泵与风机实验指导书华北电力大学

1、泵与风机实 验 指 导 书 贾瑞宣 张辉 编华北电力大学二 OO六 年 十 月 前 言1 实验总体目标通过学生亲自实践泵与风机课程的三个实验，增强学生综合分析能力、实验动手能力、数据处理及查阅资料能力，培养学生的实践与创新能力。 适用专业热能与动力工程专业、核能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业 先修课程泵与风机、热工测量、工程流体力学 实验课时分配实验项目学时实验一 离心风机性能实验1实验二 轴流风机性能实验1实验三 离心泵综合实验2 实验环境泵与风机实验对实验环境有如下要求： 实验室最好安排在一层，要求实验室离教室和办公室有一定距离，以防止实验时的噪声影响正常的教学和办公。 风机实验室

2、安排在窗户较多的屋子，做实验时室外最好风力不要太大。 离心泵实验室要求有自来水或离取水位置较近。 实验室内要求有黑板。 实验总体要求对于泵与风机实验，有以下几点总体要求： 在做实验前，要求学生认真学习实验指导书，并复习所学泵与风机、热工测量、工程流体力学等课程的相关知识。 实验前，要求实验室向学生开放，以便学生了解实验设备和测量设备，以及对整个实验有感性认识。 对于验证性实验，要求学生在实验前就已很好地掌握了测量设备的工作原理、使用方法以及实验步骤。 对于综合性、设计性实验，应适当提前向学生布置任务。学生应根据实验任务，查阅资料，进行理论分析和研究，确定实验方案，或根据规定的实验方案，确定实验

3、步骤。学生拟定的实验方案或实验步骤，应经过指导教师审查同意后方可进行实验。 实验后，要求学生按要求整理实验数据，撰写实验报告，并提出或回答相关问题。 本实验的重点、难点及教学方法建议 本实验的重点：是对教材所讲科学规律进行验证，掌握相关参数的测量方法。 本实验的难点：综合性设计性实验的实验方案确定、实验步骤的确定。 教学方法建议：采用多媒体手段对实验进行必要的讲解和布置实验任务；综合性设计性实验分组进行方案论证；实验现场更多发挥学生的主动性，教师只做必要的辅导。 目 录实验一离心风机性能实验.4实验二轴流风机性能实验.5实验三离心泵综合实验.8实验一 离心风机性能实验一、实验目的1熟悉风机性能

4、测定装置的结构与基本原理。2掌握利用实验装置测定风机特性的实验方法。3通过实验得出被测风机的气动性能（P-Q，Pst-Q，in-Q，stjn-Q ，N-Q曲线）4通过计算将测得的风机特性换算成无因次参数特性曲线。5将试验结果换算成指定条件下的风机参数。二、实验类型本实验为验证型兼有设计型的特点。三、实验仪器实验台的结构如图所示。根据国家关于GB1236通风机空气动力性能实验方法标准，设计并制造了本试验装置。本试验装置采用进气试验方法，风量采用锥形进口集流器方法测量。装置主要分三部分（见图1）。试验风管主要由测试管路，节流网、整流栅等组成。空气流过风管时，利用集流器和风管测出空气流量和进入风机的

5、静压Pest1，整流栅主要是使流入风机的气流均匀。节流网起流量调节作用。在此节流网位置上加铜丝网或均匀地加一些小纸片可以改变进入风机的流量。测功率电机6，用它来测定输入风机的力矩，同时测出电机转速，就可得出输入风机的轴功率。四、实验结果1测试数据的整理计算（表2）。2绘制被测风机的空气动力性能曲线。3将测得参数换算成无因次量，绘制无因次性能曲线。4将试验结果换算成指定条件下的风机参数。实验二 轴流风机性能实验一、实验目的本实验台是可以进行离心泵特性曲线测定实验、离心泵汽蚀实验和离心泵启停及串并联实验的一种多功能综合实验台。通过实验，使学生掌握离心泵基本性能参数的测量方法，培养学生的综合分析能力

6、、实验动手能力、数据处理以及查阅资料的能力，着重培养独立解决实际问题的能力、创新能力和组织管理能力。1学会通风机主要工作参数，风量Q，风压P，轴功率N，转速n（从而计算效率）的实验测定方法。2通过实验得出轴流式风机的特性曲线（包括PQ曲线，PstQ曲线，NQ曲线， Q曲线）。二、实验类型 验证型实验三、实验仪器和实验原理参考根据国家标准GB1236-85通风机空气动力性能实验方法设计并制作了本实验装置，本实验采用进气管实验法，装置如图1所示 图一、 实验装置简图1.支架 2. 风量调节手轮 3. 微压计 4. U型压力计 5. 轴流式通风机 6.电动机 7. 平衡电机力臂 8.静压测压孔 9.

