流体力学-离心泵特性曲线的测定分析.doc

实验四 离心泵特性曲线的测定一、实验目的1.熟悉离心泵的构造和操作；2.掌握离心泵在一定转速下特性曲线的测定方法。二、基本原理离心泵的主要性能参数有流量Q、压头H、效率和轴功率N。在一定转速下，离心泵的送液能力（流量）可以通过调节出口阀使之从零至最大值间变化。而且，当其流量变化时，泵的压头、功率及效率也随之变化。因此，要正确选择和使用离心泵，就必须掌握流量变化时，其压头、功率和效率的变化规律，即查明离心泵的特性曲线。用实验方法测出某离心泵在一定转速下的Q、H、N、，并作出H-Q、N-Q、Q曲线，称为该离心泵的特性曲线。1.流量Q的测定泵的流量可以用容积法或标准流量计测量。本实验采用涡轮流量计测量离心泵的流量。涡轮流量计显示表显示的是瞬时流量值，单位是升/秒。2.泵的压头H的测定离心泵的压头是指泵对单位重量流体所提供的有效能量，单位为m。在进口真空表和出口压力表两测压点截面间列柏努利方程，忽略阻力损失，两测压点处管径一致时，有： m若两测压表头在同一水平处，上式变为： m式中：3.轴功率N的测定：离心泵的轴功率是泵轴所需的功率，也是电机传给泵轴的功率。本实验装置采用马达天平测功器测定此轴功率。马达天平测功器是水泵实验常用的测功方法之一，其有准确和使用可靠的优点。它是在拖动泵的交流电动机外壳（定子）两端加装轴承，使外壳能自由转动。外壳连有测功臂和平衡锤，后者用以调整零位。当电动机带动水泵运转时，由于反作用力的作用会使外壳反方向旋转；此反向力矩相同。如果在测功臂上加上适当的砝码，即可保持外壳不转动。此时所加砝码乘以测功臂长度，就是电动机输出的转矩，则电动机输出的功率为： kW式中：P-测功臂上所加砝码的重量，kg； L-测功臂长度，本装置L=0.4869m； n-转速，转/分。4.效率泵的效率为有效功率Ne与轴功率之比，而有效功率是液体实际上由泵得到的功率。 KW式中： Q-泵的流量，m3/s； H-泵的压头，m； -水的密度，。三、流程和主要设备1-离心泵 2-泵进口阀 3泵出口阀 4-真空表 5-压力表 6-转速表 7转速传感器 8-冷却风扇 9-加水旋塞10-测压法兰 11-弯头 12-流量显示表 13-透明涡轮流量变送器 14-计量槽 15-水槽 16-马达天平测功机四、实验步骤1了解设备、熟悉流程及所有使用的仪表，特别是涡轮流量计和马达-天平测功机的使用方法。2.用手转动联轴节，看其是否转动灵活，以检查轴承润滑度。3.将马达-天平测功器的砝码盘取掉，以免水泵启动时甩掉砝码盘。4.关闭水泵进口阀门，开启出口阀门，向泵体加满水，然后关闭出口阀门。5.启动水泵，全开进口阀门，待泵运转正常后逐渐开大出口阀门直到全开为止，此时流量最大。调节出口阀，在最大流量至零之间取810 组数据，然后反过来从零逐渐增大至最大流量为止，同样读取数据。每组数据由同时读取压力表、真空表、转速表、流量计、砝码、水温等数值而获得。6.实验结束，停泵，并做好整理工作。五、实验数据与分析：泵的原始数据表型号： 叶轮直径：129mm 测功臂长：0.4869m 水温：2627.2序号流量计时器进口真空度出口压力转速n天平荷重备注流量显示值（L/S）p1 MPap2（Kgf/cm2）（转/分）p(克)14.190.032 0.84 29297502623.890.030 1.01 292974233.660.027 1.19 293173243.360.024 1.37 293271253.070.022 1.54 293569262.740.019 1.68 293766272.40.017 1.80 294262982.120.015 1.90 294459591.720.013 2.01 2949550101.240.012 2.10 295848527.2表1 泵的特性曲线调整数据表序号实验值换算到n=2900时的值 Q(L/s)H(m)N(kw)n(转/min)Q1(L/s)Q2(m3/hr)H(m)N(kw) 14.1911.689281.09848829294.14851514.9346511.458951.0661810.43598923.8913.188681.08677129293.85148513.8653512.928811.0548090.46161733.6614.68611.07285629313.6212913.0366414.377081.0391730.48990943.3616.183521.04389929323.32332911.9639815.832191.0100910.50935853.0717.682921.01561429353.0333910.920217.263690.9797120.52267662.7418.779440.97224729372.7054829.73973418.309260.9359630.51751972.419.777720.92535429422.3657388.51665519.217060.8862860.5015982.1220.575550.8759329442.0883157.51793519.965120.837240.48695391.7221.473610.81105829491.6914216.08911520.765940.7712970.445298101.2422.273420.71738929581.2156864.37647121.408520.6760110.376464 图1 型泵的特性曲线 效率 扬程 功率讨论与分析：1. 从图1上上可以看出，随着流量的增大，效率会先增大后减少，会出现一个峰值。而随着流量的增大，扬程会不断的减少，同时功率会平稳地上升。而且有图线可以基本判断该泵为叶片式离心泵。2. 进一步推断所得：一、当流量为零的时候，离心泵的压头不超过某一有限值，可以利用在排出管路上安装调节阀的方法来调节离心泵的流量。3. 功率随流量增加而平稳上升，且流量为零时功率最小，所以离心泵在启动时都应该将出口调节阀关闭，以降低启动的效率。4. 一般离心泵的效率为0.60.85，大型泵可以到0.9。但是在本实验中的数据泵的效率只为0.370.52，可能是泵的型号特性是否决定了本身的效率，也有可能是灌水不足而造成的气负效应，导致功率下降。离心泵的思考题1、离心泵为什么要在出口阀关闭的情况下启动，并用出口阀门调节流量？（书P53）答：离心泵的功率随流量增加而平稳上升，且流量为零时功率最小，所以离心泵启动时都将出口阀关闭，以降低启动功率。2离心泵在启动前为什么必须灌水排气？答：离心泵内灌入水后，空气被排出。离心泵启动后，泵内的水被离心力从出口排出，离心泵中心形成负压，离心泵入口的水即被抽入，使离心泵不断排出抽入。否则，离心泵内是空气，空气的质量小（份量轻）不能产生足够的离心力，出口不能出水，入口的水也无法被抽入。3、试从理论上分析说明当用实验的这台泵输送密度为1200kg/m3的盐水（忽略粘度的影响）时，在相同流量下泵的压头是否会有变化？功率又如何？答：改为输送盐水时，相同流量下泵的压头不会变化。因为泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