DETERMINAREA CARACTERISTICILOR DE FUNCTIONARE LA POMPA CENTRIFUGA

Scopul lucrarii

Determinarea variatiei inaltimii manometrice Z_m, a puterii utile N_u, a puterii consumate N_c si a randamentului h functie de debitul volumetric G_v, la tensiune de alimentare constanta.

Aspecte teoretice

Pompa este o masina care transforma energia mecanica primita de la o sursa de antrenare in energie hidraulica. Transportul fluidelor prin conductele si aparatele unei instalatii se face fie prin cadere libera, fir cu ajutorul pompelor. Pompele centrifuge sunt pompe pentru lichide. La pompele centrifuge, miscarea lichidului este efectul fortei centrifuge rezultata din invartirea unui rotor care antreneaza lichidul in miscarea sa. In functionarea pompelor centrifuge apare interdependenta dintre debit, inaltimea de pompare, putere, randament si turatie.

Criteriile dupa care pot fi apreciate performantele unei pompe centrifuge sunt parametrii functionali pe care ii poate realiza pompa. Expresia analitica sau grafica a acestor parametrii ofera posibilitatea de a alege pompa cea mai potrivita scopului urmarit. In practica curenta relatiile dintre acesti parametrii sunt exprimate pe cale grafica, sub forma de diagrame.

Parametrii functionali ai unor pompe sunt:

Ø     Debitul volumetric de lichid pompat, G_v, exprimat in m³/h sau m³/s

Ø     Inaltimea manometrica, Z_m,    reprezentand inaltimea fictiva la care pompa ar putea sa ridice un lichid daca nu ar exista in circuit pierderi de energie datorate frecarilor, invingerii diferentei de presiune intre punctele de aspiratie si refulare, imprimarii unei anumite viteze lichidului. Z_m se exprima in m.

Ø     Turatia de antrebare a pompei, n, in rot/min.

Ø     Puterea consumata de pompa, N_c, in W.

Ø     Randamentul total al pompei, h, in %.

In general, curbele caracteristice ale pompei se determina de catre uzinele constructoare pe standurile de proba, fiind date in prospectul care insoteste certificatul de calitate al pompei.

In cazul lucrarii prezente inaltimea manometrica Z_m se calculeaza cu ajutorul ecuatiei lui Bernoulli aplicata intre punctul de aspiratie si cel de refulare. Deoarece prizele de masurare a presiunii sunt montate foarte aproape de intrarea, respectiv de iesirea din pompa, se poate neglija frecarea pe portiunile de conducta respective.Conductele de aspiratie si de refulare avand acelasi diametru, vitezele in cele doua puncte vor fi egale, deci se anuleaza si termenul de energie cinetica din ecuatia Bernoulli, obtinandu-se relatia de calcul:

(1)

in care:

H - distanta pe verticala dintre stuturile de la intrarea si iesirea din pompa, pe care sunt montate prizele de masurare a presiunii, m

Dp - diferenta dintre presiunea in conducta de refulare si presiunea in conducta de aspiratie, Pa

r - densitatea lichidului, kg/m³

g - acceleratia gravitationala, m/s².

Puterea utila si cea consumata se calculeaza cu relatiile:

(2)

(3)

unde:     U - tensiunea de alimentare a motorului pompei, V

I - intensitatea curentului, A

Randamentul se calculeaza cu relatia:

(4)

Instalatia experimentala

Instalatia este formata din pompa centrifuga care aspira apa din rezervorul de alimentare si refuleaza in circuitul A. Debitul de lichid se masoara cu rotametrul si se regleaza la valoarea dorita cu ventilul. Diferenta de presiune dintre conductele de refulare si de aspiratie se masoara cu ajutorul unui manometru diferential cu mercur. Deoarece diferenta de presiune care trebuie masurata este destul de mare manometrul este alcatuit din doua tuburi in forma de "U" asezate in serie, presiunea fiind data de suma diferentelor de presiune din cele doua tuburi. Pompa centrifuga este actionata de un motor alimentat la tensiuni varibile de un transformator. Instalatia mai cuprinde un ampermetru pentru masurarea intensitatii.

Modul de lucru

Se fixeaza tensiunea la care va lucra motorul de actionare a pompei. Se fixeaza un debit cu ajutorul ventilului si pentru valoarea sa se inregistreaza indicatiile rotametrului, manometrului si ampermetrului. Se repeta masuratorile pentru mai multe valori ale debitului (minim 8 valori).

Prelucrarea datelor experimentale

Se calculeaza diferenta de presiune intre conductele de aspiratie si de refulare:

Se calculeaza inaltimea manometrica a pompei cu relatia (1) in care se va lua

H = 17 cm. Se calculeaza apoi puterea utila, N_u, puterea consumata, N_c si randamentul. Valorile masurate si cele calculate se trec in tabelul urmator:

Datele prelucrate se vor prezenta si sub forma grafica, respectiv dependenta marimilor Z_m, N_c, N_u si h de debitul volumetric G_v.