离心泵的性能试验.doc

化工原理实验报告 摘要：我们在本次实验中测定泵的特性曲线和管路特性曲线，并且得到本次试验中的孔流系数。在泵的特性曲线中我们可以看到QHe曲线是下降的曲线，即随流量Q的增大，扬程He逐渐减小；离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升的特点；当流量为零时，轴功率最小，因此，为便于离心泵的启动和防止动力机超载，启动时，应将出水管路上的闸阀关闭，启动后，再将闸阀逐渐打开，即水泵的闭阀启动；效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。孔流系数C0在一定范围内是一定值，本次试验结果为0.7118。泵的特性曲线与管路特性曲线交点称为该管路上的工作点，阀门关小时，HeQ曲线变陡，工作点往上移，流量变小；阀门开大时，HeQ曲线变得平坦，工作点下移，流量变大。关键词：化工实验 离心泵 特性曲线 孔流系数一、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。Figure 1离心泵的理论压头与实际压头 (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Figure 2孔板流量计构造原理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Figure 3 离心泵性能实验装置1- 水池 2-底阀3-离心泵 4-出口调节阀 5-孔板流量计 6-计量槽 7-放水阀 8-进水管 9-灌泵口 10真空表 11压力表 12液位计四、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，准备在实验实验中使用。2. 在进行实验前，首先要灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量调节阀），灌泵完毕后，关闭调节阀及灌水阀即可启动离心泵，开始试验3. 实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。当流量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测几次数据4. 为防止因水面波动而引起的误差，测量师液位计高度差值应不小于200mm。5. 测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据6. 测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测取8-10组数据，并记录。7. 实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场五、数据处理(1)离心泵特性曲线以表1第一组数据为例：扬程计算：He = H压力表 + H真空表 + H0+ He=12.5+0.40+0.2=13.64Ne=0.271kwN轴 = N电电传=0.720.91=0.648kw=0.419(2)孔流系数(3)管路特性曲线以表2第1组第一个数据为例He = H压力表 + H真空表 + H0+He=14.9+0.2+0.2+=15.66125mH20六、实验结论及误差分析图表分析：1、HeQ曲线是下降的曲线，即随流量Q的增大，扬程He逐渐减小。相应与效率最高值的点的参数； 2、离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升的特点。当流量为零时，轴功率最小。因此，为便于离心泵的启动和防止动力机超载，启动时，应将出水管路上的闸阀关闭，启动后，再将闸阀逐渐打开，即水泵的闭阀启动。3、效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。即离心泵在一定转速下有一定的最高效率点，称为离心泵的设计点。对应的H，N，Q值称为最佳工况参数。二）孔板流量计孔流系数的测定孔流系数Co在一定范围内是一定值，本实验测定结果为0.722378阀门关小时，HeQ曲线变陡。阀门开大事，HeQ曲线变得平坦。（四）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。 “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。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，如果要增加该泵的流量范围，你认为可采取哪些措施？答：可以减少泵所需要传送的量程，还可以减小液体的粘度，改变液体，使用比重较小的液