中国地质大学（武汉）

材化学院

名称：离心泵特性曲线的测定实验

指导老师：刘惠仙

姓名：刘星唐湘清李建辉张宝丹杨婷

班级：031091

日期：20##-05-02

实验二   离心泵特性曲线的测定实验

一、  实验内容

测定一定转速下离心泵的特性曲线。

二、  实验目的

1.了解离心泵的结构特点，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测定方法。

三、基本原理

     离心泵是工业上最常见的液体输送机械之一，离心泵的特性，通常与泵的结构、泵的转速以及所输送液体的性质有关，影响因素很多。因此离心泵的特性只能采用实验的方法实际测定。

   在泵的进口管分别安装上真空表和压力表，则可根据伯努利方程得到扬程的计算公式

H_e=₀+(u₂²-u₁²)/2g             ①

式①中，h₀——二测压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；

        H_e——泵的实际扬程，m。

   由于压力表和真空表的读数均是表示两测压点处的表压，因此，式①可表示为

H_e=H_压+H_真0+(u₂²-u₁²)/2g ②    其中H_压=③    H_真=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值，

η=N_e/N_轴           ⑤

式⑤中η——离心泵的效率； N_e——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    N_e=H_eQρg[w]  ⑥

工程有意义的是测定离心泵的总效率（包括电机效率和传动效率）。η_总=η_轴/η_电 ⑦

    实验时，使泵在一定转速下运转，测出对应于不同流量的扬程、电机输入功率、效率等参数值，将所有数据整理后用曲线表示，即得泵的特性曲线。

四、  实验设计

实验方案

    用自来水做实验物料；在离心泵转速一定的条件下，测定不同流速下离心泵进、出口压力和电机功率，即可由式⑤、⑥和⑦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

根据实验原理，需测定的原始数据有：泵两端的压力P_1和P­_2­，离心泵电机功率N_e，流量Q、水温t（以确定水的密度），以及进出口管路管径d₁和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

流量由装置设在管路中的涡轮流量计测定Q=?/§

其中Q——流量，L/s;?——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）

水的温度由水银温度计测定，温度计安装在泵出口管路的上方。

控制点和调节方法

    试验中控制的参数是流量Q，可用调节阀来控制流量。为保证系统满灌，将控制阀安装在出口管路的末端。

实验装置及流程

实验装置流程图如下所示，由离心泵和进出口管路、压力表、真空表、流量计和调节控制阀组成控制系统。实验物料为自来水，为节约起见，配置水乡循环使用。为保证离心泵启动时保持满灌，排出泵壳内的空气，在泵的进口管路末端安装有止逆底阀。

1、循环水槽；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

五、实验操作要点

1.首先打开引水阀引水灌泵，并打开泵体的排气阀排出泵内的的气体，确认泵已经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，然后将控制阀开到最大以确定实验范围，在最大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，再给关闭电机电源开关和总电源。

六、实验数据处理和结果讨论分析部分的要求和建议

离心泵特性曲线测定原始数据表

离心泵编号：990884，   离心泵型号：1BL-6，  涡轮流量变速器仪表常数：327.16离心泵转速：2900r/min,      进口管径d₁ 40mm,  出口管径d₂ 32mm,  水温t   23.3℃     

1.离心泵特性曲线的测定实验数据整理表。

表  .离心泵特性曲线的测定实验数据整理表

2.计算示例（以原始数据表中第一行数据进行计算）。

Q=?/§=1210/327.16=3.70L/s;  u₁=Q/A=Q/(*d₁²)=1210/(*0.04²)=2.9447m/s; 

u₂= Q/A=Q/(*d₂²)= 1210/(*0.032²)=4.6013m/s;

H_e=₀+(u₂²-u₁²)/2g=0.148*10⁶/(997.56*9.81)-0+0+(4.6013²-2.9447²)/(2*9.81) = 15.76m

N­­_电=15*显示读数（kw）=15*0.0828=1.24kw

N_e=H_eQρg[w]=15.76*3.70*0.99756*9.81*10^-3=0.57

η=N_e/N_轴 =0.57/1.24=46.01% 

注：N_电≈N_轴

3．作出离心泵的特性曲线。

4．对结果分析讨论，如：离心泵的扬程、效率及泵的功率与                            流量之间的关系，分析一下之所以出现这种现象的原因，所得结果的工程意义等。

