泵與風機實驗指導書華北電力大學

1、泵與風機實 驗 指 導 書 賈瑞宣 張輝 編華北電力大學二 OO六 年 十 月 前 言1 實驗總體目標通過學生親自實踐泵與風機課程的三個實驗，增強學生綜合分析能力、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理及查閱資料能力，培養(yǎng)學生的實踐與創(chuàng)新能力。 適用專業(yè)熱能與動力工程專業(yè)、核能與動力工程專業(yè)、建筑環(huán)境與設備工程專業(yè) 先修課程泵與風機、熱工測量、工程流體力學 實驗課時分配實驗項目學時實驗一 離心風機性能實驗1實驗二 軸流風機性能實驗1實驗三 離心泵綜合實驗2 實驗環(huán)境泵與風機實驗對實驗環(huán)境有如下要求： 實驗室最好安排在一層，要求實驗室離教室和辦公室有一定距離，以防止實驗時的噪聲影響正常的教學和辦公。 風機實驗室

2、安排在窗戶較多的屋子，做實驗時室外最好風力不要太大。 離心泵實驗室要求有自來水或離取水位置較近。 實驗室內(nèi)要求有黑板。 實驗總體要求對于泵與風機實驗，有以下幾點總體要求： 在做實驗前，要求學生認真學習實驗指導書，并復習所學泵與風機、熱工測量、工程流體力學等課程的相關知識。 實驗前，要求實驗室向?qū)W生開放，以便學生了解實驗設備和測量設備，以及對整個實驗有感性認識。 對于驗證性實驗，要求學生在實驗前就已很好地掌握了測量設備的工作原理、使用方法以及實驗步驟。 對于綜合性、設計性實驗，應適當提前向?qū)W生布置任務。學生應根據(jù)實驗任務，查閱資料，進行理論分析和研究，確定實驗方案，或根據(jù)規(guī)定的實驗方案，確定實驗

3、步驟。學生擬定的實驗方案或?qū)嶒灢襟E，應經(jīng)過指導教師審查同意后方可進行實驗。 實驗后，要求學生按要求整理實驗數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告，并提出或回答相關問題。 本實驗的重點、難點及教學方法建議 本實驗的重點：是對教材所講科學規(guī)律進行驗證，掌握相關參數(shù)的測量方法。 本實驗的難點：綜合性設計性實驗的實驗方案確定、實驗步驟的確定。 教學方法建議：采用多媒體手段對實驗進行必要的講解和布置實驗任務；綜合性設計性實驗分組進行方案論證；實驗現(xiàn)場更多發(fā)揮學生的主動性，教師只做必要的輔導。 目 錄實驗一離心風機性能實驗.4實驗二軸流風機性能實驗.5實驗三離心泵綜合實驗.8實驗一 離心風機性能實驗一、實驗目的1熟悉風機性能

4、測定裝置的結(jié)構與基本原理。2掌握利用實驗裝置測定風機特性的實驗方法。3通過實驗得出被測風機的氣動性能（P-Q，Pst-Q，in-Q，stjn-Q ，N-Q曲線）4通過計算將測得的風機特性換算成無因次參數(shù)特性曲線。5將試驗結(jié)果換算成指定條件下的風機參數(shù)。二、實驗類型本實驗為驗證型兼有設計型的特點。三、實驗儀器實驗臺的結(jié)構如圖所示。根據(jù)國家關于GB1236通風機空氣動力性能實驗方法標準，設計并制造了本試驗裝置。本試驗裝置采用進氣試驗方法，風量采用錐形進口集流器方法測量。裝置主要分三部分（見圖1）。試驗風管主要由測試管路，節(jié)流網(wǎng)、整流柵等組成?？諝饬鬟^風管時，利用集流器和風管測出空氣流量和進入風機的

