北京化工大学离心泵性能实验报告.pdf

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1、报告题目：离心泵性能试验 实验时间：2015 年 12 月 16 日 报告人：同组人：报告摘要 本实验以水为工作流体，使用了额定扬程He 为 20m，转速为 2900 r/min IS 型号的离心泵实验装置。实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的各项性能参数，流量通过计量槽和秒表测量。实验中直接测量量有P 真空表、P 压力表、电机功率 N 电、孔板压差 P、计量槽水位上升高度L、时间 t,根据上述测量量来计算泵的扬程 He、泵的有效功率 Ne、轴功率 N 轴及效率,从而绘制 He-Q、Ne-Q 和-Q 三条曲线即泵的特性曲线图,并根据此图求出泵的最佳操作范围；又由 P、Q 求出孔流系

2、数 C0、Re，从而绘制 C0-Re 曲线图，求出孔板孔流系数 C0；最后绘制管路特性曲线 H-Q 曲线图。本实验数据由 EXCEL 处理，所有图形的绘制由 ORIGIN 来完成 实验目的及任务 了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围。熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。测定孔板流量计的孔流系数。测定管路特性曲线。基本理论 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，如图 4-3 中的曲线。由于流体流经泵时，不可避免地会遇到各种阻力，产生

3、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。泵的扬程用下式计算：式中：泵出口处的压力，；泵入口处的真空度，；压力表和真空表测压口之间的垂直距离 0.2m。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高，所以泵的总效率为：式中 Ne泵的有效效率，kW；Q流量，m3/s；He扬程，m；流体密度，kg/m3 为由泵输入离

4、心泵的功率：式中：电机的输入功率，kW；电机效率，取 0.9；传动装置的效率，一般取 1.0；2.孔板流量计孔流系数的测定 孔板流量计的结构如图 4-4 所示。在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器两端连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路直径 d1，孔板锐孔直径为 d0，流体流经孔板后形成缩脉的直径为 ，流体密度，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为 u1、u2和 p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得：或 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

5、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：对于不可压缩流体，根据连续性方程有：经过整理可得：令 ，则又可以简化为：根据 u0 和 S2 即可算出体积流量：或 式中：流体的体积流量，m3/s；孔板压差，Pa；孔口面积，m2；流体的密度，kg/m3；孔流系数。孔流系数的大小由孔板锐孔的形状，测压口的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定。具体数值由实验确定。当 一定，雷诺数 Re 超过某个数值后，就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在 为常数的流动条件下使用。实验装置流程图 图 4-

6、5 所示为泵性能实验带控制点的工艺流程。实验操作要点 1、打开主管路的切换阀门，关闭流量调节阀门 6，按变频仪 7 绿色按钮启动泵，固定转速（频率在 50Hz），观察泵出口压力表读数在 0.2MPa 左右时，即可开始实验。2、通过流量调节阀 6，调节水流量，从 0 到最大（流量由涡轮流量计 3 测得），记录相关数据，完成离心泵特性曲线和孔板孔流系数实验。3、打开全部支路阀门，流量调节阀 6 使流量固定在 6，通过改变变频仪频率，实现调节水流量，完成管路特性曲线实验一。4、将频率调回 50Hz，流量调节阀 6 使流量固定在 4，通过改变变频仪频率，实现调节水流量，完成管路特性曲线实验二。5、将频

7、率调回 50Hz，流量调节阀 6 使流量固定在 2，通过改变变频仪频率，实现调节水流量，完成管路特性曲线实验三。6、每个实验均测 10-12 组数据，实验完后再测几组验证数据，若基本吻合，则可停泵（按变频仪红色按钮停泵），关闭流量调节阀 6，做好卫生工作，同时记录设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程、功率等）。实验数据整理 离心泵性能实验：离心泵型号 WB-70/055 转速 2900r/min 入口直径 42mm 出口直径 27mm 水流量/(m3/h)出口表压/m(H2O)入口表压/m(H2O)电机功率/kW 0.54 21.10 0.30 0.34 1.42 20.10 0.10

8、 0.39 2.28 19.00 -0.30 0.45 3.16 17.90 -0.70 0.50 4.09 16.50 -1.20 0.55 5.00 15.00 -1.80 0.60 5.79 13.30 -2.30 0.63 6.14 12.60 -2.50 0.63 6.60 11.60 -2.90 0.67 6.80 11.10 -3.10 0.66 7.14 10.30 -3.30 0.68 入口流速/m*s-1 流速出口/m*s-1 水温度 密度/kg*m-3 0.11 0.26 24.70 994.53 0.28 0.69 24.40 994.60 0.46 1.11 24.3

