化工原理实验报告离心泵试验.docx

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化工原理实验报告离心泵试验

化工原理

实

验

报

告

班级：

XXXXXX

指导老师：

XXX

小组：

XXX

组员：

XXXXXX

XXXXXX

实验时间：

X年X月X日

实验二离心泵性能试验

一、摘要

本实验以水为工作流体，使用WB70/055型离心泵实验装置。

通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的各项性能参数，流量通过涡轮流量计测量。

实验中直接测量量有P真空表、P压力表、电机功率N电、水流量Q、水温℃。

根据上述测量量来计算泵的扬程He、泵的有效功率Ne、泵的总效率η。

从而绘制He-Q、Ne-Q和η-Q三条曲线即泵的特性曲线图,并根据此图求出泵的最佳操作范围。

关键词：

离心泵特性曲线

二、实验目的及任务

①了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。

②测定离心泵的扬程与流量关系曲线。

③测定离心泵的轴功率与流量关系曲线。

④测定离心泵的总效率与流量关系曲线。

⑤综合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。

三、基本原理

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。

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，诸如摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头笑，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η-Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。

另外，曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。

1.泵的扬程He

He=H压力表+H真空表+H0

式中：

H真空表——泵出口的压力，mH2O；，

H压力表——泵入口的压力，mH2O；

H0——两测压口间的垂直距离，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高，所以泵的总效率为

式中Ne——泵的有效效率，kW；

Q——流量，m3/s；

He——扬程，m；

ρ——流体密度，kg/m3。

由泵输入离心泵的功率N轴为

N轴=N电•η电•η传

式中：

N电——电机的输入功率，kW

η电——电机效率，取0.9；

η传——传动装置的效率，取1.0；

四、实验装置和流程

1----水箱2----离心泵3----涡轮流量计4----流量调节阀

其中，离心泵型号:

WB70/055

H0=0.2mη电=0.9η传=1.0

五、操作要点

1　打开主管路的切换阀门，关闭流量调节阀门，按变频仪灰色按钮启动泵，固定转速（频率在50Hz）,观察泵出口表读数在0.2Mpa左右时，即可开始实验。

2　通过流量调节阀，调节流量，从0到最大（流量由涡轮流量计测得），记录相关数据，完成离心泵特性曲线实验

3　每个实验都可测15组数据，实验完后再测几组数据验证，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。

