离心泵综合实验.doc

离心泵综合实验实验教学大纲离心泵综合实验一、所涉及的课程及知识点：工程流体力学、输油管道设计与管理二、实验要求1、掌握离心泵特性曲线（HQ曲线，NQ曲线，Q曲线）的测定方法。2、通过泵气蚀的产生，分析泵产生泵气蚀机理，学会确定气蚀余量的临界值。3、了解离心泵的串并联运行工况及其特点，绘制泵的串并联运行曲线。4、学会对实验结果的处理分析方法。三、实验装置和原理图1 实验台简图实验台的结构如图所示，主要有泵、泵、计量水箱、储水箱、压力表、真空压力表、文丘里流量计、U型压差计、管道及阀门组成。在测定泵的特性曲线时，利用各阀门的开启和调节形成泵单泵工作回路，在不同流量下测定一组相应的压力表、真空表和流量的读数以及电流电压的计数。即可读出一组泵的流量Q，扬程H，输入功率N等数据，最后可以绘出泵的HQ、NQ、Q等特性曲线。在进行泵汽蚀实验时利用相应的阀门开启和调节，开成泵的单泵工作回路，并使储水罐由于水的抽出而产生真空，从而使泵的进口压力减小，直到发生气蚀。在进行泵的串并联实验时，利用相应阀门的开启和调节形成两个泵的串并联回路，测定串联和并联的运行特性。水泵气蚀余量h是水泵设计和使用的重要基本参数，气蚀实验是确定h的唯一可靠方法，进行水泵气蚀实验时，我们将泵放在一定工作条件下（即固定的H、Q、），而在较大范围内改变泵的进口压力，本实验装置是靠改变水箱内的真空度来实现的。对于被试泵在转速和流量为定值时泵h是不变的，但当进口压力下降到一定程度时，泵的性能既开始下降，理论上讲，当流量曲线跌落至12%时，泵就进入了气蚀的临界状态，即h=p/r,测定该工况下的h，也就间接的确定了水泵在该流量下的气蚀余量。既式中：Ps实验条件下泵吸入口处的液面压强水泵进口处的平均流速Pb汽化压力，根据实验条件下的水温查表当单台泵不能满足需要流量时，可采用2台泵（或两台以上）并联运行方式，离心泵、并联后扬程不变，而流量Q是这两台流量之和，Q并=Q1+Q2，并联后的系统特性曲线同，是在不同扬程下，用计量水箱测得流量Q并，绘出Q并-H并曲线。H并可由压力表真空表读出。当单台泵工作不以提供所需扬程时，可采用2台泵（或两台以上）串联方式运行，离心泵串联后，通过每台泵的流量是相同的，而合成压头是两台泵的压头之和，串联后的系统特性曲线，是通过阀门调节得到Q串及H串，从而绘出Q串-H串曲线。四、实验步骤1、泵的特性实验：HQ曲线和NQ曲线（1）关闭阀门1、2、3、4、5，向计量水箱加水至阀7上部溢水为止。然后关闭阀7。（2）保留计量水箱内有少量水，防止泵抽不上水。启动泵，由于阀1关闭，此时流量为0，为空载状态。测读真空表、真空压力表、电压表、电流表的读数。（3）略开阀门1至一定开度，水泵开始给水，再测读压力表、真空压力表、以及电压表、电源表数、流量数、（关闭阀门6，计量秒及升数）。（4）逐步开大阀门1，改变泵的流量（一般改变46次）在每一流量下测读上述实验数据。测得相应不同流量下的实验数据同，从而可以绘出泵的特性曲线。根据：式中：P1压力表读数，MPa P2真空表读数，MPa，以米为单位，1MPa=100m 水的容重N/m Z 压力表至真空表接出点位置差，即表的相对高度（以米为单位）。 1、2进出口流速，一般进出口管径相同，所以：1=2，即流量Q1由计量水箱实际测验出：式中：V以m3计。t：s。则Q=m3/s。水泵电机轴功率由下式计算：式中： I 电流表读数（A） U 电压表读数（V） cos 功率因数，取0.77 电机效率，取0.65从Q=0开始，得到不同的流量Q值，对应不同的扬程H，将这些点光滑的连接起来，即为水泵的HQ曲线。根据不同流量时速的功率N，绘制NQ曲线。Q曲线（效率、流量曲线）泵的效率为泵的有效功率和轴功率之比。由公式：即可得出该流量下的效率。效率曲线可在HQ和NQ曲线基础上任取一个Q值，可由HQ和NQ曲线上找到一个N和H值。任意取若干个Q和N值，可算出若干值，圆滑连接这些点，可以得到Q曲线，即该泵的效率曲线。2、泵气蚀实验实验步骤（1）将计量水箱水放入储水罐，关闭阀门2、3、4、5、7，打开阀1、6。（2）启动泵，调节阀门1使流量不变。（3）在此流量下，将阀门6由开启向关闭方向逐步调节，使储水箱内的真空度逐步增大，使真空表和压力表读数产生变化。继续调节阀门6，直至压力表的指针急剧下降为止（即发生气蚀）。（4）将阀门1调至另一开度，重复上述步骤，可观察出在不同流量下h也不同。3、泵的并联实验实验步骤（1）打开阀4、5，关闭阀3、7。（2）启动泵和泵，运行正常后，打开阀1、2。（3）调节阀1和2，使两压力表的扬程一致，且与单泵运行时间相同。（4）用关闭阀6用计量水箱进行流量Q的测量。4、泵的串联运行实验步骤（1）打开阀2、3、5、，关闭阀1、4、7、6。（2）接通电源，首先启动泵，运行正常后，再启动泵。（3）调节阀2、3，使流量与单台泵运行时相同。（4）在压力表上进行扬程H1和H2读数。根据实验，记录数据，填入表格，进行整理计算，并分别绘出H1-Q曲线，H2-Q曲线，-Q曲线由此写出实验报告。五、注意事项在接电运转前，必须做好下列准备工作：1仔细检查各阀门、接头和表头等有无松动，如有松动，应加以紧固；2用橡胶管将文丘里的测压口与压差计相连接；3将测力矩力臂用限位装置锁住；4将水箱注满水，并使泵内全部充满水。完成上述安装工作以后，即可接电试运转。启动水泵，观察有无漏水现象，如漏水，应设法处理。5试验台应很好的接地，以保安全！六、思考题1. 当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？ 答：当流量调节阀开度增大时，压力表读数减小，真空表读数增大。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。解决方法是选择足够的气蚀余量。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