離心泵特性曲線的測定

1、離心泵特性曲線的測定一、 實驗目的及任務i. 了解離心泵結構與特性，熟悉離心泵的使用。ii. 測定離心泵在恒定轉速條件下的特性曲線，并確定泵的最佳工作范圍。iii. 掌握孔板流量計的構造、性能及安裝方法。iv. 測定管路特性曲線。v. 測量孔板流量計的空流系數(shù) C 隨雷諾數(shù) Re 變化的規(guī)律。二、 基本原理離心泵的特性曲線是選擇和使用離心泵的重要依據(jù)之一，其特性曲線是在恒定轉速下?lián)P程 H、軸功率 N 及效率 與流量 V 之間的關系曲線，它是流體在泵內(nèi)流動規(guī)律的宏觀表現(xiàn)形式。由于泵內(nèi)部流動情況復雜，不能用理論方法推導出泵的特性曲線，只能依靠實驗測定。1) 揚程 H 的測定與計算取離心泵進口真空表

2、和出口表處為 1、2 兩截面，機械能衡算方程：22+1+1+ =+2+1+ g2gg2g12由于兩截面見得管長較短，通常將其阻力項hf 歸并到泵的損失中，且泵進出口為等徑管，則有=21+2 1=+g012式中 H0 泵出口和進口間的位差，H0=z2-z1（對于磁力驅(qū)動泵 32CQ-15 裝置，H0=0.3m3；多數(shù)情況下，H0 可忽略，即 H0 并歸入到泵內(nèi)損失中）； 流體密度，kg/m3；g 重力加速度，m/s2;p1、p2 分別為泵進、出口的真空度和表壓，Pa；H1、H2 分別為泵進、出口的真空度和表壓對應的壓頭，m；u1、u2 分別為泵進、出口的流速，m/s；z1、z2 分別真空表、壓力

3、表的安裝高度，m。由上式可知，只要讀出真空表和壓力表上的數(shù)值及兩表的安裝高度差，就可計算出泵的揚程。2) 軸功率 N 的測量與計算N=N 電 k（W）式中N 電 電功率表的顯示值；k 電機傳動效率，可取 k=0.90。3) 效率 的計算泵的效率 是泵的有效功率 Ne 與軸功率 N 的比值。有效功率 Ne 是單位時間內(nèi)流體經(jīng)過泵時所獲得的實際功，軸功率 N 是單位時間內(nèi)泵軸從電機得到的功，兩者差值反映了水力損失、容積損失和機械損失的大小。泵的有效功率 Ne 可用下式計算：e =g故有效功率為=g 100%4) 轉速改變時的換算泵的特性曲線是在恒定轉速下測定所得。但是，實際上感應電動機在轉矩改變時

4、。其轉速也會改變，這樣隨著流量的 Q 的變化，多個試驗點的轉速 n 將有所差異，因此在繪制特性曲線之前，需將實驗數(shù)據(jù)換算為某一定轉速 n下（可取離心泵額定轉速）的數(shù)據(jù)。在 n20%的情況下其換算關系如下：流量 = 1-8離心泵特性曲線的測定 2揚程 =3軸功率 =效率 = g=g=5) 管路特性曲線 H-Q當離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關，還與管路特性有關，也就是說，在液體輸送過程中，泵和管路是相互制約的。在一定的管路上，泵所提供的壓頭和流量必然與管路所需的壓頭和流量一致。若將泵的特性曲線與管路特性曲線繪在同一坐標圖上，兩線交點即為泵在該管路

5、的工作點。因此，可通過改變泵轉速來改變泵的特性曲線。泵的壓頭 H 計算同上。= + + 2+ = + 2g2g其中= + g2 = 2+ = 2+8+22g2g2g5當 H=He 時，調(diào)節(jié)流量，即可得到管路特性曲線 H-Q。6) 孔板流量計孔流系數(shù)的測定孔板流量計的結構如圖 2 所示?？装辶髁坑嬍抢昧黧w通過銳孔的節(jié)流作用，造成孔板前后壓強差，作為測量的依據(jù)。根據(jù)伯努利方程，暫不考慮能量損失，可得2221=12= g2=或2 122g2管徑為 d1，孔板銳孔直徑為 d0，流體流經(jīng)孔板后形成縮脈的直徑為 d2，流體密度為 ，孔板前測壓導管截面處和縮脈截面處的速度和壓強分別為 u1、u2 與 p1

6、、p2 由于縮脈的位置隨流速的變化而變化，故縮脈處截面積 A2 難以知道，而孔口的面積為已知，可用孔板孔徑處的 u0 代替 u2，考慮到流體因局部阻力而造成的能量損失，用校正系數(shù) C 校正以后，則有;22= C2g21對于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程有：1 = 001整理后可得：圖 2孔板流量0 =2g計構造原理圖201 1C令 0 =則又可以簡化為： 0 = 02g21 01根據(jù) u0 和 A0 即可算出流體的體積流量：=32g0000=2 300式中Q流體體積流量，m3/s；2-8離心泵特性曲線的測定p孔板壓差，Pa；A0空口面積，m2； 流體密度，kg/m3；C0孔流系數(shù)?？琢飨禂?shù)的大小

