离心泵性能的测定难点.docx

化学实验教学中心实验报告化学测量与计算实验实验名称： 离心泵性能的测定 学生姓名： 学号： 院 （系）： 年级： 级 班指导教师： 研究生助教： 实验日期： 2017.06.01 交报告日期： 2017.06.08一、实验目的1.熟悉离心泵的操作方法；2.掌握离心泵特性曲线和管路特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解；二、实验原理离心泵是应用最广泛的液体输送机械，主要性能包括流量、扬程、轴功率、有效功率、效率、转速等。每台离心泵都有自己的特性曲线，而泵使用时，又总是安装与某一特定的管路之中，因此管路也有特性曲线。（一）离心泵特性曲线离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功率N、及效率 均随流量Q而改变。通常通过实验测出 H-Q、N-Q及-Q 关系，并用曲线表示出来，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下：1.H的测定：在泵的吸入口（1）和压出口（2）之间列伯努利方程 Z1+P1g+u122g+H=Z2+P2g+u222g+Hf1-2 H= Z2-Z1+P2-P1g+u22-u122g+Hf1-2 式中，Hf1-2 为泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力（不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失），当所选的两截面很接近泵体时，与伯努利方程中其他项比较，Hf1-2 值很小，故可忽略。于是上式变为：H= Z2-Z1+P2-P1g+u22-u122g将测得的 Z2-Z1 和 P2-P1 的值以及计算所得的 u1，u2 代入上式即可求得 H 的值。2. N的测定功率表测得的功率为电动机的输入功率。电动机的输出功率 = 电动机的输入功率 电动机的效率。由于泵是由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴动功率。即：泵的功率 N=电动机的输出功率=功率表读数电动机效率，kW。3. 的测定 =NeN，其中 Ne=HQg1000=HQ102 kW式中， 为泵的功率；N 为泵的轴功率，kW；Ne 为泵的有效功率，kW；H 为泵的压头， m ；Q 为泵的流量，m3s；为水的密度，kgm3。（二）管路特性曲线当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵的性能有关，还与管路特性有关，也就是说，在输送液体的过程中，泵和管路二者是相互制约的。在一定的管路上，泵所提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。若将泵的特性曲线与管路特性曲线绘在同一坐标图上，两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此，可通过改变泵的转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头 H 计算同上。三、实验装置与设备主要参数1. 实验装置：流量用转子流量计或标准涡旋流量计测量。泵的入口真空度和出口压强用真空表和压强表来测量。电动机输入功率用功率表来测量。2. 设备主要参数：两取压口垂直高度差（mm）320.0电机功率65%离心泵入口管径（mm）33.4扬程（m）25离心泵出口管径（mm）20.4流量（m3h）6离心泵型号BL-6涡轮流量计仪表系数（次/升）77.4图2-1 流体综合设备流程图3.设备流程图1.水箱；2.水泵；3.入口真空表；4.出口压力表；5、16.缓冲罐；6、14.测局部阻力近端阀；7、15.测局部阻力远端阀；8、17.粗糙管测压阀；9、21.光滑管测压阀；10.局部阻力阀；11.文丘里流量计；12.压力传感器；13.涡流流量计；18.阀门；20.粗糙管阀；22.小流量计；23.大流量计；24.阀门；25.水箱放水阀；26.倒U型管放空阀；27.倒U型管；28、30. 倒U型管排水阀；29、31. 倒U型管平衡阀四、实验方法1.按下电源的绿色按钮，通电预热数字显示仪表，启动离心泵之前，必须检查所有流量调节阀是否关闭。2.按下变频器的启动按钮，启动离心泵。调节流量，从流量为零至最大或流量从最大到零，测取 1012 组数据（同时测量泵入口真空度、泵出口压强、流量计读数、功率表读数），并记录水温。3.测定管路特性曲线时，先置流量调节阀为某一状态（使系统流量为某一固定值）。4.调节离心泵电机频率，使管路特性改变，调节范围（50-20 Hz）, 测取 1012 组数据（同时测量泵入口真空度、泵出口压强、流量计读数、功率表读数），并记录水温。5. 实验结束后，关闭流量调节阀，切断电源。五、实验数据记录与处理（一）离心泵特性曲线1.将实验数据和数据整理结果列在数据表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。