离心泵实验报告

1、原理实验报告of Ch宏195HSO实验日期:2013-*-*实验名称:级:离心泵实验化工*名:号: 20110111*序号：*人:* * *设备型号:流体阻力-泵联合实验装置 UPR®型-第1套北京化工大学化工原理离心泵实验王淼-4 -、实验摘要根据He =竺-乜+ ?z+耳pg pg2g本实验使用FFRSn型第1套实验设备，通过测量离心泵进出口截面的流量、压强、电机输入功率等量,+ Ehf、Pa= 0.9P电、n = Pe?Pa得到 Heq v、Paq v、n q v关系曲线,即离心泵特性曲线；同理得管路的特性曲线；通过涡轮流量计测得的管路流量，根据du p?卩得到孔板流量计的孔

2、流系数 Co与雷诺数Re，从而绘制Co和Re曲线图。该实验提供了一种测量泵和管 路的特性曲线以及标定孔板流量计孔流系数的的方法，其结果可为泵、管路和孔板流量计的实际应用与工 艺设计提供重要参考。关键词：离心泵，特性曲线，孔板流量计二、实验目的1. 了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。2. 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。3. 了解孔板流量计的构造和原理，测定其孔流系数。4. 测定管路特性曲线。5. 测定相同转速下双泵并联特性曲线三、实验原理1. 离心泵特性曲线的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。离心泵性能是指在叶轮结构、尺寸、转速等固定的情况

3、下，泵输送液体具有的特性。其中Heqv、Paqv、n q v关系曲线称为离心泵特性曲线。根据此曲线可以求出最佳操作范围，作为选泵的依据。(1)泵的扬程He扬程是离心泵对单位牛顿流体作的有效功。在泵的进出管路取两个截面，忽略流体阻力，列机械能衡 算可知扬程为：He= 2-竺+?Z +字 +pg pg2g式中，H2 出口截面静压能,H1 进口截面静压能,(2)泵的有效功率和效率刀hf = H2- H1 + ?Z + 芝gpmmHsO;mH20；轴功率取输入电机功率 Pa的90%,即：P a = 0.9 P 电 kW有效功率:泵的效率:Pe = (P2 - Pi)qv?1000 = p gqHe?1

4、000kWn = Pe?Pa总效率：n总=pe?P电通过仪器仪表直接测量电功率、进出口截面静压能、液体流量、温度等。即可确定该泵性能。2. 管路特性曲线的测定管路特性是指在流体输送管路不变的情况下，管路需要的能量H=流体损失的能量+流体增加的能量。其中Hqv关系曲线称为管路特性曲线，与泵无关，只受管路与流体影响。在管路的起点和终点取两个截 面，当管径相同时，且管径流动达到阻力平方区时，根据机械能衡算式可知管路需要的能量为：H=?Z +?p ?u22一+ l+ 刀 hf = A + Bq； mpg 2g在任何一个实际流量点，离心泵传递给液体的有效能量He,等于管路在该流量qv下运送流体所需要的能

5、量H，即H= He,所以H的测量原理同He,即可得到管路特性曲线一一 Hq v曲线3.孔板流量计孔流系数的测定根据伯努利方程，在孔板前后平行流线处取两个截面，然后用孔口截面代替后一个截面并修正，最后得到孔板流量计算式为qv = CoAo 3m3?s由此得孔流系数Co= qv /P，式中，？一一孔口的面积， 疋。其中qv可由涡轮 流量计测得。Ao 2?p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?比和雷诺数Re共同决定，具体数值由实验确定。当？? 一定，雷诺数Re超出某个值后，？?就接近于定值。通常工业上选用孔板流量计时 应尽量使？为常数的Re下使用。连接管道的雷诺数Re = d

6、u p?卩4.离心泵并联特性曲线当单台泵的输液能力达不到目标流量时，有时可以选择双泵并联或串联。对于低阻输送管路，并联优 于串联组合；对于高阻输送管路，则采用串联组合更为适合。本套设备可通过切换阀门，测定双泵并联的 性能。理想情况下，双泵性能可以由单泵性能合成得到：单泵拟合：He = A - BqVm并联组合：He 并=A- B (2qv)2m串联组合：He 串=A/2 - BqV /2m四、实验流程和设备TIgQI 2- PIroT30=07图离心泵实验带控制点工艺流程4、管路切换阀5、孔板流量计6、流量调节阀7、变频仪 -h-1; ?PI03 压降 /kPa1、水箱2、离心泵3、涡轮流量计

