Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
Akademia Górniczo – Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Ćwiczenie nr 2: Charakterystyka pompy oraz sieci rurociągu.
Odwadnianie i przywracanie stosunków wodnych, ćwiczenia laboratoryjne
Prowadząca: mgr inż. Karolina Kaznowska-Opala
Wykonali:
Paweł Sobczak
Rafał Kramer
Karolina Fuksa
Franciszek Tłusty
Piotr Ochoński
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
kierunek: Inżynierii Środowiska
studia zaoczne, rok III, semestr VI, grupa 2
Data wykonania ćwiczenia: 24 maj 2014r.
1. Wstęp teoretyczny.Pompy to maszyny przepływowe, które służą do transportu cieczy na odległości. Praca pompy wirowej polega przede wszystkim, na równomiernym przepływie cieczy i charakteryzuje się ona zwartą budową oraz bezpośrednim sprzężeniem z silnikiem napędowym oraz możliwością regulacji wydatku. Podstawowe elementy budowy takiej pompy to korpus i umieszczony w jego wnętrzu wirnik z łopatkami.
Pracę pompy charakteryzują związki objętościowego natężenia przepływu tłoczonej cieczy z wytworzonym ciśnieniem, z zapotrzebowaniem mocy i ze sprawnością działania. Charakterystyka pompy wiąże wytworzone ciśnienie z objętościowym natężeniem przepływu, co z kolei jest łączone z charakterystyką sieci, czyli instalacji, w której przepływa medium. Parametry nominalne pompy to parametry, na jakie ona została zaprojektowana, i przy których pracuje optymalnie. Jednak to, przy jakich parametrach pompa pracuje w rzeczywistości zależy od jej doboru od układu pompowego. Możliwe kombinacje parametrów pomp pracujących przy stałej prędkości obrotowej można odczytać z jej charakterystyki. Charakterystyka pompy to wykres, na którym oś pozioma pokazuje wydajność, natomiast na osi pionowej pokazano pozostałe parametry: Hp (wysokość podnoszenia), Nu (moc użyteczna), η (sprawność), NPSH (naddatek kawitacyjny – różnica pomiędzy ciśnieniem napływu, a najniższą wartością ciśnienia wewnątrz pompy). Dla każdego z tych parametrów sporządzony jest osobny wykres, z którego można odczytać wartości wymienionych powyżej parametrów przy konkretnych wartościach wydajności pompy Q. Przebieg konkretnej charakterystyki zależy od typu pompy, natomiast wartość wyróżnika szybkobieżności określa jakościowo przebieg charakterystyki. Różnice jakościowe dotyczą m.in. tego, czy charakterystyka Hp(Q) jest bardziej „stroma” tzn. na ile zmniejsza się wysokość podnoszenia pompy przy wzroście wydajności, tego czy charakterystyka mocy Nu(Q) jest przeciążalna czy nie, tzn. czyn pobór mocy stale rośnie ze wzrostem wydajności czy też osiąga przy pewnej wydajności maksimum, a następnie spada. Charakterystyka sprawności η(Q) osiąga maksimum w pobliżu punktu nominalnego (najwyższej sprawności przy nominalnej wydajności). Z punktu widzenia eksploatacji istotne jest, czy przebieg sprawności w pobliżu punktu maksymalnego jest w miarę „płaski”, czy też sprawność wykazuje tam wyraźny „pik”, gdyż decyduje to o stratach energii, jakie ponosimy eksploatując pompę poza nominalnym punktem pracy.
Pompa z reguły nie pracuje samodzielnie, lecz współpracuje z układem pompowym, który składa się z rurociągów, zainstalowanej na niej armatury (zawory, przyrządy pomiarowe) oraz obiektów, z jakich pompa pobiera ciecz i do jakich je dostarcza.
