离心泵性能实验

1、化工原理实验报告 院（部）： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工1102 姓 名： 周辰光 学 号： 2011011048同组人员： 杨瑞、陈雷杰、赵翔宇 实验名称： 离心泵性能实验 实验日期： 2013.11.9 离心泵性能实验摘要：我们在本次实验中测定泵的特性曲线和管路特性曲线，并且得到本次试验中的孔流系数。在泵的特性曲线中我们可以看到H-q曲线是下降的曲线，即随流量q的增大，扬程He逐渐减小；离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升的特点；当流量为零时，轴功率最小；效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。孔流系数C0在一定范围内是一定值。泵的特性曲线与管路特性曲

2、线交点称为该管路上的工作点，转速变小时，Hq曲线变陡，工作点往上移，流量变小；转速变大时，Hq曲线变得平坦，工作点下移，流量变大。关键词: 离心泵 特性曲线 孔流系数一、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。二、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，如图1中的曲线。由于流体流经泵时，不可避免地会遇到各种阻力，产生能量损失，诸如

3、摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头笑，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，曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。图1.离心泵的理论压头与实际压头(1)泵的扬程He (1)式中：H真空表泵出口的压力，mH2O；， H压力表泵入口的压力，mH2O； H0两测压口间的垂直距离，H0= 0.20m 。 离心泵进出口流速的平方差，(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高，所以泵的总效率为 (2) (3)式中

4、 Ne泵的有效效率，kW； q流量，m3/s； He扬程，m； 流体密度，kg/ m3由泵输入离心泵的功率N轴为 N轴 = N电电传 (4)式中：N电电机的输入功率，kW电电机效率，取0.9； 传传动装置的效率，取1.0；2. 孔板流量计空留系数的测定图2.孔板流量计构造原理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d0，流体流经孔板后形成缩脉的直径为d2，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

5、伯努利方程，不考虑能量损失，可得： (5)或 (6)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后则有 (7)对于不可压缩流体，根据连续性方程有 (8)经过整理后，可得： (9)令，则可简化为： (10)根据u0和S2，可算出体积流量Q为 或 (11)式中：q流体的体积流量，m3/s； p孔板压差，Pa； S0孔口面积，m2； 流体的密度，kg/ m3； C0孔流系数。孔流系数的大小由孔板的形状，测压口的位置，孔径与管径比和雷诺数共同决定

6、。当d0/d1一定，雷诺数Re超过某个数值后，C0就接近定值，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。三、装置和流程图3.实验装置图TI001水温度，PI001进口真空表，PI002出口压力表，PI003压差计装置参数：离心泵型号：WB70/055，工作状态：50Hz管路直径：；孔板流量计孔径：离心泵进水管路：离心泵出口管路：四、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量。1. 检查电机和离心泵是否运转正常。打开电机电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，可切断电源，准备在实验中使用。2. 在进行实验前，首先要灌

7、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后，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。 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。4. 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。5. 实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。五、数据记录和数据处理l 水温T=17.5，水密度=998.2 kg/ m3，粘度=1.005mp·sl 管道48×3mm，孔板锐孔直径d0=24.2mm原始数据：利用装置，分别调节不同流量，测

8、得离心泵进出口压力，水温，离心泵电机输入功率和孔板流量计两侧压差得到下表1：次数流量（）压力表（）真空表（）（）T（）17.1410.6-3.161.3720.70.7826.5912.0-2.651.6021.10.7635.9813.3-2.243.0821.30.7445.3914.5-1.834.7221.50.7054.8015.6-1.427.6021.70.6764.1916.7-1.020.7221.80.6473.5617.7-0.614.8022.00.6083.0018.5-0.310.4822.10.5692.4119.2-0.16.5822.40.53101.8019

9、.50.23.7022.50.48111.2120.40.31.6022.70.45120.5921.10.40.3723.00.42130.0021.90.50.0123.00.42表1.离心泵特性曲线绘制原始数据表组1组2组3流量压力表（）真空表（）流量压力表（）真空表（）流量压力表（）真空表（）2.3219.3-0.14.1516.7-1.06.0213.1-2.22.1015.70.03.7013.1-0.75.4410.7-1.81.8812.30.13.2710.2-0.54.858.5-1.31.679.60.22.767.3-0.24.266.6-1.01.447.20.32.

