化工原理实验报告
(离心泵性能实验)
班级:化工1005
姓名:江海洋
同组人:刘玥波、王彬、方俊
20##年11月29日
一、报告摘要
本次实验通过测量离心泵工作时,泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差?p、电机输入功率Ne以及流量Q这些参数的关系,根据公式、、以及
可以得出离心泵的特性曲线;再根据孔板流量计的孔流系数与雷诺数的变化规律作出C0-Re图,并找出在Re大到一定程度时C0不随Re变化时的C0值;最后测量不同阀门开度下,泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差?p,根据已知公式可以求出不同阀门开度下的He-Q关系式,并作图可以得到管路特性曲线图。
二、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征曲线,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 、测定管路特征曲线。
三、实验原理
1、 离心泵特征曲线测定
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,如图中的曲线。由于流体流经泵是,不可避免的会遇到种种阻力,产生能量损失,诸如摩擦损失,环流损失等等,因此,实际压头比理论压头小,且难以通过计算求得,因此常通过实验方法,直接测定其参数间的关系,并将测出的He-Q,N-Q,η-Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外,根据此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
式中 ——泵出口处的压力,
——泵入口处的真空度,
——压力表和真空表测压口之间的垂直距离,=0.85m。
(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为高,所以泵的总效率为
式中 Ne——泵的有效功率,kW:
Q——流量,;
He——扬程,m;
ρ——流体密度,。
由泵轴输入离心泵的功率为
式中 ——电机的输入功率,kW;
——电机效率,取0.9;
—— 传动装置的传动效率,一般取1.0。
2、 孔板流量计孔流系数的测定
在水平管路上装有一块孔板,其两侧接测压管,分别与压差传感器的两侧连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用,使流速增大,压强减少,造成孔板前后压强差,作为测量的依据。若管路的直径为,孔板锐孔直径为,流体流经孔板后所形成缩脉的直径为,流体密度为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、与,,根据伯努利方程,不考虑能量损失,可得
或
由于缩脉的位置随流速的变化而变化,故缩脉处截面积难以知道,孔口面积已知,且测压口的位置在设备制成后也不改变,因此,可用孔板孔径处的代替,考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失,用校正系数C校正后,则有
对于不可压缩流体,根据连续性方程有
经过整理可得
,则又可以简化为
根据和,即可算出流体的体积流量为
或
式中 ——流体的体积流量,
——孔板压差,Pa
——孔口面积,
——流体的密度,
——孔流系数。
四、装置和流程
1-蓄水池 2-底阀 3-真空表 4-离心泵 5-管泵阀 6-压力表 7-流量调节阀 8-孔板流量计 9-活动接口 10-液位计 11-计量水槽(495×495)㎜ 12-回流水槽 13-计量槽排水阀
五、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得。
1、检查电机和离心泵是否正常运转。打开电机的电源开关,观察电机和离心泵的运转情况,如无异常,就可切断电源,准备在实验时使用。
2、在进行实验前首先要进行灌泵(打开灌泵阀),排出泵内的气体(打开流量调节阀)。
灌泵完毕后,关闭调节阀和灌水阀即可启动离心泵,开始实验。
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,并多测量几次数据。
4、为防止因水面波动引起的误差,测量时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(如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等)
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。
六、数据处理
水温T=17.5℃,水密度ρ=998.2 kg/ m3,粘度μ=1.005mp·s
管道?48×3mm,孔板锐孔直径d0=24.2mm
1. 离心泵特性曲线数据处理与绘制
表一 离心泵特性曲线数据表
以第五组数据为例,处理如下:
流量
扬程
轴功率
效率
如此计算得出流量、扬程、轴功率、效率,再根据表一中的相关数据绘制离心泵特性曲线如下:
2. 孔板流量计的流量系数的描绘
以第五组数据为例,处理如下:
雷诺数
孔流系数
如此计算得出雷诺数、孔流系数,再根据表二中的数据绘制孔流系数与雷诺数的关系曲线如下:
3. 管路特性曲线数据处理与绘制
以转速1的第五组数据为例,处理如下:
根据图2可知:当流体雷诺数适当大时,孔流系数基本不变,大约为0.755。
流量
所需压头
如此计算得出不同转速下的流量和所需压头,再根据表三中的数据绘制出管路特性曲线如下:
六、实验结论及误差分析
七、思考题
1. 根据离心泵的工作原理,分析为什么离心泵启动前要灌泵?在启动前为什么要关闭调节阀? 答:1.离心泵是考叶轮旋转产生的离心力把水排出,泵内的水排出后形成真空负压,又把水吸入泵内,周而复始进行工作,在管道内形不成真空而且离心泵精度低时,需要先灌泵,排尽空气,否则产生汽缚现象2.关闭调节阀是避免启动流量过大,保护电机。
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:真空表负压变大,压力表逐渐减小。
3.用孔板流量计测流量时,应根据什么选择孔径尺寸和压差计的量程? 答:根据液体的湍流程度,包括液体种类,温度粘度,流速和管道直径。
4. 试汽缚现象和气蚀现象的区别? 答:汽缚现象是因为未灌泵或泵内空气过多,离心力不够,不能输送液体的现象。气蚀现象是因为安装高度太高或液体温度过高,饱和蒸汽压过大造成叶轮出现点蚀的现象。
5.根据什么条件来选择离心泵? 答:主要根据流量,扬程,液体性质等来选择离心泵,还要考虑泵的吸程是否足够。
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