化工原理 實驗二

1、1第四章、實驗第四章、實驗實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定 2實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定 一、實驗原理一、實驗原理 如果說管路是設(shè)備與設(shè)備之間、車間與車間之間、如果說管路是設(shè)備與設(shè)備之間、車間與車間之間、工廠與工廠之間聯(lián)系的通道的話，則流體輸送機械是工廠與工廠之間聯(lián)系的通道的話，則流體輸送機械是這種聯(lián)系的動力所在。以供料點和需料點為截面列柏這種聯(lián)系的動力所在。以供料點和需料點為截面列柏努利方程：努利方程：其中其中 是流體輸送機械對單位重量流體所做的功。從是流體輸送機械對單位重量流體所做的功。從上式可以看出，采用流體輸送機械操作的目的可能是上式可

2、以看出，采用流體輸送機械操作的目的可能是為了提高流體的動能、位能或靜壓能，或用于克服沿為了提高流體的動能、位能或靜壓能，或用于克服沿程的阻力，也可能幾種目的兼而有之。程的阻力，也可能幾種目的兼而有之。fehgugpzh22eh3一、實驗原理一、實驗原理1、流體輸送機械分類：、流體輸送機械分類： 1）按）按介質(zhì)：介質(zhì)：n液體液體泵泵n氣體氣體風機、壓縮機風機、壓縮機 2）工作原理：）工作原理：n離心式離心式n正位移式（容積式）：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式正位移式（容積式）：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式n其它（如噴射式）其它（如噴射式）4一、實驗原理一、實驗原理2 2、離心泵結(jié)構(gòu)、離心泵結(jié)構(gòu)離心泵在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。離

3、心泵在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。（1 1）離心泵的主要部件離心泵的主要部件（1 1）葉輪葉輪：葉輪是離心泵的核心部件，由：葉輪是離心泵的核心部件，由6-126-12片片后彎后彎的葉片組成，構(gòu)成了數(shù)目相同的液體通的葉片組成，構(gòu)成了數(shù)目相同的液體通道。按有無蓋板分為開式、閉式和半開式（其道。按有無蓋板分為開式、閉式和半開式（其作用見教材）。其作用為將原動機的能量直接作用見教材）。其作用為將原動機的能量直接傳給液體，以提高液體的靜壓能與動能（主要傳給液體，以提高液體的靜壓能與動能（主要為靜壓能）。為靜壓能）。52 2、離心泵結(jié)構(gòu)、離心泵結(jié)構(gòu)6一、實驗原理一、實驗原理（2 2）泵殼泵殼：泵體的外殼，它包圍

4、葉輪：泵體的外殼，它包圍葉輪，在葉輪四周開成一個截面積逐漸擴大，在葉輪四周開成一個截面積逐漸擴大的蝸牛殼形通道。此外，泵殼還設(shè)有與的蝸牛殼形通道。此外，泵殼還設(shè)有與葉輪所在平面垂直的入口和切線出口。葉輪所在平面垂直的入口和切線出口。（3 3）泵軸泵軸：位于葉輪中心且與葉輪所：位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。它由電機帶動旋在平面垂直的一根軸。它由電機帶動旋轉(zhuǎn)，以帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)，以帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。7一、實驗原理一、實驗原理（4 4）軸封裝置：泵軸與泵殼之間的密封稱為）軸封裝置：泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封。其作用是防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸軸封。其作用是防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸而漏出，或者

5、空氣以相反方向漏入泵殼內(nèi)。而漏出，或者空氣以相反方向漏入泵殼內(nèi)。軸封軸封機械密封填料密封8一、實驗原理一、實驗原理3 3離心泵的工作原理離心泵的工作原理（1 1）葉輪被泵軸帶動旋轉(zhuǎn)，對位于葉片間的流）葉輪被泵軸帶動旋轉(zhuǎn)，對位于葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向外圍。當流體到達葉輪外周時，靜壓能增拋向外圍。當流體到達葉輪外周時，靜壓能增高，流速增大。高，流速增大。（類似我們旋轉(zhuǎn)雨傘（類似我們旋轉(zhuǎn)雨傘, ,傘上面的傘上面的雨滴飛出去）。雨滴飛出去）。（2 2）泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些）泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在

