化工原理 实验二

1、1第四章、实验第四章、实验实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定 2实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定 一、实验原理一、实验原理 如果说管路是设备与设备之间、车间与车间之间、如果说管路是设备与设备之间、车间与车间之间、工厂与工厂之间联系的通道的话，则流体输送机械是工厂与工厂之间联系的通道的话，则流体输送机械是这种联系的动力所在。以供料点和需料点为截面列柏这种联系的动力所在。以供料点和需料点为截面列柏努利方程：努利方程：其中其中 是流体输送机械对单位重量流体所做的功。从是流体输送机械对单位重量流体所做的功。从上式可以看出，采用流体输送机械操作的目的可能是上式可

2、以看出，采用流体输送机械操作的目的可能是为了提高流体的动能、位能或静压能，或用于克服沿为了提高流体的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻力，也可能几种目的兼而有之。程的阻力，也可能几种目的兼而有之。fehgugpzh22eh3一、实验原理一、实验原理1、流体输送机械分类：、流体输送机械分类： 1）按）按介质：介质：n液体液体泵泵n气体气体风机、压缩机风机、压缩机 2）工作原理：）工作原理：n离心式离心式n正位移式（容积式）：往复式、旋转式正位移式（容积式）：往复式、旋转式n其它（如喷射式）其它（如喷射式）4一、实验原理一、实验原理2 2、离心泵结构、离心泵结构离心泵在工业生产中应用最广泛。离

3、心泵在工业生产中应用最广泛。（1 1）离心泵的主要部件离心泵的主要部件（1 1）叶轮叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，由：叶轮是离心泵的核心部件，由6-126-12片片后弯后弯的叶片组成，构成了数目相同的液体通的叶片组成，构成了数目相同的液体通道。按有无盖板分为开式、闭式和半开式（其道。按有无盖板分为开式、闭式和半开式（其作用见教材）。其作用为将原动机的能量直接作用见教材）。其作用为将原动机的能量直接传给液体，以提高液体的静压能与动能（主要传给液体，以提高液体的静压能与动能（主要为静压能）。为静压能）。52 2、离心泵结构、离心泵结构6一、实验原理一、实验原理（2 2）泵壳泵壳：泵体的外壳，它包围

4、叶轮：泵体的外壳，它包围叶轮，在叶轮四周开成一个截面积逐渐扩大，在叶轮四周开成一个截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。此外，泵壳还设有与的蜗牛壳形通道。此外，泵壳还设有与叶轮所在平面垂直的入口和切线出口。叶轮所在平面垂直的入口和切线出口。（3 3）泵轴泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴。它由电机带动旋在平面垂直的一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。转，以带动叶轮旋转。7一、实验原理一、实验原理（4 4）轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为）轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。其作用是防止高压液体从泵壳内沿轴轴封。其作用是防止高压液体从泵壳内沿轴而漏出，或者

5、空气以相反方向漏入泵壳内。而漏出，或者空气以相反方向漏入泵壳内。轴封轴封机械密封填料密封8一、实验原理一、实验原理3 3离心泵的工作原理离心泵的工作原理（1 1）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被体做功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，静压能增抛向外围。当流体到达叶轮外周时，静压能增高，流速增大。高，流速增大。（类似我们旋转雨伞（类似我们旋转雨伞, ,伞上面的伞上面的雨滴飞出去）。雨滴飞出去）。（2 2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在

6、壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的动能转化为静压能，减小能量损动，使流体的动能转化为静压能，减小能量损失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体，它更失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体，它更是一个能量转换装置。是一个能量转换装置。 92 2离心泵的工作原理离心泵的工作原理n（3 3）液体吸上原理：依靠叶轮高速旋转，）液体吸上原理：依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，开，从而在叶轮中心形成低压，在压强在压强差的作用下，液体便经吸入管路，连续差的作用下，液体便经吸入管路，连续地

7、被吸入泵内，以补充被排出的液体。地被吸入泵内，以补充被排出的液体。n离心泵之所以能够输送液体，主要依靠离心泵之所以能够输送液体，主要依靠高速旋转的叶轮，产生离心力，在惯性高速旋转的叶轮，产生离心力，在惯性作用下，获得了能量以提高压强。作用下，获得了能量以提高压强。 10n气缚现象气缚现象：如果离心泵在启动前壳内充满的是：如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，由于空气密度低，旋转后产生的离心力气体，由于空气密度低，旋转后产生的离心力小，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处小，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸上。这

8、一现象称为气缚。表示离心泵无自吸吸上。这一现象称为气缚。表示离心泵无自吸能力。能力。n为防止气缚现象的发生，启动前要用外来的液为防止气缚现象的发生，启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌泵。体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌泵。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。泵。 11n4.离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数: 包括流量、扬程包括流量、扬程H、功率、功率N、

