北京化工大学化工原理离心泵性能实验内容报告

1、北 京 化 工 大 学化 工 原 理 实 验 报 告实验名称： 离心泵性能实验班 级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 同 组 人： 实验名称：离心泵性能实验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

2、范围；又由P、Q求出孔流系数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，所有图形的绘制也由excel来完成。一、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。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。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，诸如摩

3、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。(1)泵的扬程HeHe = H压力表 + H真空表 + H0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= 0.85m 。(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高，所以泵的总效率为=NeN轴Ne=QHe102式中： Ne泵的有效效率

4、，kW；Q流量，m3/s；He扬程，m；流体密度，kg/ m3(3)N轴为由泵输入离心泵的功率N轴为N轴 = N电电传式中：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孔板流量计结构如图所示：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，孔板锐孔直接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，根据伯努利方程，不考虑能量损

5、失，可得：u22-u122=p1-p2=gh或u22-u12=2gh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u22-u12=C2gh对于不可压缩流体，根据连续性方程有u1=u0S0S1经过整理后，可得：u0=C2gh1-(S0S1)2令C0=C1-(S0S1)2则可简化为：u0=C02gh根据u0和S2可算出体积流量Vs为Vs=u0S0=C0S02gh或VS=C0S02p式中：Vs流体的体积流量，m3/s； p孔板压差，Pa；

6、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，具体数值由实验确定。当d0/d1一定，雷诺数Re超过某个数值后，C0就接近于定值。通常工业上定性的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用。三、实验装置流程图图3.离心泵性能实验装置和流程1、 水箱 2、离心泵 3、涡轮流量计 4、管路切换阀 5、孔板流量计 6、流量调节阀7、变频仪四、操作要点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，准备实验。2.在进行实验前，首先要灌泵,排出泵内的气体。灌泵完毕后

7、，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，应当注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多次测取几次数据。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810组数据，并记录。7.实验结束，停泵，清理现场。六、原始数据及其处理原始数据表液位高度差L=0.2m孔板流量计：d0=18mm 序号泵的特性曲线（f=50Hz）孔板流量

8、计qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()N电（Kw）qv(m3/h)p(KPa)T()10.0022.30.629.50.440.00-0.1528.320.5421.80.530.10.450.980.9128.330.8421.40.529.30.471.412.1628.441.2221.10.429.50.491.743.3728.552.3219.60.029.50.552.064.7428.663.9617.4-0.829.70.642.255.7728.774.9715.7-1.429.90.692.627.8528.787.1011.0-3.130.50.773.3

9、713.4028.896.7611.8-2.830.60.753.9218.2428.9105.9013.7-2.130.70.724.6024.8228.9115.0615.5-1.430.80.685.2332.9629.0124.1417.0-0.930.80.645.9942.7329.0133.4518.1-0.531.00.606.6352.3829.1142.2319.80.131.00.547.1561.2829.2150.0022.30.631.20.42序号qv=6.0(m3/h)qv=4.0(m3/h)f=40Hzqv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()qv(m

10、3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()16.0113.6-2.131.84.0217.4-0.832.10.0014.50.631.425.7812.7-1.931.83.8616.0-0.732.10.2814.20.633.335.5211.6-1.831.83.7314.7-0.632.10.8213.80.431.445.3110.7-1.631.93.5813.5-0.532.11.2913.40.431.455.079.8-1.431.93.4412.4-0.532.21.8212.90.131.464.848.9-1.331.

11、93.2911.3-0.432.22.3512.30.031.574.628.1-1.131.93.1710.2-0.332.22.8411.8-0.231.484.397.4-0.931.92.979.3-0.232.23.4811.0-0.531.594.156.6-0.831.92.828.3-0.132.24.0110.2-0.831.5103.835.8-0.731.92.677.40.032.24.789.0-1.331.5113.595.3-0.531.92.536.60.032.25.268.1-1.631.6123.344.6-0.431.92.325.80.132.25.7

12、17.3-2.031.6133.154.0-0.332.02.195.00.132.26.236.2-2.331.6142.953.5-0.232.02.024.30.232.26.675.3-2.731.6152.683.0-0.132.07.204.2-3.231.6数据处理：1）泵的特性曲线实验（以第二组数据为例）：水温T=30.1，此时水密度为995.6 kg/m3He=H压力表+H真空表+H0=21.8+0.5+0.2=22.5m经计算机数据处理后得到下表：泵的特性曲线（f=50Hz）qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()N电（Kw）（kg/m-3）He(m)Ne(Kw)

13、N轴(Kw)0.0022.30.629.50.44995.823.100.39600.5421.80.530.10.45995.622.50.0330.4058.150.8421.40.529.30.47995.922.10.0500.42311.821.2221.10.429.50.49995.821.70.0720.44116.332.3219.60.029.50.55995.819.80.1250.49525.253.9617.4-0.829.70.64995.816.80.1800.57631.254.9715.7-1.429.90.69995.714.50.1950.62131.40

