离心泵特性曲线测定实验报告

来源:m.fanwen118.com时间:2022.5.15

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实验报告

课程名称:指导老师:成绩: 过程工程专业实验

实验名称:实验类型:同组学生姓名:离心泵特性曲线测定 一、实验目的和要求(必填) 三、主要仪器设备(必填) 五、实验数据记录和处理 七、 讨论、心得

二、实验内容和原理(必填) 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析(必填)

离心泵特性曲线测定实验报告

一、实验目的和要求

1).了解离心泵结构与特性,熟悉离心泵的使用;

2).测定离心泵在恒定转速下的操作特性,做出特性曲线;

3).了解压差变送器、涡轮流量计等仪器仪表的工作原理和使用方法。

二、实验内容和原理

对离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,其特性曲线是在恒定转速下泵扬程H、轴功率N及效率η与泵流量Q之前的关系曲线,它是流体子啊泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内流动复杂,不能使用理论方法推到出泵的特性关系曲线,只能依靠实验测定。

1).扬程H的测定与计算

取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面(流程图中的h和g),列机械能衡算方程:

22

?1?1?2?2

?1+++?=?2++若泵进口速度相差不大,则速度平方差可忽略,则有

?2??1??

H= ?2??1 +=?0+

式中:?0=?2??1,表示泵出口(g)和进口(h)的位差,本实验为0.1m:

ρ——流体密度,?? ?3; g——重力加速度,? ?2;

?1、?2——分别为泵进口的真空度和泵出口的表压,Pa; ?1、?2——分别为泵进、出口的流速,? ?;

?1、?2——分别为真空表、压力表的安装高度,?;

??——泵的出口和进口之间的压差,Pa,用压差传感器测量。 2).轴功率N的测量与计算

?=?电×?电×?传

其中,?电——电功率表显示值,W;?电——电机效率,可取?电≈0.8;?传——传动效

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率,因电机与泵直连,故?传=1

3).效率η的计算

泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵是所获得的实际功,轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功,两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。

泵的有效功率Ne可用下式计算:

Ne=????

故泵效率为

????η=×100% 4).转速改变时的换算

泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是实际上感应电动机在转矩改变时,其转速会有变化,这样随着流量Q的变化,多个试验点的转速n将有所差异,因此子啊绘制特性曲线之前,须将实测数据换算为某一定转速?′下(可取离心泵的额定转速)的数据。

流量 Q=Q?

扬程 ?=

轴功率 ?=

效率 ?=‘′′?′2H(?) ?′3?(?)

?′?′?′?′??=?????=?

三、主要仪器设备

1)实验装置如下图所示

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3).缓缓开启流量调节阀,待各仪器读书平稳后,读取流量Q、泵进出口压差??、电机

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功率?电、泵转速n和流体温度T。

4).测取10组数据左右,停止离心泵,并记录泵的型号、额定流量、扬程和功率等。

5).实验结束,关闭出口阀,并关闭电源。

五、实验数据及处理

离心泵型号:MS100/L1 额定转速:2850rpm 额定流量:6?3 ?

额定功率:1.1kW 额定扬程:23.4m 泵进出口测压点高差:0.1m

表(a)实验数据记录表

Q(?3 ?)

?(℃) ??(kPa)

?电(??)

?(?.?.?)

0 1.19 2.15 2.88 3.89 5.10 6.07 7.03 8.09 9.06 9.94 33.1 33.4 33.4 33.2 33.1 33.1 32.9 32.8 32.7 32.4 31.9

317 297.9 286.2 277.4 261.2 237.7 216.9 194.7 166.1 139.0 107.2

表(b.1)实验数据处理 ?(?)

499 544 650 728 828 940 1015 1093 1127 1173 1235 2985 2970 2970 2955 2940 2925 2923 2910 2865 2895 2880

ρ(?? ?3) ?(??) ??(??)

994.51 994.51 994.58 994.62 994.62 994.69 994.72 994.76 994.86 995.04 30.69 29.49 28.58 26.92 24.50 22.37 20.09 17.15 14.38 11.10

435.2 520 582.4 662.4 752 812 874.4 901.6 938.4 988 98.873 171.651 222.853 283.534 338.312 367.677 382.437 375.712 352.836 298.864

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时效率为34.2%~38%,工作范围为4.2?3 ?~7.3?3 ?。

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七、讨论、心得

思考题:1)试从所测试验数据分析,离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门?

