pompa

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
CHARAKTERYSTYKA POMPY WIROWEJ I SIECI
1. Wprowadzenie
Pompy są maszynami przepływowymi służącymi do przemieszczania cieczy w róż-
nych instalacjach. Umożliwiają one przetłaczanie cieczy w poziomie i na odpowiednie
wysokości oraz pomiędzy przestrzeniami o innych wartościach ciśnienia. Ze względu
na sposób przekazywania energii do cieczy, wyróżnia się zasadniczo pompy tłokowe,
wirowe i specjalne.
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 oddziaływa-
nia łopatek rotującego wirnika na ciecz znajdującą się w korpusie i wprawiania jej w
ruch obrotowy. Pod działaniem wytworzonej siły odśrodkowej cząstki cieczy prze-
mieszczają się wzdłuż łopatek w kierunku zewnętrznego obwodu wirnika, a na wlocie
powstaje podciśnienie i następuje zasysanie cieczy do wnętrza korpusu. Podczas prze-
pływu 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 działa-
nia. 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 su-
my ciśnienia dynamicznego i oporów przepływu oraz hydrostatycznego ciśnienia słupa
cieczy w instalacji i różnicy ciśnień w przestrzeni - nad powierzchnią cieczy - zbiorni-
ka 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 rysunku 1 przedstawione są przykładowe charakterystyki zespołu sieć- pompa.
Jednostki układu współrzędnych to:[m słupa wody] dla rzędnych i [m
3
/s] dla odcię-
tych.
Rys.1. Charakterystyka zespołu sieć-pompa:
1-charakterystyka sieci, 2-charakterystyka pompy, P-punkt pracy.
Pompa ma najczęściej charakterystykę o przebiegu parabolicznym. Dokładnie para-
boliczna jest charakterystyka sieci, gdyż ciśnienie dynamiczne i opory przepływu są
proporcjonalne do kwadratu objętościowego natężenia przepływu.
Ciśnienia wytwarzane przez pompę podczas przetłaczania cieczy z dolnego zbior-
nika do górnego, gdy w obydwóch z nich ciśnienia nad lustrem mają identyczne warto-
ści oraz równe są średnice przewodu ssącego i tłoczącego, można zapisać następują-
cymi wzorami:
H
u
= (
∆
p
s
+
∆
p
t
)/
ρ
g +H
s,t
;
(1)
.
V
;
(2)
gdzie:
H
u
-
użyteczna wysokość podnoszenia [m],
H
g
- geometryczna wysokość podno-
szenia [m],
H
s,t
-
różnica wysokości zamocowania ciśnieniomierzy [m], ∆
p
s
-
podci-
śnienie na ssaniu [Pa], ∆
p
t
- nadciśnienie na tłoczeniu [Pa], ρ - gęstość wody [kg/m
3
],
g – przyspieszenie ziemskie [m/s
2
], ξ
-
współczynnik oporów sieci [s
2
/m
5
].
Dla charakterystyki pompy, „
H
u
”
jest ciśnieniem wytwarzanym przez tę pompę (i
przekazywanym sieci) stosownie do objętościowego natężenia przepływu cieczy.
Wielkość ta („
H
u
”
) w odniesieniu do charakterystyki sieci (wzór 2) wyraża całkowite
zapotrzebowanie ciśnienia, niezbędne do uzyskania wymaganego przepływu w instala-
cji. We wzorze (2), geometryczna wysokość podnoszenia jest różnicą wysokości po-
ziomów cieczy w zbiorniku czerpalnym i odbiorczym, natomiast drugi składnik tej
sumy wnosi wspólny udział ciśnienia dynamicznego i wszystkich oporów przepływu.
Budowa instalacji doświadczalnej do wykonania niniejszego ćwiczenia sprawia, że
jej geometryczną wysokością podnoszenia jest różnica wysokości poziomego, najwyż-
szego odcinka przewodu tłoczącego i poziomu lustra cieczy w zbiorniku czerpalnym.
