实验名称：离心泵的性能测试

班级：   姓名：  学号：

一、    实验目的

1、  熟悉离心泵的操作，了解离心泵的结构和特性。

2、学会离心泵特性曲线的测定方法。

       3、了解单级离心泵在一定转速下的扬程、轴功率、效率和流量之间的关系。

二、    实验原理

离心泵的特性主要是指泵的流量、扬程、功率和效率，在一定转速下，离心泵的流量、扬程、功率和效率均随流量的大小改变。即扬程和流量的特性曲线H=f（Q）；功率消耗和流量的特性曲线N_轴=f（Q_e）;及效率和流量的特性曲线?=f(Qe);这三条曲线为离心泵的特性曲线。他们与离心泵的设计、加工情况有关，必须由实验测定。

三条特性曲线中的Qe和N轴由实验测定。He和?由以下各式计算，由伯努利方程可知：

He=H_压强表+H_真空表+h₀+   

式中：

     He——泵的扬程（m­——液柱）

     H_压强表——压强表测得的表压（m­——液柱）

     H_真空表——真空表测得的真空度（m­——液柱）

     h₀——压强表和真空表中心的垂直距离（m）

     u₀——泵的出口管内流体的速度（m/s）

     u1——泵的进口管内流体的速度（m/s）

     g——重力加速度（m/s²）

流体流过泵之后，实际得到的有效功率：Ne=;离心泵的效率：。在实验中，泵的周效率由所测得的电机的输入功率N_入计算：N_轴=η_传η_电N_入

式中：

   Ne——离心泵的有效功率（kw）

   Qe——离心泵的输液量(m3/s)

   ρ——被输进液体的密度（kg/m3）

   N_入——电机的输入功率（kw）

   N_轴——离心泵的轴效率（kw）

   η——离心泵的效率

   η_传——传动效率，联轴器直接传动时取1.00

   η_电——电机效率，一般取0.90

三、    实验装置和流程

1， 装置

1） 被测元件：离心泵——进口管径mm;出口管径mm

2） 测量仪表：

真空表  压力表 测量计 功率表 MDD智能流量仪——装置仪的仪表常数为324.79次/升，装置二的仪表常数为324.91次/升。

3） 循环水箱

2， 流程

离心泵性能测试流程图

1)离心泵        2)真空表        3)压力表         4)流量计       5)循环水泵       6)引水阀         7)上水阀          8)调节阀           9)排水阀        10)底阀

四、    实验步骤

1， 开放上水阀门，水箱充至80%。

2， 关闭功率表，流量计的二次仪表及调节阀。

3， 开启引水阀，反复开启和关闭放气阀，尽可能排除泵体内的空气。排气结束，关闭引水阀。

4， 启动离心泵（首先检查泵轴是否转动，全关阀8，后启动）。

5， 开启各仪表开关。

6， 开启调节阀至最大开启度，出最大流量范围合理分割流量，进行实验步点。

7， 由调节阀调节流量，每次流量调节稳定后再读取各实验数据。

8， 实验装置恢复原状，并清理实验场地。

五．实验数据记录

实验装置号：Ⅱ 号装置  ， 电机转速：2900r/min，   进口管径：40mm

出口管径：25mm，   仪表常数：324.79次/升，水温：24.0°C

功率表系数：3    h₀=0

以序列1为例的计算过程：

1）      流量===0.0034m³/s=12.09m³/h

2）      u₁===2.67m/s

3）      u₀===6.85m/s

4）      H_表压===14.32m

5）      H_真空度===2.97m

6）     
=15.01+2.86+=17.3m

7）      ==0.57kw

8）      N==0.9×1×3409×0.001=1.01kw

9）      η=×100%==56.50%

六：实验数据处理

七:实验结果及讨论

1， 绘出所测离心泵的特性曲线图，并与制造厂给出的特性曲线图比较。

 

2， 实验中如何根据压力表的读数来调节流量使流量的分布较为均匀？

先读出流量最大和流量最小时压力表的读数p1和p2，在期间均分n段，每段为p，然后再最小值时一次次增大p,此时流量的分布较为均匀。

3， 离心泵开启前为什么要灌泵？

离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以在启动前必须向壳内灌满液体。

4， 为什么离心泵启动时要关闭出口阀和拉下功率表的开关？

启动离心泵，为了使启动功率最小，启动前关闭泵的出口阀；为了防止启动瞬间电机感抗对仪表造成可能的破坏，应先关闭功率表的开关。

5， 正常工作的离心泵，在其进口管上设阀门是否合理，为什么？

不合理，正常工作时，液体流速一定，没有必要设置阀门。通常情况下是不合理的。若是泵运转前阀门未打开，会烧毁泵。但实验时设阀门用于调节流量，亦可用于检修。

6， 为什么在离心泵进口管下端安装底阀？从节能观点上看，底阀的装设是否有利？你认为如何改进？

灌泵时需要。不装底阀，泵一旦停下来，吸水管的水就会全部漏光，就得重新灌水，为了减少这个麻烦，就装个底阀，避免水漏光而重新灌水。

从节能的观点看，这对节能非常不利。如果采用负吸式的（水泵高程比吸水水面高程低）就不需要底阀了。

。

 

