离心泵特性曲线的测定实验

离心泵特性曲线的测定实验实验内容测定一定转速下离心泵的特性曲线。实验目的了解离心泵的结构特点，熟悉并掌握离心泵的工作原理和操作方法。掌握离心泵特性曲线的测定方法。基本原理泵是输送液体的机械。工业选泵时，一般根据生产工艺要求的扬程和流量，考虑输送液体的性质和蹦的结构特点及工作特性，来决定绷得类型和型号。对一定的类型的泵而言，蹦的特性主要是指泵在一定转速下，其扬程、功率和效率与流量的关系。离心泵的特性，通常与泵的结构、泵的转速以及输送液体的性质有关，影响因素很多。因此，离心泵的特性只能采用饰演的方法实际测定。如果在泵的进口管和出口管处分别安装上真空表和压力表，则可根据柏努利方程得到扬程的计算公式：式中，h0—两测压点截面之间的垂直距离，m;P1——真空表所处截面的绝对压力，MPa；P2——压力表所处截面的绝对压力，MPa；u1—泵进口管流速，m/s；u2—泵出口管流速，m/s;He—泵的实际扬程，m。由于压力表和真空表的读数均是表示两测压点处的表压，因此，式可表示为：其中，EQ\o\ac(○,4)式、EQ\o\ac(○,4)中的P2和P1分别是压力表和真空表的显示值。离心泵的效率为泵的有效功率与轴功率之比值，EQ\o\ac(○,5)式EQ\o\ac(○,5)中，η—离心泵的效率；Ne—离心泵的有效功率，kW；N轴—离心泵的轴功率，kW。有效功率可用下式计算EQ\o\ac(○,6)或EQ\o\ac(○,7)泵的轴功率是由泵配置的电机提供的，而输入电机的电能在转变成机械能时亦存在一定的损失，因此，工程上有意义的是测定离心泵的总效率（包括电机效率和传动效率）。EQ\o\ac(○,8)实验时，使泵在一定转速下运转，测出对应于不同流量的扬程、电机输入功率、效率等参数值，将所得数据整理后用曲线表示，即得到泵的特性曲线。实验设计实验设计包括实验操作方案的确定，数据测试点及测试方法和操作控制及控制方法的确定，以及实验装置流程的设计。1．实验方案本实验用自来水做实验物料；在离心泵转速一定的情况下，测定不同流量下离心泵进、出口的压力和电机功率，即可由式EQ\o\ac(○,5)、EQ\o\ac(○,7)、EQ\o\ac(○,8)计算出相应的扬程、功率和效率；在实验布点时，要考虑到泵的效率随流量变化的趋势。2.测试点及测试方法根据实验基本原理，需测定的原始数据有：泵两端的压力P1和P2，离心泵电机功率N电、流量Q、水温t（以确定水的密度），以及进出口管路的管径d1和d2，据此可配置相应的测试点和测试仪表。离心泵出口压力P2由压力表测定离心泵入口压力P1由真空表测定流量由装设在管路中的涡轮流量计测定，涡轮流量计在安装时，必须保证仪表前后有足够的直管稳定段和水平度，涡轮流量计的二次显示仪表采用数字电子仪表，其流量计算式为Q=f/ζ其中，Q—流量，L/s;f—流量计转子频率；ζ—涡轮流量计仪表系数。电机功率采用数字仪表测量N电=15×N显（W）水的温度用水银温度计测定，温度计安装在泵的出口管路上方。1、循环水槽；2、真空表；3、排气阀；4、离心泵；5、功率表；6、压力表；7、引水阀；8、温度计；9、涡轮流量计；10、控制阀五、实验操作要点首先打开引水阀引水灌泵，并打开泵体上的排气阀排除泵内的气体，确认泵已灌满且其中的空气已排净（本实验中为低位泵，无需灌泵），关闭引水阀和泵的排气阀。在启动泵之前，要关闭出口控制阀的显示仪表电源开关，以使泵在最低负荷下启动，避免启动脉冲电流过大而损坏电机和仪表。启动泵，然后将控制阀开至最大已确定实验范围，在最大的流量范围内合理布置实验点。（中间工作区布点密，两端布点适度稀疏；这样更能体现离心泵的工作特点，以在实际应用中选择合适的工作区间。）将流量调制某一个数值，待系统稳定后，读取并记录所需数据。实验结束时，先将控制阀关闭，在关闭点击电源开关和总电源。 六、实验数据处理和结果讨论分析1．离心泵特性曲线的测定原始数据记录表离心泵特性曲线原始数据记录表设备编号:990433仪表系数:327.16离心泵型号:出口管直径/㎜：32进口管直径/㎜：40离心泵转速:2900rmp水温/℃：19.8序号涡轮流量计频率f真空表读数P1压力表读数P2功率表读数N显转/sMPaMPaW112000.00000.14883.5210950.00000.16479.539970.00000.17877.148940.00000.18973.057950.00000.20069.567180.00000.20666.475960.00000.21361.585450.00000.21759.294950.00000.22156.4104410.00000.22354.0113950.00000.22551.5123490.00000.22649.0133000.00000.22746.2142500.00000.22644.8152020.00000.22542.5161500.00000.22540.11700.00000.22533.82.