離心泵性能實(shí)驗(yàn)

1、化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 院（部）： 化學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí)： 化工1102 姓 名： 周辰光 學(xué) 號(hào)： 2011011048同組人員： 楊瑞、陳雷杰、趙翔宇 實(shí)驗(yàn)名稱： 離心泵性能實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)日期： 2013.11.9 離心泵性能實(shí)驗(yàn)摘要：我們?cè)诒敬螌?shí)驗(yàn)中測(cè)定泵的特性曲線和管路特性曲線，并且得到本次試驗(yàn)中的孔流系數(shù)。在泵的特性曲線中我們可以看到H-q曲線是下降的曲線，即隨流量q的增大，揚(yáng)程He逐漸減??；離心泵的軸功率隨流量增加而逐漸增加，曲線有上升的特點(diǎn)；當(dāng)流量為零時(shí)，軸功率最??；效率曲線為從最高點(diǎn)向兩側(cè)下降的變化趨勢(shì)?？琢飨禂?shù)C0在一定范圍內(nèi)是一定值。泵的特性曲線與管路特性曲

2、線交點(diǎn)稱為該管路上的工作點(diǎn)，轉(zhuǎn)速變小時(shí)，Hq曲線變陡，工作點(diǎn)往上移，流量變??；轉(zhuǎn)速變大時(shí)，Hq曲線變得平坦，工作點(diǎn)下移，流量變大。關(guān)鍵詞: 離心泵 特性曲線 孔流系數(shù)一、目的及任務(wù)1了解離心泵的構(gòu)造，掌握其操作和調(diào)節(jié)方法。2測(cè)定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，并確定泵的最佳工作范圍。3熟悉孔板流量計(jì)的構(gòu)造、性能及安裝方法。4測(cè)定孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)。5測(cè)定管路特性曲線。二、基本原理1.離心泵特性曲線測(cè)定離心泵的性能參數(shù)取決于泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、葉輪形式及轉(zhuǎn)速。其中理論壓頭與流量的關(guān)系，可通過對(duì)泵內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的理論分析得到，如圖1中的曲線。由于流體流經(jīng)泵時(shí)，不可避免地會(huì)遇到各種阻力，產(chǎn)生能量損失，諸如

3、摩擦損失、環(huán)流損失等，因此，實(shí)際壓頭比理論壓頭笑，且難以通過計(jì)算求得，因此通常采用實(shí)驗(yàn)方法，直接測(cè)定其參數(shù)間的關(guān)系，并將測(cè)出的He-Q、N-Q和-Q三條曲線稱為離心泵的特性曲線。另外，曲線也可以求出泵的最佳操作范圍，作為選泵的依據(jù)。圖1.離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭(1)泵的揚(yáng)程He (1)式中：H真空表泵出口的壓力，mH2O；， H壓力表泵入口的壓力，mH2O； H0兩測(cè)壓口間的垂直距離，H0= 0.20m 。 離心泵進(jìn)出口流速的平方差，(2)泵的有效功率和效率由于泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在種種能量損失，使泵的實(shí)際壓頭和流量較理論值為低，而輸入泵的功率又比理論值高，所以泵的總效率為 (2) (3)式中

4、 Ne泵的有效效率，kW； q流量，m3/s； He揚(yáng)程，m； 流體密度，kg/ m3由泵輸入離心泵的功率N軸為 N軸 = N電電傳 (4)式中：N電電機(jī)的輸入功率，kW電電機(jī)效率，取0.9； 傳傳動(dòng)裝置的效率，取1.0；2. 孔板流量計(jì)空留系數(shù)的測(cè)定圖2.孔板流量計(jì)構(gòu)造原理在水平管路上裝有一塊孔板，其兩側(cè)接測(cè)壓管，分別與壓差傳感器兩端連接?？装辶髁坑?jì)是利用流體通過銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強(qiáng)減小，造成孔板前后壓強(qiáng)差，作為測(cè)量的依據(jù)。若管路直徑d1，孔板銳孔直徑d0，流體流經(jīng)孔板后形成縮脈的直徑為d2，流體密度，孔板前測(cè)壓導(dǎo)管截面處和縮脈截面處的速度和壓強(qiáng)分別為u1、u2和p1、p2，根據(jù)

5、伯努利方程，不考慮能量損失，可得： (5)或 (6)由于縮脈的位置隨流速的變化而變化，故縮脈處截面積S2難以知道，孔口的面積為已知，且測(cè)壓口的位置在設(shè)備制成后也不改變，因此，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后則有 (7)對(duì)于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程有 (8)經(jīng)過整理后，可得： (9)令，則可簡(jiǎn)化為： (10)根據(jù)u0和S2，可算出體積流量Q為 或 (11)式中：q流體的體積流量，m3/s； p孔板壓差，Pa； S0孔口面積，m2； 流體的密度，kg/ m3； C0孔流系數(shù)?？琢飨禂?shù)的大小由孔板的形狀，測(cè)壓口的位置，孔徑與管徑比和雷諾數(shù)共同決定

