离心泵特性曲线实验报告

化工原理实验报告实验名称：离心泵特性曲线实验报告姓名：张克川专业：化学工程与工艺（石油炼制）班级：化工11203学号：离心泵特性曲线实验报告一、 实验目的1. 了解离心泵的结构与特征，熟悉离心泵的使用。2. 测定离心泵在恒定转速下的特征曲线，并确定离心泵的最佳工作范围。3. 熟悉孔板流量计的构造与性能以及安装方法。4. 测量孔板流量计的孔流系数C岁雷诺数Re变化的规律。5. 测量管路特性曲线。二、 基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、功率N及效率与泵的流量Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。2.1扬程H的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： z1+P1g+U122g+H=z2+P2g+U222g+hf (1-1)由于两截面间的管子较短，通常可忽略阻力项hf，速度平方差也很小，故也可忽略，则有H=(z1-z2)+p1-p2g=H1+H2（表值）+H3 (1-2) 由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。2.2轴功率N的测量与计算N=N电k(w) (1-3)其中，N电为电功率表显示值，k代表电机传动效率，可取0.902.3效率的计算泵的效率是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功率，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率Ne可用下式计算：Ne=HQg (1-4)=HQgN100 (1-5)2.4转速改变时各参数的换算泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q的变化，多个实验点的转速n将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n（可取离心泵的额定转速2900rpm）的数据。换算关系如下： 流量 Q,=Qn,n (1-6) 杨程 H=H(n,n)2 (1-7) 轴功率 N=N(n,n)2 (1-8) 效率 = gHQ, N=QHgN (1-9)2.5管路特性曲线H-Q 当离心泵安装在特定的管路系统时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵 身的特性有关，海域管路特性有关，也就是说，在液体输送的过程中，泵与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。将泵的特性曲线与管路的特性曲线绘在同一坐标图上。两曲线交点即为泵在该管路上的工作点。因此。可通过改变泵转速来改变泵的特征曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上H=z+Pg+u22g+hf=A+BQ2 (1-10)其中 BQ2=u22g+hf=u22g+82gl+led5Q2当H=H时，调节流量，即可得到管路特性曲线H-Q。2.6孔板流量计孔流系数的测定孔板流量计的结构如图所示孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，造成孔板前后压强差,作为测 量的依据。根据波努利方程，暂不考虑能量损失，可得u22-u122=P1-P2=gh (1-11) 观景为d1，孔板锐孔直径为d0,流体流经孔板后所形成缩脉的直径为d2流体密度为，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别u1,u2与P1,P2由于缩脉位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积A2难以知道， 而孔口的面积为已知，可用孔板孔径处的u0来代替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校正后则有：u02-u12-C2gh (1-12)对于不可压缩流体，更具连续性方程可知：u1=u0A0A1 (1-13)经过整理：u0=C2gh1-(A0A1)2 (1-14)令C0=C1-(A0A1)2则又简化为u0=C02gh根据u0和A0即可算出流体体积流量： Q=u0A0=C0A02gh m3/s (1-15) 式中 Q流体的体积流量， P孔板压差A0孔口面积 流体密度 C0孔流系数孔流系数的大小由孔板锐孔的形状,测压口的位置，孔径与管径比和雷诺准数共同决定的，具体数值由实验确定。当d0d1 一定时雷诺数超过某一值后，C0就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用三实验装置与流程3.1实验装置与流程离心泵特性曲线测定装置流程如图3.2装置参数 离心泵特性曲线装置参数如表所示装置参数名称规格参数备注入管口DN40不锈钢管出管口DN40不锈钢管水泵磁力驱动泵32CQ-15流量：100L/min，杨程：15m驱动功率：1.1kw,电压：380v转速：2900r/min上海凯达自动化给水设备有限公司孔板流量计C0=0.73，d0=0.021m涡转流量计LWGY-25AOD3T/K公称压力：03MPa， 精确度0.5级上海自仪九仪有限公司水箱0.60m0.40m0.60m不锈钢高位槽0.11m0.25m不锈钢流量调节阀1000WOG球阀DN40不锈钢变频调节器MICRMASTER4201.5KW,380VSIEMENS装置控制点仪表序号名称传感元件及仪表参数显示仪表PI01泵入口压力压阻式AI-708ESNI02泵电机功率功率传感器AI-708ESPI03泵出口压力压阻式AI-708ESPI04涡轮流量涡轮流量计AI-708EYSPI05孔板压差WNK1151传感器AI-708ESTI06水温差PT100AI-708ES四实验步骤与注意事项4.1实验步骤 1.