2)启动离心泵之前为什么要引水灌泵?如果灌泵后仍然启动不起来,你认为可能 的原因是什么?

3)为什么用阀门(22)调节流量?这种方法有什么优缺点?是否还有其他方法调 解流量?

4)泵启动后,出口阀如果不开,压力表读数是否会逐渐上升?为什么?

5)正常工作的离心泵,在其进口管路上安装阀门是否合理?为什么?

6)试分析,用清水泵输送密度为1200?? ?3的盐水,在相同流量下你认为泵的压力是否变化?轴功率是否变化?

1)答:从图中可以看出,轴功率会随着流量的增大而增大,当流量为0时,功率最小,

当开机阀门开大,则电机的瞬时功率很大,会对离心泵造成损害,因此,离心泵在启动时要关闭出口阀,防止电机过载。

2)答:避免造成气缚现象。若泵中存在气体,那么当离心泵启动,泵中的真空度较小,

没有足够的压差使液体进入泵,使离心泵吸不上液体。

如果扔启动不了,检查离心泵本身,可能由于使用时间过长,离心泵已经损坏。

3)答:在固定的转速和扬程固定的情况下,离心泵可以通过调节出口面积来达到节流的

目的,如果调节进口阀,则可能导致流量过小,液体无法充满管路,对实验结果造成较大的误差。调节出口阀的优点是简单易行,但是能耗大。我们还能通过使用变频器调节离心泵的转速来达到节流的目的。

4)答:不会,因为水是不可压缩流体,当出口阀关闭时,管路内水的量保持恒定,且动

能为0,泵启动后,泵产生的动车转化为水的静压能,泵转动稳定后,水的静压能保持不变,因此压力表读数不会上升。

5)答:合理;安装阀门后方便检修。

6)答:离心泵的压头、流量和效率均与流体的密度无关,因此相同流量下泵的压力不会

改变,但是轴功率与流体密度成正相关关系,故流体密度变大,轴功率变大,且??=??′?′?.

心得:整个实验中,水的温度在时刻改变,因此用内插法计算水的密度,用以降低实验误差。实验最开始时,要对离心泵灌水,避免出现气缚现象;实验过程中要时刻关注水槽中的水量,以免产生汽蚀现象损坏离心泵。实验数据处理时,将三条曲线画于同一坐标系中,便于读取数值。


第二篇:泵性能研究实验报告 4000字

化工原理实验报告

泵性能研究实验报告

院(部): 化学工程学院 专 业: 化学工程与工艺 班 级: 化工1104 姓 名: 马嘉俊 学 号: 2011011482 同组人员: 谢忠宇 呂霁桐 实验名称: 离心泵性能实验 实验日期: 2013.11.5

摘要:我们在本次实验中测定泵的特性曲线和管路特性曲线,并且得到本次试验中的孔流系数。在泵的特性曲线中我们可以看到Q—He曲线是下降的曲线,即随流量Q的增大,扬程He逐渐减小;离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加,曲线有上升的特点;当流量为零时,轴功率最小,因此,为便于离心泵的启动和防止动力机超载,启动时,应将出水管路上的闸阀关闭,启动后,再将闸阀逐渐打开,即水泵的闭阀启动;效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。孔流系数C0在一定范围内是一定值,本次试验结果为0.7118。泵的特性曲线与

管路特性曲线交点称为该管路上的工作点,阀门关小时,He—Q曲线变陡,工作点往上移,流量变小;阀门开大时,He—Q曲线变得平坦,工作点下移,流量变大。

关键词:化工实验 离心泵 特性曲线 孔流系数

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、性能及安装方法。

④测定孔板流量计的孔流系数。

⑤测定管路特性曲线。

二、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。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。

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Figure 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= 0.3m 。

(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

??Ne N轴

Q?He?? 102

式中 Ne——泵的有效效率,kW; Ne?

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;

2.孔板流量计空留系数的测定

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Figure 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,孔板锐孔直接d0,流体流经孔板后形成缩脉的直径为d2,流体密度ρ,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,不考虑能量损失,可得:

2u2?up1?p221??gh 2?

22gh 或u2

2?u1?

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后则有

2u2?u21?C2gh 对于不可压缩流体,根据连续性方程有u1?u0

2gh

?(S02)S1S0 S1经过整理后,可得:u0?C 令C0?C

?(S02)S1,则可简化为:u0?C02gh

根据u0和S2,可算出体积流量Vs为

Vs?u0S0?C0S02gh 或VS?C0S02?p?