9、效率、效率 ，这些参数，这些参数之间存在着一定的关系。在一定的转速下，之间存在着一定的关系。在一定的转速下，H、N、 都随流量变化而变化，以曲线形式表示这些参都随流量变化而变化，以曲线形式表示这些参数之间的关系就是离心泵的特性曲线。离心泵的特数之间的关系就是离心泵的特性曲线。离心泵的特性曲线是选用离心泵和确定泵的适宜操作条件的主性曲线是选用离心泵和确定泵的适宜操作条件的主要依据。对任意一台离心泵的特性曲线不能用解析要依据。对任意一台离心泵的特性曲线不能用解析法进行计算，只能通过实验来测定。法进行计算，只能通过实验来测定。12n离心泵的特性曲线一般由离心泵的生产厂家提离心泵的特性曲线一般由离心泵

10、的生产厂家提供，标绘于泵产品说明书中，其测定条件一般供，标绘于泵产品说明书中，其测定条件一般是是20清水，转速也固定。清水，转速也固定。图图2-12为为4B20型离型离心水泵在心水泵在2900rmin时的特性曲线，由时的特性曲线，由H-Q，NQ及及 -Q三条曲线所组成。三条曲线所组成。 13n(1)H-Q曲线曲线. 压头一般是随流量的增大而下降压头一般是随流量的增大而下降(在在流量极小时可能有例外流量极小时可能有例外)。n（2）N-Q曲线曲线。离心泵的轴功率随流量的增大而。离心泵的轴功率随流量的增大而上升，流量为零时轴功率最小，上升，流量为零时轴功率最小，大流量输送一定对应着大的配套电机。所以

11、离心泵启动时所以离心泵启动时，应关闭泵应关闭泵的出口阀门，使启动电流减少，以保护电机。的出口阀门，使启动电流减少，以保护电机。n (3) Q曲线曲线 。当。当Q=0时，时， =0，随着流量增大，随着流量增大，泵的效率随之而上升并达到一最大值，离心泵在一泵的效率随之而上升并达到一最大值，离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计泵在与定转速下有一最高效率点，通常称为设计泵在与最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，所最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，所以与最高效率点对应的以与最高效率点对应的Q、H、N值成为最佳工况值成为最佳工况参数。参数。14n（4 4）根据生产任务选泵时，应使泵

12、在最高效）根据生产任务选泵时，应使泵在最高效率点附近工作，其范围内的效率一般不低于最率点附近工作，其范围内的效率一般不低于最高效率点的高效率点的92%92%，此工作范围成为泵的高效率，此工作范围成为泵的高效率区。区。n（5 5）离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它）离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效率点对应的性能参数。们都是与最高效率点对应的性能参数。15实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定n5.离心泵的安装高度离心泵的安装高度n离心泵的安装高度是指要被输送的液体所在贮槽离心泵的安装高度是指要被输送的液体所在贮槽的液面到离心泵入口处的垂直距离。由此产生了这的液面到

13、离心泵入口处的垂直距离。由此产生了这样一个问题，在安装离心泵时，安装高度是否可以样一个问题，在安装离心泵时，安装高度是否可以无限制的高，还是受到某种条件的制约。而泵的安无限制的高，还是受到某种条件的制约。而泵的安装高度太高引起汽蚀现象。装高度太高引起汽蚀现象。n事实上汽蚀现象的产生可以有以下三方面的原因：事实上汽蚀现象的产生可以有以下三方面的原因：离心泵的安装高度太高；离心泵的安装高度太高；被输送流体的温度太被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；高，液体蒸汽压过高；吸入管路的阻力或压头损吸入管路的阻力或压头损失太高。失太高。n推论：一个原先操作正常的泵也可能由于操作条推论：一个原先操作正常的泵

14、也可能由于操作条件的变化而产生汽蚀，如被输送物料的温度升高，件的变化而产生汽蚀，如被输送物料的温度升高，或吸入管线部分堵塞。或吸入管线部分堵塞。 165.各式离心泵175.各式离心泵185.各式离心泵195.各式离心泵205.各式离心泵215.各式离心泵22实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定 二、实验内容二、实验内容测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线。测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线。 23实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定n三、实验目的三、实验目的n1了解离心泵的结构和特性。了解离心泵的结构和特性。n2熟悉离心泵的操作方法。熟悉离心泵的操作方法。