答：离心泵的扬程在较大流量范围内随流量的增大而减少；轴功率随流量的增大而增大；泵的效率开始随流量的增大而增大，达到一最大值后，又随流量的增加而下降。工程意义： 指导离心泵实际使用时在最高效率点附近工作，从而提高泵的使用寿命提高生产效率。

5.对实验数据作出误差分析，评价结果好坏，并分析原因。

答：误差分析：仪器使用时间过长，系统误差大。在各个仪表读数时不能保证同时读数，且每个成员的误差估读不一样。因为场地原因，装置设计时不是理想的模型。结果评价：数据基本满足标准离心泵特性曲线 ，但是因为系统误差及操作方面的原因少部分点误差较大。总的来说结果较好。

6.对装置和方案的评价。

答：离心泵的安装高度存在问题，不是理想模型，且真空表存在问题基本上没读数。用该方案测离心泵的特性曲线操作简便，流程设计简单，能准确的得出结果。

七、思考题

1.离心泵在启动前为什么要引水灌泵？本实验装置中离心泵在安装上有什么特点？

答：为了不打不上水、即气缚现象发生。离心泵安装高度与进口一致即h₀=0m 。

2．为什么离心泵在启动前关闭出口阀和仪表电源开关？而停泵前要先关闭出口阀？

　答：避免电机过载。因为电机的输出功率等于泵的轴功率N。依照离心泵特征曲线，当Q=0时N最小，电念头输出功率也最小，不容易被烧坏。先关闭出口阀使泵体中的水不被抽干，别的也起到庇护泵进口处底阀的感化。

3．离心泵的流量可以由泵的出口调节，为什么？

　答：调剂出口阀门开度，现实上是改变管路特征曲线，改变泵的工作点，可以调剂其流量。这类体例利益是便利、快捷、流量可以延续转变，毛病谬误是阀门关小时，增大勾当阻力，多耗损一部门能量、不很经济。

4．什么情况下会出现“汽蚀”现象？

答：水泵在运行中，在叶轮入口附近等处，因叶轮进口的冲击损失、摩擦损失或提水引起的压力下降等，水流的压力出现局部下降，一旦达到当时温度条件下水的饱和蒸气压力，水中就会出现大量气泡，这种现象称为汽蚀现象。这些气泡随着水流移动，到达高压区时，必然从气泡外部对其施加冲击压力，气泡急剧收缩，产生一种冲击压力，该冲击压力值非常大。这种现象长时间持续出现时，在气泡溃灭处，金属表面将出现犹如尖刀敲击过的状态，形成凹陷麻点，严重时往往形成多孔蜂窝状。此外，一旦发生汽蚀，就会引起水泵性能下降、振动和噪音，这对水泵是极为有害的。

5．离心泵流量增大时，压力表与真空表的数值将如何变化？为什么？

答：流量越大，需要鞭策力即水池面上的大气压强与泵进口处真空度之间的压强差就越大。大气压不变，进口处强压就理当越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N是必定的N=电念头输出功率=电念头输入功率×电念头效力，而轴功率N又为： ，当N=恒量， Q与H之间关系为：Q↑H↓而而H↓P↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。

6．能否在离心泵的进口处安装调节阀，为什么？

答：不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵进口处真空度发生的压强差，将水从水箱压入泵体，因为进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力而使流体无足够的压强差实现这一勾当历程。

 

第二篇：离心泵特性曲线测定实验

离心泵特性曲线测定实验

一、实验目的

1．了解离心泵的结构特性，掌握离心泵的操作方法；

2．了解无纸记录仪及压力、流量等传感器的使用方法；

3．测定离心泵在恒定转速下的运行特性，测定特性曲线。

二、实验装置与流程

实验装置如图1所示，由水箱、离心泵、涡轮流量计、电动调节阀、压力表、真空表、转速传感器、功率表和不锈钢进、出管道等组成。

1－底阀； 2－引水阀； 3－离心泵； 4－真空表前切断阀； 5－真空表； 6－负压传感器；7－压力表前切断阀； 8－压力表； 9－压力传感器； 10－温度传感器； 11－涡轮流量传感器；12－电动调节阀； 13－切断阀； 14－旁路阀； 15－转速表； 16－功率表 ； 17－水箱