6、殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴大的方向流液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴大的方向流動，使流體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，減小能量損動，使流體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，減小能量損失。所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更失。所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。 92 2離心泵的工作原理離心泵的工作原理n（3 3）液體吸上原理：依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，）液體吸上原理：依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成低壓，開，從而在葉輪中心形成低壓，在壓強在壓強差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路，連續(xù)差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路，連續(xù)地

7、被吸入泵內(nèi)，以補充被排出的液體。地被吸入泵內(nèi)，以補充被排出的液體。n離心泵之所以能夠輸送液體，主要依靠離心泵之所以能夠輸送液體，主要依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，產(chǎn)生離心力，在慣性高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，產(chǎn)生離心力，在慣性作用下，獲得了能量以提高壓強。作用下，獲得了能量以提高壓強。 10n氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象：如果離心泵在啟動前殼內(nèi)充滿的是：如果離心泵在啟動前殼內(nèi)充滿的是氣體，由于空氣密度低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力氣體，由于空氣密度低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，則啟動后葉輪中心氣體被拋時不能在該處小，則啟動后葉輪中心氣體被拋時不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這

8、一現(xiàn)象稱為氣縛。表示離心泵無自吸吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛。表示離心泵無自吸能力。能力。n為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，啟動前要用外來的液為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，啟動前要用外來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時無需灌如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時無需灌泵。泵。 11n4.離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù): 包括流量、揚程包括流量、揚程H、功率、功率N、

9、效率、效率 ，這些參數(shù)，這些參數(shù)之間存在著一定的關(guān)系。在一定的轉(zhuǎn)速下，之間存在著一定的關(guān)系。在一定的轉(zhuǎn)速下，H、N、 都隨流量變化而變化，以曲線形式表示這些參都隨流量變化而變化，以曲線形式表示這些參數(shù)之間的關(guān)系就是離心泵的特性曲線。離心泵的特數(shù)之間的關(guān)系就是離心泵的特性曲線。離心泵的特性曲線是選用離心泵和確定泵的適宜操作條件的主性曲線是選用離心泵和確定泵的適宜操作條件的主要依據(jù)。對任意一臺離心泵的特性曲線不能用解析要依據(jù)。對任意一臺離心泵的特性曲線不能用解析法進行計算，只能通過實驗來測定。法進行計算，只能通過實驗來測定。12n離心泵的特性曲線一般由離心泵的生產(chǎn)廠家提離心泵的特性曲線一般由離心泵

10、的生產(chǎn)廠家提供，標繪于泵產(chǎn)品說明書中，其測定條件一般供，標繪于泵產(chǎn)品說明書中，其測定條件一般是是20清水，轉(zhuǎn)速也固定。清水，轉(zhuǎn)速也固定。圖圖2-12為為4B20型離型離心水泵在心水泵在2900rmin時的特性曲線，由時的特性曲線，由H-Q，NQ及及 -Q三條曲線所組成。三條曲線所組成。 13n(1)H-Q曲線曲線. 壓頭一般是隨流量的增大而下降壓頭一般是隨流量的增大而下降(在在流量極小時可能有例外流量極小時可能有例外)。n（2）N-Q曲線曲線。離心泵的軸功率隨流量的增大而。離心泵的軸功率隨流量的增大而上升，流量為零時軸功率最小，上升，流量為零時軸功率最小，大流量輸送一定對應(yīng)著大的配套電機。所以

11、離心泵啟動時所以離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉泵應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門，使啟動電流減少，以保護電機。的出口閥門，使啟動電流減少，以保護電機。n (3) Q曲線曲線 。當。當Q=0時，時， =0，隨著流量增大，隨著流量增大，泵的效率隨之而上升并達到一最大值，離心泵在一泵的效率隨之而上升并達到一最大值，離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點，通常稱為設(shè)計泵在與定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點，通常稱為設(shè)計泵在與最高效率相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟，所最高效率相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟，所以與最高效率點對應(yīng)的以與最高效率點對應(yīng)的Q、H、N值成為最佳工況值成為最佳工況參數(shù)。參數(shù)。14n（4 4）根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選泵時，應(yīng)使泵

12、在最高效）根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選泵時，應(yīng)使泵在最高效率點附近工作，其范圍內(nèi)的效率一般不低于最率點附近工作，其范圍內(nèi)的效率一般不低于最高效率點的高效率點的92%92%，此工作范圍成為泵的高效率，此工作范圍成為泵的高效率區(qū)。區(qū)。n（5 5）離心泵的銘牌上標有一組性能參數(shù)，它）離心泵的銘牌上標有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效率點對應(yīng)的性能參數(shù)。們都是與最高效率點對應(yīng)的性能參數(shù)。15實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定n5.離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度n離心泵的安裝高度是指要被輸送的液體所在貯槽離心泵的安裝高度是指要被輸送的液體所在貯槽的液面到離心泵入口處的垂直距離。由此產(chǎn)生了這的液面到