10、265.00.03.644.9-0.61.195.10.31.753.00.23.023.5-0.30.953.30.41.241.60.32.412.30.00.631.60.40.840.90.41.781.40.2表2.管路特性曲线绘制原始数据数据处理：利用表1中的原始数据和式（1）求得各流量下的扬程，利用式（3），求得各流量下的泵的有效功率，利用式（2），式（4）求得各流量下的泵的总功率得到如下表3：流量总效率7.1414.40.280139.91%6.5915.20.273439.97%5.9816.10.261539.26%5.3916.80.246439.12%4.8017.40

11、.227837.78%4.1918.10.206235.81%3.5618.60.180633.44%3.0019.10.156030.94%2.4119.60.128426.91%1.8019.50.095722.16%1.2120.30.066916.53%0.5920.90.03368.89%0.0021.60.00000.00%表3.泵特性曲线离散数据对表3中的数据进行绘图得到实验中泵的特性曲线图为图4所示：图4.泵特性曲线图利用式1对表2数据进行处理，求得各个阀门开度下流量与扬程的关系如下表3：流量流量流量2.3219.653544.1518.071336.0215.860512.1

12、015.943873.7014.136195.4412.994391.8812.435163.2711.006374.8510.2341.679.6277432.767.7757784.267.9805291.447.1206282.265.2508093.645.8318041.195.0140871.753.0304653.024.0907280.953.1089781.241.5152962.412.5577780.631.4039480.840.7070191.781.431519表4.管路特性曲线离散数据利用origin对表4进行作图得图5.管路特性曲线图附录给出了各个温度下水的粘度

13、，利用线性插值求得表1中各个水温下水的粘度，并利用雷诺数公式 （12）以及式（11）对表1数据处理，求得实验管路中各个雷诺数Re对应下的孔板流量计孔流系数得到如下表5：流量水粘度（）Re7.1420.70.98812594652.080.7035066.5921.10.9786988203.150.7081225.9821.30.9740780418.30.7032525.3921.50.9694572829.480.7060684.8021.70.9648365167.980.7052364.1921.80.9625257022.740.7105043.5622.00.957948682.5

14、90.7142773.0022.10.9556941119.520.71532.4122.40.9490633263.450.725191.8022.50.9468524902.050.7223031.2122.70.9424316818.220.7383680.5923.00.93588258.7220.748684表5.孔板系数与雷诺数关系对其中雷诺数与孔流系数作图得图6：图6.孔流系数与雷诺数Re的关系图六、实验结论及误差分析1.离心泵特性曲线分析图一可得出如下结论： （1）Heq曲线是下降的曲线，即随流量q的增大，扬程He逐渐减小。 （2）离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升

15、的特点。当流量为零时，轴功率最小。因此，为便于离心泵的启动和防止动力机超载，启动时，应将出水管路上的闸阀关闭，启动后，再将闸阀逐渐打开，即水泵的闭阀启动。 （3）效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。即离心泵在一定转速下有一定的最高效率点，称为离心泵的设计点，本实验约为40%。2.管路特性曲线分析图5可得出如下结论： （1）泵的特性曲线与管路特性曲线交点称为该管路上的工作点； （2）转速变小时，Heq曲线变陡，工作点往上移，流量变小； （3）转速变大时，Heq曲线变平缓，工作点往下移，流量变大。3.孔板流量计孔流系数的测定 分析图6可得出如下结论：当雷诺数较小时，孔流系数随雷诺数的增大而减小

16、；当雷诺数达到某一个临界值时，孔流系数Co基本是一常数。4.误差分析由图6知，实验测得的C0值在雷诺数达到界定值后并不是一条严格的水平线，可能原因有：（1）孔板流量计锐孔前后的压降不稳定，实验读取的只是诸多变数中的一个； （2）数据有波动，读取不准确； （3）数据处理过程中，数据取舍造成误差。（速变大时坦，工作点下移，流量变大增大而减小，；值七、思考题1.根据离心泵的工作原理，分析为什么离心泵启动前要灌泵，在启动前为何要关闭调节阀？答：在同一压头下，泵进、出口的压差却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，出现气缚现象，因此离心泵启动前要灌泵；关闭流量调节阀门，可以让液体充满泵，排净空气。 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？ 答：随着流量的增加，压力表和真空表的示数均减小。其中真空表为负值，其数值增加。其中压力表减小幅度较小，真空表减小幅度大。3.试分析气缚现象与气蚀现象的区别。答：“气蚀 ”现象是离心泵设计不足或运行工况偏离设计产生的一种不正常状况。叶轮进口处的压力与输送介质的饱和蒸汽压相同时，液体介质就会发生气化，体积骤然膨胀，就会扰乱叶轮进口处液体的流动。气泡随液体进入叶轮被压缩，