Ćwiczenie 3.pdf - SGSP

Ćwiczenie 3
WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK POMP WIROWYCH POŁĄCZONYCH
SZEREGOWO LUB RÓWNOLEGLE
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Hgs − geometryczna wysokość ssania, m
Hgt − geometryczna wysokość tłoczenia, m
Hgp − geometryczna wysokość podnoszenia, m
Hms − manometryczna wysokość ssania, m
Hmt − manometryczna wysokość tłoczenia, m
Hmp − manometryczna wysokość podnoszenia, m
Hp max − maksymalna, teoretyczna wysokość podnoszenia pompy dla wydatku Q=0, m
Hu − użyteczna wysokość podnoszenia, m
hss − wysokość strat ciśnienia w układzie ssawnym, m
hst − wysokość strat ciśnienia w układzie tłocznym, m
Δhr − wysokość straty ciśnienia wywołanej oporami ruchu cieczy, m
m − różnica poziomów pomiędzy manometrami mierzącymi ciśnienie na rurociągu tłocznym i
ssawnym, m
Ns − moc silnika elektrycznego, kW
np − liczba pomp
ct − średnia prędkość cieczy na wylocie pompy, m/s
cs − średnia prędkość cieczy na wlocie pompy, m/s
ps − ciśnienie mierzone na wlocie do króćca ssawnego pompy, N/m2 − ciśnienie mierzone na wylocie z króćca tłocznego pompy, N/m2 pt
Qmax − maksymalny, teoretyczny wydatek pompy dla zerowej wysokości podnoszenia, dm3 /s
η − sprawność całkowita pompy
ηh − sprawność hydrauliczna pompy (uwzględnienie tarcia i oporów miejscowych przy ruchu
cieczy wewnątrz pompy)
η m − sprawność mechaniczna (uwzględnienie tarcia między powierzchnią wirnika a cieczą wypełniającą
wnętrze pompy)
ηs − sprawność silnika elektrycznego ustalona przez producenta pomp
ηv − sprawność objętościowa pompy (uwzględnienie wyciekania cieczy przez nieszczelności,
dławiki, itp.)
1. Cel i zakres ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z praktycznym wyznaczaniem charakterystyk roboczych
pomp wirowych połączonych szeregowo lub równolegle.
2. Wprowadzenie teoretyczne
2.1. Określenia podstawowe
Pompy są maszynami służącymi do podnoszenia cieczy z poziomu niższego na poziom
wyższy lub do przetłaczania cieczy z obszaru o ciśnieniu niższym do obszaru o ciśnieniu wyższym.
Działanie pomp polega na wytwarzaniu różnicy ciśnień pomiędzy jej stroną ssawną i tłoczną. Istotna
różnica między pompami a wszystkimi innymi przenośnikami cieczy (np. strumienicami) polega na
istnieniu organu roboczego, który oddziela obszar ssawny od obszaru tłocznego. Pompy przenoszą
energię mechaniczną z jakiegokolwiek zewnętrznego źródła energii na przepływające przez nie ciecze,
powodują zatem wzrost energii strumienia cieczy. Energia na wylocie z pompy jest zużywana na
podniesienie cieczy i pokonanie oporów hydraulicznych w przewodzie tłocznym.

Układ złożony z przewodu ssawnego, pompy i przewodu tłocznego nazywamy układem
pompowym. Pompami wirowymi nazywamy pompy, których organem roboczym jest osadzony na
obracającym się wale wirnik, powodujący zwiększenie krętu lub krążenia cieczy przepływającej przez
jego wnętrze.
Pracę pompy charakteryzują następujące wielkości podstawowe: wysokość ssania, tłoczenia i
podnoszenia, wydajność oraz moc i sprawność. Na rys. 3.1 pokazano schemat układu pompowego, na
którym pokazano geometryczną wysokość ssania (Hgs), tłoczenia (Hgt) i podnoszenia (Hgp).
pompa
Rys. 3.1. Schemat układu pompowego
Całkowita geometryczna wysokość podnoszenia Hgp
H gt
H gs
H gp
Całkowita geometryczna (niwelacyjna) wysokość podnoszenia Hgp jest to różnica poziomów
zwierciadeł cieczy w zbiorniku górnym i dolnym, bez względu na to, czy zwierciadła te są swobodne
czy też znajdują się pod ciśnieniem różnym od atmosferycznego.
Hgp = Hgs + Hgt (3.1)
Użyteczna (całkowita manometryczna) wysokość podnoszenia Hu lub Hmp
Jest ona równa całkowitej geometrycznej wysokości podnoszenia z uwzględnieniem strat
hydraulicznych na odcinkach ssawnym i tłocznym, czyli:
Hu = Hmp = Hms + Hmt = Hgp + hss + hst (3.2)
Wartość użytecznej wysokości podnoszenia można obliczyć wzorem:
H
Wydajność rzeczywista pompy Qr
u
=
c
2
t
−
2g
c
2
s
+
p
t
−
γ
p
s
+
m
(3.3)

