2022年2022年离心泵性能实验 .pdf

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1、化工原理实验报告2010-11-22 化工原理实验报告报告摘要在化工厂或实验室中， 经常需要各种输送机械用来输送流体。根据不同使用场合和操作要求， 选择各种型式的流体输送机械。 离心泵是其中最为常用的一类液体输送机械。 离心泵的特性由厂家通过实验直接测定，并提供给用户在选择和使用泵时参考。 本实验采用图一所示离心泵装置，实验测定在一定转速下泵的特性曲线和管路特性曲线。 通过实验了解离心系的正常的操作过程，掌握离心泵各项主要特性及其相互关系，进而加深对离心泵的性能和操作原理的理解。1、实验目的及任务1、了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。2、测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工

2、作范围。3、熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。4、测定孔板流量计的孔流系数。5、测定管路特性曲线。2、基本原理1、离心泵特性曲线测定离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。 其中理论压头与流量的关系，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到。由于液体流经泵时，不可避免地会遇到种种阻力， 产生能量损失， 诸如摩擦损失、 环流损失等， 因此，实际压头比理论压头小， 且难以通过计算求得， 因此通常采用实验方法， 直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q、N-Q 和 -Q 三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，根据此曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。（1）泵的扬程 He H

3、e=H压力表+H真空表+H0名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 式中H压力表泵出口处的压力， mH2O；H真空表泵入口处的真空度，mH2O；H0压力表和真空表测压口之间的垂直距离，H0=0.85m 。（2）泵的有效功率和效率由于泵在运转过程中存在种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又比理论值为高，所以泵的总效率为轴NNe102QHeNe式中Ne泵的有效

4、功率， kW；Q流量， m3/s；He扬程， m；流体密度，kg/ m3。由泵轴输入离心泵的功率N轴为转电电轴NN式中N电电机的输入功率， kW；电电机效率，取0.9；轴传动装置的传动效率，一般取1.0。2、孔板流量计孔流系数的测定在水平管路上装有一块孔板， 其两侧接测压管， 分别与压差传感器的两端相连。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路直径为d1，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板前后所形成缩脉的直径为d2，流体密度为，孔板前侧压导管截面处名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

5、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 和缩脉截面处的速度和压强分别为u1、u2与 p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得ghu212122pp2u或ghuu22122由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积S2难以知道，孔口的面积为已知， 且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的 u0代替 u2， 考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数 C 校正后，则有ghCuu22120对于不可压缩流体，根据连续性方程有1001SS

6、uu经过整理可得2100)(12SSghCu令2100)(1SSCC，则又可以简化为ghCu200根据 u0和 S2，即可算出流体的体积流量Vs为ghSCSuVs20000或pSCVs200式中Vs流体的体积流量， m3/s；p孔板压差， Pa；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 S0孔口面积， m3；流体的密度，kg/ m3；C0孔流系数。孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压

7、口的位置、 孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由实验测定。当d0/d1一定，雷诺数 Re 超过某个数值后，C0就接近于定值。 通常工业上定型的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用。3实验装置流程图图 1 离心泵性能实验装置和流程1、蓄水池； 2 、底阀； 3 、真空表； 4 、离心泵； 5 、灌泵阀； 6 、压力表； 7 、流量调节阀； 8 、孔板流量计； 9 、活动接口； 10 、液位计； 11 、计量水槽 （495495）mm ； 12 、回流水槽； 13 、计量槽排水阀4、操作要点本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下的离心泵的各项性能参数。流量可通过计量槽和秒表测量。1、检

8、查电机和离心泵是否正常运转。打开电机的电源开关，观察电机和离名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。2、在进行实验前，首先要灌泵（打开灌泵阀） ，排出泵内的气体（打开流量调节阀） 。灌泵完毕后，关闭调节阀及灌水阀即可启动离心泵，开始实验。3、实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。当流量大时，应注意及时按动

