离心泵性能实验报告(带数据处理)

1实验三、离心泵性能实验姓名：杨梦瑶学号：1110700056实验日期：2014年6月6日同组人：陈艳月黄燕霞刘洋覃雪徐超张骏捷曹梦珺左佳灵预习问题：1.什么是离心泵的特性曲线？为什么要测定离心泵的特性曲线？答：离心泵的特性曲线：泵的He、P、η与QV的关系曲线，它反映了泵的基本性能。要测定离心泵的特性曲线是为了得到离心泵最佳工作条件，即合适的流量范围。2.为什么离心泵的扬程会随流量变化？答：当转速变大时，，沿叶轮切线速度会增大，当流量变大时，沿叶轮法向速度会变大，所以根据伯努力方程，泵的扬程：H=（u22-u12）/2g+(p2-p1)/ρg+(z2-z1)+Hf沿叶轮切线速度变大，扬程变大。反之，亦然。3.泵吸入端液面应与泵入口位置有什么相对关系？答：其相对关系由汽蚀余量决定，低饱和蒸气压时，泵入口位置低于吸入端液面，流体可以凭借势能差吸入泵内；高饱和蒸气压时，相反。但是两种情况下入口位置均应低于允许安装高度，为避免发生汽蚀和气缚现象。4.实验中的哪些量是根据实验条件恒定的？哪些是每次测试都会变化，需要记录的？哪些是需要最后计算得出的？答：恒定的量是：泵、流体、装置；每次测试需要记录的是：水温度、出口表压、入口表压、电机功率；需要计算得出的：扬程、轴功率、效率、需要能量。一、实验目的：1.了解离心泵的构造，熟悉离心泵的操作方法及有关测量仪表的使用方法。2.熟练运用柏努利方程。3.学习离心泵特性曲线的测定方法，掌握离心泵的性能测定及其图示方法。4.了解应用计算机进行数据处理的一般方法。二、装置流程图：图5离心泵性能实验装置流程图21水箱2Pt100温度传感器3入口压力传感器4真空表5离心泵6压力表7出口压力传感器8φ48×3不锈钢管图9孔板流量计d=24mm10压差传感器11涡轮流量计12流量调节阀13变频器三、实验任务：1．绘制离心泵在一定转速下的H（扬程）~Q（流量）；N（轴功率）~Q；η（效率）~Q三条特性曲线。2．绘制不同频率下离心泵管路特性曲线四、实验原理：1．离心泵的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速，在恒定转速下，离心泵的性能——扬程、功率和效率与其流量呈一定的函数关系。通常用水做实验测出它们之间的关系以曲线表示，即He～Q、N轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。在实验中只要测出泵的流量、进口与出口压力和泵消耗的功率，即可求出泵的特性曲线。根据流体力学方程，亦即柏努利方程：在离心泵进口、出口之间进行能量衡算，则：u12/2g+p1/ρg+z1+H=u22/2g+p2/ρg+z2+Hf（m）H=（u22-u12）/2g+(p2-p1)/ρg+(z2-z1)+Hf（m）由于：阻力损失Hf可以忽略，则：H=（u22-u12）/2g+(p2-p1)/ρg+(z2-z1)（m）Ne=QHρgη=Ne/N×100℅p1—进口压力,Mpa，p2—出口压力,MPa，H—扬程,m，1．Q—流量,m3/s，Ne—有效功率,W，N—轴功率，W2．管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。本实验中，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：3．2.0进口表压出口表压HHHHemH2O4．虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。五、实验准备操作：离心泵的开启5．开启总电源，使配电箱带电；打开配电箱上泵开关，使变频器带电6．调节变频器为手动。在变频器通电后，按“P”键，当显示“r0000”时，按“△”或“▽”键找到参数“P0700”，再按“P”键，调节“△”或“▽”键将其参数值改为1（调成“自动”时该参数设置为“5”），按“P”键将新的设定值输入；再通过“△”或“▽”键找到参数“P1000”，用同样方法将其设置为“1”；按“Fn”键返回到“r0000”，再按“P”键退出。7．流量调节阀和双泵并联阀门处于关闭状态。手动按下变频器控制面板上“绿色按钮”启动水泵，再按“△”或“▽”键改变电源频率，使其示数为“50.00”，完成离心泵启动。3六、实验步骤：1．检查电机和离心泵是否正常运转。打开电机的电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。2．泵特性曲线数据测定。开启离心泵，调节流量调节阀，由小到大逐渐增大流量，按讲义规定测取10组水流量、水温度、功率、进口表压、出口表压数据，注意在数据稳定后再读取记录。3．管路特性曲线测定。固定一个阀门开度，通过变频器间隔4Hz调节频率由50到10Hz测取11组水流量、进口表压、出口表压数据。