5、靜壓Pest1，整流柵主要是使流入風機的氣流均勻。節(jié)流網(wǎng)起流量調(diào)節(jié)作用。在此節(jié)流網(wǎng)位置上加銅絲網(wǎng)或均勻地加一些小紙片可以改變進入風機的流量。測功率電機6，用它來測定輸入風機的力矩，同時測出電機轉(zhuǎn)速，就可得出輸入風機的軸功率。四、實驗結(jié)果1測試數(shù)據(jù)的整理計算（表2）。2繪制被測風機的空氣動力性能曲線。3將測得參數(shù)換算成無因次量，繪制無因次性能曲線。4將試驗結(jié)果換算成指定條件下的風機參數(shù)。實驗二 軸流風機性能實驗一、實驗目的本實驗臺是可以進行離心泵特性曲線測定實驗、離心泵汽蝕實驗和離心泵啟停及串并聯(lián)實驗的一種多功能綜合實驗臺。通過實驗，使學生掌握離心泵基本性能參數(shù)的測量方法，培養(yǎng)學生的綜合分析能力

6、、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理以及查閱資料的能力，著重培養(yǎng)獨立解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力和組織管理能力。1學會通風機主要工作參數(shù)，風量Q，風壓P，軸功率N，轉(zhuǎn)速n（從而計算效率）的實驗測定方法。2通過實驗得出軸流式風機的特性曲線（包括PQ曲線，PstQ曲線，NQ曲線， Q曲線）。二、實驗類型 驗證型實驗三、實驗儀器和實驗原理參考根據(jù)國家標準GB1236-85通風機空氣動力性能實驗方法設計并制作了本實驗裝置，本實驗采用進氣管實驗法，裝置如圖1所示 圖一、 實驗裝置簡圖1.支架 2. 風量調(diào)節(jié)手輪 3. 微壓計 4. U型壓力計 5. 軸流式通風機 6.電動機 7. 平衡電機力臂 8.靜壓測壓孔 9.

7、比托管及測壓孔 10.整流柵板 11.溫度計 12.轉(zhuǎn)速表空氣經(jīng)過調(diào)節(jié)風閥2入風管，在整流格柵10后部用畢托管9和傾斜式微壓計3測試管內(nèi)動壓Pd,然后得出斷面平均流速V和風量Q。用U行測壓計測定風機進口負壓P´st,然后得出風機靜壓Pst。用平衡電機6及平衡電機力臂測定軸功率N。風機效率是計算得出的，由測定的流量Q，風壓P和軸功率N用下列公式算出效率。 (1)式中 P風機全壓（Pa）Q風機風量（m3/s）N軸功率（kw）為了測定風量Q，將風管斷面分成5個等面積的圓環(huán)，分別測定各圓環(huán)的動壓值，Pdi測點位置、測點半徑r1如圖2所示。在橫向（或縱向）共測定10個點的動壓Pdi (2)式中

8、 傾斜式微壓計讀值（mm）傾斜式微壓計傾角正弦傾斜式微壓計內(nèi)酒精密度（kg/m3）一般可取=800 kg/m3 g重力加速度（m/s2）然后將測得的動壓按下式進行平均圖2 Pdi測點位置、測點半徑 (3)由平均動壓Pd計算斷面平均流速V (4)式中 空氣密度（由測定的空氣溫度查出）（kg/m3） 20空氣, =1.205 kg/m3風量Q由斷面平均風速V和風管截面積A算出 (5)式中 D園截面風管直徑（D=0.4m）風機靜壓由風機進口U形測壓計測得的進口負壓算出。 (6)式中 為進口負壓值（Pa），U形管內(nèi)裝水，測得的是毫米水柱（mmH2O）,須將其換算成Pa，（1mmH2O=9.81Pa）

9、為靜壓測點至風機入口處的損失值，按標準規(guī)定取=0.15Pd（Pa）風機全壓P為靜壓與動壓Pd之和。 (7)風機軸功率N用平衡電機測定。 (8)式中 N軸功率（kw）n風機轉(zhuǎn)速（r/min）L平衡電機力臂長度（m）G風機運轉(zhuǎn)時的平衡重量（N）G0風機停機時的平衡重量（N）最后由測得的軸功率N，風量Q和全壓P用公式（1）計算風機效率。四、注意事項軸流式風機的特點是風量越小，軸功率越大，所以本實驗不做關閉閥門的工況點，更不要在關閉閥門時啟動電機，以防電機過載而燒壞。五、思考題1試根據(jù)你做出的實驗結(jié)果指出該風機的額定工況和風機最佳工作區(qū)。2用風機相似率換算該型號5#風機，1450r/min時的特性曲線

