離心泵性能試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)名稱：離心泵性能試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù):. 了解離心泵的構(gòu)造，掌握其操作和調(diào)節(jié)方法。.測定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，并確定泵的最佳工作范圍。.測定管路的特性曲線。.熟悉個(gè)孔板流量計(jì)的構(gòu)造、性能和安裝方法。.測定孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理:.離心泵特性曲線的測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 可以通過對泵內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的理論分析得到。由于流體流經(jīng)泵時(shí)，不可不免的會產(chǎn)生阻力 損失，如摩擦損失、環(huán)流損失等，實(shí)際壓頭小于理論壓頭，且難以計(jì)算。因此，通常采用實(shí) 驗(yàn)方法，直接測定其參數(shù)間的關(guān)系，并將測出的He-Q、N-Q、n-Q三條曲線稱為離心

2、泵的特 性曲線。根據(jù)曲線可以找到最佳操作范圍，作為選擇泵的依據(jù)。(1)泵的揚(yáng)程由伯努利方程，泵的實(shí)際壓頭He如下：%一巴pg% -%2g其中，動(dòng)能項(xiàng)相比于壓頭項(xiàng)數(shù)量級很小，可以忽略；損失項(xiàng)由于管路較短，損失較小，可以 忽略，因此得到：4=%-+月0式中 % 泵出口處的壓力，mH2。4泵入口處的壓力，m。H0出口壓力表和入口壓力表的垂直距離，m(2)泵的有效功率和效率泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在能量損失，因此泵的實(shí)際和流量較理論低，而輸入功率又比理論值 高，有泵的總效率：N = 口小期=%H/e 1000102式中Ne泵的有效功率，kWq”流量，m3/sHe揚(yáng)程，mP流體密度，kg/m3N軸泵軸輸入離心泵

3、的功率，kWN電電機(jī)的輸入功率，Kwn電電機(jī)效率，取0.9n轉(zhuǎn)一傳動(dòng)裝置的效率，取1.02.孔板流量計(jì)孔流系書的測定孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1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)接測壓管，分別與壓力傳感器的兩端連接。孔板流 量計(jì)是根據(jù)流通通過銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強(qiáng)減小，造成孔板前后壓差作為測量 依據(jù)。若管路的直徑為4,銳孔的直徑為d0,流體流經(jīng)孔板后所形成縮脈的直徑為d2,流 體的密度為P，孔板前測壓導(dǎo)管截面處與縮脈截面處的速度和壓強(qiáng)分別為U1、U2和Pl、P2, 根據(jù)伯努利方程，不考慮能量損失可得：或/避-嗎=J2，。/。= J2而由于縮脈的位置隨流速的變化而變

4、化，縮脈處的截面積S2難以知道，而孔口的面積已 知，且測壓口的位置不變，因此可以用孔口處的u0代替u2,考慮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：/用 - 嗎=Cj2Ap = CJ2gh對不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程有：% =比/0/4 整理得：2gh u = C =0 八 .S、Jl -（V）2令Co = C/Jl -（S0/SJ2，則可簡化為：% = C0J29由4和s0可以算出流體的體積流量：匕=嗔=CqS。河或：匕=C0S0J2Ap/p式中匕流體的體積流量，m3/s曲孔板壓差，PaS0孔口面積，m2P流體的密度，kg/m3C0孔流系數(shù)孔流系數(shù)的大小由孔板銳孔的形狀、測

5、壓口的位置、孔徑與管徑比和雷諾數(shù)共同決定, 具體值由實(shí)驗(yàn)測得。當(dāng)d0/d1 一定，雷諾數(shù)Re超過某個(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。三、裝置和流程：圖2所示為離心泵性能試驗(yàn)帶控制點(diǎn)的工藝流程。圖2泵性能實(shí)驗(yàn)帶控制點(diǎn)的工藝流程1-水箱；2-離心泵；3-渦輪流量計(jì)；4-主管路切換閥；5-孔板流量計(jì)；6-流量調(diào)節(jié)閥；7-變頻器四、操作要點(diǎn)：.開泵：在關(guān)閉所有閥門的情況下，按變頻器綠色按鈕啟動(dòng)泵，固定頻率在50Hz,觀察 泵出口壓力表在0.2MPa左右，即可開始實(shí)驗(yàn)。.排氣：由于實(shí)驗(yàn)涉及到最大流量操作，所有管路都需排氣。在關(guān)閉測壓口排氣閥的情 況下

6、，令流量56m3/h進(jìn)行主管路2min以上，再保持流量12m3/h，打開測壓口排氣閥， 進(jìn)行測壓管路的排氣。.測定泵的特性及孔板流量計(jì)孔流系數(shù)：打開全部支路閥門，調(diào)節(jié)流量最大，記錄一組 數(shù)據(jù)；關(guān)閉部分支路閥門，記錄一組數(shù)據(jù)；僅開啟孔板支路，調(diào)節(jié)流量從最大值到0，記錄 流量、泵的入口壓力、出口壓力、電機(jī)功率、孔板的壓降，測定1012組數(shù)據(jù)。4測定管路特性：僅開啟孔板支路，調(diào)節(jié)流量到最大值的1/31/2,調(diào)節(jié)變頻器從50Hz 到0，記錄流量、泵的入口壓力、出口壓力，測定1012組數(shù)據(jù)。五、原始數(shù)據(jù)及處理：1.原始數(shù)據(jù)記錄水的物理性質(zhì)：測定泵的特性時(shí)，25下，p=996.95kg/m3,|j=0.8

