北京化工大学 离心泵实验报告(共13页)

1、北京化工大学 化工原理实验 流体阻力实验- PAGE 15 -北 京 化 工 大 学化 工 原 理 实 验 报 告实验(shyn)名称： 离心泵性能(xngnng)实验班 级： 化工(hugng)1204姓 名： 吴迁川学 号： 2012019002 序 号： 31 同 组 人： 张德齐设备型号： 流体阻力-泵联合实验装置UPRS型-第1套实验日期： 2012,12,04 一，摘要(zhiyo)本实验(shyn)以水为介质，使用UPRS型离心泵性能(xngnng)实验装置，测定了不同流速下，离心泵的性能、孔板流量计的孔流系数以及管路的性能曲线。实验验证了离心泵的扬程He随着流量的增大而减小，且

2、呈2次方的关系；有效效率有一最大值，实际操作生产中可根据该值选取合适的工作范围；泵的轴功率随流量的增大而增大；当Re大于某值时，C0为一定值，使用该孔板流量计时，应使其在C0为定值的条件下。关键词：性能参数（） 离心泵特性曲线 管路特性曲线C0二，实验目的1、了解离心泵的构造，掌握其操作过程和调节方法。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、性能和安装方法。4、测定孔板流量计的孔流系数。5、测定管路特性曲线。三，实验原理1，离心泵特性曲线测定由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种损失，产生能量损失和摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小

3、，且难以通过计算求得，因此通常采用实验直接测定其参数间的关系，并将测出的HeQ，NQ，和Q三条曲线称为离心泵的特性曲线，根据此曲线也可求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。（1）泵的扬程 He分别取泵的进出口为1-1截面与2-2截面，建立机械能衡算式： + z1 + + He= + z2 + He =H真空表 + H压力表 + H0 He = (Z2 - Z1) + (p2 - p1 ) / g 式中： H压力表泵出口处的压力 H真空表泵入口处的真空度H0 表示压力表和真空表测压口间的垂直距离，H0 =0.85m； p1、p2 分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa；u1、u2 分别为泵进、出口

4、的流速，m/s，u1=u2； 计算出泵进出管路上的压差，就可计算出泵提供给液体的扬程。（2）泵的有效功率和效率由于泵在运转(ynzhun)过程中存在能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值低，而输入功率又比理论值高，所以泵的总效率为Ne泵的有效(yuxio)功率，Kw； Q流量(liling)，m3/s； He扬程，m； 液体密度，kg/m3由泵轴输入离心泵的功率为N轴 = N电*电*转N电电机的输入功率，Kw； 电电机效率，取0.9； 传动装置的传动效率；一般取1.02，孔板流量计孔流系数的测定孔板流量计的构造原理如下图所示。 孔板流量计的构造原理图在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分

5、别与压差传感器的两端连接。孔板流量计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，作为测量依据。若管路直径d1，孔板锐孔直径d0，流体流经孔板后所形成缩脉的直径d2，流体密度，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处速度和压强分别为u1，u2和p1，p2，不考虑能量损失，由伯努利方程得： 或 由于缩脉位置随流速变化而变化，缩脉处截面积S2难以知道，孔口的面积已知，且测压口的位置在设备制成后不再改变，因此可用以孔板孔径处u0代替u2，考虑到流体因局部阻力造成的能量损失，用校正系数C校正后，有：对不可压缩流体，根据连续性方程有：整理(zhngl)得令，则可简化为根据(gnj)u0和

6、S2，即可算出流体的体积(tj)流量VS为：或 式中 VS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锐孔的形状、测压头的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由实验测定。当d0/d1一定时，雷诺数Re超过某个数值后，C0就接近于定值。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。3，管路的特性曲线 离心泵工作在工作点上时，有又 测定不同频率下，H与的值，即可画出管路特性曲线。四，装置和流程水箱 2、离心泵 3、涡轮流量计 4、管路(un l)切换阀 5、孔板流量(liling)计 6、流量

7、调节阀7、变频仪水温度(wnd)/ ；水流量/m3h-1；压降/电功率/；出口表压/；入口表压/实验介质：水（循环使用）。研究对象：粤华型WB70/055型单级离心泵；孔板流量计：锐孔直径d=18.0mm，管道直径d=26.0mm。仪器仪表：涡轮流量计，LWGY-25型，0.610m3h-1,精确度等级0.5；温度计，Pt100,0200，精度等级0.2；压差传感器，WNK3051型，-20100kPa，精确度等级0.2，测势能差；显示仪表：AI-708等，精度等级0.1；变频仪：西门子MM420型；天平，0.01g；量筒等。控制系统：控制电柜+电脑+数据采集软件，需380VAC+220VAC

