RIDICAREA CURBELOR CARACTERISTICEALE UNEI POMPE CENTRIFUGE.

NOŢIUNI TEORETICE

O pompă centrifugă antrenată la o turaţia n de un motor, poate funcţiona într-o instalaţie de pompare cu debite diferite şi înălţimi de pompare corespunzătoare, în funcţie de care se modifică şi puterea absorbită şi randamentul.

Înălţimea de pompare H reprezintă energia transmisă do pompă unităţii de greutate de lichid (1 newton) între intrare şi ieşire. Inălţimea de pompare. H se calculează ca diferenţă între sarcina hidrodinamică (energia unităţii de greutate) la ieşire şi sarcina hidrodinamică la intrare

(1)

Înălţimea de pompare depinde do debit iar curba H = H(Q) este caracteristica de sarcină a pompei sau caracteristica internă. Pentru pompa centrifugă ea are aspectul din figura 1.

Fig. 1 Fig. 2

Dacă se măsoară debitul Q, din el se deduc vitezele respectiv .

În cazul ariilor egale la intrare şi ieşire, Ve = Vi şi termenul cinetic din (1) lipseşte.Se măsoară diferenţa de presiune între ieşire şi întrare (cu două manometre sau cu un manometru diferenţial) şi diferenţa de înălţime ze - zi.

Cu aceste valori din (1) se calculează H pentru un Q. Cele două valori determină un punct în planul {Q, H}.

Se modifică debitul şi se calculează H. In felul acesta se obţin mai multe puncte prin care se trasează curba caracteristică de sarcină.Puterea hidraulică transmisă lichidului se calculează cu formula

(2)Puterea mecanica P, necesară la arbore, este mai mare, trebuind să acopere atât

puterea hidraulică P, cât şi pierderile.

Randamentul pompei este (3)

Randamentul depinde şi el de debit. Reprezentarea funcţiilor şi conduce la curba caracteristică a puterii, respectiv curba caracteristică a

randamentului (fig. 1)Dacă nu se poate măsura puterea mecanică atunci se măsoară puterea electrică

Pel absorbită de motorul de antrenare (mai mare ca P cu pierderile din motor). Raportul Ph/Pel reprezintă randamentul ansamblului motor + pompa şi este egal cu produsul randamentelor celor două maşini. Astfel, randamentul agregatului este

(4)

În lucrarea de laborator se trasează curbele Pel = f4(Q) şi ηang = f5(Q).

Curbele caracteristice permit alegerea pompei care să funcţioneze în condiţii optime pentru H şi Q impuse de o situaţie concretă sau într-o instalaţie dată şi permit alegerea regimului optim de funcţionare.Dacă pe diagrama caracteristicii de sarcină a pompei (caracteristica internă) se trasează şi caracteristica instalaţiei H=f(Q) (caracteristica externă), atunci la intersecţia celor două curbe se află punctul do funcţionare F (fig.2).Prin modificarea caracteristicii instalaţiei (de exemplu prin acţionarea unei vane) punctul de funcţionare F se mută în F' şi pompa lucrează la alţi parametri: Q', H', P', η'

DESCRIEREA APARATULUI ŞI PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE

Pentru ridicarea curbelor caracteristice ale unei. pompe centrifuge, în laborator se foloseşte o instalaţie în circuit închis, (fig.3). Ea este compusă din rezervorul.(1) cu capacitatea utilă de 100 l, conducta de aspiraţie (2), pompa centrifugă (3) P = 350 W, Qn = 20 l/min, Hn=23 m, la U=220 V), conducta de refulare (4) venturimetrul (5) variametrul (6) şi robinetul pentru reglarea debitului (7).

Legăturile sunt realizate cu ţeavă de 3/4''.

Fig. 3

Presiunea la aspiraţie, notată pi, se măsoară cu manovacumetrul (8) în timp ce presiunea la refulare, notată pe, se măsoară cu manometrul (9). Diferenţa de cote între cele două prize de presiune este z1 - z2 = z12.

Motorul electric monofazic este alimentat de la reţea U = 220 V.

MODUL DE LUCRU ŞI PRELUCRAREA REZULTATELOR

Pornirea instalaţiei.- se verifică dacă robinetul (7) este închis ; .