7、TI01 水温度/ C ； QI02 水流量/m3NI04电功率/kW ; P105出口表压/ 实验介质：水（循环使用）。mH20 ; PI06 入口表压 / mH20研究对象：粤华 WB70 ?055型单级离心泵；孔板流量计，锐孔直径 ? = 18.0mm，管道直径? = 27.0mm仪器仪表：涡轮流量计，LWGY-25型，0.610甫 h-1,精确度等级0.5 ;温度计，Pt100,0200C,精度等级0.2 ;压差传感器， WNK3051型, -20100kPa,精确度等级0.2，测势能差? 显示仪表：AI-708等，精度等级0.1 ;变频仪：西门子 MM420型；天平，0.01g ;量

8、筒等。控制系统：控制电柜+电脑+数据采集软件，需 380VAC+220VAC五、实验操作1. 关流量调节阀，打开除层流管以外的主管路切换阀，按电柜和变频仪绿色按钮启动水泵（本实验泵处于水槽下方，故无需灌泵）；2. 固定转速（50或40HZ）,通过调节阀改变水量从 0到最大（流量梯度参照老师所给预习材料，以下同），记录数据完成泵性能实验；3. 固定调节阀开度（全开、0.75开度、0.5开度），通过变频仪调节水流量从较大（变频仪50Hz）到0.15m3/h左右，完成管路实验；关闭孔板管路以外的主管路切换阀，开孔板引压阀和压差传感阀手工记录零点Po,最后通过调节阀改变水流量从0.6m3/h到4. 调

9、变频仪为50Hz，关闭流量调节阀， 排气，排气完毕在关闭压差传感器排气阀， 最大，记录数据完成孔板实验；50HZ,通过阀门调节水流量从0到最大，两组共同记录相关数据，完成并联实验（性能与管路无关，可打开层流管外单的主管路切5. 切换阀门形成泵并联组合，频率均为（功率等于两者之和，流量取平均值） 换阀，实际操作打开比较好）；泵实验通过阀门改变流量，管路实验通过变频仪改变流量; 泵并联实验时需借用临组水泵，同时需关闭其流量调节阀; 孔板压降波动到平均值时记录6. 实验结束，按变频仪红色按钮停泵，关闭流量调节阀、压差传感器排气阀，做好卫生工作。 注意事项：（1）（2）（3）八、实验数据表格及计算举例

10、（注：黑色数据 为原始数据，蓝色数据 为过程量，红色数据 为结果值）1. 离心泵特性 I 实验数据表(50Hz,2850r/min ) : Z=0.2mHO,di=0.042m,d 2=0.027m序 号水流量3-1qv/m ?h出口表压p2/mHO入口表压P1/ mHO电机功率P 电/kW水温度t/c扬程He/mHO轴功率P a/kW效率n10.0021.90.40.4320.021.70.390.0%20.6221.50.40.4419.921.30.409.1%30.6021.50.40.4419.921.30.408.8%40.9821.10.30.4619.821.00.4113.5

11、%52.0719.90.20.5319.819.90.4823.5%62.9718.80.00.5919.819.10.5329.0%74.1317.5-0.30.6519.918.20.5934.8%84.9816.1-0.60.7020.017.10.6336.8%95.9614.4-1.00.7420.016.00.6738.8%106.9712.4-1.50.7820.114.60.7039.3%117.9710.4-2.00.8120.213.20.7339.3%129.197.4-2.70.8320.311.10.7537.2%北京化工大学化工原理离心泵实验王淼以第三组数据为例进行

12、计算:qv = 0.60 m3?h, p2 = 21.5mH 2O, pi = 0.4mH2O, P电=0.44kW ,T = 19.9 C4X 0.603600 XnX 0.0勿=0.29 m/S当T = 19.9 C 时，查表得，水的密度 p= 996.3kg/m 3进口流速 u1 =甘=3600：弓"；042= O.12 m/s，进口流速 U2 =雪=”工口 ,u2-u 20.29 2-0.12 2扬程 He = H2 - H1 + ?Z + -2g = 21.5 - 0.4 + 0.2 +2X 981= 21.3m轴功率 Pa= 0.9P电=0.9 X 0.44 = 0.40

