水泵基本性能实验

一、实验装置

整个系统的实验装置工艺系统图见图1。

本实验装置为一综合性实验装置，可进行水泵基本性能实验、水泵并联实验、水泵串联实验和水泵汽蚀性能实验。

主要由以下部分组成：地下蓄水池、吸水管、阀1、阀2、机械真空表、电子真空表、U形管水银真空计、真空泵、真空管、真空阀10、真空阀11、气水分离器、水泵机组Ⅰ（左侧水泵机组，主要用于水泵基本性能实验、并联实验和串联实验）、水泵机组Ⅱ（右侧水泵机组，主要用于并联实验、串联实验和汽蚀性能实验）、真空罐（用于汽蚀性能实验）、机械压力表、电子压力表、U形管水银压力计、涡轮流量计、电流表、电压表、功率表、光电转速表、压力水管、阀3～阀9、三角堰、真空罐、温度计、阀12～阀15等（见图1）。

1.吸水管路系统

由直管段、弯头、法兰等组成。水泵在启动前，应使吸水管和水泵内部充满水。本装置在水泵吸入口处留有抽真空接管（用于抽气引水）并安装有真空表。

2.抽水机组

由离心泵及其配套电机等组成。水泵与电机采用直接传动方式。

3.压水管路系统

由直管段、弯头、法兰和阀门等组成。水泵出口阀门用于水泵的启动、停车、调节流量和并、串联工作的控制。

4.基本参数测量、显示与控制系统

在水泵入口处连接有机械真空表、电子真空表和U形管水银真空计，在水泵出口处连接有机械压力表、电子压力表和U形管水银压力计，分别用于测定水泵进口的真空值和出口的压力值。功率表用于测定电机的输入功率Np，并根据电机的基本性能曲线之一可查得相应的输出功率。U形水银真空计、压力计以及功率表等均安装于控制显示面板上，如图2所示。水泵的流量用三角堰测量，（测量原理请参看有关流体力学书籍）。水泵的转速可用光电转速表测定。

                                          

图2  显示控制板

5.抽气充水系统

由真空泵、集水瓶（水气分离器）和相应的管道系统组成，见图3所示。

 

二、水泵基本性能实验

（一）目的要求

1.掌握水泵主要性能参数的测量方法，了解水泵实验装置的组成和操作过程；

掌握水泵实验性能曲线（Q～H、Q～N、Q～）的绘制，并能运用该曲线分析水泵的工作性能和启动方式。

（二）实验装置

水泵基本性能实验如图4所示。

（三）实验原理

2.水泵的基本性能参数有流量Q、扬程H、轴功率N、转速n、效率η、允许吸上真空高度 。在n不变的情况下，其它性能参数（扬程H、轴功率N、效率η和允许吸上真空高度等）与流量Q之间的关系图（Q～H、Q～N、Q～η、Q～H_S等），称为水泵基本性能曲线。水泵基本性能曲线分为理论性能曲线和实验性能曲线，理论性能曲线是利用理论分析的方法得到的；而实验性能曲线是采用试验方法求得。试验时可调节水泵出口阀以获得水泵的各种工况，并测定各工况点的参数值，将各工况点点绘在坐标纸上以得到实验性能曲线。离心泵的工作原理和特性曲线等详细内容请复习《水泵与水泵站》教材中有关章节。本实验将测定Q～H、Q～N，并计算绘制出Q～实验性能曲线。水泵各基本性能参数的测定原理如下：