式中:Vs——流体的体积流量,m3/s;

△p——孔板压差,Pa;

S0——孔口面积,m2;

ρ——流体的密度,kg/ m3;

C0——孔流系数。

孔流系数的大小由孔板的形状,测压口的位置,孔径与管径比和雷诺数共同决定。

三、装置和流程

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Figure 3 离心泵性能实验装置

1- 水池 2-底阀3-离心泵 4-出口调节阀 5-孔板流量计 6-计量槽 7-放水阀 8-进水管 9-灌泵口 10—真空表 11—压力表 12—液位计

四、操作要点

本实验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。流量可通过计量槽和秒表测量。

1. 检查电机和离心泵是否运转正常。打开电机电源开关,观察电机和离心

泵的运转情况,如无异常,可切断电源,准备在实验实验中使用。

2. 在进行实验前,首先要灌泵(打开灌泵阀),排出泵内的气体(打开流量

调节阀),灌泵完毕后,关闭调节阀及灌水阀即可启动离心泵,开始试验

3. 实验时,逐渐打开调节阀以增大流量,并用计量槽计量液体流量。当流

量大时,应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管,并多测几次数据

4. 为防止因水面波动而引起的误差,测量师液位计高度差值应不小于

200mm。

5. 测取10组数据并验证其中几组数据,若基本吻合后,可以停泵,同时记

录下设备的相关数据

6. 测定管路特性曲线时,固定阀门开度,改变频率,测取8-10组数据,并

记录。

7. 实验完毕,停泵,记录相关数据,清理现场

五、数据处理

1、水的密度与粘度计算公式

1、 密度:???0.003589285 t2?0.0872501 t?1001.44 [kg/m3]

式中:t——水的平均温度

2、 粘度:??0.000001198Exp??

式中:t——水的平均温度 1972.53?? [ Pa?s ] ?273.15?t?

(1)离心泵的特性曲线数据记录

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以第一组数据为例: He?H压力表?H真空表

扬程计算:2u1?u2??0.22g

222?1.436?3.475??11.60?1.40??2?9.8?

Ne????mH2O?12.69mH2O? 泵的有效功率计算:qv??He?36001027.16997.600??12.69??0.247kw 3600102N轴?电机功率?0.9?1

?0.76?0.9?1?0.666 ??Ne0.247??0.361 N轴0.684

Re?qv??

3600?雷诺数:4

7.16?997.600??98707.993.143600??0.027?0.000948?d??

孔流系数:

C0?u0?2?p4qv

3600??d022?p??

?4?7.16?0.720 2?58.80?10003600?3.14?0.0182997.600

(2)管路特性曲线

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He?H压力表?H真空表

以第一组数据为例:2u1?u2??0.22g

222?1.031?2.495??15.5?0.5??2?9.8????mH2O?16.463mH2O?

六、实验结论及误差分析(用Origin或者excel处理)

(一)离心泵特性曲线

将上述计算结果用Origin拟合相关曲线如下:

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图中黑色曲线代表扬程变化曲线,绿色曲线代表效率变化曲线,红色代表有效功率变化曲线

图表分析:

1、He—Q曲线是下降的曲线,即随流量Q的增大,扬程He逐渐减小。2、离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加,曲线有上升的特点。当流量为零时,轴功率最小。因此,为便于离心泵的启动和防止动力机超载,启动时,应将出水管路上的闸阀关闭,启动后,再将闸阀逐渐打开,即水泵的闭阀启动。

3、效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。即离心泵在一定转速下有一定的最高效率点,称为离心泵的设计点。对应的H,N,Q值称为最佳工况参数。

(二)孔板流量计孔流系数的测定

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Figure 4孔板流量计系数与雷诺系数关系

孔流系数Co在一定范围内是一定值,本实验测定结果为0.71704。

(三)管路特性曲线

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泵的特性曲线与管路特性曲线交点称为该管路上的工作点

阀门关小时,He—Q曲线变陡,工作点往上移,流量变小

阀门开大事,He—Q曲线变得平坦,工作点下移,流量变大

(四)误差分析:

系统误差,人为操作所造成的误差,读取数据时的跳跃值取其一也可导致误差,在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。

五、思考题

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臵过高,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。

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