7、比托管及测压孔 10.整流栅板 11.温度计 12.转速表空气经过调节风阀2入风管，在整流格栅10后部用毕托管9和倾斜式微压计3测试管内动压Pd,然后得出断面平均流速V和风量Q。用U行测压计测定风机进口负压P´st,然后得出风机静压Pst。用平衡电机6及平衡电机力臂测定轴功率N。风机效率是计算得出的，由测定的流量Q，风压P和轴功率N用下列公式算出效率。 (1)式中 P风机全压（Pa）Q风机风量（m3/s）N轴功率（kw）为了测定风量Q，将风管断面分成5个等面积的圆环，分别测定各圆环的动压值，Pdi测点位置、测点半径r1如图2所示。在横向（或纵向）共测定10个点的动压Pdi (2)式中

8、 倾斜式微压计读值（mm）倾斜式微压计倾角正弦倾斜式微压计内酒精密度（kg/m3）一般可取=800 kg/m3 g重力加速度（m/s2）然后将测得的动压按下式进行平均图2 Pdi测点位置、测点半径 (3)由平均动压Pd计算断面平均流速V (4)式中 空气密度（由测定的空气温度查出）（kg/m3） 20空气, =1.205 kg/m3风量Q由断面平均风速V和风管截面积A算出 (5)式中 D园截面风管直径（D=0.4m）风机静压由风机进口U形测压计测得的进口负压算出。 (6)式中 为进口负压值（Pa），U形管内装水，测得的是毫米水柱（mmH2O）,须将其换算成Pa，（1mmH2O=9.81Pa）

9、为静压测点至风机入口处的损失值，按标准规定取=0.15Pd（Pa）风机全压P为静压与动压Pd之和。 (7)风机轴功率N用平衡电机测定。 (8)式中 N轴功率（kw）n风机转速（r/min）L平衡电机力臂长度（m）G风机运转时的平衡重量（N）G0风机停机时的平衡重量（N）最后由测得的轴功率N，风量Q和全压P用公式（1）计算风机效率。四、注意事项轴流式风机的特点是风量越小，轴功率越大，所以本实验不做关闭阀门的工况点，更不要在关闭阀门时启动电机，以防电机过载而烧坏。五、思考题1试根据你做出的实验结果指出该风机的额定工况和风机最佳工作区。2用风机相似率换算该型号5#风机，1450r/min时的特性曲线

10、。3根据你得出的特性曲线绘制该风机系列的无因次特性曲线（即曲线，曲线和曲线）。实验三 离心泵综合实验一、实验目的本实验台是可以进行离心泵特性曲线测定实验、离心泵汽蚀实验和离心泵启停及串并联实验的一种多功能综合实验台。通过实验，使学生掌握离心泵基本性能参数的测量方法，培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理以及查阅资料的能力，着重培养独立解决实际问题的能力、创新能力和组织管理能力。二、实验类型本实验为综合型兼有设计型的特点。三、实验仪器实验台的结构如图所示。 1平衡砝码；2水泵（泵一）；3水泵一电机；4泵二进水真空表；5泵一进水真空表；6泵二电开关；7泵一电开关；8泵一转速显示表；9泵一出

11、水压力表；10泵二出水压力表；11泵一出水阀；12泵二进水阀；13泵二和泵一串联阀；14泵二出水阀；15孔板流量计；16U型管差压计；17移动出水管；18计量水箱；19溢流阀；20排水阀；21排气阀；22水罐23活动轮；24水泵二电机；25放水阀；26水泵(泵二)；27吸水管。实验台主要由水泵一、水泵二、水箱、孔板流量计、计量水箱、真空压力表、压力表、管道及阀门等组成。泵一的驱动电机，其转子的轴固定在轴承上，而其定子是悬浮的。四、实验原理实验原理和方法参考1曲线根据实验内容要求，在相应位置建立能量方程。利用阀门调节流量，测定、的数值。用水箱和秒表测定；值可由下计算：式中：压力表读数，MPa，换

12、算成水柱高，m； 真空表读数，MPa，换算成水柱高，m； 压力表至真空表接出点之间的高度，m； 泵进口流速，一般进口和出口管径相同， 所以。逐次改变阀门的开度，测得不同的值和其相应得水头值（和值），在坐标系中得到相应的若干测点，将这些点光滑地连接起来，即得水泵得曲线。2曲线测定泵在不同流量时的功率，绘制曲线。求泵功率的式子为： W式中：相应工况下的感应力矩，kg·m； 相应工况下的电机（泵）旋转角速度；相应工况下的电机（泵）旋转速度，r/min；相应工况下的力臂上的作用力，N；力臂长度，m； 相应工况下的砝码总重，N； 空转情况下平衡时的初始砝码重量，N。逐次改变阀门的开度，测得不同