水箱加水。给离心泵灌水，排出泵内气体。 2.检查电源和信号线是否与控制柜连接正确，检查各阀门开度和仪表自检情况，试开状态下检查点击和离心泵是否运转正常。 3.实验时，逐渐打开阀门以增大流量，待各仪表读数显示稳定后，读取相应的数据。 4.测定管路特征曲线时，固定阀门开度，改变离心泵电机频率，测定液体的流量、离心泵进、出口压力以及电机频率。5.记录流量及孔板两端压降，测定孔板流量计的C0Re之间的关系，并计算孔流系数C0。6.测十组数据后，可以停泵，同时记下设备的相关数据。4.2注意事项 1.一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防离心泵气缚。同时注意定期对泵保养，以防叶轮被固体颗粒损坏。2.泵运转过程中，勿碰泵的主轴部分，因其高速运转，可能会缠绕并伤害身体接触部位。五实验数据记录与处理 1.记录实验原始数据表4 离心泵特性曲线数据记录表 表一 管路特性曲线测定数据记录表（固定阀门中等）序号转速/Hz功率/KW水流量V/(m3h-1)进口压力/104Pa出口压力/104Pa水温/压降/104Pa110.0.170.930.40.725.90.392120.191.190.30.925.90.403140.211.450.31.225.80.404160.261.690.31.525.80.415180.271.930.31.925.70.426200.302.180.32.225.70.437220.322.430.32.725.70.438240.362.660.23.226.10.449260.392.890.23.726.10.4410280.443.130.24.326.10.45表二 孔板压差数据记录表流量V(m3h-1)1.561.701.862.002.142.292.442.582.72左/mm180021302540291033903930444049905570右/mm-720-850-1040-1200-1440-1550-1720-1850-2020 表三 离心泵性能测定数据记录表（用阀门改变流量）序号转速/Hz功率/KW水流量V/(m3h-1)进口压力/104Pa出口压力/104Pa水温/压降/104Pa135.0.570.510.48.425.9-2.112350.571.050.38.225.9-2.063350.601.500.38.026.0-2.024350.592.080.37.926.0-1.975350.572.490.37.826.1-1.89635.0.583.140.17.326.1-1.867350.593.650.16.926.1-1.828350.604.110.16.426.1-1.819350.604.5406.026.2-1.7910350.605.06-0.15.326.3-1.77表 2、数据处理表四 离心泵性能测定数据处理表序号密度（Kgm-3)压头He/m轴功率N/KW有效功率Ne/W效率/%1996.76 8.48 0.51311.749 2.3 2996.76 8.38 0.51323.897 4.7 3996.74 8.17 0.5433.306 6.2 4996.74 8.07 0.53145.606 8.6 5996.71 7.97 0.51353.904 10.5 6996.71 7.66 0.52265.359 12.5 7996.71 7.25 0.53171.919 13.5 8996.71 6.74 0.5475.274 13.9 9996.68 6.44 0.5479.366 14.7 10996.66 5.82 0.5480.023 14.8 表五 离心泵性能测定数据修正表序号流量Q(m3s-1)压头He/m轴功率N/KW有效功率Ne/W效率/%10.8516.17 1.35 11.749 2.3 21.45 15.98 1.35 23.897 4.7 32.07 15.59 1.42 33.306 6.2 42.87 15.39 1.40 45.606 8.6 53.44 15.20 1.35 53.904 10.5 64.34 14.61 1.37 65.359 12.5 75.04 13.83 1.40 71.919 13.5 85.68 12.86 1.42 75.274 13.9 96.27 12.27 1.42 79.366 14.7 106.99 11.10 1.42 80.023 14.8 表六 管路特性曲线测定数据处理表序号12345678910流量Q/(m3s-1)0.931.191.451.691.932.182.432.662.893.13压头He/m0.61 0.91 1.22 1.53 1.94 2.24 2.75 3.37 3.88 4.49 表七 孔流系数的处理表序号123456789C00.1778 0.1781 0.1778 0.1785 0.1761 0.1770 0.1778 0.1784 0.1786 Re/1081.04 1.14 1.25 1.34 1.43 1.53 1.63 1.73 1.82 3、作图一定转速下的HQ、NQ、Q曲线图1 离心泵特性曲线分析实验结果，判断泵最佳工作范围由泵的效率与流量关系图可得，在流量0.70-7.00m3/h范围内，泵的效率逐渐升高，但在5.0-7.0区间内，泵的效率趋于平缓；而在电机功率与流量关系图中，电机的效率随着流量的升高而升高。由此在实验范围内我们可判定泵的最佳工作范围在流量控制在5.0-7.0m3/h内。 管路特性曲线图2 管路特性曲线六、思考题1、试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？答：减小泵的启动功率，从而达到保护电机的目的。2、启动离心