13、離心泵入口處的垂直距離。由此產(chǎn)生了這樣一個問題，在安裝離心泵時，安裝高度是否可以樣一個問題，在安裝離心泵時，安裝高度是否可以無限制的高，還是受到某種條件的制約。而泵的安無限制的高，還是受到某種條件的制約。而泵的安裝高度太高引起汽蝕現(xiàn)象。裝高度太高引起汽蝕現(xiàn)象。n事實上汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：事實上汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：離心泵的安裝高度太高；離心泵的安裝高度太高；被輸送流體的溫度太被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高；高，液體蒸汽壓過高；吸入管路的阻力或壓頭損吸入管路的阻力或壓頭損失太高。失太高。n推論：一個原先操作正常的泵也可能由于操作條推論：一個原先操作正常的泵

14、也可能由于操作條件的變化而產(chǎn)生汽蝕，如被輸送物料的溫度升高，件的變化而產(chǎn)生汽蝕，如被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵塞?；蛭牍芫€部分堵塞。 165.各式離心泵175.各式離心泵185.各式離心泵195.各式離心泵205.各式離心泵215.各式離心泵22實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定 二、實驗內(nèi)容二、實驗內(nèi)容測定單級離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。測定單級離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。 23實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定n三、實驗?zāi)康娜?、實驗?zāi)康膎1了解離心泵的結(jié)構(gòu)和特性。了解離心泵的結(jié)構(gòu)和特性。n2熟悉離心泵的操作方法。熟悉離心泵的操作方法。

15、n掌握離心泵特性曲線的測定方法及掌握離心泵特性曲線的測定方法及表示方法。表示方法。 24四、測量參數(shù)四、測量參數(shù)n流量的測定流量的測定n用離心泵的出口閥調(diào)節(jié)流量。大流量下通用離心泵的出口閥調(diào)節(jié)流量。大流量下通過渦流流量傳感器和流量演算儀直接讀出過渦流流量傳感器和流量演算儀直接讀出流量值；用計量槽和秒表實測流量，具體流量值；用計量槽和秒表實測流量，具體有：有：n A LQt25實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定n揚程的測定揚程的測定 n離心泵的揚程又稱離心泵的壓頭，是指離心泵的揚程又稱離心泵的壓頭，是指泵對單位重量的流體所提供的有效能量，泵對單位重量的流體所提供的有效能量，其

16、單位為其單位為m。在離心泵的吸入口（取截。在離心泵的吸入口（取截面面1-1）和排出口（取截面）和排出口（取截面2-2）之間列柏）之間列柏努力方程式得：努力方程式得： 22112212(1 2)22fpupuZHZhgggg22212121()2ppuuHZZgg26實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定n軸功率軸功率的測定的測定 n離心泵的軸功率是指泵軸所需的功率，離心泵的軸功率是指泵軸所需的功率，也就是電動機直接傳遞給泵軸的功率大也就是電動機直接傳遞給泵軸的功率大小。實驗中不直接測定泵軸功率，而是小。實驗中不直接測定泵軸功率，而是用用三相功率表三相功率表測量測量電動機的輸入功

17、率電動機的輸入功率。n N=N電電傳 27實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定n4. 離心泵的效率離心泵的效率 泵的效率是有效功率與軸功率之比。泵的效率是有效功率與軸功率之比。 n式中式中 e泵的有效功率，指單位泵的有效功率，指單位時間流體從泵獲得的功的大小，時間流體從泵獲得的功的大小，eNN9.81Ne=QH g=1000102QHQH28實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定n轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的測定的測定 n轉(zhuǎn)速是指泵軸的旋轉(zhuǎn)速度，單位轉(zhuǎn)速是指泵軸的旋轉(zhuǎn)速度，單位r/min。泵的特性曲線是指在某單位恒定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線是指在某單位恒定轉(zhuǎn)速下的曲線。即在一定特性曲