13、kW有效功率 Pe = P gqHe?1000 = 996.3 X 9.81 X 0.60 X 21.3/(3600 X1000) = 0.035kW 泵的效率 n = Pe?Pa= 0.035 ?0.40 = 8.8%同理求出其余各组的扬程He、轴功率Pa和泵的效率n2. WB70/055型离心泵2850rpm最高效率点附近性能：测试介质-水，测试水温-20 C2850rpm/50hz80%n max90%n max100%n max90%n max80%n max流量 /(m 3/h 1)3.744.686.949.2010.13扬程/mHO19.1113.0514.9313.058.28

14、效率32.54%36.61%40.68%36.61%32.54%电功率/W608653761870914无效功率/W4104144515516173. 离心泵特性 n 实验数据表(40Hz,2850r/min ) : Z=0.2mHO,d1=0.042m,d 2=0.027m序 号水流量qv/m3?h-1出口表压p2/ mHO入口表压p 1/mHO电机功率P 电/kW水温度t/C扬程He/mHO轴功率Pa/kW效率n10.0013.80.40.2620.613.60.230.0%20.5413.40.40.2721.213.20.248.0%31.0213.10.30.2920.813.00.

15、2613.8%42.0912.50.20.3320.812.50.3024.0%52.9711.70.00.3720.912.00.3329.0%63.9910.6-0.30.4020.911.30.3633.9%74.979.2-0.60.4321.010.20.3935.7%85.977.5-1.00.4521.09.10.4136.2%96.935.8-1.50.4721.28.00.4235.5%107.724.3-1.80.4721.26.90.4234.1%以第三组数据为例进行计算:qv = 1.02 m3?h, p2 = 13.1mH 2O, pi = 0.3mH2O, P电=0

16、.29W, T = 20.8 C当T = 20.8 C 时，查表得，水的密度 p= 996.1kg/m 3进口流速u14X 1.02nd = 3600 XnX 0.042= 0.20 m/S，进口流速氏=岂二4X 1.023600 XnX 0.0芳=0.49 m/S扬程 He = H2- H1+ ?Z += 13.1 - 0.3 + 0.2 +。.覚:：2 = 13.0m2g2X 9.81轴功率Pa = 0.9P电=0.9 X 0.29 = 0.26kWgqHe?1000 = 996.1 X 9.81 X 1.02 X 13.0?(3600 X 1000) = 0.036kW有效功率：Pe =

17、 P泵的效率：n = Pe?Pa= 0.036 ?0.26 = 13.8%同理求出其余各组的扬程 He、轴功率Pa和泵的效率n4. WB70/055型离心泵2850rpm最高效率点附近性能：测试介质-水，测试水温-21 C2850rpm/50hz80%n max90%n max100%nmax90%n max80%n max流量 /(m3/h 1)3.384.216.208.199.02扬程/mHO11.8911.218.965.854.30效率31.79%35.77%39.74%35.77%31.79%电功率/W364388446504528无效功率/W2482492693243605.管路

18、特性I数据表（流量调节阀固定1/4开度）： Z=0.2mH0,d1=0.042m,d 2=0.027m序 号频率/Hz水流量qv/m3?h-1出口表压P2/ mHO入口表压P 1/mHO水温度t/C出口流速U2/m?s"1入口流速U1/m?s"1需要能 量H/mHO1502.3919.50.121.51.160.4819.72462.2316.60.121.61.080.4516.73422.0513.90.221.60.990.4113.94381.8811.40.221.60.910.3811.45341.699.20.221.60.820.349.26301.497.

19、30.321.60.720.307.27261.285.50.321.60.620.265.48221.074.00.321.60.520.213.99180.872.80.321.60.420.172.710140.691.80.321.70.330.141.711100.631.00.421.70.310.130.81280.220.80.421.70.110.040.6以第三组数据为例进行计算：4X 2.053600 XnX O.Oi 0.99 m/Snd频率为 42Hz, qv = 2.05 m3?h, P2 = 13.9mH 2O, p1 = 0.2mH 2O, T = 21.6 C

