北京化工大學(xué) 離心泵實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共13頁(yè))

1、北京化工大學(xué) 化工原理實(shí)驗(yàn) 流體阻力實(shí)驗(yàn)- PAGE 15 -北 京 化 工 大 學(xué)化 工 原 理 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)(shyn)名稱： 離心泵性能(xngnng)實(shí)驗(yàn)班 級(jí)： 化工(hugng)1204姓 名： 吳遷川學(xué) 號(hào)： 2012019002 序 號(hào)： 31 同 組 人： 張德齊設(shè)備型號(hào)： 流體阻力-泵聯(lián)合實(shí)驗(yàn)裝置UPRS型-第1套實(shí)驗(yàn)日期： 2012,12,04 一，摘要(zhiyo)本實(shí)驗(yàn)(shyn)以水為介質(zhì)，使用UPRS型離心泵性能(xngnng)實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)定了不同流速下，離心泵的性能、孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)以及管路的性能曲線。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了離心泵的揚(yáng)程He隨著流量的增大而減小，且

2、呈2次方的關(guān)系；有效效率有一最大值，實(shí)際操作生產(chǎn)中可根據(jù)該值選取合適的工作范圍；泵的軸功率隨流量的增大而增大；當(dāng)Re大于某值時(shí)，C0為一定值，使用該孔板流量計(jì)時(shí)，應(yīng)使其在C0為定值的條件下。關(guān)鍵詞：性能參數(shù)（） 離心泵特性曲線 管路特性曲線C0二，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解離心泵的構(gòu)造，掌握其操作過(guò)程和調(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、性能和安裝方法。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。三，實(shí)驗(yàn)原理1，離心泵特性曲線測(cè)定由于流體流經(jīng)泵時(shí)，不可避免的會(huì)遇到種種損失，產(chǎn)生能量損失和摩擦損失、環(huán)流損失等，因此，實(shí)際壓頭比理論壓頭小

3、，且難以通過(guò)計(jì)算求得，因此通常采用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定其參數(shù)間的關(guān)系，并將測(cè)出的HeQ，NQ，和Q三條曲線稱為離心泵的特性曲線，根據(jù)此曲線也可求出泵的最佳操作范圍，作為選泵的依據(jù)。（1）泵的揚(yáng)程 He分別取泵的進(jìn)出口為1-1截面與2-2截面，建立機(jī)械能衡算式： + z1 + + He= + z2 + He =H真空表 + H壓力表 + H0 He = (Z2 - Z1) + (p2 - p1 ) / g 式中： H壓力表泵出口處的壓力 H真空表泵入口處的真空度H0 表示壓力表和真空表測(cè)壓口間的垂直距離，H0 =0.85m； p1、p2 分別為泵進(jìn)、出口的真空度和表壓，Pa；u1、u2 分別為泵進(jìn)、出口

4、的流速，m/s，u1=u2； 計(jì)算出泵進(jìn)出管路上的壓差，就可計(jì)算出泵提供給液體的揚(yáng)程。（2）泵的有效功率和效率由于泵在運(yùn)轉(zhuǎn)(ynzhun)過(guò)程中存在能量損失，使泵的實(shí)際壓頭和流量較理論值低，而輸入功率又比理論值高，所以泵的總效率為Ne泵的有效(yuxio)功率，Kw； Q流量(liling)，m3/s； He揚(yáng)程，m； 液體密度，kg/m3由泵軸輸入離心泵的功率為N軸 = N電*電*轉(zhuǎn)N電電機(jī)的輸入功率，Kw； 電電機(jī)效率，取0.9； 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率；一般取1.02，孔板流量計(jì)孔流系數(shù)的測(cè)定孔板流量計(jì)的構(gòu)造原理如下圖所示。 孔板流量計(jì)的構(gòu)造原理圖在水平管路上裝有一塊孔板，其兩側(cè)接測(cè)壓管，分

5、別與壓差傳感器的兩端連接?？装辶髁坑?jì)利用流體通過(guò)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)量依據(jù)。若管路直徑d1，孔板銳孔直徑d0，流體流經(jīng)孔板后所形成縮脈的直徑d2，流體密度，孔板前測(cè)壓導(dǎo)管截面處和縮脈截面處速度和壓強(qiáng)分別為u1，u2和p1，p2，不考慮能量損失，由伯努利方程得： 或 由于縮脈位置隨流速變化而變化，縮脈處截面積S2難以知道，孔口的面積已知，且測(cè)壓口的位置在設(shè)備制成后不再改變，因此可用以孔板孔徑處u0代替u2，考慮到流體因局部阻力造成的能量損失，用校正系數(shù)C校正后，有：對(duì)不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程有：整理(zhngl)得令，則可簡(jiǎn)化為根據(jù)(gnj)u0和