13、的值和其相应泵实用功率值，在坐标系中得到相应得若干测点，将这些点光滑地连接起来，即得水泵得曲线。3曲线利用和曲线，任取一个值可以得出相应的和值，由此可得该流量下得相应效率值：取若干个值，并求得相应和值，即可算出其相应的值，在坐标系中可光滑地连出泵的效率曲线。4汽蚀实验：泵的实验标准（GB/T3216-89）中规定：临界汽蚀余量点的选取，通常按扬程（或效率）与无汽蚀的扬程（多级泵为第一级扬程）相比，当下降值达到（为型式数）时的值作为泵的临界汽蚀余量值。实际实验时可以通过压力表读数变化情况来判断汽蚀是否发生，如压力表指针发生剧烈颤动或急剧下降为止，即发生汽蚀。记录汽蚀时泵入口压力表读书，即可计算值

14、：式中：泵入口安装真空表处速度，m/s； 实验条件下的汽化压力，Pa。取若干个值，并求得相应值，即可算出其相应的值，在坐标系中可光滑地连出泵的曲线。5串联运行：串联泵所输送的流量均相等（忽略泄露流量），而串联后的总扬程为串联各泵所产生的扬程之和。即若有2台泵串联，则式中：、第1、2台泵的扬程，m； 、第1、2台泵的流量，m3/s。由此可见，泵串联后的性能曲线的作法是：把串联各泵的性能曲线上同一流量点的扬程值相加。6并联运行：并联后的总流量应等于并联各泵流量之和，并联后的扬程与并联运行各泵的扬程相等。即若有2台泵并联，则式中：、第1、2台泵的扬程，m； 、第1、2台泵的流量，m3/s。由此可见，

15、泵并联后的性能曲线的作法是：把并联各泵的性能曲线上同一扬程点的流量值相加。五、实验内容和要求1泵的性能实验泵一和泵二为相同的泵，要测定泵的、曲线，要求学生：（1）确定测量参数，查找资料掌握相关测量设备的工作原理，并会使用这些测量设备。（2）确定实验路径并论证其完成实验目的的可行性。（3）确定实验步骤及每步的具体操作。（4）为了完成上述实验，实验前应做哪些准备工作？（5）自己拟订实验过程应当记录的实验数据，并设计记录数据的表格。 实验前，将由以上5部分组成的实验方案交给老师审核，审核合格后方可进行实验。2水泵的汽蚀试验汽蚀实验由于具有一定程度的破坏性，采取特殊的教学方式进行：学生按要求设计实验方

16、案、教师审查并进行实验演示操作、学生整理分析数据并撰写实验报告。汽蚀实验的目的在于确定泵在工作范围内临界汽蚀余量与流量的关系，对学生的要求是：（1）查阅资料，掌握汽蚀的基础理论，在此基础上确定该实验的测量参数，这些参数如何测出？（2）确定实验路径并论证其完成实验目的的可行性。（3）确定实验步骤及每步的具体操作。（4）为了完成上述实验，实验前应做哪些准备工作？（5）自己拟订实验过程应当记录的实验数据，并设计记录数据的表格。实验前，将由以上5部分组成的实验方案交给老师审核。3两台泵的串联运行试验两台泵串联实验的目的就是为了验证相同流量下串联总扬程等于单台泵扬程之和，对学生的要求是：（1）确定串联布

17、置方案。（2）确定测量参数。（3）确定实验步骤及每步的具体操作。（4）自己拟订实验过程应当记录的实验数据，并设计记录数据的表格。实验前，将由以上4部分组成的实验方案交给老师审核，审核合格后方可进行实验。4两台泵的并联运行试验两台泵并联实验的目的就是为了验证相同扬程下并联总流量等于单台泵流量之和，对学生的要求是：（1）确定并联布置方案。（2）确定测量参数。（3）确定实验步骤及每步的具体操作。（4）自己拟订实验过程应当记录的实验数据，并设计记录数据的表格。实验前，将由以上4部分组成的实验方案交给老师审核，审核合格后方可进行实验。 注 上述泵的串、并联运行试验，可以进行多个流量下的串联运行试验和多个扬程下的并联运行试验，以观察和验证泵的串、并联运行时的基本规律。六、注意事项1注意实验台的保养和维护：（1）量水箱应保持清洁明亮。（2）差压计，应注意防尘，以免影响测量精度。不用时，应盖上塑料布或特制小盖。（3）易锈零部件，应注意防锈。2在接电运转前，必须做好下列准备工作：（1）仔细检查各阀门、接头和表头等有无松动，如有松动，应加以紧固；（2）用橡胶管将孔板的测压口与压差计相连接；（3）将测力矩力臂装置调到平衡状态；（4）将水箱注满水，并使泵内全部充满水。完成上述安装工作以后，即可接电试运转。启动水泵，观察有无漏水现象，如漏水，应设