8、五，实验步骤1. 关流量调节阀，打开除层流管以外的主管路切换阀，按电柜和变频仪绿色按钮启动水泵 （本实验泵处于水槽下方，故无需灌泵）；2. 固定转速（50或40Hz），通过调节阀改变水量从0到最大（流量梯度参照老师所给预习材料，以下同），记录数据完成泵性能实验；3. 固定调节阀开度（全开、0.75开度、0.5开度），通过变频仪调节水流量从较大（变频仪50Hz）到0.15m3/h左右，完成管路实验；4. 调变频仪为50Hz，关闭流量调节阀，关闭孔板管路以外的主管路切换阀，开孔板引压阀和压差传感阀排气，排气完毕在关闭压差传感器排气阀，手工记录零点P0，最后通过调节阀改变水流量从0.6m3/h到最大

9、，记录数据完成孔板实验；5. 切换阀门形成泵并联组合，频率均为50Hz，通过阀门调节水流量从0到最大，两组共同记录相关数据（功率等于两者之和，流量取平均值），完成并联实验（性能与管路无关，可打开层流(cn li)管外单的主管路切换阀，实际操作打开比较好）；（不做实验）6. 实验结束，按变频(bin pn)仪红色按钮停泵，关闭流量调节阀、压差传感器排气阀，做好卫工作。注意事项： 1.泵实验通过阀门改变流量，管路(un l)实验通过变频仪改变流量； 2.泵实验流量最小值等于0，管路实验两最小值大于0； 3.任何时刻，流量调节阀全关或全开后，反向旋转1/4圈； 4.两组泵实验和多组管路实验各记入软件

10、同一表格，孔板压降波动到平均时记录； 5.以上实验用计算机采集数据可以多做一些点，便于找到最高效值。 六，实验数据记录及处理1 离心泵特性实验数据表（50Hz,2850r/min）:序号水流量 qv/m3h-1出口表压 p2/mH2O入口表压 p1/mH2O电机功率P电/kW水温度t/扬 程 He/mH2O轴功率 Pa/kW效 率10.0021.70.60.5018.621.45 0.450.00 21.0020.60.50.5518.420.46 0.49511.1132.0019.60.30.6118.519.68 0.54919.38 42.9516.60.10.6618.816.91

11、0.59422.70 54.0014.5-0.20.6919.115.17 0.62126.41 65.0315.3-0.60.7619.416.47 0.68432.74 75.9913.8-1.00.8019.515.47 0.7234.78 86.5012.6-1.30.8119.714.62 0.72935.25 97.0011.3-1.60.8219.813.68 0.73835.08 107.5510.0-1.80.8220.212.65 0.73835.00 118.019.7-2.30.8921.312.93 0.80134.95 128.488.4-2.70.8921.512

12、.10 0.80134.62 139.046.9-3.20.9021.711.19 0.8133.75 参数：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m, t=20.1oC， =992.73kg/m3表1：离心泵特性实验数据表2 离心泵特性实验数据表（40Hz,2880r/min）:序号水流量 qv/m3h-1出口表压 p2/mH2O入口表压 p1/mH2O电机功率P电/kW水温度t/扬 程 He/mH2O轴功率 Pa/kW效 率10.0013.60.60.3521.713.25 0.315 0.00 20.9912.90.50.3821.712.66 0.342 9.91

13、 32.0012.50.30.4221.712.49 0.378 17.86 43.0211.50.10.4521.811.73 0.405 23.65 53.9910.4-0.30.4721.911.10 0.423 28.30 65.018.9-0.70.5021.910.09 0.450 30.36 75.508.0-1.00.5022.09.53 0.450 31.51 86.007.1-1.30.5122.18.99 0.459 31.77 96.516.1-1.60.5222.28.35 0.468 31.40 107.005.2-1.90.5322.37.81 0.477 31.

14、00 117.234.7-2.00.5422.57.45 0.486 29.94 参数：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m， t=22.1oC， =996.23kg/m3表2：离心泵特性(txng)II实验数据表以第二组数据为例，计算过程(guchng)如下：t=20oC时，=998.2kg/m3 , t=30oC时，=995.7kg/m3 ;内插法得：t=（18.4+21.7)/2=20.1oC时，=992.73kg/m3 作图：特征(tzhng)曲线I特征(tzhng)曲线II图中结果(ji gu)分析：由泵的特性曲线得，扬程(yngchng)He随着流量的增大

15、而减小，且呈2次方的关系；分析效率曲线可知，该泵的最大效率为35%左右，此时的流量为6.5m3/h。由泵的轴功率曲线，可以观察出，在流量为0时，仍有一定的功率存在，并且随着流量的增加迅速增加。所以在启动泵时，应该关闭出口阀，避免启动时轴功率过大对电机造成损伤。泵的效率提高时，相应的扬程会减小，这是设备的固有矛盾，根据不同的工艺需求和生产任务，应选择合适的工作区间保证泵的高效运作，必要时可以调节泵的工作曲线或更换离心泵。2、管路特性曲线的测定：改变管路开度三次，对于每个开度分别改变管路流量，测得三组数据，经过计算分别得到H与Q，结果见表3（I）（II）（III）：(1)流量(liling)调节阀