改变阀门开度，重复上面操作，得到另外两条不同阀门开度下的管路特性曲线4．实验测定完毕，最后按变频器控制面板上“红色按钮”停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程、功率等），关闭配电箱上泵开关和总电源开关。七、数据记录及处理：1.测量并记录实验基本参数：离心泵额定功率：0.55kW离心泵扬程：21.13m离心泵流量：1.2-7.2m3/h-1实验液体：水实验数据记录及整理：泵特性（转速）：序号水流量Q/m3•h-1水温度T/℃出口表压P2/mH2O入口表压P1/mH2O电机功率N/kW扬程H/mH2O轴功率/kW效率η/%10.627.020.60.20.4720.60.4237.7472127.120.20.20.4820.20.43212.3931.627.319.60.20.5119.60.45918.104227.519.20.20.5419.20.48620.9352.528.418.60.10.5618.70.50424.576328.718.10.10.5918.20.53127.247428.917.00.10.6517.10.58530.9785.529.115.000.7215.20.64834.17405101520051015202530350123456Q(m3/h-1)qvN-qvH-qvH(mH2O)离心泵的特性曲线/%kw泵的特性曲线1管路特性-1（阀门开度）：序号频率/Hz水流量Q/m3•h-1水温度T/℃出口表压P2/mH2O入口表压P1/mH2O需要能量H/mH2O1506.3529.713.7-0.114.02465.8729.811.8012.03425.3830.010.0010.24384.8730.18.208.45344.3530.26.60.16.76303.8330.25.20.15.37263.3130.34.00.14.18222.7730.32.90.13.09182.2230.32.00.22.010141.6630.31.20.21.2管路特性曲线扬程H-流量Q15管路特性-2（阀门开度）：序号频率/Hz水流量Q/m3•h-1水温度T/℃出口表压P2/mH2O入口表压P1/mH2O需要能量H/mH2O1503.8830.417.20.117.32463.5830.514.70.114.83423.2830.612.40.112.54382.9730.610.20.110.35342.6630.78.20.18.36302.3430.76.40.26.47262.0230.74.90.24.98221.6930.83.50.23.59181.3530.82.40.22.410141.0130.91.50.21.5管路特性曲线扬程H-流量Q201234560246810121416管路特性-1管路特性-2H-QH/mH2OQ(m3/h-1)6数据处理过程：以每组数据的第一组数据为例，计算过程如下：本实验中，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：2.0进口表压出口表压HHHHemH2O泵特性曲线物理量计算：扬程He：水在该温度下的密度：339731000))208.25(04.0205.1(mkgmkgHe=H出口表压-H入口表压+z=H出口表压-H入口表压+0.2mH2O=（20.6-0.2+0.2）mH2O=20.6mH2O轴功率：N=N电机×90%=0.47kW×90%=0.423kW泵的效率：%747.7%100423.01000360081.99736.06.20NgQHNNee管路特性的物理量计算：需要能量H/mH2OHe=H出口表压-H入口表压+z=H出口表压-H入口表压+0.2mH2O=（13.7+0.1+0.2）mH2O=14.0mH2O结果分析和误差来源讨论：结果分析：通过实验可以看出离心泵在特定的转速下有其独特的特性曲线，而且不受管路特性曲线的影响。在固定的转速下，离心泵的流量、压头和效率不随被输送的液体的性质（如密度）而改变，但泵的功率与液体密度成正比关系。在实验过程中，由于流量的范围取得不够大，使得泵的效率曲线随流量的变化范围在本次测量中体现得不完善。我们从泵的特性曲线1中可以看到，流量的变化在0—6m3•h-1之间，泵的效率在流量增大到一定程度时，而流量的增加而减小。误差来源：实验用的水的水温在泵的流量变化时也会发生变化，而实验最后取得是温度的平均值，这样就会在小地方上出现一定的误差。真空表和压力表的单位不是MPa就是KPa过大，而刻度分的又不细致，这样用肉眼的读数就会产生一定的系统误差。由于是湍流，导致真空表和压力表的指针一直在波动，这样就导致了一定的实验误差。水箱中的水都在波动，而且示数分的不细致在读书中也产生了一定的误差。