实验三 离心泵特性曲线的测定
一、实验目的和内容
目的:(1)熟悉离心泵操作,了解离心泵结构和特性;
(2)掌握离心泵特性曲线的测定方法。
内容:测定离心泵在特定转速下的特性曲线。
二、基本原理
泵是输送液体的机械。在选用泵时,一般总是根据生产要求的扬程和流量,参照泵的特性来决定的。对于一定类型的泵来说,泵的特性主要指在一定转速下泵的流量、扬程、功率和效率等。
离心泵的特性曲线有三条,~qv,P~qv, ~qv
① H的测定:
在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程
上式中是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力,与柏努力方程中其它项比较,值很小,故可忽略。于是上式变为:
将测得的和的值以及计算所得的代入上式即可求得H的值。
②P的测定:
功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动,传动效率可视为1,所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即:
泵的轴功率N=电动机的输出功率,kw
电动机的输出功率=电动机的输入功率×电动机的效率。
泵的轴功率=功率表的读数×电动机效率,kw。
③的测定
式中:—泵的效率;
P—泵的轴功率,kw
Pe—泵的有效功率kw
H—泵的有效功率,kw
qv—泵的流量,m3/s
—水的密度,kg/m3
三、实验装置
实验装置图
1-离心泵;2-底阀;3-进水阀;4-入口真空压力传感器;5-入口真空表;6-灌泵漏斗;7-出口压力表8-出口压力传感器;9-流量调节阀10-涡轮流量计11-温度传感器12-放水阀
1、实验流程:
水泵1将水槽内的水输送到实验系统,用流量调节阀9调节流量,流体经涡轮流量计10计量后,流回储水槽。
2、设备参数:
(1)离心泵:流量qV=4m3/h ,扬程H=8m ,轴功率N=168w
(2)真空表测压位置管内径d1=0.025m
(3)压强表测压位置管内径d2=0.025m
(4)真空表与压强表测压口之间的垂直距离h0=0.25m
(5)实验管路d=0.040m
(6)电机效率为60%
3、流量测量
采用涡轮流量计测量流量
4、功率测量
功率表:型号 PS-139 精度1.0级
5、泵吸入口真空度的测量
真空表:表盘真径-100mm 测量范围-0.1-0MPa 精度1.5级
6、泵出口压力的测量
压力表:表盘直径-100mm 测量范围0-0.25MPa 精度1.5级
四、实验方法及步骤
1、向储水槽内注入蒸馏水。
2、检查流量调节阀9,压力表7及真空表5的开关是否关闭(应关闭)。
3、启动实验装置总电源,用变频调速器上∧、∨及<键设定频率后,按run键启动离心泵,利用流量表上的阀位调节功能缓慢打开调节阀9至全开。待系统内流体稳定,打开压力表和真空表的开关,方可测取数据。
4、测取数据的顺行可从最大流量至0,或反之。一般测10~20组数据。
5、每次在稳定的条件下同时记录:流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。
6、实验结束,关闭流量调节阀,停泵,切断电源。
五、使用实验设备注意事项
该装置电路采用五线三相制配电,实验设备应良好地接地。
使用变频调速器时一定注意FWD指示灯亮,切忌按FWD REV键REV指示灯亮,电机反转。
启动离心泵前,关闭压力表和真空表的开关 以免损坏压强表。
流量表上的阀位调节功能为,当SV窗显示(M )时,利用∧,∨键来控制的开度.利用键来调节SV窗的变换。
在利用电脑对离心泵进行控制和数据的采集前,首先要看变频器的工作状态,是在手动状态还是自动状态;
由手动到自动: 先按 键PV窗显示(F000) 利用∧,∨, 键调节成(F010) 后按键,PV窗显示(0000) 利用∧, ∨, 键调节成(0001)后按键,调节(F010)为(F011) 按键, PV窗显示(0000) 利用∧, ∨, 键调节成(0002)后按键,再按 键即可. 反之就是由自动到手动的变换.
