4. Mení charakteritiky erpadla 4.1. Úod Charakteritika erpadla je záilot kutené mrné energie Y (rep. kutené dopraní ýšky H ) na prtoku Q. K této základní P h Q, úinnoti η Q a mrné energie pro potrubí Y P Q c Y Q charakteritice e pipojují kiky ýkonu. Charakteritiku erpadla nelze urit pímo, protože ložité proudní obžném kole a difuzoru a pedeším hydraulické ztráty z geometrických charakteritik a proozních podmínek erpadla nelze matematicky prozatím kantitatin pen popat. Rozbor hydraulických ztrát lze šak proét kalitatin. K mení mrné energie rep. dopraní ýšky e použíají pené, cejchoané tlakomry, zpraidla kontrolní, dojím, na ob nezáilým ukazoacím zaízením nebo kapalinoé tlakomry. Mrná energie (dopraní ýška) erpadla Y [J.kg -1 ] ( H [m]) je rozdíl celkoé energie tíhoé jednotky (1N) dopraoané kapaliny, který zíká kapalina pi prchodu erpadlem a urí e ze ztahu Y p p c = gh = + g z + ρ c kde p [Pa] p [Pa] petlak e ýtlaném hrdle tený na manometru, tlak acím hrdle tený na manometru i akuometru, ( ) z = z z 1 [m] rozdíl ýšek mezi mítem mení tlaku p, kladný, je-li odbr e ýtlaku ýše jak odbr ání, p. Rozdíl je ρ [kg.m -1 ] mrná hmotnot erpané kapaliny pi dané teplot. Pro odu chladnjší než C 30 je možno doadit ρ = 1000 [kg.m -3 ], c, c [m -1 ] rychloti kapaliny mítech mení p a p, tj. e ýtlaku a ání erpadla. Pokud je ací i ýtlané potrubí tejného prmru, pak len c c je roen nule. Odbry pro mení tlak nemí být mítech, kde e mní mr proudní nebo prez. Pro experimentální tanoení mrné energie erpadla byl ytoen zkušební obod. 4-1
4.. Popi micího zaízení Zkušební micí obod e kládá z náledujících prk: erpadlo (HG), nádrž na odu (N), ací potrubí SP, ýtlané potrubí VP, clona (C) pro mení prtoku, kuloý kohout (K), piezometrická trubice (PT) pro mení tlaku na ání, U trubice e rtutí (UT) pro mení rozdílu tlakoé energie na ýtlaku, obrácená U trubice (UTC) pro mení ztrátoé ýšky na clon a pojoací prky potrubí. Zpob zapojení je na obr. 4.1 a obr. 4.. Princip funkce obodu: erpadlo naáá odu z intaloané nádrže a hání ji do potrubního ytému, odkud je oda odádna zpt do nádrže. Obod je doplnn potebnými tlakomry. obr. 4.1 Schématické znázornní zkušebního obodu obr. 4. Realizoaný obod Tlak a tlakoou diferenci je možno zjišoat pi rzných prtocích. Prtok ody je možno reguloat pomocí regulace erpadla (HG) (4 tupn prtoku), tak pomocí kuloého kohoutu (K) (plynulá regulace prtoku). Tlak na ání je odeítán na piezometrické trubici (PT) 4-
a zmna tlakoé diference na ýtlaku je zjišoána na pílušné U trubici (UT). Mení prtoku obodu je realizoáno pomocí clony a obrácené U trubice (UTC) zaznamenáající zniklou tlakoou diferenci, která je úmrná rychloti proudní. 4.3. Specifikace použitých prk Pi realizaci obodu iz obr. 4.1 byly použity tyto prky: Nádrž (N) Objem nádrže: 4 dm 3 VŠB-TU Otraa erpadlo (HG) Typ: cirkulaní erpadlo WILO (EA 60/1) Clona (C) Vnitní prmr clony: Vnitní prmr potrubí: 14 mm 18 mm VŠB Potrubí (PS), (PV) Vnjší prmr: Vnitní prmr: 5 mm 18 mm Kuloý kohout (K) Piezometrická trubice (PT) VŠB U trubice (UT, UTC) VŠB 4-3
