离心泵特性曲线测定实验
一、实验目的
1.1能进行离心泵特性曲线测定实验,测出扬程与流量、功率与流量以及离心泵效率与流量的关系曲线图;
1.2学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法,使学生了解涡轮流量计、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作。
二、基本原理
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的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量Q之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂,不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线,只能依靠实验测定。
2.1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,列机械能衡算方程:
由于两截面间的管子较短,通常可忽略阻力项?Sh f ,速度平方差也很小,故也可忽略,则有
由上式可知,只要直接读出真空表和压力表上的数值,及两表的安装高度差,就可计算出泵的扬程。
2.2轴功率N的测量与计算:
其中,N电为电功率表显示值,k代表电机传动效率,可取。 95.0=k
2.3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时所获得的实际功率,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:
2.4 转速改变时各参数的换算
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,多个实验点的转速n将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须将实测数据换算为某一定转速n′下(可取离心泵的额定转速2900rpm)的数据。换算关系如下:
三、实验步骤
3.1实验准备:
(1)实验用水准备:清洗水箱,并加装实验用水。
(2)离心泵排气:通过灌泵漏斗给离心泵灌水,排出泵内气体。
3.2开始实验:
(1)仪表自检情况,打开泵进口阀,关闭泵出口阀,试开离心泵,检查电机运转时声音是否正常,,离心泵运转的方向是否正确。
(2)开启离心泵,当泵的转速达到额定转速后,打开出口阀。
(3)实验时,通过组态软件或仪表逐渐改变出口流量调节阀的开度,使泵出口流量从1000L/h逐渐增大到4000L/h,每次增加500L/h。在每一个流量下,待系统稳定流动5分钟后,读取相应数据。离心泵特性实验主要需获取的实验数据为:流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n,及流体温度t和两测压点间高度差H0(H0=0.1m)。
(4)实验结束,先关闭出口流量调节阀,再停泵。然后记录下离心泵的型号,额定流量、额定转速、扬程和功率等。
四、实验数据记录与实验数据处理
4.1数据记录
4.2数据处理
4.2.1根据原理部分的公式,按照比例定律校合转速后,计算各流量下的扬程、轴功率与效率。
(1) 扬程与流量关系图H-Q
(2)电机功率与流量关系图N-Q
(3)泵效率与流量关系图η-Q
4.2.2分析实验结果,判断泵最佳工作范围
由泵的效率与流量关系图可得,在流量1.00-5.00m3/h范围内,泵的效率逐渐升高,但在4.0-5.0区间内,泵的效率趋于平缓;而在电机功率与流量关系图中,电机的效率随着流量的升高而升高。由此在实验范围内我们可判定泵的最佳工作范围在流量控制在4.5-5.0m3/h内。
五、思考题
1、试从所测实验数据分析离心泵在启动时为什么要关闭出口阀?
答:因为N随Q的增大而增大,当Q=0时,N最小,因此,启动离心泵时,应关闭出口阀,使电动机的启动电流减至最小,以保护电机。
2、启动离心泵之前为什么要引水灌泵?如果灌泵后依然启动不起来,你认为是什么原因?
答:引水灌泵时为了排除泵内的气体。泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏,即使电机的三相电接反了,泵也会启动的。
3、为什么用泵的出口阀门调节流量?这种方法有什么优缺点?是否还有其他方法调节流量?
答:用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水,用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压,使叶轮氧化,腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置。
4、泵启动后,出口阀如果不开,压力表和真空表读数是否会逐渐升高?为什么?
答:当泵不被损坏时,真空表和压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。
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?
答:合理,方便检修。
6、试分析,用清水泵输送密度为1200Kg/m^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?
答:如果选用的是同一台水泵,同样的电机功率,外网不变的情况下,那么压力不会变化,轴功率会增加。
离心泵特性曲线实验报告
一、目的:
掌握离心泵特性曲线(H—Q曲线,N—Q曲线,—Q曲线)的测定方法。
二、设备简图:
三、原理:
1.流量测定:
流量采用体积法,用电子流量计进行测量。
2.扬程:
扬程采用离心泵出口压力表及进口真空表进行测量。
式中:H——离心泵扬程m;
——离心泵出口压力表中心到进口真空表测点之间的高差m;
——离心泵出口压力表与真空压力表读值(MPa)。
3.功率:
功率采用马达天平法进行测量。
将电机转子固定于轴承上,使电机定子可自由转动,当定子线圈通入电流时,定子与转子之间便产生一个感应力矩M,该力矩使定子和转子按不同方向各自旋转。若在定子上安装一套测力矩装置,使之对定子作用一反向力矩M,当定子不动时,二力矩相等。因此,只要测读测力表读数及力臂的长度,便可求出感应力矩M,该力矩与转子旋转角度的乘积即为电机的输出功率。
转子旋转的角速度可通过测速表测量求得。
式中: N——电机的输出功率w;
M——电机与转子之间的感应力矩Nm;
——转子的旋转角速度l/S;
F——力传感器读数;
L——力臂的长度m;
n——电机的转速。
4.效率:
效率等于离心泵的有效功率与电机的输出功率或轴功率之比,即:
式中: ——离心泵的效率;
——水的密度 1000kg/m。
四、实验步骤及注意事项:
1、实验前检查试验台的准备状况,确保水泵及电机连接螺栓紧固。用手转动水泵联轴器,确认转动正常。
2、关闭水泵压水管阀门,打开入水管阀门及计量水箱的放水阀门。
3、启动水泵,将压水管阀门开到最大,为便于测量扬程,调节吸水管阀门至真空表读值为0.03MPa,在以后的实验过程中,吸水管阀门开度固定不动。
4、逐次关小阀门,同时实测P、P、Q、F、n各值并记录。
5、为保持传感器的精度,测力结束后,用卡柄将测力臂抬起固定。
6、力传感器灵敏度高,显示仪表读值有波动,可取平均值。
7、绘制离心泵性能曲线,注意计算换算单位。
8、注意在实验过程中,不可用吸水管阀门调节流量。
五、记录表格:
六、绘制离心泵性能曲线
七、分析思考题:
1、由离心泵性能曲线,定性分析扬程、轴功率、效率随流量的变化规律。
2、为何不可用进水阀门的方法调节离心泵的流量。
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