10、。3根據(jù)你得出的特性曲線繪制該風機系列的無因次特性曲線（即曲線，曲線和曲線）。實驗三 離心泵綜合實驗一、實驗目的本實驗臺是可以進行離心泵特性曲線測定實驗、離心泵汽蝕實驗和離心泵啟停及串并聯(lián)實驗的一種多功能綜合實驗臺。通過實驗，使學生掌握離心泵基本性能參數(shù)的測量方法，培養(yǎng)學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理以及查閱資料的能力，著重培養(yǎng)獨立解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力和組織管理能力。二、實驗類型本實驗為綜合型兼有設計型的特點。三、實驗儀器實驗臺的結(jié)構如圖所示。 1平衡砝碼；2水泵（泵一）；3水泵一電機；4泵二進水真空表；5泵一進水真空表；6泵二電開關；7泵一電開關；8泵一轉(zhuǎn)速顯示表；9泵一出

11、水壓力表；10泵二出水壓力表；11泵一出水閥；12泵二進水閥；13泵二和泵一串聯(lián)閥；14泵二出水閥；15孔板流量計；16U型管差壓計；17移動出水管；18計量水箱；19溢流閥；20排水閥；21排氣閥；22水罐23活動輪；24水泵二電機；25放水閥；26水泵(泵二)；27吸水管。實驗臺主要由水泵一、水泵二、水箱、孔板流量計、計量水箱、真空壓力表、壓力表、管道及閥門等組成。泵一的驅(qū)動電機，其轉(zhuǎn)子的軸固定在軸承上，而其定子是懸浮的。四、實驗原理實驗原理和方法參考1曲線根據(jù)實驗內(nèi)容要求，在相應位置建立能量方程。利用閥門調(diào)節(jié)流量，測定、的數(shù)值。用水箱和秒表測定；值可由下計算：式中：壓力表讀數(shù)，MPa，換

12、算成水柱高，m； 真空表讀數(shù)，MPa，換算成水柱高，m； 壓力表至真空表接出點之間的高度，m； 泵進口流速，一般進口和出口管徑相同， 所以。逐次改變閥門的開度，測得不同的值和其相應得水頭值（和值），在坐標系中得到相應的若干測點，將這些點光滑地連接起來，即得水泵得曲線。2曲線測定泵在不同流量時的功率，繪制曲線。求泵功率的式子為： W式中：相應工況下的感應力矩，kg·m； 相應工況下的電機（泵）旋轉(zhuǎn)角速度；相應工況下的電機（泵）旋轉(zhuǎn)速度，r/min；相應工況下的力臂上的作用力，N；力臂長度，m； 相應工況下的砝碼總重，N； 空轉(zhuǎn)情況下平衡時的初始砝碼重量，N。逐次改變閥門的開度，測得不同

13、的值和其相應泵實用功率值，在坐標系中得到相應得若干測點，將這些點光滑地連接起來，即得水泵得曲線。3曲線利用和曲線，任取一個值可以得出相應的和值，由此可得該流量下得相應效率值：取若干個值，并求得相應和值，即可算出其相應的值，在坐標系中可光滑地連出泵的效率曲線。4汽蝕實驗：泵的實驗標準（GB/T3216-89）中規(guī)定：臨界汽蝕余量點的選取，通常按揚程（或效率）與無汽蝕的揚程（多級泵為第一級揚程）相比，當下降值達到（為型式數(shù)）時的值作為泵的臨界汽蝕余量值。實際實驗時可以通過壓力表讀數(shù)變化情況來判斷汽蝕是否發(fā)生，如壓力表指針發(fā)生劇烈顫動或急劇下降為止，即發(fā)生汽蝕。記錄汽蝕時泵入口壓力表讀書，即可計算值

14、：式中：泵入口安裝真空表處速度，m/s； 實驗條件下的汽化壓力，Pa。取若干個值，并求得相應值，即可算出其相應的值，在坐標系中可光滑地連出泵的曲線。5串聯(lián)運行：串聯(lián)泵所輸送的流量均相等（忽略泄露流量），而串聯(lián)后的總揚程為串聯(lián)各泵所產(chǎn)生的揚程之和。即若有2臺泵串聯(lián)，則式中：、第1、2臺泵的揚程，m； 、第1、2臺泵的流量，m3/s。由此可見，泵串聯(lián)后的性能曲線的作法是：把串聯(lián)各泵的性能曲線上同一流量點的揚程值相加。6并聯(lián)運行：并聯(lián)后的總流量應等于并聯(lián)各泵流量之和，并聯(lián)后的揚程與并聯(lián)運行各泵的揚程相等。即若有2臺泵并聯(lián)，則式中：、第1、2臺泵的揚程，m； 、第1、2臺泵的流量，m3/s。由此可見，