Jest to przeciętne natężenie przepływu przez przekrój króćca tłocznego pompy, zwiększone o
natężenie wypływu cieczy niezbędne do chłodzenia łożysk i dławnic, jeżeli pobieranie cieczy do tego
celu następuje przed króćcem tłocznym.
Wydajność nominalna pompy Qn
Jest to przeciętne natężenie przepływu przez pompę podnoszącą ciecz na wysokość nominalną
Hn przy nominalnej szybkości obrotowej wirnika pompy nn.
Moc pobierana przez pompę Nw
Jest to moc pobierana na wale pompy. W przypadku bezpośredniego sprzężenia pompy z
silnikiem elektrycznym otrzymamy:
= N ⋅ η
(3.4)
Moc użyteczna pompy Nu
N w s
Moc użyteczna Nu pompy o wydajności rzeczywistej Qr [m 3 /s] i użytecznej wysokości
podnoszenia Hu [m], wynosi:
lub
N
N
gdzie: γc - ciężar właściwy pompowanej cieczy w [kG/m 3 ].
Sprawność całkowita pompy η
czy.
u
u
s
γ ⋅ Q r ⋅ H u
= , KM
(3.5)
75
γ ⋅ Q r ⋅ H u
= , kW
(3.6)
102
Pojęcie to uwzględnia wszystkie straty związane z przekazywaniem energii pompowanej cie-
η h v
= η ⋅ η ⋅ η
(3.7)
Sprawność całkowita pompy określona jest stosunkiem mocy użytecznej Nu do mocy pobranej na wale
pompy Nw:
N u
η = ⋅100 , % (3.8)
N
2.2. Zasada działania pompy wirowej odśrodkowej
w
Głównym elementem pompy, której schemat pokazano na rys. 3.2, jest wirnik W osadzony na
wale. Wirnik posiada łopatki Ł osadzone na tarczy T. Łopatki obracając się wraz z wirnikiem
wprawiają ciecz w ruch obrotowy. Ciecz dopływa przez otwór wlotowy w tarczy wirnika. Cząstki
wody mające odpowiednią prędkość odrzucane są do spiralnej i rozszerzającej się kierownicy K.
Wyhamowanie rozpędzonej cieczy następuje w kierownicy K i zamykającym ją dyfuzorze D, gdzie
energia kinetyczna cieczy zostaje w znacznej części zamieniona na energię ciśnienia. Napór łopatek na
ciecz powoduje wzrost ciśnienia po stronie czynnej (napierającej), a spadek po stronie biernej. Gdy
ciśnienie po stronie biernej spadnie poniżej ciśnienia atmosferycznego, w zbiorniku czerpalnym
następuje zassanie cieczy. Warunkiem zasysania jest taki spadek ciśnienia po stronie biernej łopatek,
m

aby ciśnienie w zbiorniku czerpalnym mogło pokonać wysokość ssania i opory przepływu przez rurę
ssawną.
t
Rys. 3.2. Schemat odśrodkowej pompy wirowej
2.3. Warunki pracy pomp
s
W zależności od wzajemnego usytuowania zbiorników dolnego (z którego pompa zasysa
ciecz) i górnego (do którego pompa tłoczy ciecz) oraz pompy, wyróżniamy trzy rodzaje układów
pracy pomp:
a) ssąco-tłoczący pokazany na rys. 3.1 (ps < pa , Hgs > 0 , Hgt > 0),
b) tłoczący (przetłaczający) pokazany na rys. 3.3 (ps > pa , Hgs < 0 , Hgt > 0),
c) ssący (lewarowy) pokazany na rys. 3.4 (ps < pa , Hgs > 0 , Hgt < 0).
pompa
Rys. 3.3. Układ pompowy pracujący w warunkach tłoczących.
H gs
H gt
H gp