第二篇：离心泵性能实验报告

化工原理实验报告

    

实验名称：       离心泵性能实验        

班  级：     化工0808    

姓   名：      黄思达     学  号：   200811237   

同组人员：    彭杨 黄鑫 刘依农    

实验名称：  离 心 泵 性 能 实 验  

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。

(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，m_H2O；，

H_压力表——泵入口的压力，m_H2O；

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

式中 Ne——泵的有效效率，kW；

      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。

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：

或

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

对于不可压缩流体，根据连续性方程有

经过整理后，可得：

令，则可简化为：

根据u₀和S₂，可算出体积流量V_s为

或

式中：V_s——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

图一、离心离心泵性能实验装置和流程

1 水箱    2 离心泵    3涡轮流量计

4 孔板流量计d₀=21mm    5流量调节阀

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，准备实验。

2.测定离心泵特性曲线实验时，先将流量调到最大，然后由大到小平均测取10组数据，第9组流量为0.7 m³/h，最后一组数据为0流量。

3.测定管路特性曲线时，固定流量分别为5、4、3 m³/h，改变频率，测取10组数据。

4.测定孔流系数时，先将流量调节到最大，然后由大到小平均间隔测取20组数据，且最后一组数据为0.7 m³/h。

5.记录好数据。

6.实验结束，停泵，清理现场。

五、数据处理

原始数据记录如下：

水温：16.4℃

该温度下，水密度：ρ=998.2 kg/ m³，粘度μ=1.004mPa*s

表1. 泵的特性曲线测定数据记录表

表2. 管路特性曲线数据记录表1

表3.管路特性曲线数据记录表2

表4.管路特性曲线数据记录表3

(1)离心泵特性曲线

扬程计算：He = H_压力表+ H_真空表+ H₀

                 

流量计算：Q=0.459^2*(h末-h始)/t

泵的有效功率计算：

N_轴=  N_电?η_电?η_传

(2)管路特性曲线

He = H_压力表+ H_真空表+ H₀

 (3)孔流系数

雷诺数Re计算：

孔流系数计算：

相关计算结果如下：

通过计算作图所知，离心泵特性曲线数据中第8组合第10组误差较大，故将其舍去。

离心泵特性曲线计算结果表

孔流系数计算结果表

管路特性曲线扬程计算结果表

（1）

   

（2）

（3）

六、实验结论及误差分析

将上述计算结果用MATLAB拟合相关曲线如下

结果分析：

由图可知，泵的扬程随流量的增大而减小，泵的轴功率随流量的增大而增大，而泵的效率则存在最大值。

由图可得实验所用离心泵较为适宜的工作范围是体积流量q_v在0.001m³/s到0.002m³/s之间。在该流量范围内离心泵的总效率较高。

由图Co-Re曲线可得，Co在一定范围内可视为不变，可由图估得Co=0.867。代入得到在不同下的q_v，进而得到不同流量下的管路特性曲线。

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。

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，在启动前为何要关闭调节阀？

答：在同一压头下，泵进、出口的压差却与流体的密度成正比，如果泵启动时，泵体内是空气，而被输送的是液体，则启动后泵产生的压头虽为定值，但因空气密度太小，造成的压差或泵吸入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内。因此，离心泵启动前要管泵；关闭流量调节阀门，可以让液体充满泵，排净空气。

2.试分析气缚现象与气蚀现象的区别。

答：“气缚”现象是指泵启动时泵体内存有气体，由于气体的密度比液体的小得多，叶轮转动时产生的离心力很小，叶轮中心形成的负压很小，不足以将液体引入叶轮中心，也就不能输送介质。解决方法石材用灌泵等方法将气体赶出来。

“气蚀 ”现象是离心泵设计不足或运行工况偏离设计产生的一种不正常状况。叶轮进口处的压力与输送介质的饱和蒸汽压相同时，液体介质就会发生气化，体积骤然膨胀，就会扰乱叶轮进口处液体的流动。气泡随液体进入叶轮被压缩，高压使气泡突然凝结消失，周围的液体会以极大的速度补充原来的气泡空间，从而产生很大的局部压力，这种压力不断的冲击叶轮表面，就会使叶轮很快损坏。“气蚀 ”发生时，泵体震动，响声加大，泵的流量、压力明显下降。解决方法是1、选择足够的气蚀余量。2、及时改变不正常的运行工况，如冷却介质，改变入口压力等。

3.根据什么条件选择离心泵？

答：主要根据流量、扬程、液体性质等选择离心泵，还要考虑泵的吸程是否足够。

4.从你所得的特性曲线中分析，如果要增加该泵的流量范围，你认为可采取哪些措施？

答：可以减少泵所需要传送的量程，还可以减小液体的粘度，改变液体，使用比重较小的液体。

5.试分析允许汽蚀余量与泵的安装高度的区别。

答：汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用米标注，用（NPSH）r。吸程即为必需汽蚀余量Δh：即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。

离心泵安装高度 = 水泵的允许真空值 - 吸水管的流速水头 - 吸水管的沿程水头损失 - 局部水头损失