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水泵与水泵站实验指导书合肥工业大学土木建筑工程学院水力学实验室二00六年三月目录实验一水泵及抽水装置的认识………………………(1)实验二离心泵特性曲线实验…………………………(1)实验三离心泵并联、串联联合运行实验……………(4)实验四离心泵气蚀实验………………………………(9)实验五离心泵综合性实验……………………………(13)实验一水泵及抽水装置的认识一、实验目的1、结合实物模型了解叶片泵的构造及工作原理2、熟悉叶片泵主要零件的构造和作用,了解管路附件的作用3、了解抽水泵站整体枢纽布置的形式和各构筑物的作用二、水泵及抽水装置模型立式轴流泵模型,蜗式混流泵模型、离心泵抽水动态仿真模型,抽水泵站整体枢纽布置仿真模型。实验二离心泵特性曲线实验一、实验目的掌握离心泵特性曲线(H-Q曲线,N-Q曲线,-Q曲线)的测定方法。二、实验装置三、实验原理1、流量测量:流量采用体积法,采用电子流量计进行测量。tVQ式中:Q:离心泵流量t:计量时间V:t时间流入计量箱内水的体积2、扬程扬程采用离心泵进出口压力表及进口真空压力表进行测量。H=)(100vtPPZ式中:H:离心泵扬程m;Z:离心泵进出口压力表与真空压力表之间的高差m;vtPP:离心泵进出口压力表与真空压力表读值(MPa)3、功率:功率采用马达天平法进行测量。将电机转子固定于轴承上,使电机定子可自由转动。当定子线圈通入电流时,定子与转子之间便产生了一个感应力矩M,该力矩使定子和转子按不同的方向各自旋转。若在定子上安装一套测力矩装置,使之对定子作用一反向力矩M,(P2画线部分)的长度,便可求出感应力矩M。该力矩与转子、旋转角速度的乘积即电机的输出功率。转子旋转角度速度可通过转速表测量求得。602nLGMMN式中:N:电机的输出功率W;M:定子与转子间的感应力矩Nm;:转子的旋转角速度1/s;G:台称读数kg(换算成N)L:力臂的长度mn:电机的转速4、效率:效率等于离心泵的有效功率与电机的输出功率或轴功率之比,即:NgQH式中:——离心泵的效率;——水的密度1000kg/m3四、使用步骤1、准备工作用手盘动电机与水泵的联轴器,使其转动自如;半开吸水管阀门;半开压水管阀门;转动出水口,令其流向回流水箱;打开计量放空阀门,让水放空后,关闭此阀;2、实测:启动电机;均匀开启压水管阀门至全开,稳定后,记录压力表和真空表读值,用转速表测转速,记录台称读值。同时用电子流量计计量流量。若压力表指针有波动,读值取平均值;再适当关小压水管阀门,重复上述过程。从最大流量到零流量,此重复过程应为十次左右。可根据压力表读值变化范围,确定阀门每次的调节量;为体现出吸水管的真空状态,可适当关小吸水管阀门。但不可过小,以免出现气蚀现象。五、纪录表格rpmnmLmZ_____________________0NP(m米柱)Pv(m米柱)H(m)Q(m3/s)G(N)G(N)12345678910六、分析1、将所测数据求出的流量、扬程、功率和效率,对应地点绘在座标纸上。流量为横坐标,扬程、功率和效率为纵坐标。2、曲线绘好后,任给一条管路性能曲线,找出离心泵的工况点并分析在其它工况点离心泵的性能。实验三离心泵并联、串联运行实验一、实验目的验证离心泵联合运行、即串联或并联工作时的性能以及与单泵运行时性能的关系。二、实验装置三、实验原理1、流量流量采用体积法进行测量。tVQ式中:Q——泵系统的流量1/s;t——计量时间s;V——t时间内流入计量箱内水的体积L。2、扬程扬程采用离心泵进出口压力表及真空力表进行测量。(1)单泵)(100VPPZH式中:H——离心泵扬程m;Z——离心泵进出口压力表与真空表高差m;VPP,——离心泵进出口压力表与真空表读值Mpa。(2)串联)(100VBVABAsPPPpzH式中:H——串联泵总扬程m;BAPp,——A、B泵出口压力表读值MPa;VBVApP,——A、B泵进口真空压力表读值,该读值在正压时取负Mpa。