RIDICAREA CURBELOR CARACTERISTICE ALE UNEI POMPE CENTRIFUGE

1. Principiul lucrării

Lucrarea are ca scop prezentarea modului de obţinere a caracteristicilor energetice ale unei pompe centrifuge cu rotor deschis.

Pompa este o maşină hidraulică care transformă energia mecanică în energie hidraulică. Sarcina pompei sau înălţimea de pompare H reprezintă energia transmisă de pompă unităţii de greutate de lichid (1 Newton) între secţiunea de intrare şi cea de ieşire. Înălţimea de pompare H se calculează ca diferenţa dintre sarcina lichidului la ieşirea şi la intrarea în pompă.

(1)

unde pe şi pi sunt presiunile statice în secţiunile respective, ve şi vi sunt vitezele medii în secţiuni, iar ze şi zi

cotele axelor secţiunilor faţă de un plan de referinţă orizontal ales arbitrar.Se vor reprezinta pe acelaşi grafic principalele curbe caracteristice energetice pentru fiecare pompă:

caracteristica de sarcină caracteristica de putere caracteristica de randament a agregatului .

2. Instalaţia experimentală

Standul pe care se fac încercările experimentale este în circuit închis. Notaţiile utilizate în continuare se referă la schema standului din figura 1 şi la schema din figura 2. Astfel:

1. suport metalic;2. SA rezervor principal, de alimentare din oţel inoxidabil cu o capacitate de 100 l, prevăzut cu

robinet de reglare a debitului;3. vană fluture;4. P1 pompă multietajată: Q = 20 ÷ 70 l/min, H = 37,5 ÷ 18 mH2O, P = 0,55 kW la

n = 2900 rot/min;5. P2 pompă cu canal lateral: Q = 6,3 ÷ 31,5 l/min, H = 35 ÷ 10 mH2O, P = 0,3 kW la

n = 2900 rot/min;6. P3 pompă centrifugă cu autoamorsare: Q = 6,3 ÷ 31,5 l/min, H = 36 ÷ 15 mH2O, P = 0,45 kW

la n = 2900 rot/min;7. P4 şi P5 pompă centrifugă cu rotor deschis: Q = 25 ÷ 80 l/min, H = 13,3 ÷ 9 mH2O, P = 0,3 kW

la n = 2900 rot/min;8. vană de golire;9. unitate de alimentare cu tensiune electrică cu protecţie la supraîncărcare şi indicatoare digitale:

tensiune şi curent sau putere electrică;10. VR vană fluture – vană de reglare a debitului (utilizată la modificarea parametrilor în vederea

obţinerii curbelelor caracteristice ale pompei);11. SM rezervor de măsurare cu indicator de nivel din oţel inoxidabil cu o capacitate de 40 l, cu

robinet de reglare şi supapă de sens VR;12. traductoare de presiune pe aspiraţie şi pe refulare;13. vană rapidă pentru golirea rezervorului de măsurare;ps – manometru pentru măsurarea presiunii pe conducta de aspiraţie;pd – manometru pentru măsurarea presiunii pe conducta de refulare;

F1 şi F2 – rotametre.

1

Standul este dotat cu un singur motor electric de antrenare de curent alternativ (0,9 kW) care prin intermediul unui dispozitiv special de cuplare se poate conecta pe rând la fiecare pompă. Mărimile electrice sunt afişate la panoul electric.

Fig. 1. Standul experimental de încercare a diferitelor tipuri de pompe

Fig.2. Schema sinoptică a standului

3. Realizarea măsurărilor

Înainte de pornirea instalaţiei se închide complet vana VR de pe conducta de refulare precum şi toate celelalte vane de pe refularea pompelor. Se cuplează motorul electric la pompa care se doreşte să fie încercată. Se porneşte motorul şi se deschide vana corespunzătoare de pe refularea pompei.

Se deschide treptat vana VR de pe conducta de refulare, stabilindu-se diferite debite prin instalaţie, pentru care se citesc următoarele mărimi:

presiunea pi (la manometrul de pe aspiraţie); presiunea pe (la manometrul de pe refulare); debitul Q (cu ajutorul rotametrului F2 pentru pompele P4 şi P5 mărimile electrice U şi I (la panoul electric).

Mărimile citite şi cele calculate se trec în tabelul 1.

2

1

2

3

4 5 6 7 8

91011

12

13

4. Prelucrarea rezultatelor

Conductele de aspiraţie şi respectiv de refulare ale fiecărei pompe, au acelaşi diametru, deci şi vitezele din aceste secţiuni, determinate din ecuaţia de continuitate, sunt egale

, şi respectiv , atunci dacă

În concluzie, termenii cinetici se anulează, astfel că relaţia (1) de calcul a înălţimii de pompare, H, este simplificată

(2)

unde cm este difenţa dintre cotele la care sunt amplasate manometrele cu care se măsoara presiunile în cele două secţiuni

Puterea hidraulică, Ph, transmisă fluidului este (3)

Puterea electrică, Pel, consumată de pompă, (4)

unde tensiunea U şi intensitatea curentului electric I se citesc la panoul electric, iar se citeste pe motorul electric.

