离心泵特性曲线的测定

离心泵特性曲线的测定北京理工大学化学学院董婧1120102745一、实验目的1、掌握离心泵特性曲线的测定方法。2、了解离心泵的构造、安装、使用与操作。二、实验原理离心泵的特性受泵的结构，叶轮形式与转速的影响，特性参数包括流量Ｑ、扬程H、功率N、效率η，对确定的泵，在一定的转速下，H、N、η都随流量Ｑ的改变而变化，以曲线形式表示这些参数之间的关系就是离心泵的特性曲线。离心泵的特性曲线能清楚的反映离心泵的操作性能，是选用离心泵和确定泵的适宜操作条件的主要依据。对任意一台离心泵的特性曲线不能用解析法进行计算，只能通过实验来测定。1、流量Ｑ的测定通过离心泵的流量采用涡流流量计测量，本实验系统中流量计读数与实际流量间的关系式为：式中：Q—流量，f—涡轮转数，Hzk—流量计校正系数，次/升2、扬程H的测定在泵的吸入口和排出口之间列柏努利方程：入入入出出出入出（出入）出入入出入出上式中入出是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努利方程式中其它项比较，入出值很小，可以忽略。上式变为：（出入）出入入出式中：H—离心泵的扬程，m出、入—出口、入口处压强，Pa出、入—出口、入口处流速，m/s出、入—出口、入口测压点高度，m—流体密度，kg/m3g—重力加速度，m/s2将测得的出入和的出入值以及计算所得的入、入代入上式即可求得H的数值。3、功率N的测定功率表测得的功率为电动机的输入功率N电入（KW），泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的输出功率电出（kW）等于泵的轴功率N（kW），即：轴电出电出电入η电所以电入η电式中：η—电动机效率，无因次4、泵效率η的测定η式中：η—泵的效率—泵的有效功率，kW5、转速ｎ的测定三、实验内容测定单级离心泵在不同转速下的特性参数，绘制离心泵特性曲线。1-离心泵2-真空表3-压力表4-变频器5-功率表6流量调节阀7-实验管路8-温度计9-涡轮流量计10-实验水箱11-放水阀12-频率计四、实验装置与流程1、实验装置流程图（见图3-2）2、流程简介如图3-2所示，水泵1将水槽10内的水输送到实验系统，用流量调节阀6调节流量，流体经涡轮流量计9计量后，流回储水槽。3、设备的主要技术数据①离心泵：流量，Q=20～120L/min,扬程H=13.5～19m，轴功率0.55kW。②真空表测压位置管内径。d1=0.025m.③压强表测压位置管内径。d1=0.025m④真空表与压强表测压口之间的垂直距离。h0=0.18m⑤实验管路内径,d=0.040m⑥电机效率为60%。⑦涡轮流量计仪表常数：第1套77.910次/升，第2套77.920次/升⑧功率表型号为PS-139，精度1.0级。⑨泵吸入口真空表：测量范围0.1～0MPa，精度1.5级。⑩泵出口压力表：测量范围0～0.25MPa，精度1.5级。五、实验方法及步骤1、向储水槽10内注入清水。2、检查流量调节阀6，压力表3及真空表2的开关是否关闭(应关闭)。3、启动实验装置总电源，用变频调速器上∧、∨及＜键设定频率后，按run键启动离心泵，缓慢打开调节阀6至全开。待系统内流体稳定，打开压力表和真空表的开关，方可测取数据。4、测取数据的顺序可从最大流量至0，或反之，一般测10～20组数据。5、每次在稳定的条件下同时记录流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。6、实验结束，关闭流量调节阀，停泵，切断电源。六、实验注意事项1、该装置电路采用五线三相制配电，实验设备应良好地接地。2、使用变频调速器时一定注意FWD指示灯亮，切忌按FWDREV键REV指示灯亮，电机会反转。3、启动离心泵前，关闭压力表和真空表的开关以免损坏压力表。七、实验结果及数据处理1、设定频率为30Hz数据处理及计算如下(以f=110Hz为例)：本组实验用的是第二套装置，k=77.920次/升。①算扬程Hf=110Hz,则流量11077.90.4L.4流体温度T=21.1℃，查教材附表可知在此温度下水的密度为997.95k由于进口管和出口管的管径相等，故在公式（出入）出入入出中，入出真空表和压力表的实际位置和测压点的位置在垂直高度上有一定的距离，设这一距离为h，则𝐏压𝐏出𝛒𝐠𝐡𝐏真𝐏入𝛒𝐠𝐡𝛒𝐠𝐡𝟎那么𝐏出𝐏入𝐏压𝐏真𝛒𝐠𝐡𝟎又已知：出入h0.8所以，扬程H（Z出Z入）P出P入g（Z出Z入）P压(Z出Z入)P真g0.18(..)×106997.925×9.81×.8997.95×9.83.688m最后简化可得𝐇𝐏压𝐏真𝛒𝐠②计算功率N由功率表盘可读出电动机的输入功率电入.6Kw又已知电动机的效率为60%，故有泵的轴功率为电入×.6.6×.6.96Kw③泵效率的计算由前面的计算数据可求得泵的输出功率为997.95×9.8×.47×3.688.4575Kw故泵的效率为η.45.96×%46.875%同理可求得其他各组数据，如下表所示：涡轮转数电机功率温度压力表真空表流量密度扬程功率泵效率ηHzkW℃MPaMPaL/skg/m3mkW﹪1100.1621.10.0200.01201.4117997.9253.26880.09647.0568990.1621.20.0300.01101.2705997.9004.18820.09654.2624920.1521.20.0400.00901.1807997.9005.00540.09064.2825850.1521.20.0400.00751.0909997.9004.85220.09057.5733800.1521.20.0440.00501.0267997.9005.00540.09055.8978730.1521.20.0490.00400.9369997.9005.41400.09055.1705640.1421.30.0500.00390.8214997.8755.50610.08452.7036560.1421.30.0550