7、由孔板銳孔的形狀、測壓口的位置、孔徑與管徑比和雷諾數(shù)共同決定，具體數(shù)值由實驗確定。當 d0/d1 一定，雷諾數(shù) Re 超過某個數(shù)值后，C0 就接近于定值。通常工業(yè)上定型的孔板流量計都在 C0 為常數(shù)的流動條件下使用。三、 實驗裝置與流程1) 實驗裝置與流程離心泵特性曲線測定裝置流程如圖 1 所示，流程說明略。2) 裝置參數(shù)離心泵特性曲線測定裝置參數(shù)如表 1 所示。名稱規(guī)格參數(shù)備注入口管DN40不銹鋼出口管DN40不銹鋼Q=110L/min，H=15m，上海凱達自水泵磁力驅(qū)動泵 32CQ-15驅(qū)動功：1.1kW，電壓：動化給水設380V，轉速=2900r/min備有限公司裝置參數(shù)孔板流量計C0=

8、0.73，d0=0.021m公稱壓力：0.3MPa，上海自儀九渦輪流量計LWGY-25AOD3T/K儀表有限公精確度：0.5 級司水箱0.60m0.40m0.60m不銹鋼流量調(diào)節(jié)閥100WOG球閥 DN40不銹鋼變頻調(diào)節(jié)器MICROMASTER 4201.5kW，380VSIEMENS儀表序號名稱傳感元件及儀表參數(shù)顯示儀表PI01泵入口壓力壓阻式AI-708ES裝置控制NI02泵電機功率功率傳感器AI-708ESPI03泵出口壓力壓阻式AI-708ES點FI04渦輪流量渦輪流量計AI-708EYSPI05孔板壓差WNK1151 傳感器AI-708ESTI06水溫度Pt100AI-708ES表

9、1離心泵特性曲線測定裝置參數(shù)四、 實驗步驟與注意事項1)實驗步驟i. 水箱加水。給離心泵灌水，排出泵內(nèi)氣體。ii. 檢查電源和信號線是否與控制柜連接正確，檢查各閥門開度和儀表自檢情況，圖 1離心泵特性曲線測定實驗流程圖試開狀態(tài)下檢查電機和離心泵是否運轉正常。3-8離心泵特性曲線的測定iii. 實驗時，逐漸打開調(diào)節(jié)閥以增大流量，待個儀表讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取相應數(shù)據(jù)。（離心泵特性實驗部分，主要獲取實驗參數(shù)為：流量 Q、泵進口壓力 p1、泵出口壓力 p2、電機功率 N 電、泵轉速 n、及流體溫度 t 和兩測壓電高度差 H0）iv. 測定管路特性曲線時，固定閥門開度，改變離心泵電機頻率，測定液體的流量、離

10、心泵進、出口壓力以及電機功率。v. 實驗時，記錄流量計孔板兩端的壓降，測定孔板流量計的 C0-Re 之間的關系，并計算孔流系數(shù) C0。vi. 測取 10 組數(shù)據(jù)左右后，可以停泵，同時記錄下設備的相關數(shù)據(jù)（如離心泵型號、額定流量、揚程和功率等）。vii. 實驗結束，關閉出口閥，停止水泵電機，清理裝置。2) 注意事項i. 一般每次實驗前，均需對泵進行灌泵操作，以防止離心泵氣縛。同時注意定期對泵進行保養(yǎng)，以防止葉輪被固體顆粒損壞。ii. 泵運轉過程中，勿觸碰泵的主軸部分，因其高速轉動，可能會纏繞并傷害身體接觸部位。五、 實驗數(shù)據(jù)記錄與處理離心泵特性曲線平均水溫 t 水=24.1查表：=997.27k

11、g/m3序號功率(kW)流量(m3/h)進口壓(mH2O)出口壓(mH2O)水溫()10.730.000.416.523.720.741.060.416.223.730.802.730.214.823.740.823.490.013.823.850.844.28-0.212.223.960.864.93-0.410.824.170.875.49-0.59.424.380.896.17-0.77.524.490.906.51-0.96.524.5100.926.95-1.15.224.6110.947.05-1.14.824.7管路特性曲線閥門開度較小平均水溫 t 水=25.1查表：=997.0

12、18kg/m3序頻率（Hz）功率(kW)流量(m3/h)進口壓(mH2O)出口壓(mH2O)水溫號()150.110.000.40.424.92100.170.120.40.924.93150.190.420.41.825.04200.260.710.42.825.05250.350.920.44.225.16300.431.140.36.025.17350.541.320.38.125.18400.671.520.310.625.19450.831.710.313.325.210501.011.890.316.125.3閥門開度適中平均水溫 t 水=28.4查表：=997.018kg/m3序