14、7.1011.0-3.130.50.77995.58.10.1560.69322.516.7611.8-2.830.60.75995.59.20.1680.67524.895.9013.7-2.130.70.72995.411.80.1890.64829.175.0615.5-1.430.80.68995.414.30.1960.61232.034.1417.0-0.930.80.64995.416.30.1830.57631.773.4518.1-0.531.00.60995.317.80.1660.54030.742.2319.80.131.00.54995.320.10.1210.486

15、24.900.0022.30.631.20.42995.323.100.37802）孔板流量计孔留系数的测定（以第二组数据为例）：水温T=28.3，此时水密度为996.146 kg/m3，黏度为0.8306mPas经计算机数据处理后得到下表：孔板流量计qv(m3/h)p(KPa)T()（kg/m-3）（mPaS）u(m/s)ReC00.00-0.1528.3996.1460.83060.59213817185.790.7336728960.980.9128.3996.1460.83060.85195424779.480.7150495431.412.1628.4996.1170.82881.0

16、5134830644.60.7148165601.743.3728.5996.0880.82701.24469936358.470.7179978722.064.7428.6996.0590.82521.35950139797.570.7127310992.255.7728.7996.0300.82341.58306446342.060.7139377432.627.8528.7996.0300.82342.03623159736.770.7055990303.3713.4028.8996.0010.82162.36855369636.630.7045090913.9218.2428.9995

17、.9720.81982.77942581716.460.7094796774.6024.8228.9995.9720.81983.16008593109.790.7004984445.2332.9629.0995.9430.81803.619295106640.10.7049925225.9942.7329.0995.9430.81804.005997118280.60.7049987766.6352.3829.1995.9130.816274.320193127824.70.7030528877.1561.2829.2995.8840.814540.59213817185.790.73367

18、28963)管路特性曲线（以第二组数据为例）：He=H压力表+H真空表+H0=12.7-1.9+0.2=11.0m经计算机数据处理后得到下表：1.qv=6.0(m3/h)qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()He(m)6.0113.6-2.131.811.75.7812.7-1.931.811.05.5211.6-1.831.810.05.3110.7-1.631.99.35.079.8-1.431.98.64.848.9-1.331.97.84.628.1-1.131.97.24.397.4-0.931.96.74.156.6-0.831.96.03.835.8-0.731.95

19、.33.595.3-0.531.95.03.344.6-0.431.94.43.154.0-0.332.03.92.953.5-0.232.03.52.683.0-0.132.03.12.qv=4.0(m3/h)qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()He(m)4.0217.4-0.832.116.83.8616.0-0.732.115.53.7314.7-0.632.114.33.5813.5-0.532.113.23.4412.4-0.532.212.13.2911.3-0.432.211.13.1710.2-0.332.210.12.979.3-0.232.29.32.828.

20、3-0.132.28.42.677.40.032.27.62.536.60.032.26.82.325.80.132.26.12.195.00.132.25.32.024.30.232.24.73.f=40Hzqv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()He(m)0.0014.50.631.415.30.2814.20.633.315.00.8213.80.431.414.41.2913.40.431.414.01.8212.90.131.413.22.3512.30.031.512.52.8411.8-0.231.411.83.4811.0-0.531.510.74.0110.2-0.

21、831.59.64.789.0-1.331.57.95.268.1-1.631.66.75.717.3-2.031.65.56.236.2-2.331.64.16.675.3-2.731.62.87.204.2-3.231.61.2七、实验结论及误差分析1. 进行数据处理后利用Excel软件进行关系曲线的绘制，得到结果如下：1)泵的特性曲线：-QHe-QN-Q2）孔流系数C0-Re关系曲线图3)管路特性曲线Q=4.0F=40HzF=50HzQ=6.02.实验结果分析：1）图1：转速恒定时，随着流体流量的增大，离心泵的扬程逐渐减小，且减小的越来越快，轴功率增大。由图可确定该该泵的最佳工作范围是3

22、.955.90(m3/h)。 2）图2：在一定范围内，孔流系数Co的值大小接近，可以近似认为是定值。在完全湍流区，孔流系数C0随雷诺数Re的变化不大，此时可认为孔流系数与雷诺数无关，即当雷诺数Re大于某一值时Co为一定值。本实验最终测得Co的值稳定在0.704，与真实值存在一定的误差。理论曲线中，Co-Re曲线应当随Re的增加而呈现下降趋势，最后趋于定值。由于误差影响，,实际测定的曲线会出现一定波动。3）图3：由管路特性曲线可以看出，随流体流量的增加，管路的压头有递增的趋势；当频率不变时，开度越大，H越小；由He-Q曲线中可以看出，转速越快，扬程也会偏高。可以从He-Q和H-Q两曲线的交点求出离心泵在频率为50Hz或者40Hz时的工作点。3.误差分析本次实验误差总体偏小，部分数据测量计算结果与理论值仍有一定偏差，总体较为成功。实验误差分析如下：1）实验前，管内空气可能未排尽，导致实验时压降值的读数不准确；2）压差计的读数一直在小范围波动，未能完全稳定，只能读出一段时间内的压差求平均值，与真实压降存在数值偏差，从而出现误差。3）实验使用水在蓄水池中存放时间过久且不纯净。其黏度、密度不能保证与理想状态完全相同。4）实验过程中，液体流动会与管壁产生摩擦，产生热量，但管道