CD-ROM 4-Charakteritika erpadla_popi.wm 4.4. Cejchoní kika clony Pi použití clony jako midla rychloti je nutné znát tz. cejchoní kiku clony, iz obr. 4.3, obr. 4.4, pomocí které lze ze ztrátoé ýšky na clon urit prtok, který je této ýšce úmrný. 0,5 0,45 0,4 0,35 Q [dm 3. -1 ] 0,3 0,5 0, 0,15 0,1 0,05 y = 0,089x 0,537 R = 1 0 0 50 100 150 00 50 h c obr. 4.3 Cejchoní kika clony z obodu pro mení charakteritiky erpadla 0,4 0,35 0,3 (erpadlo možnotí azení) Q [dm 3. -1 ] 0,5 0, 0,15 0,1 0,05 y = 0,047x 0,5044 R = 1 0 0 50 100 150 00 50 hc obr. 4.4 Cejchoní kika clony z obodu pro mení charakteritiky erpadla (amotatné erpadlo) 4-4
4.5. Potup mení a yhodnocení charakteritiky erpadla Potup mení Pi tanoení charakteritiky erpadla je hodné potupoat náledujícím zpobem: 1. Seznámíme e obodem.. Pipojíme hadiku piezometrické trubice pro odbr tlaku na ání. 3. Pipojíme pomocí hadiky U trubici e rtutí na odbr tlaku na ýtlaku. 4. Pipojíme pomocí hadiek obrácenou U trubici na odbr tlaku ped a za clonou. 5. Zkontrolujeme, zda jou šechny otatní odbry tlaku zatnné pokud ano putíme erpadlo. 6. Kohout oteeme na plný prtok. 7. Odeteme rozdíl ýšek hladin h c na obrácené U trubici pipojené ke clon, tlakoou ýšku h na piezometrické trubici na ání a rozdíl ýšek hladin h (tlaku) na U trubici pipojené k ýtlaku. Pak pieme mírn kohout (K). Tento potup odeítání proádíme maximálním možným potem opakoání (piírání kohoutu) až do úplného uzaení kohoutu (K). Namené hodnoty zapíšeme do níže uedené tab. 4.1. Mené eliiny Poítané eliiny Mení h c h h Q [dm 3-1 ] p [Pa] p [Pa] Y [Jkg -1 ] 1 3. tab. 4.1 Vzoroá tabulka pro namené a ypotené hodnoty Vyhodnocení mení Pro urení charakteritiky erpadla je nutné znát objemoý prtok. Ten lze ypoítat z prtoku, který je úmrný ztrátoé ýšce h c na clon. Vyhodnocení namených hodnot a doplnní tab. 4.1 lze tedy hrnout do náledujícího potupu: 4-5
1. Do ronice cejchoní kiky dle použitého zaízení y = 0, 089x 0, 537, iz obr. 4.3 nebo y = 0, 047x 0, 5044, iz obr. 4.4, doadíme za promnnou x rozdíl ztrátoou ýšku na clon h c a ýpotem této ronice zíkáme hodnotu prtoku Q [dm 3-1 ]. Pepoítáme namenou tlakoou ýšku na ání h na tlak p. Tento ýpoet e proede jednoduše pomocí ronice pro ýpoet hydrotatického tlaku tj. p = ρ g h 3. Vypoteme tlak na ýtlaku dle ztahu, p = ρ g. h + ρ g z, kde z je rozdíl ýšek mezi mítem mení tlaku p, p. Hg 4. Mrná energie e pak urí ze ztahu Y p p =. ρ 5. Celý ýpoet je nutné opakoat pro šechny namené hodnoty. 6. Setrojíme záilot mrné energie na objemoém prtoku Y = f ( ) Q regree lze také tanoíme typ a koeficienty záiloti Excelu (pojnice trendu). CD-ROM 4-Charakteritika erpadla.wm, pomocí 4.6. Píklad ýledku mení charakteritiky erpadla Prezentoání namených a ypoítaných hodnot je nehodnjší pomocí grafu yhotoeném nap. programu Excel. Namené a ypotené hodnoty je zyklotí yhodnocoat jako záilot mrné energie na prtoku, iz obr. 4.5, ale je možno ytoit záilot dopraní ýšky H [m] na prtoku, kde Y H =. g 4-6
40 35 30 5 Y [Jkg -1 ] 0 15 10 5 0 0 0.0001 0.000 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 Q [m 3-1 ] obr. 4.5 Píklad záiloti mrné energie na prtok 4-7