六、实验数据记录表
设备编号 ;水温度 ;
离心泵型号 ;扬程 ;流量 ;管径:进 ;出 ;泵进出口高度 。
七、实验报告中结果部分的要求
(1)写出所测的离心泵的类型和规格,设备编号及泵的性质有关的参数。
(2)绘出离心泵特性的实验结果,并画出曲线图。注明实验条件,并和制造厂给出的数值进行比较。
八、思考题
(1)离心泵在启动前为什么要引水灌泵?如果已经引水灌泵了但离心泵还是启动不起来,你认为可能是什么原因?怎样解决?
(2)为什么离心泵启动时要关闭出口阀和拉下功率表的开关?
(3)为什么调节离心泵的出口阀可调节其流量?这种方法有什么优缺点?是否还有其他方法调节泵的流量?
(4)正常工作的离心泵,在其进口管上设阀门是否合理,为什么?
(5)为什么在离心泵进口管下安装低阀?从节能观点上看,低阀的装设是否有利?你认为应如何改进?
实验三:离心泵性能综合实验
实验三 离心泵特性曲线的测定
一、实验目的
1、了解离心泵的结构和特性,熟悉离心泵的操作;了解并熟悉离心泵的工作原理;
2、掌握离心泵主要参数的测定方法,测量一定转速下的离心泵特性曲线;
3、了解离心泵的工作点与流量调节;
4、泵串、并联实验(选做);
5、泵汽蚀实验(选做)。
二、实验内容
1、练习离心泵的操作。
2、测定某型号离心泵在一定转速下,H(扬程)、N(轴功率)、h(效率)与qv(流
量)之间的特性曲线。
3、测定离心泵出口阀门开度—定时的管路特性曲线
三、实验原理
1、概述
生产中所处理的原料及产品,大多为流体。按照生产工艺的要求,制造产品时往往需要把他们依次输送到各设备内进行反应;产品又常需输送到贮罐内贮存。如果欲达到上述所规定的条件,把流体从一个设备输送到另一个设备,需要输送设备要给流体以一定的速度。生产中,由于各种因素的制约,如场地、设备费用、工艺要求等等;各设备之间流体流动需要消耗能量,流体以一定速度在管内流动亦需要能量。这样,就必须给流体提供能量的输送设备。我们把为液体提供能量的输送设备称为泵,为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。泵种类很多,按照工作原理的不同,分为离心泵、往复泵、旋转泵、旋涡泵等几种;风机及压缩机有通风机、鼓风机、压缩机、真空泵等。其作用均是:对流体做功,提高流体的压强。本实验主要介绍离心泵。
离心泵一般用电机带动,在启动前需向壳内灌满被输送的液体,启动电机后,泵轴带动叶轮一起旋转,充满叶片之间的液体也随着转动,在离心力的作用下,液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量,使叶轮外缘的液体静压强提高,同时增加了液体的动能。液体离开叶轮进入泵壳后,由于泵壳中流道逐渐加宽,液体的流速逐渐降低,一部分动能转化为静压能,使泵出口处液体的压强进一步提高,于是液体以较高的压强,从泵的排出口进入管路,输送至所需的场所。
一个完整的流体输送系统所必须包括的主要设备及仪表有:
1)泵(或风机、压缩机):对流体作功,提高流体压强;
9
化工原理实验讲义
2)进、出口阀门:控制流体流量;
3)压力表:测量流体的压强;
4)管道:流体流动的通道。
2、实验原理
A 离心泵的特性曲线
离心泵是化工生产中应用最广的一种流体输送设备。它的主要特性参数包括:流量Q,扬程He,功率N,和效率η。这些特性参数之间是相互联系的,在一定转速下,He、N、η都随着输液量Q变化而变化;离心泵的压头He、轴功率N、效率η与流量Q之间的对应关系,若以曲线H~Q、N~Q、η~Q表示,则称为离心泵的特性曲线,可由实验测定。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。
