化工原理实验报告离心泵的性能试验北京化工大学

北 京 化 工 大 学 化 工 原 理 实 验 报 告

实验名称： 离心泵性能实验 班 级： 化工13 姓 名：

学 号： 20130 序 号： 同 组 人：

实验二：离心泵性能实验

摘要：本实验以水为介质，使用离心泵性能实验装置，测定了不同流速下，离心泵的性能、孔板流量计的孔流系数以及管路的性能曲线。实验验证了离心泵的扬程He随着流量的增大而减小，且呈2次方的关系；有效效率有一最大值，实际操作生产中可根据该值选取合适的工作范围；泵的轴功率随流量的增大而增大；当Re大于某值时，C0为一定值，使用该孔板流量计时，应使其在C0为定值的条件下。

关键词：性能参数（Q,H, ,N） 离心泵特性曲线 管路特性曲线C0 一．目的及任务

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.熟悉孔板流量计的构造，性能和安装方法。 4.测定孔板流量计的孔流系数。 5.测定管路特性曲线。

二． 实验原理

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1中的曲线。由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失，环流损失等，因此通常采用实验方法，直接测定参数间的关系，并将测出的He-Q,N-Q和η-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，作为泵的选择依据。

图1.离心泵的理论压头与实际压头

（1）泵的扬程He

He=H压力表 H真空表 H0 式中 H压力表——泵出口处的压力，mH2o；

H真空表——泵入口处的真空度，mH2o；

H0——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，H0=0.2m。

（2）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为高，所以泵的总效率为

η

Ne

Ne

N轴

QHeρ

102

式中 Ne——泵的有效功率，kW；

Q——流量，m3/s； He——扬程，m；

3

ρ——流体密度，kg/ m。 由泵轴输入离心泵的功率N轴为

N轴 N电η电η转

式中 N电——电机的输入功率，kW；

η电——电机效率，取0.9；

η轴——传动装置的传动效率，一般取1.0。 2、孔板流量计孔流系数的测定 孔板流量计的结构如图2所示。

图2.孔板流量计构造原理

在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两端相连。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路直径为d1，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板前后所形成缩脉的直径为d2，流体密度为ρ，孔板前侧压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为u1、u2与p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得

2

u2 up p221

1 gh 2ρ

2

u12 2gh 或 u2

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

2u0 u12 C2gh

对于不可压缩流体，根据连续性方程有

u1 u0

S0

S1

经过整理可得 u0 C

2gh (

S02

)S1

令C

C (

S02

)S1

，则又可以简化为

u0 C02gh

根据u0和S2，即可算出流体的体积流量Vs为

Vs u0S0 C0S02gh

或 Vs C0S0

2 p

式中 Vs——流体的体积流量，m3/s；

p——孔板压差，Pa； S0——孔口面积，m3；

ρ——流体的密度，kg/ m3； 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数共同决定，具体数值由实验测定。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．实验装置流程图

图3.离心泵性能实验装置和流程

1、水箱 2、离心泵 3、涡轮流量计 4、管路切换阀 2、 5、孔板流量计 6、流量调节阀7、变频仪

四．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，即可开始试验。

2.通过流量调节阀6，调节水流量，从0到最大（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开到最大，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。

4.每个实验均测10组数据，完成实验后，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（如离心泵型号、额定流量、扬程、功率等）。 五．数据处理

1、离心泵特性曲线的测定： 实验测得数据如下表：

数据处理实例，以第六组数据为例，因为温度变化引起的密度变化相对较小，故取密度为近似定值ρ=996.7kg/m3 do=18mm d1=33*3mm 所测数据：

Q=3.66m3 h-1 p1=.-0.8 mH2O p2=17.2 mH2O N电=0.55kW 流量Q=3.66m3 h-1

扬程He H压力表 H真空表 Ho 17.2 ( 0.8) 0.2 18.2m

有效功率Ne

HeQ

102

996.7 18.2 3.66

0.181KW

102 3600

轴功率N轴 N电 电 转 0.55 0.9 1.0 0.495KW 效率

Ne0.181

36.57% N轴0.495

2.孔板孔流系数实验

以第六组数据为例进行计算 Do=0.018m d=（33-3×2）/1000=0.027m 26ºC时水的粘度μ=0.8737mPa·s 孔流系数C0

S0

du

Q

2 p

3.66

0.779 2

0.0182 13.12 1000

3600

4996.7

雷诺数Re

4 996.7 3.66

56824 3

0.8737 10 3.14 0.026 3600

3、管路特性曲线的测定：

以表4第一组数据为例，计算如下：

H=P--0.5） 0.2 18.9m 压力表 P真空表 H0 18.2（

六．实验结果及讨论

1、离心泵及管路的特性曲线

（效率纵坐标另画）

图4.泵及管路的特性曲线

2、C0-Re曲线

图5 孔流系数C0与雷诺数Re的关系

结论：

（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，最大效率在42.48%附近，此时流量为6.42m3 h-1。

（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。

（4）从上图分析，在完全湍流区，孔流系数C0随雷诺数Re的变化不大 …… 此处隐藏：2234字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……