离心泵特性曲线的测定.doc

离心泵特性曲线的测定1、 实验目的（1） 了解离心泵的结构特性和操作（2） 测定一定转速下的特性曲线。（3） 理解合理选择及正确使用离心泵的意义。2、 实验原理 离心泵是生物工程工厂应用广泛的一种液体运输机械，它输送的流体范围很广，包括腐蚀性液体和汉固相悬浮物的液体。这类机械运转时液体流量的调节十分简单，使用很方便。图4-3是离心泵的装置见图。由图可见，若干个弯曲叶片组成的叶轮1置于具有蜗壳型通道的泵壳2之内，叶轮紧固于泵轴3上。泵的吸入口4位于泵壳的中心，并与吸入管路5相连接，泵壳上侧边的排出口8与排出管路9相连。离心泵一般由电动机带动。离心泵启动前，需要先将所输入的液体灌满吸入管路和泵壳。电动机启动之后，泵轴带动叶轮以10003000r/min的速度高速旋转，在此过程中，泵通过叶轮向液体提供了能量，另外，在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢而静压强提高，最终以较高的静压强排除管道，实现输送目的。在一定转速下，离心泵的扬程He、轴功率N和效率等特性参数都与离心泵的数量有关。通常用水作为介质，通过实验测出He、N、和Q之间的关系曲线，称为离心泵的特性曲线。特性曲线是选用离心泵和确定泵的适宜操作范围的重要依据。如果在泵的操作中，能够测得其流量，进、出口的压力和泵所消耗的功率（即轴功率或电机功率），那么通过计算就可以作出离心泵的特性曲线。1. 流量的测定在一定转速下，调节出口阀改变离心泵的流量，并通过涡轮流量计测出其具体数值。2. 扬程的测定 在进口真空表和出口压力表两测压点截面列柏努利方程或式中：h0为为压力表和真空表两测压点间的垂直距离；P1，P2为压力表和真空表所测表压与真空度；u2，u1为泵出口、进口管内水的流速；H真、H压为真空表、压力表所测得读数，以m液柱表示的数值；Hf为两测压点间泵的压头损失（本实验可忽略不计）。3. 有效功率的测定泵的有效功率可从泵的扬程、流量确定，公式为式中：Ve为流量；He为扬程；为水的密度。各变量的单位均为国际单位。4. 泵的效率泵的效率即为有效功率与其轴功率之比，但是测定轴功率较难，实验中经常测定电机功率N电，从而求取泵的总效率。即3、 实验装置 本实验采用2B19A离心泵进行实验，其装置如右图所示。离心泵用三相电动机带动，用三相调压器调节电动机的转速，转速表测定电动机的转速。将水从水槽中吸入，然后用泵压出管排出至水槽循环使用。在吸入管口处装有底阀滤水器，以免污物进入水泵。过滤器上带有单向阀。以便在启动前可使泵内灌满水。在泵的吸入口和压出口分别装有真空表和压力表，以测量水的进出口的压力。泵的管路中有涡轮流量计，用来测量水的流量。管路出口处装有阀门，用来调节水的流量或管内压力。另有单相瓦特计（功率表）测量电动机输入功率。 其中，电机的输入功率为W=3(相数)*（仪表系数）*表头读数（W）4、 实验步骤（1） 了解设备，熟悉流程及所用仪表。（2） 检查轴承润滑情况，用手转动联轴节注意其是否转动灵活、转向是否正确。（3） 旋开加水漏斗及泵壳上部的放气旋塞，向泵内灌水至满，然后关闭漏斗和旋塞。（4） 充满水后，关闭泵的阀门。接通电源点启动电动机，将该泵运转。在运转中药注意安全，防止触电及注意电机是否过热、是否有过大噪音或其他故障。（5） 小心打开功率表开关，注意功率表是否正常，如有不正常现象，应立即停车，与指导老师讨论其原因及处理方法。（6） 慢慢开启出口阀，用出口阀调节流量，待各示数稳定后，记录压力表、真空表读数、流量示数和功率示数。（7） 从最大到零调节流量，读取并记录11组数据。