图1  离心泵特性曲线测定实验装置流程示意图

水从水箱17经泵底阀1吸入，流过吸入管路到离心泵3，经离心泵增压后，流经涡轮流量计11、电动调节阀12返回水箱，循环使用。在泵的进、出口管线上分别装有真空表5、负压传感器6、压力表8和压力传感器9，在它们的进口管线上分别装有真空表前切断阀4和压力表前切断阀7。管路内流量由涡轮流量计11测量，并由出口电动调节阀12调节流量。所用离心泵型号为   IT-6，涡轮流量传感器型号为LWGY-40，电动调节阀的开度和流量均可在无纸记录仪上操作和读数。

三、原理和方法

在转速n固定不变的情况下，离心泵的实际扬程H、功率消耗N及总效率h与泵送液能力（即流量）Q之间的关系以曲线表示，称为离心泵的特性曲线，它能反映出泵的运行性能，可作为选择离心泵的依据。

离心泵的特性曲线可用下列三个函数关系表示：

H = f₁ (Q)     N = f₂ (Q)     h= f₃ (Q)         ( 1 )

这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下：

1．流量Q（l/s）

流体在管内的流量由涡轮流量计测量，并在无纸记录仪上读取。

Q= Q^’×1000/3600  （l/s）

式中：   Q^’—无纸记录仪上的泵流量读数， m³/h。

2．实际扬程H（mH₂O）

在泵进、出口真空表及压力表处列柏努利方程可得：

         ( 2 )

因两截面间的管长很短，通常可忽略阻力损失项H_f ，则：

                ( 3 )

式中： h₀ = z₂ - z₁，指真空表、压力表接口间垂直距离，本装置h₀=0.1m ；

P₁ —由真空表读出的真空度（读数为负数），Pa ；

P₂ —由压力表读出的压力，Pa ；

r—流体（水）的密度，可近似取 r=1000 kg/m³

g —重力加速度，g = 9.807m/s² 。

u₁ —泵进口处液体流速，m/s；本装置进口处内径d₁=0.040m ；

u₂ —泵出口处液体流速，m/s；本装置出口处内径d₂=0.031m 。

3．轴功率N（W）

             ( 4 )

式中：

N_电—电动机的输入功率，由功率表测得，W ；

h_电—与电动机的输入功率N_电相对应的电机效率，根据电动机的输入功率N_电的大小，查实验室提供的电机效率曲线图可得到；

h_传—传动效率，本装置为联轴节传动，故h_传=1 。

4．总效率h

        ( 5 )

式中：Q——流量，l/s ；

H——实际扬程， mH₂O    ；

N——轴功率，W ；

r——流体（水）的密度，可近似取 r=1000 kg/m³ ，或者根据水温查水的物性数据表而得到；

g——重力加速度，g = 9.807m/s² 。

5．泵转速改变时的换算

考虑到泵特性曲线要求在恒定转速下测定，但是实际上感应电动机在负载转矩改变时，其转速也会有变化，这样当实验点的流量发生变化时，其相应的转速也会有所改变。为了绘制出恒定转速下的泵的特性曲线，我们可应用泵的比例定律，将实验的实测数据换算成某一定转速n₂下的数据（通常取n₂为离心泵的额定转速，一般泵的额定转速n₂=2840转/分）。

比例定律的应用条件：

（1）

（2）在转速改变前后，η保持基本不变。

具体换算关系如下：

四、实验操作步骤和注意事项

1.注意事项

（1）实验装置有可靠的漏电保护设计，通电前，将实验装置外壳和电源地线连接，可防止轻微漏电现象出现。

（2）电机和泵连接轴为高速转动部分，实验时应防止身体部位接触连接轴，特别要注意头发或衣物转入而发生危险事故。

（3）实验前先通电检查电机转动方向和电机外壳所标示的转动方向是否一致，若不一致，可通过改变电机进线相序来调节。

（4）上位机软件中，“重做实验”只是对实验表格中数据清除，曲线历史记录仍然存在。

1．    先关闭离心泵电源开关，然后开启仪表柜上的电源总开关和功率表、智能测速仪、无纸记录仪及电动调节阀的电源开关，打开计算机，运行上位监控工程软件，当出现离心泵特性曲线测定实验装置画面后，点“进入实验”按扭。