16、固定1/4开度序号频 率 /Hz水流量 qv/m3h-1水温度t/出口表压 p2/mH2O入口表压 p1/mH2O出口流速u2/ms-1入口流速u1/ms-1需要能量H/mH2O150.002.2722.919.40.31.10 0.45 19.42 240.001.8022.912.70.30.87 0.36 12.68 335.701.6023.010.20.40.77 0.32 10.06 431.401.4023.08.00.40.68 0.28 7.85 527.001.2023.06.10.50.58 0.24 5.83 622.701.0023.04.40.50.48 0.20

17、4.12 718.400.8023.13.00.50.39 0.16 2.72 814.200.6023.02.00.50.29 0.12 1.71 910.100.3923.01.20.50.19 0.08 0.90 106.20.1923.00.70.60.09 0.04 0.30 参数：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m, t=23.0oC， =996.45kg/m3 表3（I） 离心泵特性(txng)曲线的数据处理(2)流量(liling)调节阀固定2/4开度序号频 率 /Hz水流量 /m3h-1水温度t/出口表压 p2/mH2O入口表压 p1/mH2O出口

18、流速u2/ms-1入口流速u1/ms-1需要能量H/mH2O150.004.5523.316.5-0.52.20 0.91 17.46 243.904.0023.412.9-0.31.94 0.80 13.60 333.103.0123.37.60.01.46 0.60 7.92 427.602.4923.45.40.21.21 0.50 5.48 522.201.9923.43.70.30.96 0.40 3.65 617.001.5023.32.30.40.73 0.30 2.13 711.500.9923.31.30.50.48 0.20 1.01 87.100.5923.30.70.5

19、0.29 0.12 0.40 95.600.4023.30.60.60.19 0.08 0.20 104.200.2023.30.50.60.10 0.04 0.10 参数：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m, t=23.3oC， =996.53kg/m3 表4（II） 离心泵特性(txng)曲线的数据处理(3)流量(liling)调节阀固定3/4开序号频 率 /Hz水流量 /m3h-1 水温度 t/出口表压 p2/mH2O入口表压 p1/mH2O出口流速u2/ms-1入口流速u1/ms-1需要能量H/mH2O150.006.7724.312.1-1.73.28 1

20、.35 14.50 244.806.0024.49.6-1.32.91 1.20 11.49 336.805.0024.46.8-0.72.42 1.00 7.97 429.604.0024.44.6-0.31.94 0.80 5.27 522.503.0124.42.80.11.46 0.60 3.00 615.402.0124.41.50.30.97 0.40 1.44 78.201.0124.40.70.50.49 0.20 0.41 85.000.5924.40.50.60.29 0.12 0.10 94.400.4124.40.50.60.20 0.08 0.10 参数：Z=0.2m

21、H2O, d1=0.042m, d2=0.027m， T=24.4oC, =996.8kg/m3 表5（III） 离心泵特性(txng)曲线的数据处理以第一组数据为例，计算过程如下：t=20oC时，=998.2kg/m3 , t=30oC时，=995.7kg/m3 ;内插法得：t=（22.9+23.1)/2=23.0oC时，=996.45kg/m3 作图图中结果(ji gu)分析：1、管路(un l)的特性曲线为，由上图可知H与Q成二次方关系(gun x)（曲线为抛物线），该式成立；2、比较这条曲线，可得在同样的频率下，关小阀门，H增大；3、H随流量的增加而增大，当流量为0时，H为一定值，这是

22、由管路的固有势能损失决定的。3.C0-Re数据及处理：序号水流量 qv/m3h-1孔板压降P/kPa水温度t/水流速ud/ms-1Red孔流系数C0孔流系数经验值1 0.600.3224.90.31 9105 0.77 0.7320.800.6225.10.42 12140 0.76 0.7231.000.9624.80.52 15175 0.77 0.7241.301.6824.80.68 19727 0.76 0.7251.602.5824.80.84 24280 0.76 0.7162.004.0224.81.05 30350 0.77 0.7172.526.4124.81.32 382

23、41 0.77 0.7182.999.0824.91.56 45373 0.76 0.7093.5012.3025.01.83 53112 0.76 0.70103.9915.9625.02.09 60548 0.77 0.70114.9925.0625.12.61 75723 0.75 0.69126.0036.1025.23.14 91050 0.77 0.69137.1351.6625.23.73 108198 0.76 0.69参数：d0=0.018m, d=0.026m, P0=-0.04mH2O, T=25.0C, =996.95kg/m3表6：孔流系数校正数据以第一组数据为例，计算过程如下：t=20oC时，=998.2kg/m3 , t=30oC时，=995.7kg/m3 ;