H
u
= H
g
+
ξ
2. Cel pracy
Zadaniem do wykonania jest doświadczalne wyznaczanie charakterystyki sieci i
pompy wirowej, a następnie określenie parametrów punktu pracy tego zespołu
3. Aparatura doświadczalna
Instalacja do wyznaczania charakterystyki sieci i pompy jest przedstawiona
schematycznie na rysunku 2. Zawiera ona następujące elementy składowe: 1-pompa
wirowa, 2-zmiennoobrotowy silnik prądu stałego, 3-zbiornik czerpalny, 4-zbiorniki
odbiorcze, 5-przewód ssący, 6-przewód tłoczący, 7-zawór na przewodzie ssącym; 8-
zawór na przewodzie tłoczącym, 9-wakuometr, 10-manometr, 11-zawór trójdrożny,
12-zawory na przewodach spustowych, 13-blok zasilania napędu pompy, 14-
autotransformator.
Rys.2. Schemat aparatury doświadczalnej:
1-pompa wirowa, 2-zmiennobrotowy silnik prądu stałego, 3- zbiornik czerpalny, 4-zbiornik
odbiorcze, 5-przewód ssący, 6-przewód tłoczący, 7-zawór ssący, 8-zawór tłoczący, 9-
wakuometr, 10-manometr, 11-zawór trójdrożny, 12-zawór spustowy, 13-blok zasilania, 14-
autotransformator.
Na zbiorniku czerpalnym, usytuowanym poziomo, zamocowany jest poziomow-
skaz rurkowy, kurek odpowietrzający i króciec służący do napełnienia i okresowego
uzupełniania wody ( pobierana z sieci wodociągowej ). Zbiorniki odbiorcze zaopatrzo-
ne są w mierniki objętości napełnienia ( wyskalowane w litrach ) i kurki odpowietrza-
jące.
W bloku zasilania pompy znajduje się wyłącznik, lampka kontrolna i układ pro-
stowniczy prądu przemiennego z sieci oraz mierniki napięcia i natężenia prądu poda-
wanego z autotransformatora, a także wskaźnik liczby obrotów silnika ( i pompy )
współpracujący z prądnicą prądu stałego zesprzęgloną z silnikiem.
4. Metodyka prowadzenia doświadczeń
Pomiary wykonuje się w dwu seriach, aby w każdej z nich otrzymać odpowiednią
charakterystykę.
Wyznaczenie charakterystyki sieci polega na wykonaniu pomiarów umożliwiają-
cych obliczenie wartości użytecznej wysokości podnoszenia ( interpretacja „
H
u
” dla
sieci ), odpowiadających różnym wartościom objętościowego natężenia przepływu
wody dla ustalonego otwarcia zaworów na ssaniu i tłoczeniu, utrzymując przy tym
praktycznie stały poziom wody w zbiorniku czerpalnym.
Sposób postępowania jest następujący:
1-zawór trójdrożny ustawia się w pozycji ( linie nacięć ) umożliwiającej dopływ wody
do jednego ze zbiorników odbiorczych z otwartym zaworem spustowym,
2-włącza się blok zasilania i za pomocą autotransformatora nastawia maksymalną
liczbę obrotów pompy (ok.1000/min. ),
3-zaworami na przewodzie tłoczącym i ssącym doprowadza się do uzyskania możliwie
dużych wskazań manometru ( ok.1.0 kG/cm
2
) i wakuometru (ok. 0.4kG/cm
2
),
otrzymując przedział wartości ∆
p
t
i ∆
p
s
dla kilku (6
÷
7) pomiarów,
4-w tej serii pomiarów ustawienia zaworów pozostają niezmienne,
5-dla nastawionej maksymalnej liczby obrotów pompy odczytuje się wskazania ma-
nometru i wakuometru,
6-po zamknięciu zaworu spustowego, w zbiorniku odbiorczym gromadzi się dopływa-
jącą wodę i mierzy czas przyrostu objętości (np. w zakresie 4l
÷
8l), a następnie wo-
dę tę wypuszcza się ze zbiornika,
7-z tego pomiaru powstaje jeden (najwyżej położony) punkt charakterystyki sieci,
8-przed rozpoczęciem następnego pomiaru przestawia się zawór trójdrożny w pozycję
(linie nacięć) zasilania drugiego zbiornika i zamyka zawór spustowy,
9-ten następny pomiar wykonuje się obniżając liczbę obrotów pompy (np.o100/min.)