2．    全开电动调节阀前切断阀，关闭电动调节阀，同时全开电动调节阀的旁路阀。

3．    在启动离心泵前，先给泵引水：打开引水阀，用杯子通过引水漏斗向离心泵内引水，直到引水漏斗内的水位不下降或者水位只有少许下降为止，关闭引水阀和电动调节阀的旁路阀，在确认电动调节阀和电动调节阀的旁路阀已关闭的前提下，再打开仪表柜上的离心泵开关，启动离心泵。

4．    为减少压力表和真空表读数的波动，稍开真空表前切断阀和压力表前切断阀，以能反映压力的变化而又没有过大的波动为佳（阀门开度约在15⁰～20⁰左右）。

5．    按照“监控工程”介绍进入工程运行界面，点击“进入实验”按钮，进入实验管路流程图界面，

6．    在无纸记录仪上，通过“翻页”键，将无纸记录仪的显示屏翻到电动调节阀开度的显示页面（即显示LOOP1和LOOP2界面），通过“追忆”键的左右指示键，调至“AUTO”或“MAN”选项，通过“确认”键确认当前控制方式为“MAN”，再通过“追忆”的左右指示键，调到“MV”的值选项，用向上“∧”和向下“∨”箭头，将电动调节阀开度调至最大（开度调到100%），这时流量也达到最大，待流量达到稳定后（调节阀设定值与当前开度显示值相差±1%以内且当前开度显示值稳定不变，流量波动±0.05且变化缓慢或者基本不变），可在计算机离心泵特性曲线测定实验装置运行系统的主界面上点击“扬程~流量报表曲线”按钮（或点击“功率~流量报表曲线”按钮或点击“效率~流量报表曲线”按钮），进入相应的扬程~流量报表曲线界面（或功率~流量报表曲线或效率~流量报表曲线）

7．    点击“取第1个点”按扭，计算机可将该流量下的所有原始数据（流量计读数、泵进口真空表读数、泵出口压力表读数、功率表读数、转速表读数和温度的读数）都全部自动读下，也可从仪表柜各测试仪表上人工读取流量计读数、泵进口真空表读数、泵出口压力表读数、功率表读数、转速表读数和温度的读数。

8．    当读完最大流量下的上述各读数后，按步骤6操作无纸记录仪，减小电动调节阀的开度到90%（减小流量通过减小电动调节阀的开度来实现，电动调节阀开度每次约减小10%），待流量达到稳定后（调节阀设定值与当前开度显示值相差±1%以内且当前开度显示值稳定不变，流量波动±0.05且变化缓慢或者基本不变为稳定），再点击“取第2个点”按钮，计算机读取该流量下的所有数据，也可从仪表柜各显示仪表上人工读取各项数据。

9．    本实验从最大流量做起，一般测定约10个实验点（不超过15个实验点）。通过逐次减小电动调节阀的开度来改变流量，一直至流量为零时止。电动调节阀的开度从100%到30%区间每次约减小10%，在30%到15%区间内每次减小5%，电动调节阀开度减小到15%后，由于受流量传感器精度限制，小流量不能准确测定，直接将电动调节阀开度减小到0% 。在电动调节阀各开度值下，待流量达到稳定后，可点击“取第X个点”按钮，计算机记录该流量下的所有数据，也可从仪表柜各显示仪表上人工读取各项数据（为了保证所测得的特性曲线的完整性，流量为零时作为流量最小的实验点不能忘记测取。）。

10． 实验过程中如有操作错误需重新做实验可点击“重做实验”按钮，一个实验取点结束可点击“结束实验”按钮。

11． 实验结束后，依次关闭电动调节阀、离心泵，再关闭计算机和仪表柜上所有仪表电源和电源总开关。

五、实验数据记录

专业                    姓名               学号                  

日期                    地点              装置号                 

同组同学                                                         

水温               

六、实验报告

1．根据实验数据记录表，用列表法列出本次实验在额定转速下的Q、H、N和η的各计算值；

2．列出一组完整的计算示例；

3．在同一直角坐标纸上绘制出离心泵的H～Q、N～Q、η～Q三条曲线（应注明转速）；

4．根据上述曲线，归纳离心泵的特性。

七、思考问题

1．采取那些措施可改变泵的特性曲线？

2．怎样改变管路特性曲线？这时泵的工作点将如何变化？

3．由实验知泵送的水量越大，泵进口处的真空度也越大，为什么？

4．在本装置上可能出现气缚和汽蚀现象吗？

5．管路系统中旁路阀起何作用？