15、n掌握离心泵特性曲线的测定方法及掌握离心泵特性曲线的测定方法及表示方法。表示方法。 24四、测量参数四、测量参数n流量的测定流量的测定n用离心泵的出口阀调节流量。大流量下通用离心泵的出口阀调节流量。大流量下通过涡流流量传感器和流量演算仪直接读出过涡流流量传感器和流量演算仪直接读出流量值；用计量槽和秒表实测流量，具体流量值；用计量槽和秒表实测流量，具体有：有：n A LQt25实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定n扬程的测定扬程的测定 n离心泵的扬程又称离心泵的压头，是指离心泵的扬程又称离心泵的压头，是指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，泵对单位重量的流体所提供的有效能量，其

16、单位为其单位为m。在离心泵的吸入口（取截。在离心泵的吸入口（取截面面1-1）和排出口（取截面）和排出口（取截面2-2）之间列柏）之间列柏努力方程式得：努力方程式得： 22112212(1 2)22fpupuZHZhgggg22212121()2ppuuHZZgg26实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定n轴功率轴功率的测定的测定 n离心泵的轴功率是指泵轴所需的功率，离心泵的轴功率是指泵轴所需的功率，也就是电动机直接传递给泵轴的功率大也就是电动机直接传递给泵轴的功率大小。实验中不直接测定泵轴功率，而是小。实验中不直接测定泵轴功率，而是用用三相功率表三相功率表测量测量电动机的输入功

17、率电动机的输入功率。n N=N电电传 27实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定n4. 离心泵的效率离心泵的效率 泵的效率是有效功率与轴功率之比。泵的效率是有效功率与轴功率之比。 n式中式中 e泵的有效功率，指单位泵的有效功率，指单位时间流体从泵获得的功的大小，时间流体从泵获得的功的大小，eNN9.81Ne=QH g=1000102QHQH28实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定n转速转速的测定的测定 n转速是指泵轴的旋转速度，单位转速是指泵轴的旋转速度，单位r/min。泵的特性曲线是指在某单位恒定转速下泵的特性曲线是指在某单位恒定转速下的曲线。即在一定特性曲

18、线上的一切实的曲线。即在一定特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。但对实际感验点，其转速都是相同的。但对实际感应电动机在流量变化时，其转速也会有应电动机在流量变化时，其转速也会有变化。这样随流量的变化，各个实验点变化。这样随流量的变化，各个实验点的转速有差异。实验中转速的大小是用的转速有差异。实验中转速的大小是用数字式转速表数字式转速表来测定。来测定。 29五、实验所需仪器设备五、实验所需仪器设备n(1) 1BA6离心泵一台，进口管为离心泵一台，进口管为DN50，d内内=52.5mm；出口管为；出口管为DN40，d内内=41mm；n(2)不锈钢计量槽，规格：长不锈钢计量槽，规格：长800m

19、m宽宽400mm高高800mm；n(3)LWGY涡轮流量传感器一台，涡轮流量传感器一台， n(4)LCD2型可编程流量演算仪一台；型可编程流量演算仪一台；n(5)D33W型三相功率表一块；型三相功率表一块；n(6) 秒表；秒表；(7) 多功能数显转速表一块；多功能数显转速表一块；n(8)压力表一个，真空表一个，压力表一个，真空表一个，n(9) 050水银温度计一个。水银温度计一个。 30实验流程图实验流程图145678910111213141水池水池 2计量槽计量槽 3液位计液位计4涡轮流量计涡轮流量计 5出口调节阀出口调节阀 6真空表真空表 7压力表压力表8球阀球阀 9离心泵离心泵 10电机

20、电机 11仪表柜仪表柜 12流量显示仪流量显示仪 13功率表功率表 14底阀底阀31实验流程图实验流程图32实验二实验二 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定七、实验操作七、实验操作n 1灌泵灌泵n 2启动离心泵启动离心泵n 3数据测量。数据测量。n 4读取读取流量为零时流量为零时的各有关参数。的各有关参数。33八、思考题八、思考题n1.为什么启动离心泵前要先灌泵？如果灌水排气后泵仍为什么启动离心泵前要先灌泵？如果灌水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因？启动不起来，你认为可能是什么原因？n2.为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关？为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关

21、？启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否会一直上升，为什么？会一直上升，为什么？n3.什么情况下会出现气蚀现象？什么情况下会出现气蚀现象？n4.为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到？是为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到？是否还有其它方法来调节流量？否还有其它方法来调节流量？n5.正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理？正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理？为什么？为什么？n6.为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？n7.测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？n8.为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越小？读数越小？34九、练习题九、练习题n（1）离心泵的特性曲线通常包括）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、曲线、 -Q 和和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定曲线，这些曲线表示在一定 转转 速速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。下，输送某种特定的液体时泵的性能。n（2） 离心泵的工作