(3)并联)(100VPPzH式中各项含义同单泵。3、串联泵性能叠加原理将串联在一起的两台单泵的扬程与流量关系曲线,按相同流量下扬程相加,即所谓竖加法原理,合成两台泵串联工作时的扬程与流量关系曲线。4、并联泵性能叠加原理将并联在一起的两台单泵的扬程与流量关系曲线,按相同扬程下流量相加,即所谓横加法原理,合成两台泵并联工作时的扬程与流量关系曲线。四、使用步骤1、单泵(1)准备·全开泵吸水管阀门4A或4B,全开系统出口阀门7A或7B;·关闭串联切换阀门5A或5B、6A或6B、并联切换阀门8;·关闭压水管阀门3A或3B;·搬动系统出水口5或6,令其指向泄水水箱4;·打开计量水箱放空阀7或8,待水放空后,关闭此阀;·用手盘动电机与水泵的联轴器,使其转动自如。(2)实测·启动电机;·均匀开启压水管阀门3A或3B直至全开,稳定后,记录压力表和真空表读值。同时使用计量水箱2或3和秒表计量t时间内流入计量水箱水的体积V,读值后,打开放空阀门7或8将水放空,然后关闭此阀。若压力表指针或水箱液面有波动,读值时取平均;·再适当关小压水管阀门3A或3B,重复上述过程。从最大流量到零流量,此重复过程应为10次左右。可根据压力表读值变化,确定阀门每次的调节量;·A泵和B泵可同时操作。2.串联(1)准备·全开吸水管阀门4B、串联切换阀门6B、5A、系统出口阀门7A;·关闭吸水管阀门4A、串联切换阀门6A、5B、系统出口阀门7B。并联切换阀门8;·关闭压水管阀门3A,3B;·搬动系统出水口5并令其指向泄水水箱4;·打开计量水箱放空阀门7,水放空后,关闭此阀。(2)实测·首先启动B泵电机,然后均匀开启压水管阀门3B至全开;·再启动A泵电机,然后均匀开启压水管阀门3A至全开,并以3A为调节阀门,按上述单泵方法进行实测。3、并联(1)准备·全开吸水管阀门4A、4B,并联切换阀门8;·关闭串联切换阀门5A、5B、6A、6B、压水管阀门3A、3B、系统出口阀门7A、7B;·搬动系统出水口5并令其指向泄水水箱;·打开计量水箱放空阀门7,水放空后,关闭此阀。(2)实测·分别启动A泵电机B泵电机;·分别均匀开启压水管3A、3B至全开;·均匀并缓慢开启系统出口阀门7A至全开,并以7A为调节阀门,按上述单泵方法进行实测;·由于并联系统流量比较大,每次计量结束时,应将系统出水口对准泄水水箱内的泄水管,以免水溢出影响测量。五、记录表格表1单泵Z_________NoPAPVAHAVAtAQA12345678910Z___________NoPBPVBHBVBtBQB12345678910表2串联Z___________NoPAPVAHAVAtAQA12345678910表3并联Z___________NoPPVHVtQ12345678910六、分析1、将所测数据求出扬程和流量,对应地点绘在坐标纸上。流量为横坐标,扬程为纵坐标。2、将两台单泵扬程与流量性能曲线分别按竖加法和横加法原理,绘出串联与并联的扬程与流量性能曲线,并与实测进行比较。七、讨论1、曲线绘好后,任给一条管路性能曲线,分别找出单泵运行和联合运行时的工作点,比较联合运行与单泵运行时扬程及流量的叠加关系。2、若单泵叠加曲线与实测不符,分析原因。实验四离心泵气蚀实验一、实验目的:(1)确定离心泵在定转速和定流量下的气蚀余量。(2)观察离心泵在发生气蚀时的水流现象。二、实验装置:三、实验原理:离心泵运转时,若水泵进口处的压强低于大气压,且降至汽化压强,并在水中存在足够的汽化核,则部分液体开始汽化,变为蒸汽,同时原来溶于水中的气体也会逸出,形成许多小的气泡。这些气泡随同水流流入泵内,在高压作用下,迅速破裂,产生巨大的冲击力,作用于叶轮上。此时泵的扬程、流量和效率急剧下降,甚至出现断流,这种现象称之为气蚀。气蚀现象对水泵有极大的破坏性,所以在离心泵的使用及安装上应绝对避免。具体方法可采用加粗吸水管以减少其流速水头和控制水泵的安装高度(即泵轴线至吸水池的液面距离)。