化工原理 实验二

第四章、实验实验二

离心泵特性曲线的测定

1实验二离心泵特性曲线的测定

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、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努利方程：其中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。2

一、实验原理1、流体输送机械分类：

1）按介质：

液体——泵

气体——风机、压缩机

2）工作原理：

离心式

正位移式（容积式）：往复式、旋转式

其它（如喷射式）3

一、实验原理2、离心泵结构离心泵在工业生产中应用最广泛。（1）离心泵的主要部件（1）叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，由6-12片后弯的叶片组成，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（主要为静压能）。42、离心泵结构5一、实验原理（2）泵壳：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。（3）泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。6一、实验原理（4）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而漏出，或者空气以相反方向漏入泵壳内。轴封7

一、实验原理3．离心泵的工作原理（1）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，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，静压能增高，流速增大。（类似我们旋转雨伞,伞上面的雨滴飞出去）。（2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些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。82．离心泵的工作原理（3）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开，从而在叶轮中心形成低压，在压强差的作用下，液体便经吸入管路，连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体。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，在惯性作用下，获得了能量以提高压强。

9气缚现象：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吸上。这一现象称为气缚。表示离心泵无自吸能力。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。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）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。

104.离心泵的主要性能参数:包括流量Ｑ、扬程H、功率N、效率，这些参数之间存在着一定的关系。在一定的转速下，H、N、

都随流量Ｑ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法进行计算，只能通过实验来测定。11离心泵的特性曲线一般由离心泵的生产厂家提供，标绘于泵产品说明书中，其测定条件一般是20℃清水，转速也固定。图2-12为4B20型离心水泵在2900r／min时的特性曲线，由H-Q，N—Q及-Q三条曲线所组成。

12(1)H-Q曲线.

压头一般是随流量的增大而下降(在流量极小时可能有例外)。（2）N-Q曲线。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，大流量输送一定对应着大的配套电机。所以离心泵启动时，应关闭泵的出口阀门，使启动电流减少，以保护电机。

(3)

—Q曲线

。当Q=0时，=0，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，所以与最高效率点对应的Q、H、N值成为最佳工况参数。13（4）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高效率点的92%，此工作范围成为泵的高效率区。（5）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。14实验二离心泵特性曲线的测定5.离心泵的安装高度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。而泵的安装高度太高引起汽蚀现象。事实上汽蚀现象的产生可以有以下三方面的原因：①离心泵的安装高度太高；②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；③吸入管路的阻力或压头损失太高。推论：一个原先操作正常的泵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，或吸入管线部分堵塞。

155.各式离心泵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21

实验二离心泵特性曲线的测定

二、实验内容测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线。

22实验二离心泵特性曲线的测定三、实验目的1．了解离心泵的结构和特性。2．熟悉离心泵的操作方法。掌握离心泵特性曲线的测定方法及表示方法。

23四、测量参数１．流量Ｑ的测定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流量值；用计量槽和秒表实测流量，具体有：

24实验二离心泵特性曲线的测定扬程Ｈ的测定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，其单位为m。在离心泵的吸入口（取截面1-1）和排出口（取截面2-2）之间列柏努力方程式得：25实验二离心泵特性曲线的测定３．轴功率Ｎ的测定

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小。实验中不直接测定泵轴功率，而是用三相功率表测量电动机的输入功率。

N=N电·电·传26实验二离心泵特性曲线的测定4.离心泵的效率泵的效率是有效功率与轴功率之比。

式中Ｎe——泵的有效功率，指单位时间流体从泵获得的功的大小，ＫＷ27实验二离心泵特性曲线的测定５．转速ｎ的测定

转速ｎ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，各个实验点的转速有差异。实验中转速的大小是用数字式转速表来测定。28五、实验所需仪器设备(1)1BA—6离心泵一台，进口管为DN50，d内=52.5mm；出口管为DN40，d内=41mm；(2)不锈钢计量槽，规格：长800mm×宽400mm×高800mm；(3)LWGY涡轮流量传感器一台，(4)LCD—2型可编程流量演算仪一台；(5)D33—W型三相功率表一块；(6)秒表；(7)多功能数显转速表一块；(8)压力表一个，真空表一个，(9)0~50℃水银温度计一个。

29实验流程图145678910111213141．水池2．计量槽3．液位计4．涡轮流量计5．出口调节阀6．真空表7．压力表8．球阀9．离心泵10．电机11．仪表柜12．流量显示仪13．功率表14．底阀30实验流程图31实验二离心泵特性曲线的测定七、实验操作

1．灌泵

2．启动离心泵

3．数据测量。

4．读取流量为零时的各有关参数。32八、思考题1.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？2.为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关？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？3.什么情况下会出现气蚀现象？4.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？5.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？6.为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？7.测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？8.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？33九、练习题（1）离心泵的特性曲线通常包括

H-Q

曲线、

η-Q

和

N-Q

曲线，这些曲线表示在一定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。（2）离心泵的工作点是离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点；（3）离心泵的流量调节阀安装在离心泵的出口管路上，开大该阀后，泵入口真空表读数增大（增大、减小），泵出口压力表读数减小（增大、减小），泵的扬程将减小，轴功率将增大。

34（4）离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生气蚀现象。（5）离心泵的主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。（6）离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。（7）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头降低，流量减小，效率降低，轴功