pompa
Rys. 3.4. Układ pompowy pracujący w warunkach ssących
2.4. Charakterystyki pomp
H gt
Hgp Hgs Charakterystykami hydraulicznymi pomp nazywamy krzywe H=f1(Q), N=f2(Q), η=f3(Q).
Obrazują one zależności odpowiednio: wysokości podnoszenia, mocy i sprawności pompy od
natężenia przepływu (wydatku). Znajomość wymienionych charakterystyk jest konieczna do
właściwego użytkowania pompy oraz do badania układów pomp z sobą współpracujących.
Charakterystyki pomp są wyznaczane najczęściej doświadczalnie. Na podstawie charakterystyki danej
pompy można wyznaczyć charakterystykę innej, geometrycznie podobnej pompy.
Istnieją dwa sposoby przedstawienia indywidualnych charakterystyk.
1. Na osi odciętych podajemy wartości natężenia przepływu Q w [m 3 /s], a na osi rzędnych wartości
wysokości podnoszenia H w m, mocy w kW i sprawności w %. Są to indywidualne charakterystyki
wymiarowe.
1. Na osi odciętych podajemy wartości ilorazu Q/Qn, a na osi rzędnych wartości H/Hn, N/Nn lub η/ηn
w procentach. Są to indywidualne charakterystyki bezwymiarowe. Indeks „n” oznacza wartość nominalną.
Prócz przedstawionych powyżej charakterystyk indywidualnych stosowane są często
charakterystyki uniwersalne, odnoszące się do wszystkich pomp danego typu.
Krzywa zależności wysokości podnoszenia od wydajności pompy Hp=f(Q) ma charakter
2
krzywej obwiedniowej, którą można w przybliżeniu opisać równaniem H a − b ⋅ Q
max , b = Hp max /(Qmax) 2
Charakterystyki pompy odśrodkowej pokazano na rys. 3.5.
p
= , gdzie a = Hp

H p
N h
η
H p =f(Q)
N h =f(Q)
η
=f(Q)
Rys. 3.5. Przykładowy przebieg podstawowych charakterystyk pompy wirowej odśrodkowej
2. 5. Współpraca pomp z przewodem
Pokazana na rys. 3.6 krzywa Hgp+Δhr = f(Q), obrazująca zależność wysokości strat
energetycznych (hydraulicznych) w przewodzie od natężenia przepływu, nazywa się charakterystyką
przewodu. Oprócz geometrycznej wysokości podnoszenia pompa musi pokonać opory ruchu Δhr
wzrastające wraz ze wzrostem wydatku Q. Punkt przecięcia się charakterystyki przewodu Hgp+Δhr =
f(Q) z charakterystyką pompy Hp = f(Q) nosi nazwę punktu pracy pompy (P). Jego współrzędne
określają podstawowe parametry pracy pompy, takie jak wydatek rzeczywisty Qr i użyteczną
wysokość podno-szenia Hu.
Hp
Hp max
Hp =f (Q)
Hu
Hgp
+ Δ h r
= f (Q)
P
Q r
Δ h r
Hgp
Q
Q max
Rys. 3.6. Charakterystyka przewodu na tle charakterystyki wysokości podnoszenia dla pompy wirowej
Q

