Determinarea caracteristicilor de funcționare la pompa centrifugă

1. Scopul lucrării

Determinarea variației înălțimii manometrice Zm, a puterii utile Nu, a puterii consumate Nc și a randamentului p funcție de debitul volumetric Gv, la tensiune de alimentare constantă.

2. Aspecte teoretice

Pompa este o mașină care transformă energia mecanică primită de la o sursă de antrenare în energie hidraulică. Transportul fluidelor prin conductele și aparatele unei instalații se face fie prin cădere liberă, fir cu ajutorul pompelor. Pompele centrifuge sunt pompe pentru lichide. La pompele centrifuge, mișcarea lichidului este efectul forței centrifuge rezultată din învârtirea unui rotor care antrenează lichidul în mișcarea sa. În funcționarea pompelor centrifuge apare interdependența dintre debit, înălțimea de pompare, putere, randament și turație.

Parametrii funcționali ai unor pompe sunt:

- Debitul volumetric de lichid pompat, Gv, exprimat în m3/h sau m3/s

- Înălțimea manometrică, Zm, reprezentând înălțimea fictivă la care pompa ar putea să ridice un lichid dacă nu ar exista în circuit pierderi de energie datorate frecărilor, învingerii diferenței de presiune între punctele de aspirație și refulare, imprimării unei anumite viteze lichidului. Zm se exprimă în m.

- Turația de antrenare a pompei, n, în rot/min.

- Puterea consumată de pompă, Nc, în W.

- Randamentul total al pompei, , în %.

În general, curbele caracteristice ale pompei se determină de către uzinele constructoare pe standurile de probă, fiind date în prospectul care însoțește certificatul de calitate al pompei.

În cazul lucrării prezente înălțimea manometrică Zm se calculează cu ajutorul ecuației lui Bernoulli aplicată între punctul de aspirație și cel de refulare. Deoarece prizele de măsurare a presiunii sunt montate foarte aproape de intrarea, respectiv de ieșirea din pompă, se poate neglija frecarea pe porțiunile de conductă respective. Conductele de aspirație și de refulare având același diametru, vitezele în cele două puncte vor fi egale, deci se anulează și termenul de energie cinetică din ecuația Bernoulli, obținându-se relația de calcul:

(1)

în care:

H - distanța pe verticală dintre ștuțurile de la intrarea și ieșirea din pompă, pe care sunt montate prizele de măsurare a presiunii, m

p - diferența dintre presiunea în conducta de refulare și presiunea în conducta de aspirație, Pa

 - densitatea lichidului, kg/m3

g - accelerația gravitațională, m/s2.

Puterea utilă și cea consumată se calculează cu relațiile:

(2)

(3)

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

I - intensitatea curentului, A

Randamentul se calculează cu relația:

(4)

3. Parte experimentală

3.1. Descrierea instalației

Instalația este formată din pompa centrifugă (1) care aspiră apa din rezervorul de alimentare și refulează în circuitul A. Debitul de lichid se măsoară cu rotametrul (2) și se reglează la valoarea dorită cu ventilul. Diferența de presiune dintre conductele de refulare și de aspirație se măsoară cu ajutorul unui manometru diferențial cu mercur (3). Deoarece diferența de presiune care trebuie măsurată este destul de mare manometrul este alcătuit din două tuburi în formă de “U” așezate în serie, presiunea fiind dată de suma diferențelor de presiune din cele două tuburi. Pompa centrifugă este acționată de un motor alimentat la tensiuni variabile de un transformator (4). Instalația mai cuprinde un ampermetru (5) pentru măsurarea intensității.

Instalația este prezentată în Figura 1.