离心泵在出厂前均由制造厂提供该泵的特性曲线,供用户选用。泵的生产部门所提供的离心泵的特性曲线一般都是在一定转速和常压下,以常温的清水为介质测定。在实际生产中,所输送的液体多种多样,其无论性质(如密度、粘度等)各异,泵的性能亦将发生变化,厂家提供的特性曲线将不再适用,如泵的轴功率随液体密度变化而改变,随粘度变化,泵的压头、效率、轴功率等均发生变化。此外,若改变泵的转速或叶轮直径,泵的性能也会发生变化。因此,用户在使用时要根据介质的不同,重新校正其特性曲线后选用。
B 曲线的测定
1)流量Q的测定
转速一定,用泵出口阀调节流量,管路中流过的液体量通过文丘里及压差计来确定流量,m3/s。
Vs?A0C02R(?i??)g? (3-1)
或
Vs?ArCr2R(?i??)g? (3-2)
式中
Vs—体积流量,m3s;
2A0—孔板孔口的截面积,m
C0—孔板流量系数; ;
Ar—文丘里喉管的截面积,m;
10 2
实验三:离心泵性能综合实验
Cr—文丘里流量系数;
R—U型压差计的读数,m;
?i—U型压差计指示液密度,Kg
?—被测流体的密度,Kg3m3; m;
2)扬程(压头)He的测定
根据泵进出口管上安装的真空表和压力表读数可计算出扬程:
He =h0 +
式中:
P出、P入P出?P入?g (3-3) —分别为泵出口压力表和入口真空表测得的读数Pa;
ρ—输送液体密度,kg/m3;
h0—两测压口间的垂直距离,m。
3)功率N的测定
由功率表直接测定电机功率N(Kw);
4)效率η的测定
Ne =HeQρg (3-4)
η泵=Ne / N轴×100% (3-5)
其中:
He—扬程,m;
Ne—离心泵有效功率,Kw。
Q—泵的流量,m3/s ;
ρ—流体密度,Kg/m3;
N轴—泵的轴功率。
C 离心泵的工作点与调节
1)管路特性曲线与泵的工作点:当离心泵安装在特定的管路系统中时,实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关,还与管路特性有关,即在输送液体的过程中,泵和管路是相互制约的,对一特定的管路系统,可得出:
He=K+BQ2
其中:操作条件一定时,K为常数。
由上式看出,在固定管路中输送流体时,管路所输送的流体的压头He随被输送流体的流量Q的平方而变(湍流状态),该关系画在相应坐标纸上,即为管路特性曲线,该线的形状取决于系数K、B,即取决于操作条件和管路的几何条件,与泵的性能无关。
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化工原理实验讲义
将离心泵的特性曲线H~Q与其所在管路的特性曲线绘于同一坐标图上,两线交点M称为泵在该管路上的工作点,该点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求,又为离心泵所能提供。
D 离心泵串并联操作
在实际生产中,当单台离心泵不能满足输送任务要求时,可采用几台离心泵加以组合。离心泵的组合方式原则上有两种:串联和并联。
并联操作:设将两台型号相同的离心泵并联操作,而且各自的吸入管路相同,则两台泵的流量和压头必相同,也就是说具有相同的管路特性曲线和单台泵的特性曲线。在同一压头下,两台并联泵的流量等于单台泵的两倍,但由于流量增大使管路流动阻力增加,因此两台泵并联后的总流量必低于原单台泵流量的两倍。由此可见,并联的台数越多,流量增加得越少,所以三台泵以上的泵并联操作,一般无实际意义。
串联操作:将两台型号相同的泵串联工作时,每台泵的压头和流量也是相同的。因此,在同一流量下,串联泵的压头为单台泵的两倍,但实际操作中两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。应当注意,串联操作时,最后一台泵所受的压力最大,如串联泵组台数过多,可能会导致最后一台泵因强度不够而受损坏。
