2014化工原理实验报告(离心泵性能实验).docx

化工原理实验报告（离心泵性能实验）班级：姓名： 同组人： 2014年11月一、 报告摘要本次实验通过测量离心泵工作时，泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差p、电机输入功率Ne以及流量Q这些参数的关系，根据公式、以及可以得出离心泵的特性曲线；再根据孔板流量计的孔流系数与雷诺数的变化规律作出C0-Re图，并找出在Re大到一定程度时C0不随Re变化时的C0值；最后测量不同阀门开度下，泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差p，根据已知公式可以求出不同阀门开度下的He-Q关系式，并作图可以得到管路特性曲线图。二、 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征曲线，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。 、测定管路特征曲线。三、 实验原理1、 离心泵特征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，如图中的曲线。由于流体流经泵是，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失，环流损失等等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此常通过实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q，N-Q，-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 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，=0.85m。（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，所以泵的总效率为式中 Ne泵的有效功率，kW： Q流量，； He扬程，m； 流体密度，。 由泵轴输入离心泵的功率为 式中 电机的输入功率，kW; 电机效率，取0.9； 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侧连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路的直径为，孔板锐孔直径为，流体流经孔板后所形成缩脉的直径为,流体密度为，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、与，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，故缩脉处截面积难以知道，孔口面积已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的代替，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 ，则又可以简化为 根据和，即可算出流体的体积流量为 或 式中 流体的体积流量， 孔板压差，Pa 孔口面积， 流体的密度， 孔流系数。四、 装置和流程 1-蓄水池 2-底阀 3-真空表 4-离心泵 5-管泵阀 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） 12-回流水槽 13-计量槽排水阀五、 操作要点本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。流量可通过计量槽和秒表测得。1、检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进行灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量调节阀）。灌泵完毕后，关闭调节阀和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，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测量几次数据。4、为防止因水面波动引起的误差，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，测取8-10组数据，并记录。7、实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。六、 数据处理水温T=17.5，水密度=998.2 kg/ m3，粘度=1.005mps管道483mm，孔板锐孔直径d0=24.2mm1 离心泵特性曲线数据处理与绘制表一 离心泵特性曲线数据表序号H压力表H真空表HeQNeN电N轴021.9-0.421.8000.460.4140121.4-0.421.30.420.0243190.480.4320.056294220.8-0.220.91.000.0568150.520.4680.121399320-0.120.21.660.0911540.560.5040.180861419.10.219.62.360.1257430.60.540.232857518.30.4193.000.1549490.640.5760.269009616.70.917.94.110.1999910.70.630.3174467151.416.75.190.2356130.970.8730.269889813.41.915.66.040.2561390.780.7020.364871911.12.513.97.160.2705470.840.7560.357866109.1312.48.050.2713520.860.7740.350584以序号1的数据为例，处理如下：扬程 轴功率效率如此计算得出流量、扬程、轴功率、效率，再根据表一中的相关数据绘制离心泵特性曲线如下：2. 孔板流量计的流量系数的描绘QpuReu0C00.420.160.0842093512.8460.4584710.8097411.060.2004988363.9191.0915980.7490371.662.950.33282613884.111.8120520.7453382.366.10.47317419738.852.5761710.736891310.060.60149325091.763.2747930.7294224.1118.960.82404534375.714.4864670.7279125.1930.11.04058243408.745.6653920.7295266.0440.981.21100550518.076.593250.727625以第1数据为例，处理如下：雷诺数孔流系数如此计算得出雷诺数、孔流系数，再根据表二中的数据绘制孔流系数与雷诺数的关系曲线如下：3. 管路特性曲线数据处理与绘制QH出H入H开度16.19131.914.95.610.71.612.358.61.29.84.346.60.97.53.714.90.65.53.083.50.43.92.452.30.12.41.811.4-0.11.3开度24.0516.90.817.73.6713.80.614.43.2810.90.411.32.878.40.38.72.476.30.16.42.044.404.41.622.9-0.12.81.21.7-0.21.5开度32.1319.4019.41.9315.8015.81.7312.6-0.112.51.59.7-0.19.61.297.2-0.271.065.1-0.34.80.823.3-0.330.612-0.31.7由不同转速下的流量和所需压头，再根据表三中的数据绘制出管路特性曲线如下：六、实验结论及误差分析1.从图中可以看出，随着流体流量的增加，扬程呈现下降的趋势；而轴功率呈现上升的趋势。2.随着流体流量的增加，泵的总效率呈现先增大后减小的趋势，存在着最大功率。由效率曲线得知，在流量约为5.8时，达到了最大效率。3.查阅资料得知，离心泵的优先工作范围在最佳效率点流量的70120，所以由此确定离心泵的最佳工作范围是4.07.0。4.孔流系数C0随雷诺数的变化逐渐减小，但是依然有幅度，依据理论当雷诺数达到一定程度后后孔板系数会趋于定值，因为达到了完全湍流。实验可能因为出现误差而使得结果和理论有偏差，考虑到我们做实验的过程，我们在测量流量时，选取的时间范围过小，容易产生误差。5.由管路特性曲线可看出，随着流体流量的增加，管路的压头呈现递增的趋势。管路特性方程表明，管路中流体的流量与所需补加能量的关系。由图可分析，第四个开度对应的曲线阻力损失较大，第一个开度对应的曲线阻力损失较小。由此，可得出结论：低阻管路系统的特性曲线较为平坦，高阻管路的特性曲线较为陡峭。所以，可判断，为减少能量损失，在管路中，应尽量减少不必要的阀门等器件。七、 思考题2. 当改变流量调节阀开度时，压力表和真空