.00300.7187997.8755.92490.08449.6235500.1321.30.0560.00200.6417997.8755.92490.07847.7149440.1321.30.0580.00200.5647997.8756.12920.07843.4371380.1321.30.0600.00200.4877997.8756.33350.07838.7643310.1221.40.0630.00200.3978997.8506.64020.07235.9165200.1121.40.0660.00200.2567997.8506.94660.06626.4451100.1021.40.0690.00200.1283997.8507.25310.06015.186500.0921.50.0710.00000.0000997.8257.25330.0540.0000作出离心泵的特性曲线如下:2.00003.00004.00005.00006.00007.00008.00000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.6000H（m）Q(L/s)H-Q曲线0.0400.0500.0600.0700.0800.0900.1000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.6000N(kW)Q(L/s)N-Q曲线0.000010.000020.000030.000040.000050.000060.000070.00000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.6000η（%）Q(L/s)η-Q曲线2、设定频率为40Hz同理可得如下数据：涡轮转数电机功率温度压力表真空表流量密度扬程H功率N效率ηHzkW℃MPaMPaL/skg/m3mkW％1480.3821.50.0400.0241.8994997.8256.53820.22853.31601360.3721.50.0500.0201.7454997.8257.15110.22255.03451200.3821.50.0650.0161.5400997.8258.27490.22854.71201060.3521.60.0770.0121.3604997.8009.09240.21057.6538930.3321.60.0850.0081.1935997.8009.50100.19856.0598830.3321.70.0920.0061.0652997.77510.01210.19852.7218700.3221.70.1000.0030.8984997.77510.52290.19248.1931610.3021.80.1050.0000.7829997.75010.72750.18045.6665500.2921.80.1070.0000.6417997.75010.93180.17439.4599420.2821.90.1140.0000.5390997.72511.64730.16836.5760290.2521.90.1160.0000.3722997.72511.85160.15028.7817110.2321.90.1210.0000.1412997.72512.36250.13812.378000.2021.90.1260.0000.0000997.72512.87330.1200.0000特性曲线如下：4.00005.00006.00007.00008.00009.000010.000011.000012.000013.000014.00000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.60001.80002.0000H(m)Q(L/s)H-Q曲线0.1000.1200.1400.1600.1800.2000.2200.2400.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.60001.80002.0000N(kW)Q(L/s)N-Q曲线0.000010.000020.000030.000040.000050.000060.000070.00000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.60001.80002.0000η(%)Q(L/s)η-Q曲线3、设定功率为50Hz同理可得如下数据：涡轮转数电机功率温度压力表真空表流量密度扬程H功率N效率ηHzkW℃MPaMPaL/skg/m3mkW％1730.6722.00.0550.03402.2202997.7009.09330.402049.15431580.6922.10.0830.02802.0277997.67511.34140.414054.36641370.6722.20.1070.02001.7582997.65012.97650.402055.54561220.6622.20.1210.01601.5657997.65013.99820.396054.16721050.6322.30.1350.01101.3475997.62514.91820.378052.0477920.6122.30.1450.01001.1807997.62515.83780.366050.0022780.5822.40.1550.00581.0010997.60016.43090.348046.2543660.5622.40.1600.00400.8470997.60016.75790.336041.3428550.5422.50.1660.00400.7059997.57517.37140.324037.0355440.5122.60.1740.00300.5647997.55018.08710.306032