Pompy możemy łączyć ze sobą równolegle lub szeregowo. Sposób pierwszy stosujemy wtedy,
kiedy chcemy zwiększyć wydajność układu pompowego, natomiast drugi wówczas, gdy chcemy
zwiększyć jego wysokość podnoszenia. Schematy połączeń wraz z odpowiednimi charakterystykami
zostały pokazane na rys. 3.7 i 3.8.
Równoległa współpraca pomp
Charakterystykę wypadkową układu pompowego, w którym ma miejsce równoległa
współpraca dwóch pomp, wyznaczamy poprzez geometryczne zsumowanie współrzędnych Q
odpowiadających sobie punktów obu charakterystyk. Rys. 3.7 obrazuje sposób postępowania w
przypadku pomp o jednakowych charakterystykach. Punkt przecięcia się otrzymanej charakterystyki
wypadkowej z charakterystyką przewodu jest punktem pracy układu pompowego.
Ponieważ straty hydrauliczne w przewodzie wzrastają wraz ze wzrostem wydatku przepływu,
sumaryczna wydajność dwóch pomp połączonych równolegle jest zawsze mniejsza od podwojonej
wydajności jednej pompy. Jeżeli zachodzi potrzeba regulacji wydajności przez dławienie, to ze
względu na oszczędność energii należy dławić tylko jedną pompę.
Współczynniki równania wypadkowej charakterystyki układu Hp = ar – br Q 2 (przy połączeniu
dwóch pomp o jednakowych parametrach Hmax i Qmax ) są równe :
H gp
H
H A
0
QA
ar = Hmax , br = ( ) 2
A A’
QA
Rys. 3.7. Współpraca równoległa pomp
Szeregowa współpraca pomp
Q r
P
Q r ’
’
P
H p
n
H gp
p
+
H p
a
r
⋅ Q
Δh r
max
’ = f( Q ’ )
= f (Q)
P1 lub P2
P1 + P2
= f(Q)
Wypadkową charakterystykę układu pompowego z szeregową współpracą dwóch pomp
wyznaczamy poprzez geometryczne zsumowanie współrzędnych H odpowiadających sobie punktów
obu charakterystyk (zob. rys. 3.8). Punkt przecięcia charakterystyki wypadkowej i charakterystyki
przewodu jest punktem pracy układu.
Sumaryczna wysokość podnoszenia pomp połączonych szeregowo jest na skutek zwiększenia
się strat w przewodzie zawsze mniejsza od podwojonej wysokości podnoszenia jednej pompy.
Współczynniki równania wypadkowej charakterystyki układu Hp = as – bs Q 2 , utworzonego przez
połączone szeregowo pompy o jednakowych parametrach, są równe:
as = np⋅Hmax , bs = 2
Q
a
s
max
Q
P1
P2
(3.9)
(3.10)

H gp
H
H A
A
H A
A’
P
Q A Qr 0 Q r ’
Rys. 3.8. Współpraca szeregowa pomp
2.6. Regulacja pomp
’
P
’ = f( Q ’ )
H p
H gp
H p
+
P1 + P2
Δh r
= f (Q)
P1 lub P2
= f(Q)
Q
P1 P2
Aby dostosować się do zmiennego zapotrzebowania na ciecz odpowiednio reguluje się
wydajność pomp. Regulacji takiej można dokonać zachowując lub nie liczbę obrotów wirnika pompy.
Regulacja przy stałej liczbie obrotów
Regulacja przy stałej liczbie obrotów wirnika odbywa się z reguły przez przymykanie lub
otwieranie zaworu na przewodzie tłocznym. Rys. 3.9 ilustruje proces regulacji wydajności pompy
przez dławienie przepływu w przewodzie tłocznym.
H gp
H
H u ’
H A
ΔH
A
P’
0 Qr’ Qr P
H gp
+
H p = f (Q)
Δh r
H gp
’ = f(Q)
Rys. 3.9. Efekt regulacji wydajności pompy dławieniem przepływu
+
Δh r
Q
= f(Q)
Przy całkowicie otwartym zaworze regulacyjnym punktem pracy pompy jest punkt P
przecięcia krzywych Hp = f(Q) i Hgp+Δhr = f(Q). Punktowi temu odpowiada wydajność Qr. Jeśli
zapotrzebowanie wody jest mniejsze niż Qr i wynosi np. Qr ' , to zawór należy przymknąć. Wydajności
Qr ' odpowiada na krzywej Hp = f(Q) wysokość podnoszenia Hu ' . Różnica Hu ' -HA odpowiada stracie
wysokości ciśnienia na zaworze. Przy dalszym zmniejszaniu przepływu przez zamykanie zaworu
straty na zaworze rosną, zaś sprawność hydrauliczna ηh spada. Regulacja za pomocą dławienia
charakteryzuje się znacznymi stratami energii. Jest to wprawdzie najprostszy, lecz zarazem najmniej
ekonomiczny rodzaj regulacji.