15、泵并聯(lián)后的性能曲線的作法是：把并聯(lián)各泵的性能曲線上同一揚程點的流量值相加。五、實驗內(nèi)容和要求1泵的性能實驗泵一和泵二為相同的泵，要測定泵的、曲線，要求學生：（1）確定測量參數(shù)，查找資料掌握相關測量設備的工作原理，并會使用這些測量設備。（2）確定實驗路徑并論證其完成實驗目的的可行性。（3）確定實驗步驟及每步的具體操作。（4）為了完成上述實驗，實驗前應做哪些準備工作？（5）自己擬訂實驗過程應當記錄的實驗數(shù)據(jù)，并設計記錄數(shù)據(jù)的表格。 實驗前，將由以上5部分組成的實驗方案交給老師審核，審核合格后方可進行實驗。2水泵的汽蝕試驗汽蝕實驗由于具有一定程度的破壞性，采取特殊的教學方式進行：學生按要求設計實驗方

16、案、教師審查并進行實驗演示操作、學生整理分析數(shù)據(jù)并撰寫實驗報告。汽蝕實驗的目的在于確定泵在工作范圍內(nèi)臨界汽蝕余量與流量的關系，對學生的要求是：（1）查閱資料，掌握汽蝕的基礎理論，在此基礎上確定該實驗的測量參數(shù)，這些參數(shù)如何測出？（2）確定實驗路徑并論證其完成實驗目的的可行性。（3）確定實驗步驟及每步的具體操作。（4）為了完成上述實驗，實驗前應做哪些準備工作？（5）自己擬訂實驗過程應當記錄的實驗數(shù)據(jù)，并設計記錄數(shù)據(jù)的表格。實驗前，將由以上5部分組成的實驗方案交給老師審核。3兩臺泵的串聯(lián)運行試驗兩臺泵串聯(lián)實驗的目的就是為了驗證相同流量下串聯(lián)總揚程等于單臺泵揚程之和，對學生的要求是：（1）確定串聯(lián)布

17、置方案。（2）確定測量參數(shù)。（3）確定實驗步驟及每步的具體操作。（4）自己擬訂實驗過程應當記錄的實驗數(shù)據(jù)，并設計記錄數(shù)據(jù)的表格。實驗前，將由以上4部分組成的實驗方案交給老師審核，審核合格后方可進行實驗。4兩臺泵的并聯(lián)運行試驗兩臺泵并聯(lián)實驗的目的就是為了驗證相同揚程下并聯(lián)總流量等于單臺泵流量之和，對學生的要求是：（1）確定并聯(lián)布置方案。（2）確定測量參數(shù)。（3）確定實驗步驟及每步的具體操作。（4）自己擬訂實驗過程應當記錄的實驗數(shù)據(jù)，并設計記錄數(shù)據(jù)的表格。實驗前，將由以上4部分組成的實驗方案交給老師審核，審核合格后方可進行實驗。 注 上述泵的串、并聯(lián)運行試驗，可以進行多個流量下的串聯(lián)運行試驗和多個揚程下的并聯(lián)運行試驗，以觀察和驗證泵的串、并聯(lián)運行時的基本規(guī)律。六、注意事項1注意實驗臺的保養(yǎng)和維護：（1）量水箱應保持清潔明亮。（2）差壓計，應注意防塵，以免影響測量精度。不用時，應蓋上塑料布或特制小蓋。（3）易銹零部件，應注意防銹。2在接電運轉(zhuǎn)前，必須做好下列準備工作：（1）仔細檢查各閥門、接頭和表頭等有無松動，如有松動，應加以緊固；（2）用橡膠管將孔板的測壓口與壓差計相連接；（3）將測力矩力臂裝置調(diào)到平衡狀態(tài)；（4）將水箱注滿水，并使泵內(nèi)全部充滿水。完成上述安裝工作以后，即可接電試運轉(zhuǎn)。啟動水泵，觀察有無漏水現(xiàn)象，如漏水，應設