（1）数据列表序号12345678910流量读数f/Hz209.2190.5170.7150.9130.1114.490.570.749.931.2输入功率/kW0.760.760.740.720.70.670.620.580.520.47泵入口真空表读数P1/MPa0.0250.0210.0170.0130.0090.0060.00250.00080.00050.0000泵出口压力表读数P2/MPa0.0650.10.1230.1380.1580.1710.1850.1960.2060.215水流量Q/(L/s)2.72.462.211.951.681.481.170.910.640.40入口流速 u1/(m/s)3.092.812.522.231.921.691.331.040.740.46出口流速u2/(m/s)8.277.536.745.965.144.523.582.791.971.23水的温度24.824.724.924.924.825.125.125.125.125.1平均水温25.0扬程 H/m12.5315.216.6517.3418.5819.3420.0820.8121.6322.4轴功率N/kW0.490.490.480.470.460.440.40.380.340.31效率 0.670.740.750.710.670.640.570.490.40.29（2）计算过程（以第1组数据为例）离心泵入口管径 d1=33.4 mm=0.0334 m；离心泵出口管径 d2=20.4 mm=0.0204 m；离心泵入口截面积 A1=d124=3.14(0.0334)24=0.000876 m2离心泵出口截面积 A2=d224=3.14(0.0204)24=0.000327 m2根据公式 =fQ（f 为涡轮流量计输出脉冲频率；qv为流量计的流量；为涡轮流量计的仪表系数），可得流量计的流量 Q=f=209.277.4=2.70 L/s=0.0027 m3s离心泵入口流速 u1=QA1=0.00270.000876=3.09 m/s离心泵出口流速 u2=QA2=0.00270.000327=8.27 m/s25时水的密度为 水=997.05 kg/m3两取压口垂直高度差 Z2-Z1=320.0 mm=0.320 m扬程 H= Z2-Z1+P2-P1g+u22-u122g=0.320+(0.065+0.025)106997.05 9.8+8.272-3.09229.8=12.53 m轴功率 N=0.76 kW65%=0.49 kW效率 =NeN=HQg1000N=HQ102N=12.530.0027997.051020.49=0.67=67%2. 在合适的坐标系上标绘离心泵的 H-Q、N-Q及-Q 特性曲线，并在图上标出离心泵得各种性能（泵的型号、转速和高效区）。型号：BL-6 转速：2900 r/min 高效区：1.81 2.68 L/s（二）管路特性曲线1.将实验数据和数据整理结果列在数据表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。（1）数据列表序号1234567891011流量读数f/Hz208.2198.8188.4175.9163.4151.2138.4124.9112.699.987.4输入功率/kW0.760.710.620.540.460.410.320.30.240.210.18泵入口真空表读数P1/MPa0.0250.0230.020.0170.0150.0130.010.0080.0060.0050.003泵出口压力表读数P2/MPa0.0760.0720.0660.060.0550.0490.0450.0410.0360.0320.028水流量Q/(L/s)2.692.572.432.272.111.951.791.611.451.291.13入口流速 u1/(m/s)3.072.932.782.592.412.232.041.841.661.471.29出口流速u2/(m/s)8.237.857.446.956.465.975.474.934.453.953.45水的温度24.824.724.924.924.825.125.125.125.125.125.2平均水温25.0扬程 H/m13.6312.7611.5610.329.328.237.266.415.494.743.97轴功率N/kW0.490.460.40.350.30.270.210.20.160.140.12效率 0.730.690.680.650.640.590.610.520.50.440.37（2）计算过程（同上，略）型号：BL-6 转速：2900 r/min 高效区：1.81 2.68 L/s2. 在合适的坐标系上标绘管路的 H-Q、N-Q及-Q 特性曲线，并在图上标出离心泵得各种性能（泵的型号、转速和高效区）。 3. 将泵的 H-Q 特性曲线和管路的 H-Q 特性曲线画在在同一坐标图上，则两曲线的交点即为泵在该管的工作点。 六、实验结果与误差分析（一） 实验结果1. 从离心泵的特性曲线可以看出：离心泵的扬程H随流量Q的增大而减小；轴功率N随流量Q的增大而增大；效率 随流量Q的增大先增大后减小，有最大值。2. 从管路的特性曲线可以看出：管路的扬程H随流量Q的增大而增大；轴功率N随流量Q的增大而增大；效率 随流量Q的增大而增大。3. 离心泵在该管的工作点为 Q=2.54 L/s 处。（二）误差分析1. 实验用的水的水温在泵的流量变化时也会发生变化，而实验最后取得是温度的平均值，这样就会在小地方上出现一定的误差。2. 真空表和压力表的单位不是MPa就是KPa过大，而刻度分的又不细致，这样用肉眼的读数就会产生一定的系统误差。3. 由于是湍流，导致真空表和压力表的指针一直在波动，这样就导致了一定的实验误差。4. 水箱中的水都在波动，而且示数分的不细致在读书中也产生了一定的误差。七、实验思考与讨论1. 随着泵出口流量调节阀开度的增大，泵入口真空表读数是减小还是增大，泵出口压强表读数是减小还是增大。为什么？答：流量增大，使泵入口真空度读数增大。因为流量增大后吸入管的阻力增大，真空度是指低于大气压的值；即绝对压力越低，真空度越大。用出口阀门来调节流量时，压力表是装在泵出口与阀门之间，流量越小，出口压力表读数越大。因为阀门关得小阻力大。2. 本实验中，为了得到较好的实验结果，实验流量范围下限应小到零，上限应尽量大。为什么？答：流量下限为0时，压