Rzadziej stosowaną metodą regulacji przy stałej szybkości obrotowej wirnika pompy jest
regulacja upustowa; polega ona na odprowadzeniu części wody z przewodu tłocznego przez przewód
upustowy do innego urządzenia lub do przewodu ssawnego tej samej pompy.
Regulacja przy zmiennej liczbie obrotów wirnika pompy
Na rys. 3.10 zobrazowano proces regulacji wydajności pompy poprzez zmianę liczby obrotów
jej wirnika. Ten sposób regulacji umożliwia w pewnym zakresie zmianę wydajności pompy w górę
lub w dół w stosunku do wydajności nominalnej. Straty mocy powstałe podczas takiej regulacji są
znacznie mniejsze niż w przypadku regulacji dławieniem.
W nominalnych warunkach punktem pracy pompy jest punkt P, któremu odpowiada przepływ
Qr i użyteczna wysokość podnoszenia Hu. Jest to punkt przecięcia się charakterystyki pompy Hp = f(Q)
odpowiadającej obrotom nominalnym n2 z charakterystyką przewodu Hgp+Δhr = f(Q). W wyniku
zmiany obrotów wirnika na większe, np. na n3 , punkt pracy przesunie się do punktu P' określającego
wydajność pompy Qr ' i użyteczną wysokość podnoszenia Hu ' . Gdy zmieni się obroty na mniejsze, np.
na n1 , punkt pracy pompy przesunie się do punktu P” (wydajność Qr”, użyteczna wysokość
podnoszenia Hu”).
H gp
H
H’ u
H u
Hu ’
H p = f (Q)
’
H p = f (Q)
n 2
P
n 3
’’
P
H gp
Δh r
0 Q Qr Qr’ r ’’
Q
’
P
n 1
n 3 n >
n 2
> = nom n 1
’’
+
ΔH
ΔH
H p= f (Q)
’ ’’
=
f(Q)
Rys. 3.10. Regulacja wydajności pompy przez zmianę liczby obrotów jej wirnika
2.7. Kawitacja
Zjawiskiem niepożądanym, często występującym przy przepływie cieczy przez pompę, jest
kawitacja. Zjawisko to polega na tworzeniu się w obszarze ciekłym przestrzeni wypełnionych parą
wodną. Jeżeli w dowolnym miejscu wewnątrz pompy ciśnienie w cieczy spadnie poniżej ciśnienia
pary nasyconej przy danej temperaturze, wówczas zaczynają powstawać drobne pęcherzyki pary tej
cieczy, a także wydzielają się rozpuszczone w niej gazy. Pęcherzyki pary porywane są przez
przepływającą ciecz i przenoszone do obszaru wyższego ciśnienia, gdzie para ulega skropleniu.
Odbywa się to gwałtownie, wskutek czego towarzyszący temu miejscowy wzrost ciśnienia ma
charakter uderzenia hydraulicznego. Szybko po sobie następujące uderzenia cząstek cieczy powodują
nadżerki powierzchni ścian kanałów przepływowych pompy. Kawitacji towarzyszy, zależnie od jej
natężenia, lekki szum, trzaski, wreszcie silny hałas i wibracje. Spada wydajność pompy, wysokość
podnoszenia i sprawność. Miejsca najczęściej atakowane przez kawitację to łopatki wirnika i
kierownicy oraz powierzchnie wewnętrzne ścian ograniczających ciecz przepływającą przez wnętrze
pompy. Na rys. 3.11 pokazano wywołane kawitacją załamanie charakterystyki przepływowej pompy
wirowej odśrodkowej.

