离心泵性能实验报告.doc

化工原理实验报告 实验名称： 离心泵性能实验 班 级： 化工0808 姓 名： 黄思达 学 号： 200811237 同组人员： 彭杨 黄鑫 刘依农 实验名称： 离 心 泵 性 能 实 验 一、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= 0.3m 。(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，所以泵的总效率为式中 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 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。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，不考虑能量损失，可得：或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后则有对于不可压缩流体，根据连续性方程有经过整理后，可得：令，则可简化为：根据u0和S2，可算出体积流量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的形状，测压口的位置，孔径与管径比和雷诺数共同决定。三、装置和流程图一、离心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 孔板流量计d0=21mm 5流量调节阀四、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，准备实验。2.测定离心泵特性曲线实验时，先将流量调到最大，然后由大到小平均测取10组数据，第9组流量为0.7 m3/h，最后一组数据为0流量。3.测定管路特性曲线时，固定流量分别为5、4、3 m3/h，改变频率，测取10组数据。4.测定孔流系数时，先将流量调节到最大，然后由大到小平均间隔测取20组数据，且最后一组数据为0.7 m3/h。5.记录好数据。6.实验结束，停泵，清理现场。五、数据处理原始数据记录如下：水温：16.4该温度下，水密度：=998.2 kg/ m3，粘度=1.004mPa*s表1. 泵的特性曲线测定数据记录表p真(mPa)p压(mPa)h始（cm）h末（cm）t（s）p(kPa)N(kw)-0.0230.0257030521.8121.40.92-0.0220.046328421.6320.40.92-0.0210.065526521.4218.50.91-0.020.078928921.2417.20.89-0.020.0888329323.7515.20.87-0.0190.16726423.1413.60.85-0.0170.1185926525.7811.90.84-0.0160.1387728228.919.80.82-0.0140.1547327132.8370.72-0.0110.1724726047.333.70.7-0.010.187727753.752.40.64-0.010.2000-0.20.53表2. 管路特性曲线数据记录表1p真(mPa)-0.019-0.018-0.016-0.015-0.014-0.013-0.012-0.011p压(mPa)0.080.0680.0570.0480.0380.0290.0210.018P(kPa)16.513.911.49.37.35.53.82.2表3.管路特性曲线数据记录表2p真(mPa)-0.016-0.015-0.014-0.013-0.012-0.011-0.011-0.01p压(mPa)0.1250.1050.0880.0880.0570.0420.0310.022P(kPa)11.39.77.97.953.62.51.5表4.管路特性曲线数据记录表3p真(mPa)-0.014-0.013-0.013-0.012-0.012-0.011-0.011-0.011p压(mPa)0.1520.1290.1030.0870.0680.0520.0360.26P(kPa)86.75.44.43.32.51.60.9(1)离心泵特性曲线扬程计算：He = H压力表 + H真空表 + H0 流量计算：Q=0.4592*(h末-h始)/t泵的有效功率计算：N轴 = N电电传(2)管路特性曲线He = H压力表 + H真空表 + H0 (3)孔流系数雷诺数Re计算：孔流系数计算：相关计算结果如下：通过计算作图所知，离心泵特性曲线数据中第8组合第10组误差较大，故将其舍去。离心泵特性曲线计算结果表qv(m3/s)0.002640.0025030.0024020.0023070.0021670.0020860.0019580.0014780.0009120He（m）1.0539362.6854244.8267515.9483997.7838239.10940711.1487715.1255218.1845620.22392N轴（kw）0.8280.8280.8190.8010.7830.7650.7560.6480.5760.4770.0328870.079460.1385470.1676760.2107730.2430860.2825640.3375650.2816820孔流系数计算结果表Re62609.4159369.4756967.5154714.5651378.749468.6746431.3935044.6521621.16C00.877810.8525420.8590310.855670.854730.8700180.8729830.8590930.905192管路特性曲线扬程计算结果表（1）qv(m3/s)0.002290.0021020.0019030.0017190.0015230.0013220.0010990.000836He(m)7.0700475.9483995.0306874.2149433.2972322.4814881.7677121.563776 （2）qv(m3/s)0.0018950.0017560.0015840.0015840.001260.001070.0008910.00069He(m)11.9645110.027128.3956318.4975995.4385594.0110072.889362.073616（3）qv(m3/s)0.0015940.0014590.001310.0011820.0010240.0008910.0007130.000535He(m)14.9215812.6782910.027128.4975996.5602075.0306873.39922.37952六、实验结论及误差分析将上述计算结果用MATLAB拟合相关曲线如下结果分析：由图可知，泵的扬程随流量的增大而减小，泵的轴功率随流量的增大而增大，而泵的效率则存在最大值。由图可得实验所用离心泵较为适宜的工作范围是体积流量qv在0.001m3/s到0.002m3/s之间。在该流量范围内离心泵的总效率较高。由图Co-Re曲线可得，Co在一定范围内可视为不变，可由图估得Co=0.867。代入得到在不同下的qv，进而得到不同流量下的管路特性曲线。误差分析：系统误差，人为操作所造成的误差，读取数据时的跳跃值取其一也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。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。因此，离心泵启动前要管泵；关闭流量调节阀门，可以让液体充满泵，排净空气。2.试分析气缚现象与气蚀现象的区别。答：“气缚”现象是指泵启动时泵体内存有气体，由于气体的密度比液体的小得多，叶轮转动时产生的离心力很小，叶轮中心形成的负压很小，不足以将液体引入叶轮中心，也就不能输送介质。解决方法石材用灌泵等方法将气体赶出来。“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，高压使气泡突然凝结消失，周围的液体会以极大的速度补充原来的气泡空间，从而产生很大的局部压力，这种压力不断的冲击叶轮表面，就会使叶轮很快损坏。“气蚀 ”发生时，泵体震动，响声加大，泵的流量、压力明显下降。解决方法是1、选择足够的气蚀余量。2、及时改变不正常的运行工况，如冷却介质，改变入口压力等。3.根据什么条件选择离心泵？答：主要根据流量、扬程、液体性质等选择离心泵，还要考虑泵的吸程是否足够。4.从你所得的特性曲线中分析，如果要