6、S2，即可算出流體的體積(tj)流量VS為：或 式中 VS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)。孔流系數(shù)的大小由孔板銳孔的形狀、測(cè)壓頭的位置、孔徑與管徑比和雷諾數(shù)共同決定，具體數(shù)值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。當(dāng)d0/d1一定時(shí)，雷諾數(shù)Re超過(guò)某個(gè)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(jì)都在C0為常數(shù)的流動(dòng)條件下使用。3，管路的特性曲線 離心泵工作在工作點(diǎn)上時(shí)，有又 測(cè)定不同頻率下，H與的值，即可畫(huà)出管路特性曲線。四，裝置和流程水箱 2、離心泵 3、渦輪流量計(jì) 4、管路(un l)切換閥 5、孔板流量(liling)計(jì) 6、流量

7、調(diào)節(jié)閥7、變頻儀水溫度(wnd)/ ；水流量/m3h-1；壓降/電功率/；出口表壓/；入口表壓/實(shí)驗(yàn)介質(zhì)：水（循環(huán)使用）。研究對(duì)象：粵華型WB70/055型單級(jí)離心泵；孔板流量計(jì)：銳孔直徑d=18.0mm，管道直徑d=26.0mm。儀器儀表：渦輪流量計(jì)，LWGY-25型，0.610m3h-1,精確度等級(jí)0.5；溫度計(jì)，Pt100,0200，精度等級(jí)0.2；壓差傳感器，WNK3051型，-20100kPa，精確度等級(jí)0.2，測(cè)勢(shì)能差；顯示儀表：AI-708等，精度等級(jí)0.1；變頻儀：西門子MM420型；天平，0.01g；量筒等?？刂葡到y(tǒng)：控制電柜+電腦+數(shù)據(jù)采集軟件，需380VAC+220VAC

8、五，實(shí)驗(yàn)步驟1. 關(guān)流量調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)除層流管以外的主管路切換閥，按電柜和變頻儀綠色按鈕啟動(dòng)水泵 （本實(shí)驗(yàn)泵處于水槽下方，故無(wú)需灌泵）；2. 固定轉(zhuǎn)速（50或40Hz），通過(guò)調(diào)節(jié)閥改變水量從0到最大（流量梯度參照老師所給預(yù)習(xí)材料，以下同），記錄數(shù)據(jù)完成泵性能實(shí)驗(yàn)；3. 固定調(diào)節(jié)閥開(kāi)度（全開(kāi)、0.75開(kāi)度、0.5開(kāi)度），通過(guò)變頻儀調(diào)節(jié)水流量從較大（變頻儀50Hz）到0.15m3/h左右，完成管路實(shí)驗(yàn)；4. 調(diào)變頻儀為50Hz，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉孔板管路以外的主管路切換閥，開(kāi)孔板引壓閥和壓差傳感閥排氣，排氣完畢在關(guān)閉壓差傳感器排氣閥，手工記錄零點(diǎn)P0，最后通過(guò)調(diào)節(jié)閥改變水流量從0.6m3/h到最大

9、，記錄數(shù)據(jù)完成孔板實(shí)驗(yàn)；5. 切換閥門形成泵并聯(lián)組合，頻率均為50Hz，通過(guò)閥門調(diào)節(jié)水流量從0到最大，兩組共同記錄相關(guān)數(shù)據(jù)（功率等于兩者之和，流量取平均值），完成并聯(lián)實(shí)驗(yàn)（性能與管路無(wú)關(guān)，可打開(kāi)層流(cn li)管外單的主管路切換閥，實(shí)際操作打開(kāi)比較好）；（不做實(shí)驗(yàn)）6. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，按變頻(bin pn)儀紅色按鈕停泵，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥、壓差傳感器排氣閥，做好衛(wèi)工作。注意事項(xiàng)： 1.泵實(shí)驗(yàn)通過(guò)閥門改變流量，管路(un l)實(shí)驗(yàn)通過(guò)變頻儀改變流量； 2.泵實(shí)驗(yàn)流量最小值等于0，管路實(shí)驗(yàn)兩最小值大于0； 3.任何時(shí)刻，流量調(diào)節(jié)閥全關(guān)或全開(kāi)后，反向旋轉(zhuǎn)1/4圈； 4.兩組泵實(shí)驗(yàn)和多組管路實(shí)驗(yàn)各記入軟件