13、頻率（Hz）功率(kW)流量(m3/h)進口壓(mH2O)出口壓(mH2O)水溫號()150.140.000.40.428.32100.150.440.40.828.33150.191.300.41.428.44200.271.780.32.528.45250.362.250.33.828.44-8離心泵特性曲線的測定6300.442.730.25.428.47350.573.220.27.328.58400.733.700.19.428.59450.934.160.111.728.510501.124.580.014.128.6閥門開度較大平均水溫 t 水=28.4查表：=997.018kg

14、/m3序頻率（Hz）功率(kW)流量(m3/h)進口壓(mH2O)出口壓(mH2O)水溫號()150.130.000.40.428.22100.151.300.40.828.23150.192.080.31.228.24200.252.820.21.928.25250.373.530.22.828.26300.464.270.04.128.47350.605.00-0.15.228.48400.755.70-0.26.628.49450.956.40-0.48.528.410501.147.06-0.59.928.470.781.38860350029.280.791.57430385028.

15、590.791.7430423028.7100.812.01-750486028.8數(shù)據(jù)處理：1.離心泵特性曲線(r=2900r/min)序號揚程 H(m)軸功率 N(kW)有效功率(kW)116.40.660.00000.000216.10.670.04640.070314.90.720.11050.154414.10.740.13370.181512.70.760.14770.195611.50.770.15410.199710.20.780.15220.19488.50.800.14250.17897.70.810.13620.168106.60.830.12470.151116.20.

16、850.11880.140揚程 H孔板壓降H=出口壓-進口壓+0.3(m)平均水溫 t 水=28.9查表：=996.972kg/m3=0.818010-3Pas軸功率 N孔板 C0=0.73d0=0.021md1=0.023mN=N 電 kk=0.9（kW）序號電機功率(kW)流量(m3/h)左右水溫()有效功率 Ne10.760.512100244029.0Ne=QHg（kW）20.770.771900269028.830.770.861800280029.0效率 40.760.921700286029.1=50.771.071470305029.160.781.281080335029.1

17、5-8離心泵特性曲線的測定序號 2H=16.2-0.4+0.3=16.1mN= N 電 k =0.740.9=0.67kWNe= QHg=1.0616.19.81997.27=0.0464kW0.0464= 0.66 = 0.0702. 管路特性曲線閥門開度較小閥門開度適中閥門開度較大流量(m3/h)揚程 H(m)流量(m3/h)揚程 H(m)流量(m3/h)揚程 H(m)0.000.300.000.300.000.300.120.800.440.701.300.700.421.701.301.302.081.200.712.701.782.502.822.000.924.102.253.80

18、3.532.901.146.002.735.504.274.401.328.103.227.405.005.601.5210.603.709.605.707.101.7113.304.1611.906.409.201.8916.104.5814.407.0610.70揚程 HH=出口壓-進口壓+0.3(m)序號 2閥門開度較小H=出口壓-進口壓+0.3=0.9-0.4+0.3=0.8(m)3.孔流系數(shù) C0 與雷諾數(shù) Re壓降(Pa)流速 u1(m/s)流速 u0(m/s)雷諾數(shù) Re1孔流系數(shù) C03400.34110.4099563.1250.495507900.51510.6181443

19、8.4440.4907910000.57530.69016126.0540.4872111600.61540.73817251.1280.4839215800.71570.85920063.8120.4822522700.85621.02724001.5690.4813026400.92311.10725876.6920.4811634201.05021.26029439.4250.4809542001.16391.39632627.1330.4809956101.34451.61337689.9640.48076壓降P=P(左)- P(右) (Pa)流速 u1=41(m/s)1 2 3600

20、流速 u00 = 11(m/s)0雷諾數(shù) Re11=1孔流系數(shù) C00=02 序號 2P=P(左)- P(右) =2690-1900=790(Pa)6-8離心泵特性曲線的測定=41=4 0.771= 0.5151 (m/s)1 2 36003.14 0.0232 3600流速 u00.0232=1=1= 0.5151 = 0.409 (m/s)10.0210100雷諾數(shù) Re1=1 1=996.972 0.5151 0.023= 9563.12510.8181 103孔流系數(shù) C0=0.77996.972= 0.495502 0.25 3.14 0.02122 790004.泵的特性曲線(r=2900r/min)泵的最佳工作點：流量 Q=3.55.0m3/h 時，在最高效率點附近。5.管路特性曲線相同阻力損失下，阻力較大的管路，其流量較小；而阻力較小的管路，其流量較大。7-8離心泵特性曲線的測定6. C0-Re 曲線臨界 Re 和流量系數(shù) C0：臨界 Re=12000 時，孔流系數(shù) C0=0.482。六、 實驗結果分析與討論A. 結果分析離心泵特性曲線