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）。

六、实验数据记录与处理

1.泵的扬程与流量关系曲线的测定（He~Q）

计算公式：

He=H压力表+H压力真空表+H0

He~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

Ho=0.2m

序号

水流量Q

m3/h

H压力表

mH2O

H真空压力表

mH2O

电机功率

N电/KW

水温/

℃

扬程

He/m

1

0.00

22.00

0.40

0.44

22.90

22.60

2

0.53

21.40

0.40

0.45

23.70

22.00

3

1.03

21.00

0.40

0.48

23.60

21.60

4

1.51

20.60

0.30

0.50

23.70

21.10

5

1.93

20．30

0.30

0.53

23.70

20.80

6

2.44

19.80

0.30

0.55

23.80

20.30

7

2.80

19.40

0.30

0.58

23.90

19.90

8

3.09

19.00

0.20

0.59

24.00

19.40

9

3.27

18.90

0.20

0.62

24.10

19.30

10

3.47

18.60

0.20

0.62

24.30

19.00

11

3.59

18.40

0.20

0.63

24.50

18.80

12

3.60

18.50

0.20

0.62

24.50

18.90

13

3.96

17.80

0.10

0.64

25.10

18.10

14

4.12

17.70

0.10

0.65

24.60

18.00

15

4.58

17.10

0.00

0.67

24.60

17.30

16

5.13

16.20

-0.10

0.71

24.70

16.30

17

5.97

14.90

-0.20

0.74

24.80

14.90

18

6.78

13.30

-0.40

0.76

24.90

13.10

19

7.46

12.00

-0.60

0.79

25.00

11.60

2.泵的轴功率与流量关系曲线的测定（N轴~Q）

计算公式：

N轴=N电η电η转

N轴~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

N轴为泵轴输入离心泵的功率η电=0.9η转=1

序号

水流量Q

m3/h

H压力表

mH2O

H真空压力表

mH2O

电机功率

N电/kW

水温/

℃

N轴/kW

1

0.00

22.00

0.40

0.44

22.90

0.40

2

0.53

21.40

0.40

0.45

23.70

0.41

3

1.03

21.00

0.40

0.48

23.60

0.43

4

1.51

20.60

0.30

0.50

23.70

0.45

5

1.93

20．30

0.30

0.53

23.70

0.48

6

2.44

19.80

0.30

0.55

23.80

0.50

7

2.80

19.40

0.30

0.58

23.90

0.52

8

3.09

19.00

0.20

0.59

24.00

0.53

9

3.27

18.90

0.20

0.62

24.10

0.56

10

3.47

18.60

0.20

0.62

24.30

0.56

11

3.59

18.40

0.20

0.63

24.50

0.57

12

3.60

18.50

0.20

0.62

24.50

0.56

13

3.96

17.80

0.10

0.64

25.10

0.58

14

4.12

17.70

0.10

0.65

24.60

0.58

15

4.58

17.10

0.00

0.67

24.60

0.60

16

5.13

16.20

-0.10

0.71

24.70

0.64

17

5.97

14.90

-0.20

0.74

24.80

0.67

18

6.78

13.30

-0.40

0.76

24.90

0.68

19

7.46

12.00

-0.60

0.79

25.00

0.71

3.泵的总效率与流量关系曲线的测定（η~Q）

计算公式：

η~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

序号

水流量Q

m3/h

扬程He

m

水密度ρ

Kg/m3

泵的有效

功率Ne/kW

水温/

℃

N轴/

kW

泵的总效率η

1

0.00

22.60

997.561

0.00

22.90

0.40

0.00

2

0.53

22.00

997.396

0.0317

23.70

0.41

0.077

3

1.03

21.60

997.393

0.0604

23.60

0.43

0.14

4

1.51

21.10

997.396

0.0865

23.70

0.45

0.19

5

1.93

20.80

997.396

0.109

23.70

0.48

0.23

6

2.44

20.30

997.344

0.134

23.80

0.50

0.27

7

2.80

19.90

997.320

0.151

23.90

0.52

0.29

8

3.09

19.40

997.295

0.163

24.00

0.53

0.31

9

3.27

19.30

997.270

0.171

24.10

0.56

0.31

10

3.47

19.00

997.221

0.179

24.30

0.56

0.32

11

3.59

18.80

997.170

0.183

24.50

0.57

0.32

12

3.60

18.90

997.170

0.185

24.50

0.56

0.33

13

3.96

18.10

997.018

0.195

25.10

0.58

0.34

14

4.12

18.00

997.145

0.201

24.60

0.58

0.35

15

4.58

17.30

997.145

0.215

24.60

0.60

0.36

16

5.13

16.30

997.120

0.227

24.70

0.64

0.35

17

5.97

14.90

997.094

0.242

24.80

0.67

0.36

18

6.78

13.10

997.069

0.241

24.90

0.68

0.35

19

7.46

11.60

997.043

0.235

25.00

0.71

0.33

4.计算示例

（1）泵的扬程与流量关系曲线的测定（He~Q）

以第二组数据为例，H压力表=21.40m，H真空压力表=0.40m,H0=0.2m,

He=H压力表+H压力真空表+H0

=21.40+0.40+0.2

=22.00m

（2）泵的轴功率与流量关系曲线的测定（N轴~Q）

以第二组为例，N电=0.45kW,η电=0.9，η转=1，

N轴=N电η电η转

=0.45x0.9x1

=0.41kW

（3）泵的总效率与流量关系曲线的测定（η~Q）

以第二组为例,Q=0.53m3/h,He=22.00m,ρ=997.396kg/m3,

泵的有效功率

=0.53×22.00×997.396÷3600÷102

=0.0317kw

=0.0317÷0.41

=0.077

七、实验结果及分析

根据上表数据，绘制WB70/055型离心泵的特性曲线如图所示：

结果分析：

由图可知，在恒定转速下,泵的扬程随流量的增大而减小，泵的轴功率随流量的增大而增大，而泵的效率则随着流量的增大先增大后减小，存在一个最大值。

由图可得，当流量等于5.10m3/h时，泵的功率出现最大值，最大值约为37％。

可确定该该泵的最佳工作范围是4.1-6.8m3/h。

八、误差分析

1.调解仪器状态时仪器无法处于完全稳定的状态，读数不准确。

2.电机效率η电取0.9；传动装置的效率η传取1.0。

均为近似值，与真实值有偏差。

3.由于液体流动和管壁有摩擦，会产生热量导致温度变化，且该变化在管道中各部也不完全相同，属分布参数，而温度变送器仅检测所在点温度，不具有完全代表性，导致密度计算稍有偏差。

4.所使用的水已经在蓄水池中存放多时，且并不纯净，不能保证其密度与理想状态相同。

九、思考题

①根据离心泵的工作原理，在启动前为何要关闭调节阀？

答：

在同一压头下，泵进、出口的压差却与流体的密度成正比，如果泵启动时，泵体内是空气，而被输送的是液体，则启动后泵产生的压头虽为定值，但因空气密度太小，造成的压差或泵吸入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内。

因此，离心泵启动前关闭流量调节阀门，可以让液体充满泵，排净空气。

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：

出口阀门开大时，出口压力减小，压力表读数增大，流量随之增大（这是离心泵的一种特性）。

真空表的读数增大，这是因为随着流量增大，吸水管的压力损失增大，管内压强降低，反映在进口真空表的读数增大（注意真空值增大，压强是减小的）。

④试分析气缚现象与气蚀现象的区别。

答：

气蚀现象是流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。

它是离心泵设计不足或运行工况偏离设计产生的一种不正常状况。

常发生在如离心泵叶片叶端的高速减压区，在此形成空穴，空穴在高压区被压破并产生冲击压力，破坏金属表面上的保护膜，而使腐蚀速度加快。

气蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点，然后逐渐扩大成洞穴。

气缚现象是离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。

表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。

⑤根据什么条件来选择离心泵？

答：

（1）先根据所输送的液体及操作条件确定泵的类型；

（2）再根据所要求的流量与压头确定泵的型号；

（3）若被输送液体的粘度和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。

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：

流量测量采用电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、质量流量计都可以，带一体化表头，也可带模拟量输出配数字显示仪表。

压力采用压力变送器配数字显示仪表。