离心泵特性曲线的测定实验数据整理表.离心泵特性曲线的测定实验数据整理表序号流量×103m3/sHe(扬程)mNe（有效功率)KWN轴（=N显×15）KWη（效率）%13.6714.830.53151.252542.4423.3516.440.53791.192545.1133.0517.860.53181.156545.9942.7318.970.50661.095046.2752.4320.080.47691.042545.7462.1920.690.44370.996044.5571.8221.400.38100.922541.3081.6621.800.35500.888040.0091.5122.200.32830.846038.80101.3522.410.29520.810036.44111.2122.610.26680.772534.54121.0722.710.23680.735032.22130.9222.810.20440.693029.50140.7622.710.16960.672025.24150.6222.610.13650.637521.41160.4622.610.10130.601516.85170.0022.610.00000.50700.003.计算示例4.分别作出扬程、轴功率、效率与流量的关系曲线5.实验结果分析离心泵的扬程在较大流量范围内随流量的增大而减小；离心泵的轴功率随流量的增大而增大；离心泵的效率随流量的增大先增加后减小，有一最高效率点，且该泵的设计点约为46.27%，泵在该点附近的一定区间内工作较为经济合理。6.误差分析及结果评价系统存在一定的系统误差（仪器误差），因为装置并非理想态的；各个仪表读数时无法保证同时读数，且每人读数时存在一定的视觉误差；仪表的示数不停波动所引起的读数误差；本实验所绘的曲线基本符合标准的离心泵特性曲线，但布点上尚存在一定的不足而且少部分点误差较大，总的来说结果较合理。7.对装置和方案的评价本实验采用低位泵，启动泵前无需人工灌泵，但真空表读数很不明显，容易引入误差。总体而言，用该方案测定离心泵的特性曲线操作与流程设计都较为简便，能较准确地得出结果。七、思考题离心泵在启动前为什么要引水灌泵？本实验装置中离心泵在安装上有什么特点？如果离心泵在启动前没有引水灌泵，那么泵启动时，泵壳内的是空气，而被输送的是液体，则启动后泵产生的压头虽为定制，但因空气的密度太小（远小于水的密度），叶轮中心所形成的低压不足以将水吸入泵内，形成“气缚”现象。因此，离心泵启动前要灌泵以防止气缚发生；在本实验中，离心泵的安装高度低于水槽液面高度，为低位泵，由于水的重力作用泵可自行满灌，这样就节省了人工灌泵的麻烦。为什么离心泵在启动之前要关闭出口阀和仪表电源开关？而在停泵之前也要先关闭出口阀？关闭出口阀可以使关闭出口阀是为了使泵启动时流速较小、从而使轴功率也较小，起到保护泵的作用。关闭仪表电源开关可以避免脉冲电流过大对仪表的损坏。停泵之前，由于出口流量的急剧减少可能会降低管内的压力差，甚至会产生倒流现象，关闭出口阀是为了防止水倒流而损坏轮叶。离心泵的流量可由泵的出口阀调节，为什么？调节出口阀门开度，实际上是改变管路的阻力情况，从而改变管路特性曲线，以及改变泵的工作点，可以调节其流量。如关小出口阀门时，管路局部阻力增大，使泵再低效率下工作，管路特性曲线变陡，流量减小；反之，开大阀门出口，管路特性曲线变平缓，流量增大。什么情况下会出现“汽蚀”现象？当泵的安装高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽时，液体汽化或使溶解在液体中的气体析出后形成气泡，含气泡的液体进入叶轮的高压区后，气泡迅速凝聚或破裂。气泡的消失产生局部真空，周围液体以高速流向气泡中心，产生压力极大、频率极高的冲击。尤其当气泡的凝聚发生在叶片表面附近时，液体质点犹如许多细小高频水锤撞击着叶片，致使叶轮表面损伤。运转一定时间后，叶轮表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海绵状脱落，使叶轮损坏，这种现象称为离心泵的“气蚀”。离心泵流量增大时，压力表与真空表的数值将会如何变化，为什么？由伯努利方程P1/ρ+u1/2+gh1