实验二 离心泵特性曲线的测定

化工原理实验报告名称：离心泵特性曲线的测定实验班级：031104指导老师：刘惠仙姓名：蔺雅洁任风利王文宇冯细昌组长：蔺雅洁实验二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。实验原理泵是输送液体的机械。工业选泵是，一般根据生产工艺要求的扬程和流量，考虑所输送液体的性质和泵的结构特点和工作特性，来决定泵的类型和型号。对一定类型的泵而言，泵的特性主要是指鞥早一定转速下，其扬程，功率和效率与流量的关系。离心泵是工业上最常用的输送液体的机械之一，其结构可参阅《化工原理》教材。离心泵的特性，通常与泵的结构，泵的转速以及所输送液体的性质的性质有关，影响因素很多。因次，离心泵的特性只能采用实验的方法实际测定。如果在泵的进口管处分别安装上真空表和压力表，则可根据伯努利方程得到扬程的计算公式He=P2/(g)-P1/(g)+h0+（u22-u12）/（2g）①式①中，h0—二测压电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。由于压力表和和真空表的读书均是表示两测压点的表压，因次，式①可表示为He=H压+H真+h0+（u22-u12）/（2g）②其中H压=P2/(g)③H真=P1/(g)④式③④中的P2，P1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和轴功率之比值，η=Ne/N轴⑤式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Ne=HeQρg[W]或Ne=HeQρ/102[KW]泵的轴功率是由泵的电机提供的，而输入电机的电能在转变成机械能时亦存在一定的损失，因次，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）。η总=Ne/N轴实验时，使泵在一定转速下运转，测出对应不同流量的扬程，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方案的设计，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。实验方案用自来水做实验物料；在离心泵转速一定的条件下，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⑤⑦⑧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。测试点及测试方法根据实验基本原理，需要测定的原始数据有：泵两端的压力P1和P2，离心泵电机功率Ne，流量Q，水温t，（以确定水的密度），以及泵进出口的管径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，涡轮流量计的二次显示仪表采用数字电子仪表，其流量计算式为Q=f/ξ其中Q——流量，L/sf——流量计的转子频率ξ涡轮流量计的仪表系数电机功率采用数字仪表测量：N电=15*显示读数（kw）水的温度用水银温度计测量，温度计安装在泵出口管路的上方。控制点和调节方法：实验中控制的参数是流量Q，可用调节阀来进行控制调节。为了保证系统满灌，将控制阀安装于出口管路的末端。实验装置流程及说明实验装置及流程：主要设备：离心泵循环水箱涡轮流量计流量调节阀压力表真空表温度计实验装置流程如图所示，由离心泵和进出口管路、压力表、真空表、流量计和调节控制阀组成测试系统。实验物料为自来水，为节约起见，配置水箱循环使用。为了保证离心泵在启动时满灌，排除泵壳内的空气，在泵的进口管路末端安装有止逆底阀。流程说明：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-控制阀实验装置流程说明：启动泵后，水槽中的流体在流经管道的过程中先通过②真空表得到真空表处得截面之间的绝对压力，经过离心泵被抽出后经过⑥压力表得到压力表所处截面的绝对压力，再通过管道流经⑦引水阀所在处、⑧温度计所在处并得到一个此时流体在温度，然后通过⑨涡轮流量计，再经过⑩控制阀，最后流体又重新流回水槽达到水的循环利用。六、实验操作首先打开引水阀引水灌泵，并打开泵体上的排气阀排出泵内的气体，确认泵已满灌且其中的气体以排净，关闭引水阀和泵的排气阀。在启动泵前，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以确定实验范围，在最大的流量范围内合理布置实验点。将流量调至某一数值，待系统稳定后，读取并记录所需数据（包括流量为零时的各有关参数）。实验结束时，先将控制阀关闭，再关闭电机电源开关和总电源。实验数据处理实验数据记录表泵的型号：涡轮流量计仪表系数：327.16r/s转速：2900r/min进口管径：40mm出口管径：32mm水温：18.9℃NO.涡轮流量计频率fP1真空表（MPa）P2压力表(MPa)N电（w）112020.1460.000081.5210910.1620.000079.1310030.1760.000076.548900.1890.000073.157970.1990.000069.567390.2020.000066.976910.2070.000065.686530.2100.000064.296130.2120.000063.5105690.2160.000060.8115190.2190.000057.1124780.2200.000055.9134450.2210.000054.1144010.2220.000052.5153080.2220.000047.9162090.2220.000042.6171000.2230.000037.61800.2260.000033.52、实验数据整理表Q×10-3（流量）（m3/s）He（杨程）（mH2O）Ne(有效功率)（w）η（效率）（%）3.674015.52000.558145.653.334817.04140.556146.873.065818.38930.551748.082.720419.62230.522450.382.436120.57410.490547.052.258820.84130.460745.902.112121.32150.440744.751.996021.60530.422043.821.873721.78730.391741.121.739222.17270.377441.381.586422.45510.348640.701.461122.53930.322338.441.360222.62810.301237.121.225722.71390.272534.600.941422.68520.202929.090.638822.66300.141722.180.305722.75030.068112.070.000023.05200.00000.00计算示例（以第一组数据为例）Q=f/ξ=1202/327.16=3.6740m3/su1=4qv/(πd12)=4*3.6740*10-3/(3.14*0.042)=2.9237m/su2=4qv/(πd22)=4*3.6740*10-3/(3.14*0.032）=4.5682m/sHe=p2/ρg+(u22-u12)/2g=0.146/9.81*998.2+(4.5682-2.9237)/(2*9.81)=15.52mNe=HeQρg=15.52*3.6740*998.2*9.81=0.5581kwN轴=N电=N显*15=81.5*15=1.2225kwη=Ne/N轴=0.5581/1.2225=0.4565=45.65%3、离心泵特性曲线图实验结果及讨论本实验的目的是掌握离心泵特性曲线测定方法。从本次实验的数据看，虽然存在一定误差，但实验数据基本符合实验要求，误差存在的原因可能是由于离心泵工作时流量不稳定，读数有误差，还有可能测量离心泵工作范围未取得适当的间隔，使得数据由差异。九、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？答：1)为了防止打不上水、即气缚现象发生。2)安装特点：离心泵低于液面，不用人工灌泵；为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关？而停泵之前也要先关闭出口阀？答：1）防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。2）使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。离心泵的流量可由泵的出口阀调节，为什么？答：调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。也可以改变泵的转速、减少叶轮直径，生产上很少采用。还可以用双泵并联操作。什么情况下会出现“气蚀”现象？答：当泵的安装高度达到一定值时，泵内最低压力降至输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体在该处气化，或使溶解在液体中的气体析出而形成气泡，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，周围液体以高速涌向气泡中心，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轮表面附近时，液体质点由如许多细小的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，产生气蚀现象。离心泵流量增大时，压力表和真空表的数值将如何变化？为什么？答：入口处真空表的读数增大，而出口处压强表的读数减小。流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不