9、秒表和迅速移动活动接管，并多测取几次数据。4、为防止因水面波动而引起的误差，测量时液位计高度差值应不小于200mm 。5、测取 10 组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等）。6、测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测定810 组数据，并记录。7、实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。5、实验数据处理5.1 、离心泵特性曲线的测定：（H0=0.85m ；水箱底面积 S=0.495 0.495m2； 锐孔直径 d0=24.2mm ； 管路直径 d=42mm ）实验测得数据如下表：序号水箱液体高度h1/mm 水箱液

10、体高度h2/mm 时间t/s N电/Kw P 真空表/Mpa P压力表/Mpa P孔板压降/Kpa 1 27 218 79.74 0.49 0.002 0.190 1.5 2 135 336 55.57 0.54 0.004 0.180 3.5 3 89 300 46.03 0.58 0.006 0.170 5.8 4 81 288 40.14 0.64 0.007 0.160 7.7 5 85 286 33.48 0.67 0.008 0.144 10.5 6 89 292 30.00 0.71 0.010 0.126 13.98 7 87 308 27.94 0.73 0.012 0.10

11、5 17.3 8 98 306 24.16 0.75 0.013 0.090 20.8 9 102 314 22.86 0.77 0.015 0.075 23.1 10 105 313 21.60 0.78 0.017 0.050 26 11 0.45 0.002 0.200 0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 表 1 离心泵特性曲线的测定数据经过计算机数据处理得到下表：序

12、号流量Q/m3/h 扬程 He/m Ne/Kw N轴/Kw 总效率 /% C0Re 1 2.11 20.44 0.12 0.44 26.64 0.7367 15047 2 3.19 19.62 0.17 0.49 35.05 0.7283 22722 3 4.04 18.81 0.21 0.52 39.64 0.7170 28795 4 4.55 17.89 0.22 0.58 38.44 0.7001 32395 5 5.30 16.36 0.24 0.60 39.09 0.6979 37713 6 5.97 14.73 0.24 0.64 37.43 0.6817 42507 7 6.98

13、 12.79 0.24 0.66 36.95 0.7164 49688 8 7.59 11.36 0.23 0.68 34.77 0.7111 54082 9 8.18 10.03 0.22 0.69 32.22 0.7269 58256 10 8.49 7.69 0.18 0.70 25.30 0.7114 60491 11 0.00 21.46 0.00 0.41 0.00 表 2 离心泵特性曲线的数据处理以第一组数据为例，计算如下：t水=14.1，查表，并由内插法算得=999.1kg/m3=1.18210-3 Pa?s 流量221()3600(21827)0.49536002.11100

14、079.741000hhSQt3/mh扬程00.0020.190H0.8520.44mg9.81 999.1ePPH压力表真空表有效功率999.120.442.11Ne0.12102102HeQKw轴功率N0.49 0.9 10.44N轴电电转Kw效率0.12=26.64%0.44NeN轴孔流系数0202.1136000.736722 15000.0121999.1QCpS雷诺数230.042999.12.11Re1504736000.1211.182 10du5.2 、管路特性曲线的测定：改变管路开度三次，对于每个开度分别改变管路流量，测得三组数据， 经过计算分别得到 H 与 Q，结果见表3

15、（a） （b） （c） ：以表 3（a）第一组数据为例，计算如下：由表 2 所得结果，取 C0=0.713，于是名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 00.1800.005H0.8519.73mg9.81 999.1PPH压力表真空表34.336001.999400020121.0713.02200pSCQ序号频率/Hz P压/MPa P真空 /MPa 孔板压降P/Kpa H1/

16、m Q/m3/h 1 50.00 0.180 0.005 4.0 19.73 3.34 2 45.02 0.144 0.0048 3.3 16.03 3.03 3 40.08 0.113 0.0048 2.6 12.87 2.69 4 34.96 0.084 0.0048 1.7 9.91 2.18 5 29.96 0.060 0.0047 1.3 7.45 1.90 6 24.99 0.040 0.0047 0.6 5.41 1.29 7 19.93 0.020 0.0047 0.2 3.37 0.75 表 3（a） 离心泵特性曲线的数据处理序号频率/Hz P压/MPa P真空/Mpa 孔板