9、0 994.63 0.63 1.53 24.40 994.60 0.82 1.99 24.60 994.55 1.00 2.43 24.70 994.53 1.16 2.81 24.80 994.50 1.23 2.98 25.80 994.25 1.32 3.20 25.00 994.45 1.36 3.30 25.90 994.23 1.43 3.47 25.50 994.33 扬程/m 轴功率/kW 有效功率/kW 效率 21.00 0.31 0.03 0.10 20.22 0.35 0.08 0.22 19.55 0.41 0.12 0.30 18.90 0.45 0.16 0.36

10、18.07 0.50 0.20 0.40 17.25 0.54 0.23 0.43 16.13 0.57 0.25 0.45 15.68 0.57 0.26 0.46 15.13 0.60 0.27 0.45 14.86 0.59 0.27 0.46 14.31 0.61 0.28 0.45 以第一组数据为例：已知流量和出入口直径，可得到入口流苏 0.11 m/s，出口流速 0.26m/s。经过插入法计算，在温度为 24.70时，水的密度为 994.53 kg/m3。He=p2-p1+H0+（u22-u12）/2g =21m N 轴=0.9N 电 =0.31kW Ne=(Q/3600*He*)

11、/102 =0.03kW =Ne/N 轴 =0.1 作图可得(去除坏点第九组数据):孔板流量计：管路直径 26mm 孔口直径 18mm 水流量/(m3/h)孔板压降/kPa 水温度 密度/kg*m-3 0.54 0.25 24.70 994.525 1.42 1.88 24.40 994.600 2.28 5.00 24.30 994.625 3.16 9.68 24.40 994.600 4.09 16.34 24.60 994.550 5.00 24.30 24.70 994.525 5.79 33.30 24.80 994.500 6.14 37.28 25.80 994.250 6.6

12、0 42.88 25.00 994.450 6.80 45.82 25.90 994.225 7.14 50.21 25.50 994.325 粘度/Pa*s*10-5 体积流量/m3*s-1 Re 孔流系数 90.90 0.00015 8041 0.83 91.51 0.00039 21005 0.80 91.72 0.00063 33652 0.79 91.51 0.00088 46743 0.78 91.10 0.00114 60768 0.78 90.90 0.00139 74454 0.78 90.69 0.00161 86409 0.77 88.65 0.00171 93721 0

13、.77 90.29 0.00183 98939 0.78 88.45 0.00189 104032 0.77 88.45 0.00198 108245 0.78 以第一组数据为例：可以算出 S0=0.00025m2 用插入法可以算出，在 24.7时，水的密度为 994.53 kg/m3，粘度为90.9*10-5Pa*s。Re=du/=8041 C0=Vs/S0/(2p/)0.5 =0.83 作图可得（去除坏点第八组数据）：管路特性实验 大流量：入口直径 42mm 出口直径 27mm 频率/Hz 流量/(m3/h)水温度/出口表压/m 入口表压/m 入口流速/m*s-1 出口流速/m*s-1 密

14、度/kg*m-3 H/m 50.00 6.00 26.40 11.90 -2.40 1.20 2.91 994.10 14.86 47.00 5.65 26.60 11.40 -2.20 1.13 2.74 994.05 14.12 44.00 5.29 26.60 10.10 -1.90 1.06 2.57 994.05 12.48 41.00 4.92 26.60 8.80 -1.60 0.99 2.39 994.05 10.84 38.00 4.56 26.70 7.50 -1.40 0.91 2.21 994.03 9.31 35.00 4.20 26.70 6.50 -1.20 0.

15、84 2.04 994.03 8.08 32.00 3.83 26.70 5.40 -1.00 0.77 1.86 994.03 6.75 29.00 3.46 26.70 4.50 -0.80 0.69 1.68 994.03 5.62 26.00 3.08 26.70 3.60 -0.60 0.62 1.50 994.03 4.49 23.00 2.71 26.70 2.80 -0.40 0.54 1.32 994.03 3.47 中流量：频率/Hz 流量/(m3/h)水温度/出口表压/m 入口表压/m 入口流速/m*s-1 出口流速/m*s-1 密度/kg*m-3 H/m 50.00 4

16、.00 26.90 16.60 -1.10 0.80 1.94 993.98 18.06 47.00 3.77 27.00 14.70 -1.00 0.76 1.83 993.95 16.04 44.00 3.55 27.00 11.90 -0.80 0.71 1.72 993.95 13.03 41.00 3.33 27.00 11.30 -0.70 0.67 1.62 993.95 12.31 38.00 3.10 27.00 9.70 -0.60 0.62 1.50 993.95 10.60 35.00 2.86 27.00 8.30 -0.50 0.57 1.39 993.95 9.08 32.00 2.61 27.00 6.90 -0.40 0.52 1.27 993.95 7.57 29.00 2.36 27.00 5.70 -0.20 0.47 1.15 993.95 6.16 26.00 2.11 27.10 4.60 -0.10 0.42 1.02 993.93 4.94 23.00 1.86 27.10 3.60 -0.10 0.37 0.90 993.93 3.93