10、同一表格，孔板壓降波動(dòng)到平均時(shí)記錄； 5.以上實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)可以多做一些點(diǎn)，便于找到最高效值。 六，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1 離心泵特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（50Hz,2850r/min）:序號(hào)水流量 qv/m3h-1出口表壓 p2/mH2O入口表壓 p1/mH2O電機(jī)功率P電/kW水溫度t/揚(yáng) 程 He/mH2O軸功率 Pa/kW效 率10.0021.70.60.5018.621.45 0.450.00 21.0020.60.50.5518.420.46 0.49511.1132.0019.60.30.6118.519.68 0.54919.38 42.9516.60.10.6618.816.91

11、0.59422.70 54.0014.5-0.20.6919.115.17 0.62126.41 65.0315.3-0.60.7619.416.47 0.68432.74 75.9913.8-1.00.8019.515.47 0.7234.78 86.5012.6-1.30.8119.714.62 0.72935.25 97.0011.3-1.60.8219.813.68 0.73835.08 107.5510.0-1.80.8220.212.65 0.73835.00 118.019.7-2.30.8921.312.93 0.80134.95 128.488.4-2.70.8921.512

12、.10 0.80134.62 139.046.9-3.20.9021.711.19 0.8133.75 參數(shù)：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m, t=20.1oC， =992.73kg/m3表1：離心泵特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表2 離心泵特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（40Hz,2880r/min）:序號(hào)水流量 qv/m3h-1出口表壓 p2/mH2O入口表壓 p1/mH2O電機(jī)功率P電/kW水溫度t/揚(yáng) 程 He/mH2O軸功率 Pa/kW效 率10.0013.60.60.3521.713.25 0.315 0.00 20.9912.90.50.3821.712.66 0.342 9.91

13、 32.0012.50.30.4221.712.49 0.378 17.86 43.0211.50.10.4521.811.73 0.405 23.65 53.9910.4-0.30.4721.911.10 0.423 28.30 65.018.9-0.70.5021.910.09 0.450 30.36 75.508.0-1.00.5022.09.53 0.450 31.51 86.007.1-1.30.5122.18.99 0.459 31.77 96.516.1-1.60.5222.28.35 0.468 31.40 107.005.2-1.90.5322.37.81 0.477 31.

14、00 117.234.7-2.00.5422.57.45 0.486 29.94 參數(shù)：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m， t=22.1oC， =996.23kg/m3表2：離心泵特性(txng)II實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表以第二組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程(guchng)如下：t=20oC時(shí)，=998.2kg/m3 , t=30oC時(shí)，=995.7kg/m3 ;內(nèi)插法得：t=（18.4+21.7)/2=20.1oC時(shí)，=992.73kg/m3 作圖：特征(tzhng)曲線I特征(tzhng)曲線II圖中結(jié)果(ji gu)分析：由泵的特性曲線得，揚(yáng)程(yngchng)He隨著流量的增大

15、而減小，且呈2次方的關(guān)系；分析效率曲線可知，該泵的最大效率為35%左右，此時(shí)的流量為6.5m3/h。由泵的軸功率曲線，可以觀察出，在流量為0時(shí)，仍有一定的功率存在，并且隨著流量的增加迅速增加。所以在啟動(dòng)泵時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉出口閥，避免啟動(dòng)時(shí)軸功率過(guò)大對(duì)電機(jī)造成損傷。泵的效率提高時(shí)，相應(yīng)的揚(yáng)程會(huì)減小，這是設(shè)備的固有矛盾，根據(jù)不同的工藝需求和生產(chǎn)任務(wù)，應(yīng)選擇合適的工作區(qū)間保證泵的高效運(yùn)作，必要時(shí)可以調(diào)節(jié)泵的工作曲線或更換離心泵。2、管路特性曲線的測(cè)定：改變管路開(kāi)度三次，對(duì)于每個(gè)開(kāi)度分別改變管路流量，測(cè)得三組數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算分別得到H與Q，結(jié)果見(jiàn)表3（I）（II）（III）：(1)流量(liling)調(diào)節(jié)閥

16、固定1/4開(kāi)度序號(hào)頻 率 /Hz水流量 qv/m3h-1水溫度t/出口表壓 p2/mH2O入口表壓 p1/mH2O出口流速u2/ms-1入口流速u1/ms-1需要能量H/mH2O150.002.2722.919.40.31.10 0.45 19.42 240.001.8022.912.70.30.87 0.36 12.68 335.701.6023.010.20.40.77 0.32 10.06 431.401.4023.08.00.40.68 0.28 7.85 527.001.2023.06.10.50.58 0.24 5.83 622.701.0023.04.40.50.48 0.20