（8） 数据取完后关闭出口阀。转速表测定电动机的转速。（9） 实验结束后，关闭电机。五、实验结果1）实验数据及计算室温为15，各参数取值如下：水的物性：密度水=1000kg/m3重力常数：g=9.8m/s2 =3.14仪表系数：=1 流量系数=321.31 d入=41mm d出=27mm下面以第一组数据为例，具体计算过程如下：其他各组数据计算过程同第一组，具体实验数据及计算结果如下表：2）离心泵特性曲线 He-Ve关系曲线3）Ne-Ve关系曲线4）N电-Ve关系曲线5）-Ve关系曲线适宜操作区如图所示。六、分析及讨论1、离心泵特性曲线 由实验结果中He-Ve关系曲线得，离心泵特性曲线方程为He=28.25-3577.95Ve其拟合度R=0.995682、Ne-Ve关系曲线 由实验结果中Ne-Ve关系曲线图可知，Ne随着Ve的增大而不断增大，但是当Ve达到一定值后，随着Ve的增大，Ne的增长变缓。3、N电-Ve关系曲线 由实验结果中N电-Ve关系曲线图可知，N电随着Ve的增大而不断增大，但是当Ve达到一定值后，随着Ve的增大，N电的增长变缓。与理论曲线相符。4、-Ve关系曲线 由实验结果中-Ve关系曲线图可知，随着Ve的增大而不断增大，但是当Ve达到一定值后，随着Ve的增大，的增长变缓，基本与理论曲线相符。理论上，当Ve达到一定值，即离心泵的额定流量qV,，A后，达到最大，其后，随着Ve的增大，不断减小，即效率不断下降。在实验中，由于采用的流量不够大，仅仅是刚得出更好的结果，刚达到离心泵的额定流量。为了得到更好的实验结果，应调节流量，使流量增大，再多测3-5组数据。七、误差来源及分析1. 数字流量计实验过程中，数字流量计检测流量时读数有滞后现象，由于实验中是流量时由小到大进行调节，因此可能使得读数比实际数值偏小。为了尽量减小数字流量计带来的误差，在测量时，应使流量从大到小地进行调节，同时，每次调节流量后应等待各示数稳定后在进行读数。2. 单相瓦特计实验过程中，单相瓦特计读数有滞后现象，可能会带来一些误差。为了尽量单相瓦特计带来的误差，在测量时，每次调节流量后应等待各示数稳定后在进行读数。3. 计算误差室温为15左右，采用的各参数取值为：水的物性：密度水=1000kg/m3重力常数：g=9.8m/s2 =3.14与其真实值有微小差异，但是对最终结果影响较小，可以忽略。4. 偶然误差实验过程中，真空表与压力表示数略微有波动，无法精确读数，可能引入误差。还有其他一些不确定因素也可能导致引入偶然误差。八、思考题1. 为什么流量越大，入口真空表读数越大？出口处的压力表的读数越小？答：对液面-入口进行机械能恒算管路中流量增大，则流速u增大，而液面处压强不变，两处高度z不变，阻力系数也不变，因此入口处压强p就会减小，导致入口处真空度变大。 而在泵功率一定时，出口与入口的压差一定，因此出口处压强也随着入口处压强的减小而减小，变现为压力表示数的下降。2. 为什么在离心泵进口管下要安装底阀？答：底阀是一个单向阀,只能进不能出。由于离心水泵没有抽真空的功能，而离心泵在水面超过叶轮才能工作，所以使前必须向水泵内灌水,安装的底阀是为了防止灌入的水漏掉。.3. 离心泵为什么要拉下功率表开关，关闭出口阀后才启动？答：离心泵启动时拉下功率表开关和关闭出口阀，常常是因为泵的功率偏小，如果不关阀门，直接打开功率表的话，泵的运行功率偏大，容易导致电流偏大而跳闸。所以，离心泵要拉下功率表开关，关闭出口阀后才启动4. 什么情况下会出现“气蚀”和“气缚”现象？答：泵会因漏入空气而使泵内流体的平均密度下降，若平均密度下降严重