Typowy układ pompowy składa się z pewnej instalacji; (zbiornik, rurociąg, armatura) po stronie ssawnej pompy oraz podobnej instalacji po stronie tłocznej. Jeżeli pompa bezpośrednio pobiera ciecz ze zbiornika bez rurociągu ssawnego i tłoczy ją przez rurociąg tłoczny, to taki układ nazywamy układem pompowym tłocznym. Typowy przykład to pompa zatapialna zanurzona w zbiorniku – tak jak podczas naszego ćwiczenia – w studni. Układy pompowe można podzielić na otwarte (układ zainstalowany w laboratorium) i obiegowe. Układy otwarte to takie, w których ciecz pobierana jest z jednego punktu i dostarczana do innego, a w obiegowych ciecz krąży w obiegu zamkniętym. Układy otwarte z kolei, dzielimy na proste (jedna nitka rurociągu od punktu poboru do punktu dostarczania) i rozgałęzione.
W celu pompowania cieczy przez układ pompowy należy pokonać jego statyczną wysokość podnoszenia (dla układu pompowego otwartego jest to różnica poziomów zbiorników po stronie ssawnej i tłocznej) oraz wysokość start ciśnienia na rurociągu. Straty ciśnienia na rurociągu dzieli się na miejscowe (powodowane przez przewężenia, urządzenia pomiarowe, złączki, zawory, kolana itp.) oraz liniowe (powodowane przez tarcie cieczy na odcinakach prostych rurociągu). Charakterystykę rurociągu wykonujemy poprzez jego inwentaryzację, obliczenie wielkości strat ciśnienia na rurociągu i przedstawia ją wykres zależności wysokości podnoszenia pompy do wielkości start ciśnień rurociągu.
Punkt pracy układu określony jest po przez naniesienie na wspólny wykres charakterystyki pompy i jej układu oraz określa go punkt przecięcia tych dwóch charakterystyk.
2. Cel i opis ćwiczenia.Celem ćwiczenia było sporządzenie charakterystyki pompy iukładu pompowego, w którym pompa pracowała oraz wyznaczenie punktu pracy pompy w danym układzie.
Charakterystykę pompy wyznaczono przez odczyt natężenia przepływu wody przy ustalonym ustawieniu zaworu. Natężenie przepływu wody reguluje się przez sterowanie obrotami pompy. Odczytuje się wartości natężenia przepływu, wysokość zwierciadła wody oraz wartości ciśnienia.
Charakterystykę sieci sporządzono po przez pomiary i inwentaryzację sieci.
Wartości odczytane i dane inwentaryzacji oraz obliczeń przedstawiono w pkt. 4. Tabele i wyniki obliczeń.
3. Wzory, obliczenia i stałe użyte w obliczeniach.3.1. Charakterystyka pompy.· Wysokość podnoszenia Hp.
Hp=Ht+Hs, m,
gdzie:
Ht – wysokość tłoczenia, [m],
Hs – wysokość ssania, [m], Hs=0.
· Wysokość tłoczenia Ht:
Ht=pt+pa,γwm,
gdzie:
pt – ciśnienie tłoczenia, [Pa],
pa – ciśnienie atmosferyczne,[Pa], pa=10132,5 Pa,
γw – ciężar właściwy wody, [N/m2], γw=9810 N/m2.
· Ciśnienie tłoczenia pt:
pt=p1+s-s0+Hg∙ρw∙g, Pa,
gdzie:
p1 – ciśnienie ssania, [Pa],
s –depresja, [m],
s0 – depresja początkowa, [m], s0=0,34m,
ρw – gęstość wody, [kg/m3], ρw=1000 kg/m3,
g – przyśpieszenie ziemskie, [m/s2], g=9,81m/s2.
· Moc użytkowa Nu:
Nu=pt∙Q, W,
gdzie:
Q – objętościowe natężenie przepływu, [m3/h],
· Sprawność η:
η=NuNs∙100%, %,
gdzie:
Ns – moc pobrana przez silnik pompy, [W], Ns=5,5kW.
3.2. Charakterystyka rurociągu.· Wysokość strat ciśnienia na rurociągu Hstrt.:
pstrt.=ρw∙g∙Hstrt.⇒Hstrt=pstrt.ρw∙g, m.
...