离心泵特性曲线的测定实验报告.docx
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离心泵特性曲线的测定实验报告
化工原理实验报告
指导老师：
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日期：
离心泵特性曲线的测定实验报告
一.实验名称：
离心泵特性曲线的测定实验
二.实验内容：
测定一定转速下离心泵的特性曲线
三.实验目的：
1、了解离心泵的的结构特点，熟悉并掌握离心泵的工作原理和操作方法。
2、掌握离心泵特性曲线的测定方法。
四.实验原理：
在泵的进口管处分别安装真空表和压力表，则可根据伯努利方程得到扬程的计算公式：
式①中，h0——二测牙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是两测压点处的表压，因此，①可表示为：
②
其中③
④
式③、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，
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
⑥
或⑦
离心泵的总效率
⑧
实验时，使泵在一定转速下运转，测定对应于不同流量的扬程、电机功率、效率等参数值，将所得得数据整理后用曲线表示，即得到泵的特性曲线。
五.实验装置及流程：
实验方案
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⑤、⑦和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。
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Ne，流量Q，水温t，以及进出口管路的管径d1的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/
其中Q——流量，L/s；
f——流量计的转子频率；
——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定，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。
实验装置流程如下图：
1—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
图：
离心泵特性曲线测定实验装置流程
六.实验的主要操作步骤：
1、首先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，关闭引水阀和泵的排气阀。
2、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。
3、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。
4、将流量调至某一数值，待系统稳定后，读取并记录所需数据。
5、实验结束时，先将控制阀关闭，在关闭电机电源开关和总电源。
七．实验数据:
1、数据记录
离心泵特性曲线测定原始数据表
仪表常数：
332.66
实验装置号：
NO.1½BL-6
泵转速：
2900转/min
进口管径d1：
40mm
出口管径d2：
32mm
水温t：
21.0℃
序号
涡轮流量计频率f
P1（MPa）
P2（MPa）
N显（w）
1
1182
0.0002
0.150
81.5
2
1150
0.0001
0.155
81.0
3
1125
0.0001
0.160
80.1
4
1095
0.0000
0.163
79.2
5
1059
0.0000
0.170
78.0
6
1030
0.0000
0.172
77.0
7
994
0.0000
0.177
76.5
8
970
0.0000
0.180
75.3
9
933
0.0000
0.183
74.5
10
892
0.0000
0.189
72.8
11
836
0.0000
0.193
70.0
12
742
0.0000
0.202
66.1
13
652
0.0000
0.210
63.5
14
567
0.0000
0.215
59.3
15
472
0.0000
0.220
56.1
16
355
0.0000
0.222
50.9
17
240
0.0000
0.222
45.8
18
135
0.0000
0.225
40.1
19
38
0.0000
0.226
36.0
20
0
0.0000
0.226
35.0
在21.0℃时，水密度998.0kg/m3
2、数据处理：
用excel处理数据如下：
先由涡轮流量计频率求的流量，再由②式求得扬程，再由⑥、⑧式求得Ne和η总。
Excel实验数据处理：
离心泵特性曲线实验数据整理表
序号
Q×10-3（m3/s）
He（m-H2O）
Ne（kw）
N轴×10（kw）
η（%）
1
3.56
15.92
0.555
1.222
45.417
2
3.46
16.38
0.555
1.215
45.679
3
3.38
16.87
0.558
1.202
46.423
4
3.29
17.14
0.552
1.188
46.465
5
3.18
17.83
0.555
1.170
47.436
6
3.10
18.02
0.547
1.155
47.359
7
2.98
18.49
0.539
1.148
46.951
8
2.92
18.78
0.537
1.130
47.522
9
2.80
19.05
0.522
1.118
46.690
10
2.68
19.63
0.515
1.092
47.161
11
2.51
20.00
0.491
1.050
46.762
12
2.23
20.86
0.455
0.992
45.867
13
1.96
21.63
0.415
0.952
43.592
14
1.70
22.09
0.368
0.890
41.348
15
1.42
22.57
0.314
0.842
37.292
16
1.07
22.72
0.238
0.764
31.152
17
0.72
22.69
0.160
0.687
23.290
18
0.41
23.08
0.093
0.602
15.448
19
0.11
23.08
0.025
0.540
4.630
20
0.00
23.08
0.000
0.525
0.000
八．计算示例：
现以第一组数据计算为例来展示计算过程，
Q=f/ξ'=1182/332.66=3.56L/s=3.56-3m3/s
H压=0
H真=P2/ρg=0.150*1000000/9.81/998.0=15.34m
u1=Q/3.14/d1/d1=3.56×10-3/3.14/0.02/0.02=2.83m/s
u2=Q/3.14/d2/d2=3.56×10-3/3.14/0.016/0.016=4.43m/s
∆U=（u22-u12）/2g=（4.432-2.832）/2/9.81=0.58m
He=H真+∆U=15.92m
Ne=HeQρg/1000=0.555kW
N轴=15×N电/1000=1.222kW
η=Ne/N轴×100%=0.555/1.222×100%=45.417%
九．实验结果及讨论：
由表做出Q-He、Q-Ne、Q-η曲线：
由图可知：
离心泵的扬程随流量的增大而减小；离心泵的功率随流量增大而增大；而离心泵的效率先随流量的增大而增大，但达到一定大的程度时开始平稳下来（甚至以后会有所降低）。
这说明离心泵有一定的工作适宜范围，即效率达到峰值时为宜，这会为实际泵的工作有指导意义。
实验误差分析：
1、实验仪器本身存在误差，实验数据不稳定；2、数据读取时存在读数误差。
在一定误差允许范围内，实验达到了预期效果。
十、思考题：
1、离心泵为什么要灌泵？
本实验装置中离心泵的安装上有什么特点？
答：
如果不灌泵，泵内存有气体，由于空气密度远远小于液体密度，产生的离心力很小，此时叶轮中心处所行成的低压不足以将贮槽内液体吸入泵内，此时虽启动泵，也不能输送液体，表明无自吸能力，所以必须启动前灌泵。
2、离心泵为什么启动前关闭出口阀门和仪表电源开关？
而停泵前也要先关出口阀？
答：
关闭出口阀门和仪表电源开关以使泵在低负荷下启动，避免启动脉冲电流过大而损坏电机仪表。
停泵前关闭出口阀为防止泵发生水倒流，损害机件，也是为了使泵的工作功率最低，避免突然停泵时产生脉冲电流过大而损坏电机。
3、离心泵的流量为什么可用出口阀调节？
答：
用出口阀调节泵的流量，可以把管子里的空气全部排出，而且流量调节的范围大，可以保证泵的最小流量,防止泵体内发生汽蚀。
4、什么情况下会出现气蚀现象？
答：
泵的安装高度过高、泵的吸入管路阻力过大、所输送液体的温度过高、泵的运行工况点偏离额定流量过远等导致泵内压力过低。
5、离心泵流量增大时，压力表与真空表数值将如何变化？
为什么?
答：
离心泵的流量增大时，压力表的数值将会减小，真空表的数值将增大。
因为当流量增大时，流速也增大将使流动阻力增大，根据伯努力方程可知进口管真空表数值将增大，出口管压力表读数将减小。
6、能否在离心泵的进口管处安装调节阀，为什么？
答：
不能。
如果在离心泵的进口管安装调节阀，有可能不能使管道满水，进口流量阀处就有可能有一定的真空度，这样出口的压力就不能保证，而且流量调节的范围也小，还可能使离心泵发生气蚀。
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