H p
- charakterystyka pompy
poddanej działaniu kawitacji
Rys. 3.11. Zmiana charakterystyki jednostopniowej pompy odśrodkowej na skutek kawitacji
3. Opis stanowiska laboratoryjnego
Schemat stanowiska pomiarowego przedstawiono na rys. 3.12. Obiektami badanymi są dwie
pompy wirowe odśrodkowe (P1 i P2). Stanowisko umożliwia określenie charakterystyk każdej z pomp
pracujących pojedynczo, charakterystyki zastępczej przy współpracy równoległej pomp oraz
charakterystyki zastępczej przy ich współpracy szeregowej, przy czym możliwa jest zmiana kolejności
usytuowania pomp.
Pompy pracują z niewielkim napływem, co oznacza, że poziom cieczy w zbiorniku znajduje
się powyżej wirników pomp. Woda z tego zbiornika może być pobierana przez jedną lub przez drugą
pompę, albo też przy współpracy równoległej przez obie pompy jednocześnie. Każda z pomp posiada
własny przewód ssawny, oba zakończone smokiem ssawnym (SS1 i SS2). Na każdym przewodzie
ssawnym zainstalowano dodatkowo zawór zwrotny (ZZ1 i ZZ2). Do każdego z przewodów ssawnych
podłączono wakuometr (M1 i M3) przeznaczony do pomiaru ciśnienia ssania danej pompy (ps1 i ps2).
Po stronie tłocznej każdej z pomp zainstalowano zawory kulowe (ZK1 I ZK2) oraz manometry z rurką
Bourdona (M2 i M4) przeznaczone do pomiaru ciśnienia tłoczenia danej pompy (pt1 i pt2). Przewód
tłoczny każdej z pomp połączono z przewodem ssawnym drugiej pompy; na połączeniu umieszczono
zawory kulowe (ZK3 i ZK4). Odpowiednie ustawienie zaworów ZK1, ZK2, ZK3 i ZK4 umożliwia
pracę jednej pompy bądź też równoległą lub szeregową obu pomp. Możliwe są następujące
kombinacje:
a) praca pojedynczej pompy P1 – zawory ZK3, ZK2 i ZK4 zamknięte, zawór ZK1 otwarty,
b) praca pojedynczej pompy P2 - zawory ZK3, ZK4 i ZK1 zamknięte, zawór ZK2 otwarty,
c) praca równoległa pomp P1 i P2 – zawory ZK3 i ZK4 zamknięte, zawory ZK1 i ZK2 otwarte,
d) praca szeregowa pomp P1 i P2 (pompa P1 jako pierwsza) – zawory ZK1 i ZK3 zamknięte, zawory
ZK4 i ZK2 otwarte,
e) praca szeregowa pomp P1 i P2 (pompa P2 jako pierwsza) – zawory ZK4 i ZK2 zamknięte, zawory
ZK3 i ZK1 otwarte.
Q

Przepływomierz
Zbiornik wody
00,0
ZR
ZK2
M 4
M 3
Rys. 3.12. Schemat stanowiska pomiarowego
ZK5
P2
ZK4
ZZ2
P1
SS2 SS1
Przewody tłoczne pomp łączą się w jeden wspólny, na którym zainstalowano dodatkowy
manometr M5 z rurką Bourdona (pomiar ciśnienia tłoczenia pt2 dwóch pomp połączonych równolegle
lub szeregowo) oraz przepływomierz elektromagnetyczny, nie powodujący praktycznie żadnych
zakłóceń przepływu. Na końcu tego wspólnego przewodu zainstalowano zawór zasuwowy ZR
przeznaczony do regulacji wydatku cieczy płynącej przez układ pompowy. Do pomiaru mocy prądu
elektrycznego pobieranego przez jedną lub dwie pompy służy watomierz W.
Manometr z rurką Bourdona
Manometr z rurką Bourdona należy do grupy manometrów sprężynowych. Został on
schematycznie przedstawiony na rys. 3.13. Jest to manometr, w którym wykorzystane jest sprężyste
odkształcenie ciała pod wpływem działającego ciśnienia rzędu kilkuset atmosfer. Elementem
sprężystym jest wygięta łukowo rurka mosiężna lub stalowa (3) połączona sztywno jednym końcem z
obsadą (2) zakończoną złączką z gwintem (1), a na drugim końcu zamknięta i zaopatrzona w
przekładnię (4) poruszająca wskazówką (5) po skali (6). Na osi obrotu wskazówki zamocowano
element sprężysty 8. Całość mechanizmu umieszczona jest w osłonie metalowej (7). Odczytu ciśnienia
dokonuje się bezpośrednio ze skali.
M 5
ZK1
ZZ1
ZK3
M 2
M 1
W