6、。當(dāng)d0/d1一定，雷諾數(shù)Re超過某個(gè)數(shù)值后，C0就接近定值，通常工業(yè)上定型的孔板流量計(jì)都在C0為常數(shù)的流動(dòng)條件下使用。三、裝置和流程圖3.實(shí)驗(yàn)裝置圖TI001水溫度，PI001進(jìn)口真空表，PI002出口壓力表，PI003壓差計(jì)裝置參數(shù)：離心泵型號(hào)：WB70/055，工作狀態(tài)：50Hz管路直徑：；孔板流量計(jì)孔徑：離心泵進(jìn)水管路：離心泵出口管路：四、操作要點(diǎn)本實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)閥門改變流量，測(cè)得不同流量下離心泵的各項(xiàng)性能參數(shù)。流量可通過計(jì)量槽和秒表測(cè)量。1. 檢查電機(jī)和離心泵是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。打開電機(jī)電源開關(guān)，觀察電機(jī)和離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如無(wú)異常，可切斷電源，準(zhǔn)備在實(shí)驗(yàn)中使用。2. 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，首先要灌

7、泵（打開灌泵閥），排出泵內(nèi)的氣體（打開流量調(diào)節(jié)閥），灌泵完畢后，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥及灌水閥后，即可啟動(dòng)離心泵，開始實(shí)驗(yàn)。3. 實(shí)驗(yàn)時(shí)，逐漸打開調(diào)節(jié)閥以增大流量，并用計(jì)量槽計(jì)量液體流量。 測(cè)取10組數(shù)據(jù)并驗(yàn)證其中幾組數(shù)據(jù)，若基本吻合后，可以停泵，同時(shí)記錄下設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)。4. 測(cè)定管路特性曲線時(shí)，固定閥門開度，改變頻率，測(cè)取8-10組數(shù)據(jù)，并記錄。5. 實(shí)驗(yàn)完畢，停泵，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，清理現(xiàn)場(chǎng)。五、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理l 水溫T=17.5，水密度=998.2 kg/ m3，粘度=1.005mp·sl 管道48×3mm，孔板銳孔直徑d0=24.2mm原始數(shù)據(jù)：利用裝置，分別調(diào)節(jié)不同流量，測(cè)

8、得離心泵進(jìn)出口壓力，水溫，離心泵電機(jī)輸入功率和孔板流量計(jì)兩側(cè)壓差得到下表1：次數(shù)流量（）壓力表（）真空表（）（）T（）17.1410.6-3.161.3720.70.7826.5912.0-2.651.6021.10.7635.9813.3-2.243.0821.30.7445.3914.5-1.834.7221.50.7054.8015.6-1.427.6021.70.6764.1916.7-1.020.7221.80.6473.5617.7-0.614.8022.00.6083.0018.5-0.310.4822.10.5692.4119.2-0.16.5822.40.53101.8019

9、.50.23.7022.50.48111.2120.40.31.6022.70.45120.5921.10.40.3723.00.42130.0021.90.50.0123.00.42表1.離心泵特性曲線繪制原始數(shù)據(jù)表組1組2組3流量壓力表（）真空表（）流量壓力表（）真空表（）流量壓力表（）真空表（）2.3219.3-0.14.1516.7-1.06.0213.1-2.22.1015.70.03.7013.1-0.75.4410.7-1.81.8812.30.13.2710.2-0.54.858.5-1.31.679.60.22.767.3-0.24.266.6-1.01.447.20.32.

10、265.00.03.644.9-0.61.195.10.31.753.00.23.023.5-0.30.953.30.41.241.60.32.412.30.00.631.60.40.840.90.41.781.40.2表2.管路特性曲線繪制原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理：利用表1中的原始數(shù)據(jù)和式（1）求得各流量下的揚(yáng)程，利用式（3），求得各流量下的泵的有效功率，利用式（2），式（4）求得各流量下的泵的總功率得到如下表3：流量總效率7.1414.40.280139.91%6.5915.20.273439.97%5.9816.10.261539.26%5.3916.80.246439.12%4.8017.40

11、.227837.78%4.1918.10.206235.81%3.5618.60.180633.44%3.0019.10.156030.94%2.4119.60.128426.91%1.8019.50.095722.16%1.2120.30.066916.53%0.5920.90.03368.89%0.0021.60.00000.00%表3.泵特性曲線離散數(shù)據(jù)對(duì)表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖得到實(shí)驗(yàn)中泵的特性曲線圖為圖4所示：圖4.泵特性曲線圖利用式1對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求得各個(gè)閥門開度下流量與揚(yáng)程的關(guān)系如下表3：流量流量流量2.3219.653544.1518.071336.0215.860512.1

12、015.943873.7014.136195.4412.994391.8812.435163.2711.006374.8510.2341.679.6277432.767.7757784.267.9805291.447.1206282.265.2508093.645.8318041.195.0140871.753.0304653.024.0907280.953.1089781.241.5152962.412.5577780.631.4039480.840.7070191.781.431519表4.管路特性曲線離散數(shù)據(jù)利用origin對(duì)表4進(jìn)行作圖得圖5.管路特性曲線圖附錄給出了各個(gè)溫度下水的粘度

