CHARAKTERYSTYKA POMPY ODŚRODKOWEJ

1. Celem ćwiczenia było ustalenie:

- charakterystyki podnoszenia pompy H0 (Q)

- charakterystyki pobieranej mocy N p (Q)

- charakterystyki współczynnika sprawności η (Q)

2. Wprowadzenie teoretyczne

Pompa jest urządzeniem mechanicznym, które wymusza przepływ cieczy oraz zwiększa energie mechaniczną przepływającego strumienia.

Pompy dzielą się na:

- wirowe (odśrodkowe)

- wyporowe ( np. pompy tłokowe)

Dla pomp wyróżnia się trzy charakterystyczne wysokości:

- ssania

- tłoczenia

- podnoszenia

Ponadto można wyróżnić następujące parametry charakteryzujące pompę:

- moc użyteczna

- moc pobierana przez pompę
(ze względu na opory tarcia jest ona większa od
)

- współczynnik sprawności pompy

W doświadczeniu wykorzystano pompę wirową (odśrodkową). Różnica ciśnień wytwarzana jest poprzez ruch obrotowy wirnika.

3.Wykonanie ćwiczenia.

W trakcie ćwiczenia dokonano pomiarów dla dziesięciu różnych natężeń przepływu.

Pomierzone w trakcie ćwiczenia wartości ilustruje poniższa tabela:

Nr pomiaru	Np [W]		PM [kG/cm^2]	h1Z[mm]	hz2[mm]	h1[mm]	h2[mm]	[mm]	[mm]
1	110		4.2	2	3	-7	-6	1	1
		110		4.2	2	3	-7			-6
	2	230		3.5	5	-6	-5			-12	7	11
		230		3.5	5	-6	-5			-12
	3	310		3.05	9	-11	0			-14	13,5	20
		320		3.1	8	-12	-1			-14
	4	360		2.65	14	-16	6			-18	23,5	30,5
		370		2.65	14	-17	5			-18
	5	400		2.3	19	-22	10			-20	31	42
		410		2.3	20	-23	11			-21
	6	420		2.0	24	-26	13			-25	39	49,5
		420		2.0	23	-26	14			-26
	7	440		1.45	31	-38	21			-32	55,5	70
		460		1.45	32	-39	23			-35
	8	470		1.0	39	-48	31			-42	69,5	86
		470		1.0	39	-46	28			-38
	9	440		0.5	46	-58	35			-48	86,5	103,5
		450		0.5	47	-56	40			-50
	10	440	0.25		51	-65	41			-55	95,5	115
		440	0.25		50	-64	42			-53

Gdzie:

N_p [W]- moc pobierana przez silnik pompy,

P_M [kG/cm^2]- ciśnienie w przewodzie zmierzone za pomocą manometru mechanicznego.

h1Z, h2Z - poziom wody w odpowiednio lewym i prawym słupku piezometru podłączonym do zwężki Venturiego

h1, h1- poziom wody w odpowiednio lewym i prawym słupku piezometru podłączonym do zbiornika

Dodatkowo pomierzono następujące wartości:

• Temperatura otoczenia
  

• Temperatura wody w zbiorniku:
  

• Różnica wysokości pomiędzy osią przewodu ssącego a osią manometru mechanicznego:
  

• Wysokość zwierciadła wody w zbiorniku ponad oś przewodu ssącego bezpośrednio przed wlotem do pompy
  

Z tablic odczytano następujące wartości:

• 
  -gęstość wody w zbiorniku

• 
  -gęstość rtęci w manometrze

• 
  -gęstość wody w manometrze

• 
  

Obliczanie natężenia przepływu.

Natężenie przepływu wyznaczaliśmy przy pomocy zwężki Venturiego.

Przykładowe obliczenia dla pomiaru nr 5:

Wyznaczanie błędu natężenia przepływu:

Analogiczne obliczenia zostały wykonane dla pozostałych serii pomiarowych, co ilustruje poniższa tabela:

Nr pomiaru
1	0,000096	0,0000958
2	0,000317	0,0000289
3	0,000429	0,0000214
4	0,000529	0,0000174
5	0,000621	0,0000149
6	0,000675	0,0000136
7	0,000802	0,0000115
8	0,000889	0,0000103
9	0,000975	0,0000094
10	0,001028	0,0000089

Obliczanie wysokości podnoszenia pompy.

Wysokość podnoszenia pompy w wykonywanym ćwiczeniu określa wzór:

, gdzie:

- wysokość ssania

-wysokość tłoczenia

, stąd:

Przykładowe obliczenia wstawione dla pomiaru piątego:

1 kG (kilogram-siła) = 9,81 N, stąd

Rachunek błędów:

(wynika z niedokładności odczytu temperatury wody
)

(wynika z niedokładności odczytu temperatury otoczenia
)

(wynika z niedokładności odczytu temperatury otoczenia
)

Analogicznie przeprowadzono obliczenia dla pozostałych wymiarów, których wyniki tablicowano:

Numer pomiaru
1	42,24325	0,04886
2	35,2961	0,105704
3	31,11412	0,16819
4	26,97617	0,264945
5	23,55919	0,337427
6	20,65011	0,41494
7	15,33986	0,574996
8	11,00141	0,710848
9	6,199063	0,875936
10	3,80418	0,963375

Wyznaczanie mocy użytkowej pompy:

Przykładowe obliczenia dla pomiaru 5

Rachunek błędów:

Analogiczne obliczenia przeprowadzono dla pozostałych pomiarów, co ilustruje poniższa tabela.

Numer pomiaru	N	ΔN
1	39,60236	39,64816
2	109,7455	10,30553
3	130,4476	7,227529
4	139,667	5,95098
5	143,1359	5,458064
6	136,2036	5,488439
7	120,319	6,228856
8	95,64473	7,292161
9	59,12346	8,925466
10	38,2449	10,01776

Wyznaczanie współczynnika sprawności pompy:

Wzór na sprawność pompy ma postać:

, gdzie:

-moc użytkowa pompy,

- moc pobrana.

Wartości
odczytane zostały bezpośrednio z watomierza, wartości odczytów dla każdego odczytu uśredniono.

Przykładowe obliczenia wstawione dla pomiaru 5:

Błąd współczynnika sprawności:

Analogiczne obliczenia przeprowadzono dla pozostałych pomiarów, co ilustruje poniższa tabela:

Numer pomiaru
1	36,0021	39,3167
2	47,7154	6,5552
3	41,4119	3,6091
4	38,2649	2,6788
5	35,3422	2,2203
6	32,4294	2,0789
7	26,7375	1,9784
8	20,3499	1,9845
9	13,2861	2,3043
10	8,6920	2,4743

Wnioski:

Na podstawie zamieszczonego wykresu krzywych charakterystycznych można stwierdzić:

• Wraz ze wzrostem natężenia przepływu sprawność i wysokość podnoszenia maleją, rośnie zaś moc pobierana pompy.

• Przy niskim natężeniu przepływów powstają spore niedokładności wysokości podnoszenia i sprawności, wynikają one ze sposobu liczenia błędów metodą różniczki zupełnej.

• Można stwierdzić, że badana pompa wykazuje niską sprawność, mniejszą niż 50%. Należy także stwierdzić, że najlepsze warunki pracy pompa wykazuje, przy pośrednim otwarciu zaworu na przewodzie tłocznym odpowiadającym natężeniom przepływu w przedziale ok. 0,3 l/s do 0,7 l/s.

---