20、 进口流速 U1 = *2=赢&汽.042= O.41 m/s，进口流速 U2 =扬程 He = H2- H1 + ?Z += 13.9 - 0.2 + 0.2 +。.響：41 = 13.9m2g2 X 9.81同理求出其余各组需要能量H6.管路特性I数据表（流量调节阀固定2/4开度）： Z=0.2mHO,di=0.042m,d 2=0.027m序 号频 率/Hz水流量/m3?h-1出口表压P2/ mHO入口表压P 1/mHO水温度t/ c出口流速U2/m?s"1入口流速U1/m?s"1需要能量H/mHO1504.7816.4-0.621.82.320.9617.4

21、2464.4313.9-0.421.82.150.8914.73424.0811.7-0.321.81.980.8212.44383.729.7-0.221.91.800.7510.25343.347.8-0.121.91.620.678.26302.956.20.021.91.430.596.57262.554.70.121.91.240.514.98222.163.40.221.91.050.433.49181.752.40.221.80.850.352.410141.351.60.321.80.650.271.511100.950.90.321.80.460.190.81260.630.

22、50.421.80.310.130.31350.270.40.421.80.130.050.2以第三组数据为例进行计算：4X 4.083600 XnX 0.0芳=1.98 m/S频率为 42Hz, qv = 4.08 m3?h, p2 = 11.7mH 2O, p1 = -0.3mH 2O, T = 21.8 进口流速U1 =诸=莎化吩2= 0.82m/s ,进口流速U2 =養=扬程 He = H2 - Hi + ?Z += 11.7 - (-0.3)+ 0.2 + ":囂 2 = 12.4m2g''2X 9.81同理求出其余各组需要能量H7.管路特性I数据表（流量调

23、节阀固定 3/4开度）： Z=0.2mh20,di=0.042m,d 2=0.027m序 号频 率/Hz水流量/m3?h"1出口表压P2/ mHO入口表压P 1/mHO水温度t/ c出口流速U2/m?s'1入口流速U1/m?s'1需要能量H/mhO1507.1612.0-1.622.13.471.4414.32466.6110.3-1.322.23.211.3312.23426.058.7-1.022.22.941.2110.34385.477.2-0.822.22.651.108.55344.905.9-0.622.22.380.986.96304.324.6-0.

24、422.22.100.875.47263.743.5-0.222.21.810.754.08223.152.60.022.21.530.632.99182.561.90.122.21.240.512.110141.961.20.222.20.950.391.211101.340.80.322.20.650.270.71270.900.50.322.20.440.180.41350.680.40.322.20.330.140.3以第三组数据为例进行计算:频率为42Hz,qv = 6.05 m3?h, p2 = 8.7mH 2O, p1 = -1.0mH 2O,T = 22.2 C进口流速uVQX

25、44X 6.053600 XnX 0.042= 2.94m/s ,进口流速 U2VQX44X 6.053600 XnX O.O27 = 1.21 m/S需要能量H =u-22u2.94-1.21=11.7- (g +O.2 + -2S2-=10.3m同理求出其余各组需要能量H8.孔流系数校正数据表:d o=O.O18m,d=O.O27m, A Po=0.05mHO,A = 5.73 X 10-4 m2, A。= 2.54 X 10-4 m2序 号水流量qv/m3?h-1孔板压降A P/kPa水温 度t/ C水流速-1ud/m?sRe孔流系数Co孔流系数 经验值10.620.2323.20.30

26、85131.000.7220.850.8023.10.41116450.730.7131.011.1623.10.49138370.720.7141.311.9223.10.64179470.730.7051.602.8723.20.78219680.730.7062.024.5523.30.98277970.730.6972.486.9023.31.20341270.730.6983.0210.3223.51.47417410.730.6894.0318.4823.61.96558240.720.68105.0128.7623.82.43697050.720.68116.0041.6324.

27、02.91838470.720.67126.9956.4824.33.39983260.720.67137.4964.4424.53.631058220.720.67以第三组数据为例进行计算：qv=1.01m3?h, ?P= 1.16kPa, T= 23.1 C当T = 23.1 C 时，查表得，水的密度p= 995.5kg/m 3,粘度迁951.85卩Pa/sL 八r 击4Xqv4X 1.01e c ,水流速 U = 3600 XnX 0.0272 = 0.49m/sE、卄叱 r0.027 X 0.49 X 995.51.01雷诺数 Re = du p ?卩=951.85 x 倍 =1383

28、7孔流系数 Co =養曲=3600 xZ X 10 WX5|o= 0.72面积比 m = A0 = 5"73 = 0.44 ,由m = 0.44和Re = 13837查图（见化工原理图1-52 ）可得：孔流系数经验值为0.71同理求出其余各组的雷诺数Re、孔流系数Co与孔流系数经验值9. 双泵并联特性实验数据表(50HZ+50HZ): Z=0.2mH2O,d1=0.042m,d 2=0.027m序 号水流量1qv/m3?h出口 平均表压p2/ mHO入口 平均表压p1/ mHO电机 功率和P 电/kW水温度t/ C并联 扬程H/mHO并联 轴功率Pa/kW并联 效率n10.0021.