18、線上的一切實的曲線。即在一定特性曲線上的一切實驗點，其轉(zhuǎn)速都是相同的。但對實際感驗點，其轉(zhuǎn)速都是相同的。但對實際感應(yīng)電動機在流量變化時，其轉(zhuǎn)速也會有應(yīng)電動機在流量變化時，其轉(zhuǎn)速也會有變化。這樣隨流量的變化，各個實驗點變化。這樣隨流量的變化，各個實驗點的轉(zhuǎn)速有差異。實驗中轉(zhuǎn)速的大小是用的轉(zhuǎn)速有差異。實驗中轉(zhuǎn)速的大小是用數(shù)字式轉(zhuǎn)速表數(shù)字式轉(zhuǎn)速表來測定。來測定。 29五、實驗所需儀器設(shè)備五、實驗所需儀器設(shè)備n(1) 1BA6離心泵一臺，進口管為離心泵一臺，進口管為DN50，d內(nèi)內(nèi)=52.5mm；出口管為；出口管為DN40，d內(nèi)內(nèi)=41mm；n(2)不銹鋼計量槽，規(guī)格：長不銹鋼計量槽，規(guī)格：長800m

19、m寬寬400mm高高800mm；n(3)LWGY渦輪流量傳感器一臺，渦輪流量傳感器一臺， n(4)LCD2型可編程流量演算儀一臺；型可編程流量演算儀一臺；n(5)D33W型三相功率表一塊；型三相功率表一塊；n(6) 秒表；秒表；(7) 多功能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表一塊；多功能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表一塊；n(8)壓力表一個，真空表一個，壓力表一個，真空表一個，n(9) 050水銀溫度計一個。水銀溫度計一個。 30實驗流程圖實驗流程圖145678910111213141水池水池 2計量槽計量槽 3液位計液位計4渦輪流量計渦輪流量計 5出口調(diào)節(jié)閥出口調(diào)節(jié)閥 6真空表真空表 7壓力表壓力表8球閥球閥 9離心泵離心泵 10電機

20、電機 11儀表柜儀表柜 12流量顯示儀流量顯示儀 13功率表功率表 14底閥底閥31實驗流程圖實驗流程圖32實驗二實驗二 離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定七、實驗操作七、實驗操作n 1灌泵灌泵n 2啟動離心泵啟動離心泵n 3數(shù)據(jù)測量。數(shù)據(jù)測量。n 4讀取讀取流量為零時流量為零時的各有關(guān)參數(shù)。的各有關(guān)參數(shù)。33八、思考題八、思考題n1.為什么啟動離心泵前要先灌泵？如果灌水排氣后泵仍為什么啟動離心泵前要先灌泵？如果灌水排氣后泵仍啟動不起來，你認為可能是什么原因？啟動不起來，你認為可能是什么原因？n2.為什么啟動離心泵時要關(guān)出口調(diào)節(jié)閥和功率表開關(guān)？為什么啟動離心泵時要關(guān)出口調(diào)節(jié)閥和功率表開關(guān)

21、？啟動離心泵后若出口閥不開，出口處壓力表的讀數(shù)是否啟動離心泵后若出口閥不開，出口處壓力表的讀數(shù)是否會一直上升，為什么？會一直上升，為什么？n3.什么情況下會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象？什么情況下會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象？n4.為什么泵的流量改變可通過出口閥的調(diào)節(jié)來達到？是為什么泵的流量改變可通過出口閥的調(diào)節(jié)來達到？是否還有其它方法來調(diào)節(jié)流量？否還有其它方法來調(diào)節(jié)流量？n5.正常工作的離心泵，在其進口管線上設(shè)閥門是否合理？正常工作的離心泵，在其進口管線上設(shè)閥門是否合理？為什么？為什么？n6.為什么在離心泵吸入管路上安裝底閥？為什么在離心泵吸入管路上安裝底閥？n7.測定離心泵的特性曲線為什么要保持轉(zhuǎn)速的恒定？測定離心泵的特性曲線為什么要保持轉(zhuǎn)速的恒定？n8.為什么流量越大，入口真空表讀數(shù)越大而出口壓力表為什么流量越大，入口真空表讀數(shù)越大而出口壓力表讀數(shù)越??？讀數(shù)越小？34九、練習題九、練習題n（1）離心泵的特性曲線通常包括）離心泵的特性曲線通常包括 H-Q 曲線、曲線、 -Q 和和 N-Q 曲線，這些曲線表示在一定曲線，這些曲線表示在一定 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 下，輸送某種特定的液體時泵的性能。下，輸送某種特定的液體時泵的性能。n（2） 離心泵的工作