3、实验流程图
图3-1 离心泵性能综合实验流程图
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实验三:离心泵性能综合实验
四、实验操作步骤与注意事项
1、先将一定量的水输入蓄水箱,加入水量应为水箱的三分之二以上,关闭计量水箱
底部排液阀。
2、泵特性曲线实验
① 泵启动前,泵壳内应注满被输送的液体(本实验为水),打开所有阀往其内加
水排走管道空气,然后关闭阀2、阀4加水直至有水溢流;并且泵的出口阀需关闭,避免泵刚启动时的空载运转。若出现泵无法输送液体,则说明泵未灌满或者其内有空气,气体排尽后必然可以输送液体。
② 关闭阀1,启动泵B,待泵出口有一定的压力后再开启泵出口阀(阀6)但幅
度不要太大;记录下泵在一定转速下泵的功率、进出口压力、 流量等于原始记录表格中。流量通过涡轮流量计来测量。
③ 加大泵出口阀(阀6)的开度,记录下相关实验数据。
④ 关泵时,应注意泵的出口阀门必须关闭,再停泵;
3、泵并联实验
① 开阀2、阀5、阀1,灌泵排气后关阀1。
② 同时开启泵A、泵B,稍开阀6和阀3。
③ 记录下涡轮流量计、泵入口负压传感器读数、泵出口正压传感器读数和功率
表读数等数据。
4、泵串联实验
① 做完泵并联实验后同时开启阀4、关闭阀3和阀5,泵A和泵B同时运转。 ② 记录下涡轮流量计、泵入口负压传感器读数、泵出口正压传感器读数和功率
表读数等数据。
5、泵汽蚀实验
① 关闭阀7,立即开启阀1,使泵入口管路抽空。
② 按泵特性曲线实验的操作步骤进行实验,开泵便可听到一声响声。
③ 注意泵汽蚀实验操作的时间不宜过久,以免缩短泵的使用寿命。
五、实验数据记录表
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化工原理实验讲义
六、实验报告内容
1、将实验数据和计算结果列在数据表格中,并以一组数据进行计算举例。 2、在合适的坐标系上标绘离心泵的特性曲线,并在图上标出离心泵的各种性能(泵
的型号和转速、高效率区)。
七、设备性能与主要技术参数
1、本实验装置主要由:离心泵、压力表、真空表、文丘里流量计、蓄水箱、操作台
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实验三:离心泵性能综合实验
架等组成。
2、离心泵采用25SG2.5-15G型管道离心泵,额定功率:0.37KW,转速:2800r/min,
吸程:8m,效率:34%,流量:2.5m3/h,扬程:15m,必须汽蚀余量:2.3m。
3、压力表压力传感器量程为(0-0.6MPa),真空表采用负压传感器量程为(-0.1~0 MPa)。
4、流量测量采用涡轮流量计:0.6~6 m3/h。
5、蓄水箱容积约100L,不锈钢材质,当停止供水通过开启灌泵阀时,可使泵运行时
出现汽蚀现象。
6、金属操作台架上装有一电控箱,除开关指示灯外,还装有功率表、压力显示仪、
流量显示仪。
八、思考题
1、试分析实验数据,看一看,随着泵出口流量调节阀开度的增大,泵入口真空表读
数是减少还是增加,泵出口压强表读数是减少还是增加。为什么?
2、本实验中,为了得到较好的实验结果,实验流量范围下限应小到零,上限应尽量
的大。为什么?
3、离心泵的流量,为什么可以通过出口阀来调节?往复泵的流量是否也可采用同样的
方法来调节。为什么?
4、什么情况下会出现“汽蚀”现象?
5、管路特性曲线的形状与泵的性能有关吗?它取决于哪些因素?改变管路特性曲线的
方法有哪些?
6、为什么离心泵启动时要关闭出口阀?
7、正常工作的离心泵,在其进口管上设阀门是否合理?为什么?
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