sł. wody 0,1 Mpa - 10 m.sł.wody

0,0 Mpa - H _s9 m.sł. wody 0,84 Mpa - H_t9 m.sł.wody

H_s9 = 0 H_t9 = 84 m.sł.wody

gdzie m = 1 m

Moc użyteczna

Moc na wale silnika.

Sprawność pompy.

Wykresy

W załączeniu na końcu pracy.

Wnioski.

1. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że moc użyteczna jest mniejsza od mocy pobieranej przez pompę z silnika. Wynika z tego, że w pompie występują znaczne straty spowodowane: oporami przepływu cieczy i oporami mechanicznymi w pompie i silniku (łożyska, przekładnie).

2. Z charakterystyki pomp można odczytać zależności: wydajności pompy od wysokości podnoszenia.

3. Z wykresów wynika, że w wyniku połączenia pomp szeregowo wysokość podnoszenia wzrasta dwukrotnie, a przy połączeniu równoległym dwukrotnie wzrasta wydajność. Ma to praktyczne zastosowanie w wyborze połączenia, dwóch pomp, w zależności od oczekiwanych wyników.

PP

H_gt

ΔH_strt

H_mt

H_gp

ΔH_strs

H_gs

H_ms

H_mp

Schemat układu pompowego ssąco - tłoczącego.

P₁

P₂

Q_c = Q₁ + Q₂ = 2Q

H_c = f(Q)

H₁ = f(Q)

H

Q

P₂

P₁

Q_c = Q₁ = Q₂

Q

H

H₁ = f(Q)

H_c = f(Q)

---