Astfel, randamentul agregatului, ηagr, (pompă + motor) se determină cu relaţia

[%] (5)

Tab. 1. Mărimile măsurate şi calculate pentru pompa P4

Nr.

crt.

Mărimi măsurate Mărimi calculate

Q [m3/h] pi

[bar]

pe

[bar]

U[V]

I[A]

Q[m3/s]

H[m]

Ph

[W]Pel

[W]ηagr

[%]1

2

3

4

5

6

7

8

Să se reprezinte pe acelaşi grafic pentru fiecare pompă, principalele curbe caracteristice: caracteristica de sarcină caracteristica de putere caracteristica de randament a agregatului .

CUPLAREA ÎN SERIE A DOUĂ POMPE CENTRIFUGE3

1. Principiul lucrării

Lucrarea are ca scop determinarea teoretic şi experimentală a caracteristicii de sarcină şi de randament a două pompe identice cuplate în serie.

În situaţia în care debitul necesar poate fi asigurat de către o pompă, însă înălţimea de pompare nu este suficientă, se recurge la cuplarea pompelor în serie. În general, se preferă înlocuirea pompelor înseriate cu pompe multietajate. Există însă situaţii, în care conducta de refulare este foarte lungă şi se utilizează cuplarea în serie a pompelor, amplasate la distanţe mari una de cealaltă, în scopul repompării (măririi presiunii de pe conducta de refulare).

Cu alte cuvinte, pentru cuplarea în serie a pompelor rezultă:

şi ,unde reprezintă energia raportată la greutate, necesară instalaţiei pentru ca prin aceasta să fie vehiculat debitul Q. Se urmăreşte obţinerea unei curbe similare, care să reprezinte energia raportată la greutate pe care o poate furniza ansamblul celor doua pompe cuplate în serie. Pentru aceasta, pornind de la caracteristicile de sarcină ale pompelor, la aceeaşi valoare a debitului, se adună valorile înălţimilor de pompare pe care le realizează pompele. Se obţine astfel curba:

care reprezintă sarcina ansamblului de pompe înseriate.

2. Instalaţia experimentală – este aceeasi ca cea de mai sus

3. Realizarea măsurărilor

Cuplarea în serie a pompelor P4 şi P5Se porneşte motorul montat la pompa P4, realizându-se cuplarea în serie astfel:- se închid vanele V1 şi V3;- se deschid vanele V2 şi V4;- se deschide treptat vana VR de pe conducta de refulare, stabilindu-se diferite debite prin

instalaţie, pentru care se măsoară mărimile: presiunea (la manometrul ps de pe aspiraţie); presiunea (la manometrul pd de pe refulare); debitul Q (cu ajutorul rotametrului F1); mărimile electrice U şi I (la panoul electric).

Mărimile citite şi cele calculate se trec în tabelul 2 pentru sistemul de pompe P4 şi P5 cuplate în serie.

4. Prelucrarea rezultatelor

Conductele de aspiraţie şi de refulare ale fiecărei pompe, au acelaşi diametru, deci şi vitezele din aceste secţiuni, determinate din ecuaţia de continuitate, sunt egale

, şi respectiv , atunci dacă

În concluzie termenii cinetici se anulează, astfel că relaţia (1) de calcul a înălţimii de pompare,H, este simplificată

(2)

unde cm este difenţa dintre cotele la care sunt amplasate manometrele cu care se măsoara presiunile în cele două secţiuni.

În mod similar se determină şi înălţimea de pompare a sistemului de pompe montate în serie

4

(3)

Puterea hidraulică, Ph, transmisă fluidului este (4)

Puterea electrică, Pel, consumată de motor, (5)

unde tensiunea U şi intensitatea curentului electric I se citesc la panoul electric, iar .Astfel, randamentul agregatului, ηagr , (pompă + motor) se determină cu relaţia

[%] (6)

Tab. 2. Mărimile măsurate şi calculate pentru pompa P4 si P5 in serie

Nr.

crt.

Mărimi măsurate Mărimi calculate

Q [m3/h] pi

[bar]

pe

[bar]

U[V]

I[A]

Q[m3/s]

H[m]

Ph

[W]Pel

[W]ηagr

[%]1

2

3

4

5

6

7

8

Se vor reprezenta pe acelaşi grafic principalele curbe caracteristice: caracteristica de sarcină ; caracteristica de cuplare în serie, obţinută teoretic (pompele fiind

identice se consideră ); caracteristica de sarcină a cuplajului serie determinată experimental.

5