Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Pumpen

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1 Fachbereich Maschinenbau Fachgebiet Kraft- u. Arbeitsmaschinen Fachgebietsleiter Prof. Dr.-Ing. B. Spessert März 2016 Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen Versuch 3 Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Pumpen 0. BESCHREIBUNG: Das modulare System HM 299 ermöglicht die Untersuchung unterschiedlicher Arbeitsmaschinen. Jede Maschine ist auf einer Grundplatte montiert, die leicht in den Prüfstand eingesetzt werden kann. Der Antrieb erfolgt über einen Riementrieb. Schläuche mit Schnellkupplungen stellen die Versorgungsleitungen her. Der Prüfstand selbst enthält den elektrischen Antriebsmotor mit Drehzahlregelung, zwei Druckbehälter für die Verdichterversuche, einen Messtank und einen Versorgungstank für die Pumpenversuche. Ansaug- und Förderdruck, Temperatur, Motordrehzahl und -leistung werden registriert. Der jeweilige Durchfluss wird indirekt gemessen. Abb. 1: gunt HM AUFGABENSTELLUNG: 1.1 Bei einer mit konstanter Drehzahl betriebenen Pumpe hängen Förderstrom, Leistungsbedarf und Wirkungsgrad von der Förderhöhe ab. Ermitteln Sie diese Zusammenhänge für die Zentrifugalpumpe für drei verschiedene Drehzahlen. Stellen Sie die entsprechenden Kennlinien dar und diskutieren Sie die Ergebnisse. 1.2 Untersuchen Sie in analoger Weise die Kolbenpumpe bei konstanter Drehzahl. Achten Sie auf die Unterschiede zu Zentrifugalpumpe. 1.3 Mit der Kolbenpumpe ist für einen konstanten Arbeitsdruck der Einfluss der Drehzahl zu untersuchen. Die maximale Drehzahl der Kolbenpumpe ist mit U/min angegeben! 2. VORKENNTNISSE: EAH Jena: Vorlesung Kraft- und Arbeitsmaschinen Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen, Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Pumpen

2 3. HINWEISE ZUR VERSUCHSDURCHFÜHRUNG: Vor Beginn der Messungen ist das Volumen V zwischen unterem und oberem Schaltpunkt des Messbehälters zu bestimmen. Der Zyklus ist fünfmal zu wiederholen. Anschließend ist der Mittelwert in der Software im Textfeld Messvolumen einzutragen. Bei einer konstanten Pumpendrehzahl wird ein bestimmter Ausgangsdruck mittels Auslaufventil eingestellt. Messwerte werden während einer Befüllung des Messbehälters erhoben. Über die Förderhöhe können die hydraulischen Leistung P hyd und der Gesamtwirkungsgrad für die einzelnen Arbeitspunkte bestimmt werden. Pumpenleistung: P hyd dv H g dv/dt - Fördervolumen dt g = Erdbeschleunigung = 9,81 m/s² ρ = spez. Dichte = 1000 kg/m³ Förderhöhe: H 2 2 p c2 c1 z g 2g p1 - Druck Eintritt p 2 - Druck Austritt c 1 - Eintrittsgeschwindigkeit c 2 - Austrittsgeschwindigkeit (hier c 1 = c 2 ) Der Höhenunterschied z zwischen den Druckmessstellen p 1 und p 2 beträgt 0,5 m und ist bei der Berechnung zu berücksichtigen. Phyd Wirkungsgrad: ges 100% P el - elektrische Leistung P el zu verwendende Arbeitspunkte der beiden Pumpen: Zentrifugalpumpe Kolbenpumpe Drehzahlbereich U/min U/min Druckbereich p 2 1,00 1,5 bar 1,0 3,5 bar Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen, Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Pumpen Seite 2 von 5

3 4. MESSWERTE: Bestimmung Messvolumen: Datum: Beobachter: V = l Zentrifugalpumpe, konstante Drehzahlen , , , , , , , , , , , , , , ,5 Die Abhängigkeit des Wirkungsgrades vom Fördervolumen sowie das Betriebsfeld der Pumpe (Förderhöhe über Fördervolumen) sind für die verschiedenen Drehzahlen grafisch darzustellen. Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen, Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Pumpen Seite 3 von 5

4 Kolbenpumpe, konstante Drehzahl , , , , , , Kolbenpumpe, variable Drehzahl Bei verschiedenen Drehzahlen zwischen 500 und 1200 U/min und einem Ausgangsdruck p 2 von 2,0 bar werden die Messungen wiederholt , , , , , , , , Die Abhängigkeit des Fördervolumens und des Wirkungsgrades von Drehzahl und Förderdruck sind grafisch darzustellen. Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen, Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Pumpen Seite 4 von 5

5 5. GERÄTE UND ZUBEHÖR: E-Motor: max. Leistung 0,37 kw bei Nennbetrieb Nenndrehzahl U/min Zentrifugalpumpe: Livarni spezial 25 empfohlene Drehzahl max. Drehzahl max. Förderstrom max. Ausgangsdruck 1580 U/min U/min 60 l/min 1,8 bar Kolbenpumpe: Speck Triplex NP 10 / max. Drehzahl U/min max. Förderstrom 14,6 l/min max. Ausgangsdruck 4,0 bar PC mit Software der Firma gunt 6. LITERATUR: Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau H. Th. Wagner u.a.: Strömungs- und Kolbenmaschinen; Vieweg Verlag, 3. Auflage, Braunschweig 1990 Vorlesung / Studienbriefe Kraft- und Arbeitsmaschinen Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen, Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Pumpen Seite 5 von 5

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