29、80.40.8324.921.60.750.0%20.9921.20.30.8625.321.10.777.3%32.0220.80.30.9125.220.80.8213.9%42.9920.40.20.9825.220.50.8818.8%54.0019.70.11.0525.320.00.9523.0%65.0019.1-0.11.1325.319.61.0226.2%76.0418.5-0.31.2025.419.31.0829.3%86.9917.9-0.51.2525.519.11.1332.1%98.0317.2-0.81.2725.618.71.1435.7%108.9716.

30、5-1.01.3325.718.41.2037.4%1110.0115.5-1.21.3925.817.91.2538.8%1210.9814.6-1.51.4425.917.51.3040.2%1312.0213.6-1.81.4726.117.01.3241.8%1413.0412.4-2.21.5026.316.51.3543.2%以第三组数据为例进行计算:qv = 2.02 m3?h, p2 = 20.8mH 2O, p 1 = 0.3mH2O,卩电=0.91 , T = 25.2 C查表得，当T = 25.2 C 进口流速u1 =时，水的密度 p= 995.0kg/m 34X 2.0

31、23600 XnX 0.042= O.41 rn/S，进口流速 u2 =4X 2.02nd3600 XnX 0.0芳=°.98 m/S-17 -扬程 He = H2 - Hi + ?Z+= 20.8 - 0.3 + 0.2 +。詈；：! 2 = 20.8m2g2X 9.81轴功率 Pa= 0.9P电=0.9 X 0.91 = 0.82kW有效功率 Pe = p gqHe?1000 = 995.0 X 9.81 X 2.02 X 20.8?(3600 X1000) = 0.11kW 泵的效率n = Pe?Pa= 0.11 ?0.82 = 13.9%同理求出其余各组的扬程 He、轴功率P

32、a和泵的效率n七、实验结果作图及分析1.分别在同一坐标系内做出 50Hz和40Hz时单泵的特性曲线，并拟合关系式。98724222018161412108642012345608642086420 2 11 1 1 1 O OOO O0.600.550.500.450.400.350.30 n0.250.200.150.100.050.00qv/(m3/h)50Hz,2880r/mi n:He式中，He为泵的扬程,泵的特性曲线=20.82334 - 0.12228q Vm ; qv为流量，m3/h0HmH98714131211109871234560.550.500.450.400.350.2

33、50.200.150.100.050.000.30 n0.60qv/(m3/h)泵的特性曲线=13.13206 - 0.1086q Vm ； qv为40Hz, 2280r/mi n:式中，He为泵的扬程，结果分析：（1）由拟合得到的泵的特性曲线可知，扬程He、云曰 流量,m3/hHe随着流量的增大而减小，且呈2次方的关系;(2)分析效率曲线可知，50Hz时，该泵的最大效率为 40.68%，此时的流量为6.94 m3/h ； 40Hz时，该泵的最大效率为 39.74%此时的流量为6.20 m3/h .可规定该泵在50Hz和40Hz的额定流量分别 为 6.94 m3/h、6.20 m3/h。2.做

34、出C。- Re等关系曲线，确定孔板流量计1-8 m3/h范围内的精度等级。0.800.600.740.720.700.680.660.640.620.78C0.76*500005000孔流系数C0随雷诺数Re变化关系Re0.800.78G。760.740.720.700.680.660.640.620.604岸, .b4卜 1卜012345678910孔流系数c0随流量qv变化关系qv/(m3/h-1)结果分析：当Re>50000时，G基本为定值，不再随 Re而变，约为0.72 该孔板流量计应在流量为 37m3/h内测量，精确度为3.在同一坐标系中做出多条管路特性曲线，分别拟合关系式。0.01。qv/(m3/h)管路特性曲线管路特性曲线管路特性曲线I :II:III:管