ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ. Αντλία σε σειρά και παράλληλη σύνδεση 4η εργαστηριακή άσκηση. Βλιώρα Ευαγγελία

Transcript

1 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ Αντλία σε σειρά και παράλληλη σύνδεση 4η εργαστηριακή άσκηση Βλιώρα Ευαγγελία ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 04

2 Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι να μελετηθεί η παροχή και η πίεση, ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης αντλιών. Θεωρητική αναφορά Αντλία (pump) ονομάζεται ο μηχανισμός που χρησιμοποιεί μηχανικό έργο για να ανυψώσει, να μεταφέρει ή να συμπιέσει ρευστά. Οι αντλίες διακρίνονται σε δυναμικές αντλίες (κινητικού τύπου) και σε αντλίες θετικής εκτοπίσεως (στατικού τύπου). Όταν θέλουμε να αυξήσουμε είτε την παροχή είτε την πίεση ενός ρευστού, χρησιμοποιούμε περισσότερες από μία αντλίες, δηλαδή πολυβάθμιες αντλίες. Οι πολυβάθμιες αντλίες μπορούν να συνδεθούν είτε παράλληλα είτε σε σειρά, ανάλογα με τις απαιτήσεις κάθε περίπτωσης. Οι πολυβάθμιες αντλίες που είναι συνδεδεμένες σε σειρά χρησιμοποιούνται όταν η επιθυμητή πίεση στην έξοδο είναι αρκετά μεγάλη, π.χ. για μεταφορά του ρευστού σε μεγάλη απόσταση ή σε μεγάλη υψομετρική διαφορά (πιο ψηλά). Σε αυτή την περίπτωση σύνδεσης, η παροχή παραμένει σταθερή, αφού το νερό που εισέρχεται σε κάθε αντλία είναι αυτό που εξέρχεται από την προηγούμενη και αυτό που αυξάνει κάθε φορά είναι η πίεση. Οι πολυβάθμιες αντλίες που είναι συνδεδεμένες παράλληλα χρησιμοποιούνται όταν η επιθυμητή παροχή στην έξοδο είναι αρκετά μεγάλη. Σε αυτή την περίπτωση σύνδεσης η πίεση παραμένει σταθερή κι αυτό που πολλαπλασιάζεται (ανάλογα με τον αριθμό των συνδεδεμένων αντλιών) είναι η παροχή. Περιγραφή διεξαγωγής του πειράματος Εικόνα : Πειραματική διάταξη

3 Στο πείραμά μας χρησιμοποιήθηκε η πειραματική διάταξη που φαίνεται στην Εικόνα. Η πειραματική μας διάταξη αποτελείται από δύο αντλίες τοποθετημένες σε σειρά. Ανάμεσά τους υπάρχουν δύο βάνες, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να απομονώνουν ή να συνδέουν σε σειρά τις δύο αντλίες. Πριν από κάθε αντλία βρίσκεται τοποθετημένο ένα μανόμετρο (Εικόνα ) για τη μέτρηση της πίεσης εισόδου του ρευστού. Μετά από κάθε αντλία, βρίσκεται επίσης ένα μανόμετρο, για την πίεση εξόδου του ρευστού. Εικόνα : Μανόμετρα μέτρησης πίεσης στα σημεία εισόδου και εξόδου του ρευστού Κατά την πρώτη φάση του πειράματός μας, οι αντλίες ήταν απομονωμένες και μετρήθηκαν οι πιέσεις και η παροχή μιας μόνο αντλίας σε σταθερές στροφές 050 RPM. Κατά τη δεύτερη φάση, με τις ίδιες στροφές, οι βάνες ρυθμίστηκαν έτσι ώστε η έξοδος της πρώτης αντλίας να αποτελεί την είσοδο της δεύτερης, ώστε να έχουμε σύνδεση σε σειρά. Στην περίπτωση αυτή, για την καταγραφή των πιέσεων χρησιμοποιήθηκε το μανόμετρο εισόδου της πρώτης αντλίας και το μανόμετρο εξόδου της δεύτερης και αγνοήθηκαν τα δύο εσωτερικά. Επεξεργασία μετρήσεων Στους ακόλουθους πίνακες παρουσιάζονται οι τιμές που καταγράψαμε κατά τη διεξαγωγή του πειράματός μας και οι μετατροπές τους.

4 -0,40-0,5-0,05-0,5 0, 0,6 Διαφορά π ίεσης ΔΡ 0,5 0,45 0, Πίνακας : Πειραματικές μετρήσεις - Μία αντλία ΔΡ Πίνακας : Μετατροπή πειραματικών μετρήσεων - Μία αντλία -0,40-0,5-0,05 0,5,7 Διαφορά π ίεσης ΔΡ 0,65,5, Πίνακας : Πειραματικές μετρήσεις - Δύο αντλίες σε σειρά ΔΡ Πίνακας 4: Μετατροπή πειραματικών μετρήσεων - Δύο αντλίες σε σειρά Για την παράλληλη σύνδεση δεν πραγματοποιήθηκε μέτρηση, αφού γνωρίζουμε ότι η πίεση παραμένει σταθερή και η παροχή διπλασιάζεται. Έτσι, τροποποιώντας τα δεδομένα των μετρήσεων της πρώτης φάσης του πειράματός μας, έχουμε τους ακόλουθους πίνακες για την περιγραφή των δεδομένων της παράλληλης σύνδεσης.

5 -0,40-0,5-0,05-0,5 0, 0,6 Διαφορά π ίεσης ΔΡ 0,5 0,45 0,65 4 Πίνακας 5: Υπολογισμοί - Δύο αντλίες παράλληλα ΔΡ Πίνακας 6: Μετατροπή υπολογισμών - Δύο αντλίες παράλληλα Γνωρίζοντας τη διαφορά πίεσης μεταξύ της πίεσης εισόδου και της πίεσης εξόδου καθώς και την παροχή για διαφορετικές μετρήσεις, μπορούμε να δημιουργήσουμε την χαρακτηριστική καμπύλη λειτουργίας κάθε σύνδεσης αντλίας. Οι καμπύλες και των τριών συνδέσεων (μονή, σε σειρά, παράλληλη), παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στο Διάγραμμα Πίεση Μία αντλία Παράλληλα Σε σειρά Παροχή [m^/h] Διάγραμμα : Χαρακτηριστικές καμπύλες των τριών συνδέσεων 0

6 Σχόλια - Συμπεράσματα Από το Διάγραμμα, παρατηρούμε για κάθε δεδομένη παροχή Q, η πίεση P είναι σαφώς μεγαλύτερη στη σύνδεση δύο αντλιών σε σειρά από ότι στην περίπτωση της μονής αντλίας. Στο ίδιο διάγραμμα επίσης γίνεται φανερό πως για κάθε δεδομένη πίεση P, η παροχή Q διπλασιάζεται. Βιβλιογραφία ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ, Άγγελος Παπαϊωάννου, Θεσσαλονίκη, 00 Διαδικτυακές πηγές