17、压降P/Kpa H2/m Q/m3/h 1 50.00 0.126 0.010 13.7 14.73 6.18 2 45.02 0.103 0.009 10.9 12.28 5.51 3 40.03 0.080 0.008 8.5 9.83 4.87 4 34.99 0.060 0.007 6.3 7.69 4.19 5 30.00 0.043 0.006 4.4 5.85 3.50 6 25.00 0.030 0.005 2.7 4.42 2.74 7 20.00 0.018 0.005 1.4 3.20 1.98 表 3（b） 离心泵特性曲线的数据处理序号频率/Hz P压/MPa P真空

18、/MPa 孔板压降P/Kpa H3/m Q/m3/h 1 50.00 0.050 0.018 25.9 7.79 8.50 2 45.05 0.041 0.015 21.2 6.56 7.69 3 39.99 0.033 0.013 16.7 5.54 6.82 4 35.02 0.028 0.010 12.6 4.73 5.93 5 30.01 0.020 0.009 8.8 3.81 4.95 6 25.06 0.015 0.006 5.8 2.99 4.02 7 20.04 0.009 0.005 3.0 2.28 2.89 表 3（c） 离心泵特性曲线的数据处理6、实验结果及讨论6.1

19、 、离心泵的特性曲线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 图 2 离心泵的特性曲线结果讨论：（1）随着水流量的增大，离心泵的扬程减小，轴功率增大；（2）随着水流量的增大，离心泵的效率先增大，后减小，并在流量为5.2 m3/h左右时达到最大。6.2 、C0-Re 曲线200004000060000800000.00.20.40.60.81.0C0Re图 3 孔流系数 C0与雷诺数

20、Re的关系结果讨论：由图 3 可看出，孔流系数 C0随雷诺数 Re的变化不大，开始时略呈下降趋势，之后便几近趋于平稳，说明此时管路已处于完全湍流状态。据曲线的变化趋势，可确定稳定时的 C0约为 0.713。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 6.3 、H-Q曲线图 4 管路特性曲线由图 4 可以看出管路特性曲线H 随 Q 的增大而增大，流量 Q 相同时，管路开度越大， H 就越

21、大。7、思考题7.1、根据离心泵的工作原理，分析离心泵启动前为何要灌泵，且要关闭流量调节阀？答：离心泵的压头是以被输送流体的流体柱高度表示的。在同一压头下，泵进、出口的压差与流体的密度成正比。如果泵启动时， 泵体内是空气， 而被输送的是液体，则启动后泵产生的压头虽为定值，但因空气密度太小， 造成的压差或泵吸入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内，因此离心泵启动前要灌泵； 如果启动泵时，不关闭流量调节阀， 那么泵刚开始时就对流体做功，而此时电机的转速很低，电流很大，很容易使电机烧毁，因此，启动前，应关闭流量调节阀。7.2、当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？01234567

22、89246810121416182022H/mQ/(m3/h) H1 H2 H3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 化工原理实验报告2010-11-22 答：由柏努力方程可推知，当改变流量调节阀开度，使流量逐渐增大时，压力表和真空表的读数都逐渐减小。7.3、用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？答：应根据测量所要求的精度值和能量损失的要求，以及使孔流系数C0不随雷诺数 Re 改变这三个方面来选

23、择孔口尺寸和压差计的量程。7.4、试分析气缚现象与汽蚀现象的区别。答：泵在运转时，吸入管路和泵的轴心常处于负压状态，若管路及轴封密封不良，则因漏入空气而使泵内流体的平均密度下降。若平均密度下降严重， 泵将无法吸上液体，此成为气缚现象； 而汽蚀现象是指泵的安装位置过高，使叶轮进口处的压强降至液体的饱和蒸汽压， 引起液体部分气化的现象， 汽蚀现象会使泵体振动并发生噪声，流量、扬程和效率都明显下降，严重时甚至吸不上液体。7.5， 根据什么条件选择离心泵? 答 :根据被输送的液体性质和操作条件确定泵的类型; 根据具体管路对泵提出的流量和压头要求确定泵的型号。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -