北京化工大学离心泵实验

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1、北京化工大学化工原理实验报告实验名称：离心泵性能试验班 级：0000姓 名：XXX学 号：2016000000同组人：实验日期：2018年11月19日一、实验目的及任务 了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。 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。 熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 测定孔板流量计的孔流系数。 测定管路特性曲线。二、基本原理1. 离心泵特性曲线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。其中理论压头与 流量的关系，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到，如图4-3中的曲线。由 于流体流经泵时,不可避免地会遇到各种阻力,产生能量损失，诸如摩

2、擦损失、环 流损失等，因此,实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此通常采用实 验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q、N-Q和n-Q三条曲线称为 离心泵的特性曲线。另外，根据此曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的 依据。埋论压尖iAA-图与T 篇心茉的哼论匡釜与实际尾头泵的扬程用下式计算:乩=H =京+ H玉刀表+ Hq式中：H其京泵出II处的氏力.mH。H球表泵入口处的真空度，mH。TT.：1田力表和其叩:表测用1 I之间的肃百距离0.2nu泵的有效功率和效率由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使泵的实际压头和流量较理论值为 低，而输入泵的功率又比理论值高,所以泵的

3、总效率为：式中Ne 泵的有效效率kW；0 流量，虫 扬程，p流体密度，kg/ ni袖为由泵输入高心泵的功率：式中，N电电机的输入功率，kW：电电机效率，取09血传动装置的效率，一般取1。2. 孔板流量计孔流系数的测定孔板流量计的结构如图4-4所示。在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器两端连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前 后压强差，作为测量的依据。若管路直径d1，孔板锐孔直径为d0,流体流经孔板后形 成缩脉的直径为d2，流体密度P孔板前测压导管截面处和缩脉截面处的速度和压 强分别为u1、u2和p1、p2,根据伯努利方程，不考虑能

4、量损失,可得：当-或J黄-必-v 2g/?由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积S2难以知道，孔口的面 积为已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的u0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：对于不可压缩流体,根据连续性方程有:经过整理可得:根据u0和S2即可算出体积流量:式中：Vs流体的体积流瞌,aL板压差.P跆岛孔口面积.m流体的密度.kg/ mCoL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数 共同决定。具体数值由实验确定。当d0/d1 一定,雷诺数Re超过某个数值后，C0就接近于定值。通常

5、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、装置和流程图4-5所示为泵性能实验带控制点的工艺流程。4 L血似流动阴力澜丑实稔装置流程水地 D南心泉3-涡粒流量i卜4-|三管昭切换阀5 孔板流量计流量调七阀7-变额位TZ01水沮度，X? CI02 一一水流量.uiS-h-lFI03L板压降，kPaNI04电功率，klPI05出门表压，mH20）PI06入口表压，tn（H20）、操作要点1、打开主管路的切换阀门，关闭流量调节阀门6,按变频仪7绿色按钮启动泵, 固定转速（频率在50Hz），观察泵出口压力表读数在0.2MPa左右时，即可开始实验。2、通过流量调节阀6,调节水流量，从0到最

6、大（流量由涡轮流量计3测得），记 录相关数据,完成离心泵特性曲线和孔板孔流系数实验。3、打开全部支路阀门，流量调节阀6使流量固定在6,通过改变变频仪频率, 实现调节水流量,完成管路特性曲线实验一。4、将频率调回50Hz，流量调节阀6使流量固定在4,通过改变变频仪频率，实 现调节水流量，完成管路特性曲线实验二。5、将频率调回50Hz，流量调节阀6使流量固定在2,通过改变变频仪频率，实 现调节水流量，完成管路特性曲线实验三。6、每个实验均测10-12组数据，实验完后再测几组验证数据，若基本吻合，则可停泵 （按变频仪红色按钮停泵），关闭流量调节阀6,做好卫生工作，同时记录设备的相关 数据（如离心泵型

7、号、额定流量、扬程、功率等）。五、实验数据整理A、原始数据5匕林：& /攵B的土强 由 快：* 1 很 n*5oHa实验日期:XJ112 彳 SEGb7J 汕7X俱M n M巩曹源可M初 m/h)w/g)7.129.碗9 J38*/a 348 02l/.*257 Hp366威IS. 37b送l+LS5IS-S9牝77102 5r? 81|3攻112L*fS 1133,1nMoHz8*73/o. 00. a90107.5-0 JIIin7-0 1= r7时G.。0,sJp*岳邙& = 6m祝hn/(H H除/g) 门一 SO 心/4、911 2 q 87,7 5$ 危 2-SL7曲mo0. I0

8、3 oV OSl| 3 .时0十 2於叶9%J。|,pQ50.5G.Sa 5 qS2必0）移住）打勺；3D 15时3。130-|以3。153叫功5如1LM3o |。湖装，13o J0AOJdtr-l.ono/hA* n)FQv/tA)邛徊Q地）7代K+。1 17.00SZV3i,|B虹睥明节M5斗啊+S51.S5&魂33 1060 67*17j_U-7_3T 一 .引妃9n/(腴1! SOi柘,05心35S.o5b-那z7ip.il31，?.1。(fiIo项II3Q32.40%/g H窟/(”I膈o3I0 3fl.50,38.76.7尊2f. I0-bo牛0#3oL3o.，3?.i7彳必T3崩

9、.19、110W ,li 1%I 。傥U1iii_3、2042节220-52.怦i2L 4M U7。i o,533。o.yM83。05oSSM。0-50,o)3o.c*50M，表1.管路特性曲线的实验数据开度二6m3/h序号qv/m 3/h)H压/mH真/mnHz)t/Cp/kg/m 3)扬程He/m15.9914.90.050.0030.1995.715.125.4412.20.145.0230.1995.712.534.869.80.239.9730.1995.710.244.297.70.335.0930.1995.78.253.665.80.329.9530.1995.76.362.9

10、33.80.423.9030.1995.74.472.452.80.419.9730.1995.73.481.831.70.515.0330.1995.72.491.231.00.59.9830.1995.71.7100.590.50.54.9730.1995.71.2110.180.40.53.0430.1995.71.1120.000.40.52.7430.1995.71.1以第10组数据为例，计算如下：H=H 压力表+H 真空表+H0=0.5+0.5+0.2T.2m表2.管路特性曲线的实验数据开度二4m3/h序号qv/m 3/h)H压/mH真/mn Hz)t/Cp/ kg/m 3)扬程H

11、e/m14.1417.60.350.0030.2995.718.123.7914.40.345.0530.2995.714.933.4211.50.340.0230.2995.712.043.018.90.435.0330.2995.79.552.586.70.430.0530.2995.77.362.144.80.524.9230.1995.75.571.773.30.520.3130.1995.74.081.302.00.515.0430.1995.72.790.881.10.510.0930.1995.71.8100.550.60.56.4330.1995.71.3110.020.40.

12、53.3030.1995.71.1120.000.40.52.0030.1995.71.1以第10组数据为例，计算如下：H=H 压力表+H 真空表+H0=0.6+0.5+0.2T.3m表3离心泵特性曲线的测定数据泵的性能40H,序号H压/mH真/mN 电 /kwC0/prv/m 3)扬程H e/mN 轴 /kw舫玄/0Zj1q m 中wO?136m05030298p kg/m995814302700311421.36132050322995螺13902900517831991260.50352989958133032007228A9 QS1 1 Qo Ao QQ9Q Q1 9 So Q/10

13、1 028253591130.3041298j j ,6 7-0 2U J. 10 48299J J U U 995 8IU6 7U J. U0 43J_0 13U _1_ U 29 4117 476 0/-0 30 47299以以U U995 85 9042J_0 12HJ W J.28 3127945.1一0,40472抽995849042011249以第10组数据为例，计算如下：d0=18.0mmd1=33*3.5mm所测数据：QV=6.99m3*h-iH =-0.2mH2OH =6.7mH2ON 后0.48kW流量：真压QV=6.99m3*h-1扬程：He=H 压力表+H 真空表+HK

14、.7-0.2+0.2=6.7m有效功率：轴功率：轴 电 电 转效率：轴I泵的性能50Hz序号c( 3/h)u FFH育/mM 由 /1rw十/。口C /m 3)扬程 /mM 铀 /1rw序号1qv/ m 3/h) 998h 压/m7 9H 4真/m 0 Q083t/t97 Qp/ kg/m 3)QQE Q扬J，程H e/mN 轴/kW 0 76N 9/ KW o 1 Q/y40QV/(M3/H)4.孔流系数C0与雷诺数Re的关系孔流系数与雷诺数关系图Re结论：1. 管路特性及效率曲线分析：由管路特性曲线可以看出，随流体流量的增加，管路的压头有递增的趋势。 并由图可知H与q成二次方关系（曲线为抛

15、物线）。2. 离心泵特性及效率曲线分析：（1）随着流体流量的增大，离心泵的扬程逐渐减小，且减小的越来越快， 轴功率增大；（2）分析泵的效率曲线可知，随着流体流量的增大，离心泵的效率先增大， 后减小，存在极值。50Hz时，最大效率在37.1%附近，此时流量为5.57m3h-i； 40Hz时，最大效率在33.7%附近，此时流量为4.73m3h-i。（3）由泵的轴功率曲线，可以观察出，在流量为0时，仍有一定的功率存 在，并且随着流量的增加迅速增加。所以在启动泵时，应该关闭出口阀，避免启 动时轴功率过大对电机造成损伤。3. 孔板流量计曲线分析：从上图分析，在完全湍流区，孔流系数C随雷诺数Re的变化不大

16、，几近趋 于平稳。所以在完全湍流区可视为孔流系数号雷诺数无关。据曲线的变化趋势， 稳定时的C0约为0.71。七、思考题1. 根据泵的工作原理，在启动前为何要关闭调节阀6?答：离心泵启动流量最小时，启动电流最小，有利于降低泵启动电流，而 漩涡泵属于容积式泵，若启动时出口阀没有关闭，泵出口压力会很高，严重时回打坏选涡轮泵的叶轮。2. 当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？答：当改变流量调节阀开度，流量增加，由柏努力方程可推知，压力表和真 空表的读数都逐渐减小。3. 用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？答：应根据测量所要求的精度值和能量损失的要求，以及使

17、孔流系数C0不 随雷诺数Re改变这三个方面来选择孔口尺寸和压差计的量程。4. 试分析气缚现象与汽蚀现象的区别。答：泵在运转时，吸入管路和泵的轴心常处于负压状态，若管路及轴封密封 不良，则因漏入空气而使泵内流体的平均密度下降。若平均密度下降严重，泵将 无法吸上液体，此成为气缚现象；而汽蚀现象是指泵的安装位置过高，使叶轮进 口处的压强降至液体的饱和蒸汽压，引起液体部分气化的现象，汽蚀现象会使泵 体振动并发生噪声，流量、扬程和效率都明显下降，严重时甚至吸不上液体还会 对金属材料发生腐蚀现象，在这种情况下导致叶片过早损坏。5. 根据什么条件来选择离心泵？1）.先根据所输送的液体及操作条件来确定泵的类型

18、；2）.根据所要求的流量与压头确定泵的型号；3）.若被输送的液体的粘度与密度与水相差较大时，应核算泵的特性参数： 流量、压头和轴功率。6. 从你所得的特性曲线中分析，如果要增加该泵的流量范围，你认为可采取哪些 措施？答：可以减少泵所需要传送的量程，还可以减小液体的粘度，改变液体，使 用比重较小的液体。7. 试分析允许吸上真空高度与泵的安装高度的区别。答：两者单位都可以是米，但泵的安装高度是指泵轴中心线与泵吸入液面的 垂直距离，是高度概念，而泵不发生气蚀，其入口处允许的最低绝对压力（表示 为真空度），以液柱高度表示时是允许吸上真空高度，是一个压力概念。安装高 度取决于水泵允许吸上真空高度的大小。8. 允许吸上真空高度Hs=7m，若选用密度比水轻的苯作介质，允许吸上真空 高度将如何变化，为什么？答：若密度减小，允许吸上真空高度增大，因为允许吸上真空高度反比于工 作温度下输送液体的密度。答：相同压力下，允许的汽蚀余量与密度成反比，苯密度比水小，故增大。9. 若要实现计算机在线测控，应如何选用测试传感器及仪表？答：应选用能测量泵的扬程H，流量Q （用涡轮是流量计），泵的转速n，从 而可以得到泵的功率和效率，即可实现对实验的计算机在线监控。