1.水泵扬程H 的测定

根据水泵扬程的定义，建立水泵进出口断面的能量方程式，得水泵扬程计算公式为：

                        ⑴

式中：H——水泵的扬程（m）；

H_d 、H_V——水泵出口、进口断面的压强高度和真空高度（m）；

△Z——水泵出口、进口两断面中心点的位置高差（m）；

——水泵出口、进口两断面流速水头差（m）。

根据U形水银真空计和水银压力计工作原理和测量数据，写出水泵吸扬程H_V、水泵压扬程H_d和总扬程H计算公式，并将各组计算结果记于表1—3中。

水泵吸水扬程：

H_V=13.6（▽₁－▽₂）                                 ⑵

水泵压水扬程：

 H_d=13.6（▽₃－▽₄）+（▽₄－▽_b）                     ⑶

式中：——U形水银真空计的上部液面标高（m）；

——U形水银真空计的下部液面标高（m）；

——U形水银压力计的上部液面标高（m）；

——U形水银真空计的下部液面标高（m）；

——水泵基准面的标高（m）。

通常抽水装置中的位置高差△Z和流速水头差之和与水泵扬程相比甚小，可忽略不计，则水泵总扬程可近似表示为：

=13.6（▽₁＋▽₃－▽₂－▽₄）+（▽₄－▽_b）         ⑷

    即水泵的扬程近似的等于其出口压力计和进口真空计的读数之和所转换的米水柱。

2.水泵流量Q的测定

水泵的流量采用三角薄壁堰或涡轮流量计测定。本试验采用三角堰测定，详见试验步骤。

根据所测三角堰堰顶标高▽₀和三角堰水面标高▽，计算堰上作用水头为：

          h= ▽－▽₀    （m）                                 ⑸

流量为：

 Q  （m³/s）                             ⑹

将计算结果记于表1—3。

3.水泵轴功率N和有效功率的测定

水泵的有效功率（即水泵输出功率）为

                                               ⑺

式中： ——水的容重（可取9.81KN /m³）。

水泵的轴功率可用下式计算：

                            ⑻

式中：——水泵的效率（%）；

——配用电机的输入功率，可用功率表测量；

 ——电机的效率（%），可从电机性能曲线或电机铭牌查得；

——传动效率，本装置为直接传动，可取=100% 。

4. 水泵转速n的测定

水泵转速可用光电转速表测定。

5.水泵效率

水泵效率可用下式计算：

            ﹪                    ⑼

（四）操作的方法步骤

1.  熟悉实验装置组成及其操作方法步骤。包括：管路的连接，各阀的开关；水泵及真空泵的启动和停机方法步骤；水银真空计、水银压力计和三角堰等的原理和使用方法。

2.  记录有关常数。装置编号No、铭牌参数及实验常数（记入表1）。

3.  关闭水泵出口上部出水管阀3，开启阀1和真空阀11，启动真空泵，用真空泵抽取水泵及吸水管内空气，使水泵内部充水，待水气分离器内真空管出口连续出水为止。充水完成后即可按下主机组启动按扭，启动主水泵，同时关闭真空阀1和真空泵。待压力表读数上升基本稳定后，开启水泵出口阀3至全开状态。待运转稳定后，用光电转速表测定水泵转速，用三角堰测量流量，并读出各压力计和各真空计读数，用功率表测定电机输入功率。记录该组数据分别于表1和表3中。

4.  逐渐关小水泵出口阀3调整流量至某一工况点，测定相应数据值（、▽和等）。

5.  依照以上方法在阀门全开至完全关闭的过程中至少取5个工况点（包括阀门全开的满载工况和流量为零的空载工况），测定各组数据并记录于表2和表3中。

6.  再从阀门关闭到全开的过程中选取至少4个工况点，分别测取和记录各组实验数据。

7.  关闭水泵出口阀（3），待完全关闭后，关闭主机组。

8.  阀调节和参数测量时，要求实验性能曲线点位尽量均匀分布，9个工况点中，最高效率工况点附近至少要有2个点。并测出阀全关和全开时的有关参数。

9.  计算各组的扬程H、有效功率Nu、轴功率N和效率η，均填于表3中。

10.   根据表2中所计算的各参数值，在坐标纸上采用描点、连线的方法，分别绘出Q～H、Q～N和Q～特性曲线。

                            表1            实验装置编号No       

(五)实验分析与讨论

1.选择空载工况、满载工况和任一中间工况，比较水银真空计与真空表、水银压力计与压力表的测量结果，试找出差别并分析原因。

2.试说明影响水泵进口真空值的因素有哪些？影响水泵出口压力值的因素又有哪些？

3.根据所绘出的Q～H、Q～N和Q～性能曲线，确定该泵在最高效率点的参数，并与水泵铭牌参数比较。

4. 若按不低于最高效率的10%作为水泵特性曲线的高效段，试在特性曲线上画出该泵的高效段，并给出该水泵性能表（左极限工况点、额定工况点和右极限工况点的流量、扬程、功率、效率等）。

表2  水泵进口真空和出口压力测量表

水泵轴线相对高程▽_b=             cm 。

表3  水泵性能试验参数测量及计算表

三角堰顶点高程          

图5  离心泵实验性能曲线

 

第二篇：离心式水泵性能测试实验报告.流体输配管网

热能与动力工程专业

《泵与风机》实验报告

离心泵基本性能实验

班级：                      

学号：                        

姓名：                      

能源动力学院

泵风机与节能实验室

一、实验目的

二、实验原理

三、实验仪器

离心泵综合性能实验台一套，见图1；秒表1块；转数测定仪1只。

 

四、数据处理           表1 离心泵性能实验过程数据记录表

表2 离心泵性能实验数据整理表

五、绘制性能曲线

H-Q曲线：

图2   扬程H与流量Q关系曲线

P-Q曲线：

图3   功率P与流量Q关系曲线

η-Q曲线：

 

六、结果分析

（应包括：异常数据分析、处理方式；从图表的数据中得出的结论等。）

七、思考题

1.什么是泵离心泵的工作点？

2.离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门启动？对于小的离心泵，要是开启出口阀门启动，会有什么现象发生？为什么？