水泵运行中气蚀发生在压强等于或略最低点,即叶片进口的背面,但该点压强难以控制和测量,通常在泵的进口处安装真空表,以进口的真空该点压强气蚀的发生。如前所述,气蚀发生在压强小于其相应的气化压强处。为了表示水泵抗气蚀性能的强弱,引入气蚀余量的概念,定义为:水泵入口断面的能量与汽化压强之差,即:gPZgvgpgphVa)2(11式中:h——气蚀余量(m)Pa——大气压强(Pa)P1——水泵进口处真空表的读值,是相对压强,为负值(Pa)v1——水泵吸水管内的流速(m/s)Pv——气化压强(绝对压强,Pa)Z——真空表与吸水管之间的中心距(m)气蚀余量h由泵的结构决定,无法精确计算,可通过实验确定。开始发生气蚀时的气蚀余量称为临界气蚀余量,以hmin表之,为确保安全运行,需留有一定安全量,称为必须气蚀余量,以[h]表示,规定[h]=hmin+0.3m必须气蚀余量[h]是水泵抗气蚀性能强弱的唯一指标,[h]愈小,抗气蚀性能愈好。对于同一台水泵[Ah]随流量而变化,当流量增大时,[h]将急剧上升。四、实验步骤:(1)起动水泵,将流量调至某一固定值(以最大值为宜)。测读压力表及真空表的值;(2)关闭贮水罐上的通气阀,并启动真空泵,将贮水罐水面上的气压抽至某一真空值关闭抽气孔小阀。测读压力表及真空表的值;(3)继续抽真空(在0.05前,每次间隔0.01),重复上述步骤;(4)当贮水罐表面真空值达0.07时,减小间隔,重复上述步骤;(5)当贮水罐表面真空值达某一值时,水泵扬程及流量急剧下降,此时水泵产生气蚀,记录下临界状态时压力表和真空表的读值,计算出临界气蚀余量hmin和必须气蚀余量[h]。五、实验纪录(A)Zˊ(真空表与压力表的中心距)______(m)0NQ(m3/h)压力表读值P(mpa)真空表读值P1(mpa)扬程)(1mZpPHgg123456(B)Q=__________m3/h真空表与吸水管间的中心距Z=_____________(m)0N压力表读值P(mpa)真空表读值P1(mpa)扬程)(1mZgpgPH123456(C)d(吸水管直径)=32mt=______℃PV(汽化压强)=______(m)Z(真空表与吸水管的中心距)=______(m)0NQ(m3/h)V1(m/s))(21mgVP1(mpa)气蚀余量h(m)必须气蚀余量[h](m)123456六、实验要求(1)绘制常压下水泵的H~Q曲线(根据纪录A)(2)以真空表读值P1为横坐标,绘制V~H曲线,当达到某一示值,H急据下降时,该点即为产生气蚀的真空度。(根据记录B)(3)绘制流量Q与气蚀余量的关系曲线Q~h(根据记录C)七、注意事项:(1)整个实验必须在系统密闭的状态下进行(不漏水、不漏气、以贮水罐上的真空表读值在一段时间内保持不变为准),否则应检漏后再进行实验。(2)水泵不可在气蚀状态下长期工作,所以找出临界点,产生气蚀后,水泵应适时关闭。八、附录不同海拔高度的大气压海拔高度(m)0200400600800100015002000300040005000大气压(mH2o)10.3310.19.89.69.49.28.88.17.26.35.5不同水温的汽化压强水温(℃)5102030405060708090100汽化压强(mH2o)0.070.120.240.430.751.252.023.174.827.1410.33实验五离心泵综合实验台(LBZ—12)本实验装置是可以进行离心泵特性曲线的测定实验、离心泵汽蚀实验和串并联实验的一种多功能综合实验台。本实验台可进行如下实验:1、掌握离心泵特性曲线(H-Q曲线,N-Q曲线,η-Q曲线)的测定方法。2、泵汽蚀余量实验。3、泵的串并联实验。一、实验台的结构及工作原理实验台简图MPa表压力MPa空表压力真Pa表力Pa空表真实验台
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