离心泵性能实验报告

北京化工大学化工原理实验报告实验名称：离心泵性能实验班级：化工100学号：2010姓名：同组人：实验日期：2012.10.7离心泵性能试验1一、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（tV/）这些参数的关系，根据公式0eHHHH压力表真空表、转电电轴NN、102eHeQN以及轴NNe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puC2/00与雷诺数duRe的变化规律作出Re0C图，并找出在Re大到一定程度时0C不随Re变化时的0C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QHe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。三、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：e0HHHH真空表压力表式中：H真空表——泵出口的压力，2mHO，H压力表——泵入口的压力，2mHO0H——两测压口间的垂直距离，0H0.85m。(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，而输入离心泵性能试验2泵的功率又比理论值高，所以泵的总效率为：轴NNe，102eHeQN式中Ne——泵的有效效率，kW；Q——流量，m3/s；He——扬程，m；——流体密度，kg/m3由泵输入离心泵的功率轴N为：转电电轴NN式中：电N——电机的输入功率，kW电——电机效率，取0.9；转——传动装置的效率，一般取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2d，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：ghppu2121222u或ghu2u2122。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ghCu2u2122对于不可压缩流体，根据连续性方程有1001uuSS离心泵性能试验3经过整理后，可得：2100)(12SSghCu，令2100)(1SSCC，则可简化为：ghCu200。根据u0和S2，可算出体积流量Vs为：ghSCSuV20000s或pSCVS200式中：sV——流体的体积流量，m3/s；P——孔板压差，Pa；0S——孔口面积，m2；——流体的密度，kg/m3；0C——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。具体数值由实验确定。当10/dd一定，雷诺数Re超过某个数值后，0C就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在0C为常数的流动条件下使用。四、装置和流程离心泵性能实验装置与流程图1.孔板压降2.水温3.泵出口压力4.泵入口压力5电机功率以上测量数据显示在数字仪表箱上。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。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，离心泵性能试验4如无异常，就可切断电源，准备实验时使用。2.在进行实验前，首先要排气，开启泵排气完毕后，关闭排气阀，开始实验。3.测泵特性。固定频率(50Hz≈2900r/min），改变阀门开度，调节水流量从大到小，记录孔板压降、水温、泵出入口压力、电机功率相关数据，4.测取10组以上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（如离心泵的型号、额定流量、扬程和功率等）。5.测管路特性。调节流量至使压力表示数为20KPa左右固定不动，按变频器“△”或“▽”键改变电源频率，调节水流量从大到小，分别记录压力表、真空表及孔流计压降示数。共测7组。6．调节阀门开度，继续测量两组不同数据。7．实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。六、实验数据处理原始数据：离心泵型号：HG32-125管道离心泵管径：26mm孔板流量计内径：18mm水温：23℃3997.56kg/m水0.9325mPam水表1.泵的特性曲线测定数据记录表：()pKPa3(/)qmh）（压mH)m（真H()Nkw电44.556.3913.9-0.60.6339.406.0014.5-0.50.6032.535.4015.5-0.30.5726.384.9316.3-0.20.5520.764.3616.9-0.10.5314.503.6517.80.10.4910.113.0318.30.20.476.472.4319.10.20.433.701.8519.70.30.411.391.1420.50.40.370.270.5021.00.40.330.000.0021.50.40.33表2：管路特性曲线数据记录表开度一开度二开度三频率()pKPa）（压mH)m（真H()pKPa）（压mH)m（真H()pKPa）（压mH)m（真H5020.7016.8-0.113.3017.90.16.66190.24516.9013.80.010.7314.70.15.7515.60.34013.1311.10.18.2811.70.24.4712.40.3359.808.60.26.289.10.23.619.50.3307.126.40.24.536.70.32.697.00.3254.794.60.32.954.80.31.814.90.4202.863.00.31.853.10.31.123.20.4离心泵性能试验5数据处理：(1)离心泵特性曲线以及Re0C数据处理以表1第二组数据为例：36.00=0.0016667m/36003600qQse0HHH14.5(0.5)0.8515.85mH真空表压力表0.00166715.85997.560.258355kw102102eeQHNe0.2583550.478435N0.54N轴440.001667997.56Re87356.643.140.0260.0009235duQd003220440.0016670.73729422239.4103.140.009997.56uQCppd处理结果如下：表3Re0C0.00177515.350.26650.4700930350.73840.00166715.850.25840.4784873570.73730.00150016.650.24430.4761786210.73030.00136917.350.23240.4694717780.74040.00121117.850.21140.4432634790.73810.00101418.550.18400.4171531420.73930.00084218.950.15600.3688441150.73500.00067519.750.13040.3369353790.73690.00051420.250.10180.2758269350.74180.00031720.950.06490.1948165980.74580.00013921.450.02910.098172800.7422021.95000)/(3smQ)(emH)(kwNe离心泵性能试验6根据表3数据可以作出泵的特性曲线，如图1所示图1：离心泵特性曲线图作出Re0C曲线，如图2所示图2：孔板流量计Re0C关系图(2)管路特性曲线离心泵性能试验7由图2中Re0C关系图可以看出当雷诺数Re大到一定程度后孔流系数0C趋于平缓保持不变，从图中读出这一定值00.7365C，作为下面求管路特性曲线的已知量。以表2中第二组数据为例：323002216.9100.73653.140.0090.00109m/997.56pQCSse0HHH13.800.8514.65mH真空表压力表不同阀门开度下，改变电机频率后的QHe关系如下表：表5：开度一开度二开度三0.00120717.750.00096718.650.00068419.650.00109014.650.00086915.450.00063616.150.00096111.850.00076312.350.00056112.950.0008309.250.0006659.750.00050410.050.0007087.050.0005657.250.0004357.550.0005805.150.0004565.350.0003575.350.0004493.550.0003613.650.0002813.65根据表5数据可以作出管路特性曲线，如图3所示图3管路特性曲线图)/(3smQ)(emH)(emH)(emH)/(3smQ)/(3smQ离心泵性能试验8七、实验结果讨论与分析1.从图1中可以看出，随着流体流量的增加，扬程呈现下降的趋势；而轴功率呈现上升的趋势。随着流体流量的增加，泵的总效率呈现先增大后减小的趋势，存在着最大功率。由效率曲线得知，最高点坐标（0.00156,0.4766），即在流量约为30.00156m/s时，达到了最大效率为47.66%，查阅资料得知，离心泵的优先工作范围在最佳效率点流量的70﹪-120﹪，由此确定离心泵的最佳工作范围是0.00109-0.00187sm/32.由图2知孔流系数C0随雷诺数的变化逐渐减小，但是依然有幅度，依据理论当雷诺数达到一定程度后孔板系数会趋于定值，因为达到了完全湍流。读出稳定值为0.7365，实验可能因为出现误差而使得结果和理论有偏差，考虑到我们做实验的过程，我们在测量流量时，选取的流量范围过小，容易产生误差。3.由图3管路特性曲线可看出，随着流体流量的增加，管路的压头呈现递增的趋势。管路的特性曲线为2vHzkq，由上图可知H与Q成二次方关系（曲线为抛物线），管路特性方程表明，管路中流体的流量与所需补加能量的关系。由图可分析，第一个开度对应的曲线阻力损失较大，第三个开度对应的曲线阻力损失较小。由此，可得出结论：低阻管路系统的特性曲线较为平坦，高阻管路的特性曲线较为陡峭。所以可判断，为减少能量损失，在管路中，应尽量减少不必要的阀门等器件。八、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．当改变流量调节阀开度时，压力表和