13、，利用線性插值求得表1中各個(gè)水溫下水的粘度，并利用雷諾數(shù)公式 （12）以及式（11）對(duì)表1數(shù)據(jù)處理，求得實(shí)驗(yàn)管路中各個(gè)雷諾數(shù)Re對(duì)應(yīng)下的孔板流量計(jì)孔流系數(shù)得到如下表5：流量水粘度（）Re7.1420.70.98812594652.080.7035066.5921.10.9786988203.150.7081225.9821.30.9740780418.30.7032525.3921.50.9694572829.480.7060684.8021.70.9648365167.980.7052364.1921.80.9625257022.740.7105043.5622.00.957948682.5

14、90.7142773.0022.10.9556941119.520.71532.4122.40.9490633263.450.725191.8022.50.9468524902.050.7223031.2122.70.9424316818.220.7383680.5923.00.93588258.7220.748684表5.孔板系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系對(duì)其中雷諾數(shù)與孔流系數(shù)作圖得圖6：圖6.孔流系數(shù)與雷諾數(shù)Re的關(guān)系圖六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及誤差分析1.離心泵特性曲線分析圖一可得出如下結(jié)論： （1）Heq曲線是下降的曲線，即隨流量q的增大，揚(yáng)程He逐漸減小。 （2）離心泵的軸功率隨流量增加而逐漸增加，曲線有上升

15、的特點(diǎn)。當(dāng)流量為零時(shí)，軸功率最小。因此，為便于離心泵的啟動(dòng)和防止動(dòng)力機(jī)超載，啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)將出水管路上的閘閥關(guān)閉，啟動(dòng)后，再將閘閥逐漸打開，即水泵的閉閥啟動(dòng)。 （3）效率曲線為從最高點(diǎn)向兩側(cè)下降的變化趨勢(shì)。即離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一定的最高效率點(diǎn)，稱為離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)約為40%。2.管路特性曲線分析圖5可得出如下結(jié)論： （1）泵的特性曲線與管路特性曲線交點(diǎn)稱為該管路上的工作點(diǎn)； （2）轉(zhuǎn)速變小時(shí)，Heq曲線變陡，工作點(diǎn)往上移，流量變??； （3）轉(zhuǎn)速變大時(shí)，Heq曲線變平緩，工作點(diǎn)往下移，流量變大。3.孔板流量計(jì)孔流系數(shù)的測(cè)定 分析圖6可得出如下結(jié)論：當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，孔流系數(shù)隨雷諾數(shù)的增大而減小

16、；當(dāng)雷諾數(shù)達(dá)到某一個(gè)臨界值時(shí)，孔流系數(shù)Co基本是一常數(shù)。4.誤差分析由圖6知，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的C0值在雷諾數(shù)達(dá)到界定值后并不是一條嚴(yán)格的水平線，可能原因有：（1）孔板流量計(jì)銳孔前后的壓降不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)讀取的只是諸多變數(shù)中的一個(gè)； （2）數(shù)據(jù)有波動(dòng)，讀取不準(zhǔn)確； （3）數(shù)據(jù)處理過程中，數(shù)據(jù)取舍造成誤差。（速變大時(shí)坦，工作點(diǎn)下移，流量變大增大而減小，；值七、思考題1.根據(jù)離心泵的工作原理，分析為什么離心泵啟動(dòng)前要灌泵，在啟動(dòng)前為何要關(guān)閉調(diào)節(jié)閥？答：在同一壓頭下，泵進(jìn)、出口的壓差卻與流體的密度成正比，如果泵啟動(dòng)時(shí)，泵體內(nèi)是空氣，而被輸送的是液體，則啟動(dòng)后泵產(chǎn)生的壓頭雖為定值，但因空氣密度太小，造成的壓差或泵吸入口的真空度很小而不能將液體吸入泵內(nèi)，出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象，因此離心泵啟動(dòng)前要灌泵；關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥門，可以讓液體充滿泵，排凈空氣。 2.當(dāng)改變流量調(diào)節(jié)閥開度時(shí)，壓力表和真空表的讀數(shù)按什么規(guī)律變化？ 答：隨著流量的增加，壓力表和真空表的示數(shù)均減小。其中真空表為負(fù)值，其數(shù)值增加。其中壓力表減小幅度較小，真空表減小幅度大。3.試分析氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象的區(qū)別。答：“氣蝕 ”現(xiàn)象是離心泵設(shè)計(jì)不足或運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)產(chǎn)生的一種不正常狀況。葉輪進(jìn)口處的壓力與輸送介質(zhì)的飽和蒸汽壓相同時(shí)，液體介質(zhì)就會(huì)發(fā)生氣化，體積驟然膨脹，就會(huì)擾亂葉輪進(jìn)口處液體的流動(dòng)。氣泡隨液體進(jìn)入葉輪被壓縮，