20
30
10
40
Rys. 3.13. Schemat budowy manometru sprężynowego z rurką Bourdona
4. Przebieg ćwiczenia
Wykonanie ćwiczenia składa się z niżej podanych etapów.
1. Określenie charakterystyk pojedynczej pompy.
a) otworzyć zawór ZK1 oraz zamknąć zawory ZK3, ZK2 i ZK4,
b) włączyć pompę P1 przy całkowicie otwartym zaworze ZR, naciskając przycisk zielony
„START”,
c) dla kilkunastu różnych położeń zaworu ZR (różnych wydajności) w zakresie od
całkowitego otwarcia do pełnego zamknięcia odczytać wartości podciśnienia na ssaniu ps
(manometr M1), ciśnienia na tłoczeniu pt2 (manometr M2), wydatku Q (przepływomierz)
oraz mocy Ne (watomierz) prądu elektrycznego pobieranego przez silnik,
d) odczytane wartości zapisać w tabeli pomiarowej (zob. tab. 3.1),
e) wyłączyć pompę naciskając przycisk czerwony „STOP”.
2. Badanie współpracy równoległej pomp.
a) otworzyć zawory ZK1 i ZK2 oraz zamknąć zawory ZK3 i ZK4,
b) włączyć obie pompy P1 i P2 przy całkowicie otwartym zaworze ZR naciskając dwa
przyciski zielone „START”,
c) dla kilkunastu różnych położeń zaworu ZR (różnych wydajności) w zakresie od
całkowitego otwarcia do pełnego zamknięcia odczytać wartości podciśnienia na ssaniu ps
(manometr M1), ciśnienia na tłoczeniu pt2 (manometr M5), wydatku Q (przepływomierz)
oraz mocy Ne (watomierz) prądu elektrycznego pobieranego przez silnik,
d) odczytane wartości zapisać w tabeli pomiarowej (zob. tab. 3.1),
e) wyłączyć pompy P1 i P2 naciskając obydwa przyciski czerwone „STOP”.
3. Badanie współpracy szeregowej pomp w wybranym wariancie.
a) zamknąć zawory ZK1 i ZK3 oraz otworzyć zawory ZK4 i ZK2 w pierwszym wariancie lub
zamknąć zawory ZK2 i ZK4 oraz otworzyć zawory ZK1 i ZK3,

) przy całkowicie otwartym zaworze ZR włączyć pompy P1 i P2 przyciskając obydwa
przyciski zielone „START”,
c) dla kilkunastu różnych położeń zaworu ZR (różnych wydajności) w zakresie od
całkowitego otwarcia do pełnego zamknięcia odczytać wartości podciśnienia na ssaniu ps
(manometr M1), ciśnienia na tłoczeniu za pierwszą pompą pt1 ( manometr M2) i za drugą
pompą pt2 (manometr M4), wydatku Q (przepływomierz) oraz mocy Ne (watomierz) prądu
elektrycznego pobieranego przez silnik,
d) odczytane wartości zapisać w tabeli pomiarowej (zob. tab. 3.2),
e) wyłączyć pompy P1 i P2 naciskając obydwa przyciski czerwone „STOP”.
UWAGA:
1. Aby uzyskane wyniki umożliwiały poprawne wykonanie sprawozdania, wskazane jest
dokonywanie pomiarów w zakresie od pełnego otwarcia zaworu 7 do pełnego jego zamknięcia, ze
stałym krokiem, tzn. poprzez stopniowe zmniejszanie wydatku np. o 10 % wartości maksymalnej.
2. Wartość wyświetlana na przepływomierzu oznaczana dalej przez k wyraża w procentach wartość
stosunku bieżącego wydatku Q i wydatku maksymalnego Qmax = 4,4 dm 3 /s.
3. Moc pobieraną przez silniki pomp Ns należy odczytać z watomierza. Wskazanie watomierza Ww
trzeba pomnożyć przez 30 (miernik mierzy napięcie fazowe) w przypadku badania pojedynczej
pompy, albo przez 60 w przypadku badania dwóch pomp połączonych równolegle lub szeregowo :
• Ne = 30 Ww, (pojedyncza pompa)
• Ne = 60 Ww, (dwie pompy)
gdzie Ww – wskazanie watomierza.
5. Różnica wysokości pomiędzy manometrami M1 (ps) i M5 (pt) wynosi m = 0,8 m.
Tabela 3.1. Wzór tabeli pomiarowej dla pojedynczej pompy i pomp połączonych równolegle
L.p.
k
[%]
ps,
[MPa]
pt2
[MPa]
Ne
[W]
Tabela 3.2. Wzór tabeli pomiarowej dla pomp połączonych szeregowo
L.p.
k
[%]
ps
[MPa]
5. Wykonanie sprawozdania
pt1
[MPa]
pt2
[MPa]
Ne
[W]
Uwagi
Uwagi
Sprawozdanie obejmuje następujące etapy obliczeniowe, które należy powtórzyć dla każdego
przeprowadzonego badania pomp, czyli dla pojedynczej pompy, pomp połączonych szeregowo oraz
pomp połączonych równolegle:
a) obliczenie wydatku Q:
k ⋅ 4,4
Q = , /s
100
dm 3 (3.11)