oraz odczytując wskazania ciśnieniomierzy i wyznaczając natężenie przepływu za
pomocą drugiego zbiornika,
10-stosownie do przyjętej liczby pomiarów, przedstawione postępowanie jest powta-
rzane kilkakrotnie.
Naprzemienne wykorzystywanie obydwóch zbiorników przyspiesza wyraźnie wyko-
nanie serii pomiarowej.
Charakterystykę pompy wyznacza się prowadząc pomiary-podobnie jak w po-
przedniej serii-dla określenia wartości użytecznej wysokości podnoszenia (interpreta-
cja „
H
u
” dla pompy), odpowiadających różnym wartościom objętościowego natężenia
przepływu wody, gdy ustalona jest liczba obrotów pompy i praktycznie nie zmienia się
poziom wody w zbiorniku czerpalnym. Postępowanie w tym przypadku jest następują-
ce:
1-zawór trójdrożny ustawia się w pozycji zasilania jednego ze zbiorników odbiorczych
(otwarty zawór spustowy),
2-za pomocą autotransformatora wybiera się liczbę obrotów pompy (możliwie dużą) na
skali obrotomierza,
3-zaworami na ssaniu i tłoczeniu nastawia się początkowe wskazania ciśnieniomierzy,
aby uzyskać wystarczająco szeroki zakres dla wyboru punktów pomiarowych,
4-pierwszym pomiarem może już być odczyt początkowych wskazań wakuometru i
manometru oraz wyznaczenie wartości objętościowego natężenia przepływu wody
w tym stanie za pomocą zbiornika odbiorczego (po zamknięciu zaworu spustowe-
go),
5-kolejne pomiary-dające następne punkty charakterystyki pompy-wykonuje się otwie-
rając stopniowo zawór na przewodzie tłoczącym oraz notując aktualne wskazania
ciśnieniomierzy i wyznaczając (naprzemiennie używane zbiorniki odbiorcze) war-
tości objętościowego natężenia przepływu,
6-w każdym pomiarze tej serii należy utrzymać przyjętą liczbę obrotów pompy.
5. Opracowanie wyników doświadczeń
Po zakończeniu pomiarów dysponuje się wartościami podciśnienia na ssaniu
(
∆
p
s
[kG/cm
2
]) i nadciśnienia na tłoczeniu (
∆
p
t
[kG/cm
2
]) oraz wartościami objętości
wody (V[l]) i czasu (t[s]) jej gromadzenia. Na podstawie wyników doświadczeń obli-
cza się wartości użytecznej wysokości podnoszenia i objętościowego natężenia prze-
pływu w sposób identyczny dla obydwu serii pomiarowych:
1-przeliczenie wartości ∆
p
t
i ∆
p
s
w [kG/cm
2
] na wartości w [Pa],
2-obliczenie wartości użytecznej wysokości podnoszenia:
H
u
=(
∆
p
s
+
∆
p
t
)/
ρ
g + H
s, t ;
H
s, t
= 0.65m;
3-obliczenie wartości objętościowego natężenia przepływu:
.
V = V /1000 t
.
Mając zależność użytecznej wysokości podnoszenia od objętościowego
przepływu wody w instalacji dla obydwu serii, można następnie przedstawić je
na wykresie
(H
u
,
.
V )
i odczytać z niego parametry otrzymanego punktu pra-
cy.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

fotocafe.xlx.pl