Pompele centrifuge se pornesc cu vana pe refulare închisă (debit 0) pentru ca astfel ele absorb cea mai mică putere şi nu suprasolicită instalaţia electrică.- se porneşte motorul electric prin cuplare la reţea;- se deschide robinetul (7) pentru ca pompa să nu lucreze în gol şi debitul de lichid să-i asigure răcirea.

Debitul Q al pompei este debitul refulat sau debitul prin orice secţiune de pe conducta de refulare. El se măsoară cu tubul Venturi (5) , care reduce diametrul de curgere de la aproximativ 19mm la 10 mm, producând o diferenţă de presiune, care se măsoară cu manometrul diferenţial cu mercur racordat la prize.

Denivelarea mercurului δh se înscrie în tabel.Se citesc indicaţiile manovacuumetrului (8) şi manometrului (9),( şi ),

precum şi indicaţia wattmetrului montat pe alimentarea electromotorului şi se înscrie în tabel.

Se închide parţial robinetul şi se refac citirile. Se fac minimum 8 măsurări de la robinet complet deschis până la robinet închis (mers în gol).

Debitul Q se ia din curba de etalonare a tubului Venturi în funcţie de δh citit la manometrul diferenţial.

Vitezele Vi şi Ve sunt egale, deoarece secţiunile de intrare şi ieşire ale pompei sunt egale.

Înălţimea de pompare H se calculează din formula (1). Deoarece manometrele se găsesc la acelaşi nivel, diferenţa indicaţiilor lor reprezintă chiar înălţimea de pompare

Puterea hidraulică se calculează cu formula (2).Puterea electrică se determină prin înmulţirea indicaţiei wattmetrului cu

constanta aparatului K (pentru conexiuni la U= 240 V şi 1= 5 A, puterea este 1200W, iar indicaţia wattmetrului la capăt de scală este 120 diviziuni; rezultă K =1200/120 =10)Se trasează prin puncte curbele H=f1(Q) , Pel = f4(Q) şi ηang = f5(Q)

Nr.Date măsurate Date calculate Obs

δhm

Pe'Pa

Pi'Pa

P’

div.Q

m3/sHm

Ph

WPel

Wηang

%

1234

5

678

EXEMPLU DE CALCUL

Pentru exemplu de calcul s-au ridicat curbele caracteristice ale unei pompe centrifuge de tipul AN – 50-32-125 cu = 115mm.

Mărimi măsurate:

- h - denivelarea în manometrului cu mercur ataşat la tubul Venturi - - presiunea de refulare (măsurată la ieşirea din pompă)

- - presiunea de aspiraţie (măsurată la intrarea în pompă)- P’ - indicaţia wattmetrului

δh pe' pi' P’

m Pa Pa div.50 1,52 0,25 41

Mărimi calculate:

- debitul vehiculat prin pompă, exprimat în m3/s citit din curba de etalonare a tubului Venturi

- înălţimea de pompare (sarcina pompei), exprimată în m:

- puterea hidraulică, exprimată în W PH = gQH

- puterea electrică a motorului de antrenare), exprimată în W Pel = P’ K unde K – constanta aparatului = 10

- randamentul pompei, exprimat în %

Q H Ph Pel ηang

m3/s m W W %2,08 10-3 13 265,3 410 64,7

S-au executat opt măsurători pentru întreaga plajă de valori a debitelor (de la debit nul la debit maxim)

- Pe un acelaşi format A4, se trasează pe hârtie milimetrică curbe caracteristice:H = f (Q) – înălţimea de pomparePel = f (Q) – puterea electrică = f (Q) - randamentul

Nr.Date măsurate Date calculate Obs

δhm

Pe'Pa

Pi'Pa

P’

div.Q

m3/sHm

Ph

WPel

Wηang

%

1 0 10-

3 1,56 105 0 25 0 10-3 16 0 250 0

2 25 10-

3 1,49 105 0,20 105 30 1,22 10-3 15 180 300 60

3 50 10-

3 1,52 105 0,25 105 41 2,08 10-3 13 265,3 410 64,7

4 60 10-

3 1,53 105 0,30 105 44 2,30 10-3 12,5 294,4 440 70

5 75 10-

3 1,47 105 0,30 105 45 2,80 10-3 11 302,1 450 67

6100 10-

3 1,38 105 0,40 105 50 3,20 10-3 10 313,9 500 62,7

7130 10-

3 1,40 105

0,40 105 70 3,70 10-3 8 290,4 700 41,5

8150 10-

3 1,18 105 0,50 105 75 4,00 10-3 7 274,0 750 36,6