) obliczenie wysokości użytecznej podnoszenia Hu według następującej zależności:
H
u
2
( p + p ) ⋅ 10 + m
= , m (3.12)
s
t2
gdzie: m = 0 dla pojedynczej pompy i pomp połączonych szeregowo lub m = 0,8 m dla pomp
połączonych równolegle
c) obliczenie wysokości użytecznej pierwszej pompy Hu1 (tylko dla przypadku współpracy
szeregowej pomp) z zależności:
d) obliczenie mocy hydraulicznej Nh :
gdzie:
u1
2
( p + p ) 10
H = ⋅ , m (3.13)
N
4 3
γ = 10 N/m − ciężar właściwy wody,
e) obliczenie sprawności całkowitej pompy η:
gdzie: ηs=0,65.
η
s
t1
− 3
h = γ ⋅ Q ⋅ H u ⋅ 10 , W (3.14)
N h
= ⋅ 100 , % (3.15)
N ⋅ η
e
s
Uzyskane wyniki należy zamieścić w tabelach wynikowych sporządzonych wg podanego
wzoru (zob. tab. 3.3). Na ich podstawie należy wykreślić na papierze milimetrowym charakterystyki
Hu = f(Q), Nu = f(Q), η = f(Q) dla pojedynczej pompy oraz dla pomp pracujących szeregowo i
równolegle. Dla porównania na jednym rysunku należy zamieścić wszystkie trzy badane przypadki
współpracy pomp.
Na wykresach pokazujących doświadczalne charakterystyki robocze pomp Hu = f(Q),
otrzymane dla układu równoległego i szeregowego, należy korzystając z otrzymanej charakterystyki
pojedynczej pompy skonstruować odpowiednie charakterystyki wypadkowe, a następnie porównać je
z charakterystykami uzyskanymi w ćwiczeniu. Na końcu sprawozdania należy podać analizę wyników
oraz wnioski z badań.
Tabela 3.3. Wzór tabeli wynikowej
L.p.
Q
dm 6
s
Hu1
m
*
Hu
m
Nh
W
η
%
Uwagi
Uwaga: kolumna oznaczona gwiazdką ma zastosowanie tylko w przypadku współpracy szeregowej
pomp.

6. Przykładowe pytania kontrolne
1. Wyjaśnij różnicę między manometrycznymi i geometrycznymi wysokościami ssania, tłoczenia i
podnoszenia.
2. Wyjaśnij zasadę działania pompy wirowej.
3. Przedstaw wykreślnie krzywe charakterystyczne pompy odśrodkowej.
4. Podaj równanie charakterystyki zastępczej identycznych pomp pracujących równolegle, jeżeli
charakterystyka pojedynczej pompy opisana jest równaniem H =
2
a − b ⋅ Q .
5. Podaj równanie charakterystyki zastępczej identycznych pomp pracujących szeregowo, jeżeli
charakterystyka pojedynczej pompy opisana jest równaniem H =
2
a − b ⋅ Q .
6. Na wykresie H = f(Q) zaznaczyć punkt pracy pompy. Od czego zależą współrzędne tego punktu?
7. W jaki sposób można zmienić parametry pracy pompy ?
8. Omówić i zilustrować graficznie najczęściej stosowane metody regulacji pomp wirowych.
9. Na czym polega zjawisko kawitacji ?