17、4.12 718.400.8023.13.00.50.39 0.16 2.72 814.200.6023.02.00.50.29 0.12 1.71 910.100.3923.01.20.50.19 0.08 0.90 106.20.1923.00.70.60.09 0.04 0.30 參數(shù)：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m, t=23.0oC， =996.45kg/m3 表3（I） 離心泵特性(txng)曲線的數(shù)據(jù)處理(2)流量(liling)調(diào)節(jié)閥固定2/4開(kāi)度序號(hào)頻 率 /Hz水流量 /m3h-1水溫度t/出口表壓 p2/mH2O入口表壓 p1/mH2O出口

18、流速u2/ms-1入口流速u1/ms-1需要能量H/mH2O150.004.5523.316.5-0.52.20 0.91 17.46 243.904.0023.412.9-0.31.94 0.80 13.60 333.103.0123.37.60.01.46 0.60 7.92 427.602.4923.45.40.21.21 0.50 5.48 522.201.9923.43.70.30.96 0.40 3.65 617.001.5023.32.30.40.73 0.30 2.13 711.500.9923.31.30.50.48 0.20 1.01 87.100.5923.30.70.5

19、0.29 0.12 0.40 95.600.4023.30.60.60.19 0.08 0.20 104.200.2023.30.50.60.10 0.04 0.10 參數(shù)：Z=0.2mH2O, d1=0.042m, d2=0.027m, t=23.3oC， =996.53kg/m3 表4（II） 離心泵特性(txng)曲線的數(shù)據(jù)處理(3)流量(liling)調(diào)節(jié)閥固定3/4開(kāi)序號(hào)頻 率 /Hz水流量 /m3h-1 水溫度 t/出口表壓 p2/mH2O入口表壓 p1/mH2O出口流速u2/ms-1入口流速u1/ms-1需要能量H/mH2O150.006.7724.312.1-1.73.28 1

20、.35 14.50 244.806.0024.49.6-1.32.91 1.20 11.49 336.805.0024.46.8-0.72.42 1.00 7.97 429.604.0024.44.6-0.31.94 0.80 5.27 522.503.0124.42.80.11.46 0.60 3.00 615.402.0124.41.50.30.97 0.40 1.44 78.201.0124.40.70.50.49 0.20 0.41 85.000.5924.40.50.60.29 0.12 0.10 94.400.4124.40.50.60.20 0.08 0.10 參數(shù)：Z=0.2m

21、H2O, d1=0.042m, d2=0.027m， T=24.4oC, =996.8kg/m3 表5（III） 離心泵特性(txng)曲線的數(shù)據(jù)處理以第一組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程如下：t=20oC時(shí)，=998.2kg/m3 , t=30oC時(shí)，=995.7kg/m3 ;內(nèi)插法得：t=（22.9+23.1)/2=23.0oC時(shí)，=996.45kg/m3 作圖圖中結(jié)果(ji gu)分析：1、管路(un l)的特性曲線為，由上圖可知H與Q成二次方關(guān)系(gun x)（曲線為拋物線），該式成立；2、比較這條曲線，可得在同樣的頻率下，關(guān)小閥門，H增大；3、H隨流量的增加而增大，當(dāng)流量為0時(shí)，H為一定值，這是

22、由管路的固有勢(shì)能損失決定的。3.C0-Re數(shù)據(jù)及處理：序號(hào)水流量 qv/m3h-1孔板壓降P/kPa水溫度t/水流速ud/ms-1Red孔流系數(shù)C0孔流系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值1 0.600.3224.90.31 9105 0.77 0.7320.800.6225.10.42 12140 0.76 0.7231.000.9624.80.52 15175 0.77 0.7241.301.6824.80.68 19727 0.76 0.7251.602.5824.80.84 24280 0.76 0.7162.004.0224.81.05 30350 0.77 0.7172.526.4124.81.32 382

23、41 0.77 0.7182.999.0824.91.56 45373 0.76 0.7093.5012.3025.01.83 53112 0.76 0.70103.9915.9625.02.09 60548 0.77 0.70114.9925.0625.12.61 75723 0.75 0.69126.0036.1025.23.14 91050 0.77 0.69137.1351.6625.23.73 108198 0.76 0.69參數(shù)：d0=0.018m, d=0.026m, P0=-0.04mH2O, T=25.0C, =996.95kg/m3表6：孔流系數(shù)校正數(shù)據(jù)以第一組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程如下：t=20oC時(shí)，=998.2kg/m3 , t=30oC時(shí)，=995.7kg/m3 ;