7、973mPa/s測定管路特性時(shí)，26.5下，p=996.58g/m3,|j=0.8641mPa/s(1)泵的特性及孔板流量計(jì)孔流系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)孔徑18.0mm管徑27.0mm,出入口壓力表垂直距離H0=0.2m,壓差計(jì)零點(diǎn)誤差p0=0.04kPa。表1泵特性及孔流系數(shù)測定原始數(shù)據(jù)表序號qv/(m3*h-1)H /m 2H /m 1N /kW 電Ap/kPa19.327.2-2.70.8429.077.8-2.60.8337.3611.7-1.70.8053.5846.6213.3-1.30.7743.2555.9214.6-1.00.7634.6265.2115.8-0.70.7226.93

8、74.5016.9-0.50.6820.0083.5918.0-0.20.6312.7492.8318.90.00.587.88102.1019.70.10.554.46111.4420.30.20.512.16120.6721.10.30.480.54130.0021.80.30.46(2)管路特性實(shí)驗(yàn)出入口壓力表的垂直距離H0=0.2m。表1管路特性實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表序號q /(m3*h-i)H /m 2H /m13.3518.40-0.123.1015.000.032.6612.100.042.319.400.151.967.000.161.625.000.271.283.400.280.9

9、52.100.390.631.100.3100.280.600.32.數(shù)據(jù)處理表3離心泵特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表序號qv/(m3*h-1)H /m2H /m1N 電/kWH /mN/kWN 軸/Kwn19.327.2-2.70.8410.10.2560.7560.33829.077.8-2.60.8310.60.2610.7470.34937.3611.7-1.70.8013.60.2720.7200.37746.6213.3-1.30.7714.80.2660.6930.38455.9214.6-1.00.7615.80.2540.6840.37165.2115.8-0.70.7216.70.23

10、60.6480.36574.5016.9-0.50.6817.60.2150.6120.35183.5918.0-0.20.6318.40.1790.5670.31692.8318.90.00.5819.10.1470.5220.281102.1019.70.10.5519.80.1130.4950.228111.4420.30.20.5120.30.0790.4590.173120.6721.10.30.4821.00.0380.4320.088130.0021.80.30.4621.70.0000.4140.000計(jì)算示例：由表3中第1組數(shù)據(jù)為例，=H2- H1 + H0 = (7.2 (

11、-2.7) + 0.2)m = 10.1m=o = 9.32 X 10.1 X 996.95 kW = 0.256W102(102X3600)=N電電轉(zhuǎn)=0.84義09義1左勿=0.756kW 刀=4 = 0.256 = 0.338N 0.756軸表4管路特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表序號q./(m3*h-1)H /m 2H /m 1H/m13.3518.4-0.118.723.1015.00.015.232.6612.10.012.342.319.40.19.551.967.00.17.161.625.00.25.071.283.40.23.480.952.10.32.090.631.10.31.010

12、0.280.60.30.5計(jì)算示例：由表4中第1組數(shù)據(jù)為例，H = H2-H1 + H0 = (18.4 - (-0.1) + 0.2)m = 18.7mN/KWqv圖2泵特性曲線及管路特性曲線由圖知，qv=6.6 m3*h-i時(shí)，有最高效率0.39在最高效率的92%以內(nèi)，得到工作區(qū)間5.208.42 m3*h-1表5孔板流量計(jì)孔流系數(shù)數(shù)據(jù)處理表序號Vs/(m3*h-i)Ap/kPaReC017.3653.581071710.77526.6243.25963960.77635.9234.62862030.77645.2126.93758640.77554.5020.00655260.77763

13、.5912.74522750.77772.837.88412080.77982.104.46305790.77091.442.16209680.762100.670.5497560.730計(jì)算示例：由表5中第1組數(shù)據(jù)為例，由匕=C0S0J2甌萬，得至ij c0的計(jì)算式:Co= 一 sJ2Ap3.14X 0.0182J24X7.36Re =7.36x= X = 0.775 X (53.58 0.04) X 1000 3600996.95nd213.14x 0.0272 X 3600m/S = 3-57m/Sd1up _ 0.027 X 3.57 X 996.95= 1071710.8973 X

14、10-3林圖3孔流系數(shù)-Re曲線五、結(jié)果討論分析.泵特性曲線通過實(shí)驗(yàn)，得到了離心泵的He-Q、N-Q、n-Q三條曲線。可以看到，隨著流量的增大， 離心泵的揚(yáng)程減小，減小的趨勢增加；軸功率增大，增大的趨勢減??；效率先增大后減小， 符合實(shí)驗(yàn)預(yù)期。.管路特性曲線通過實(shí)驗(yàn)，得到了管路的H-Q曲線?？梢钥吹?，隨著流量的增大，管路所需壓頭增大， 且增大的趨勢增加，符合實(shí)驗(yàn)預(yù)期。本小組實(shí)驗(yàn)未測定當(dāng)流量為0，即離心泵不工作時(shí)的管 路所需壓頭。猜測改點(diǎn)的縱坐標(biāo)為0.2m,即兩測壓位置的垂直高度差。.孔板流量計(jì)孔流系數(shù)-Re曲線通過實(shí)驗(yàn)，得到了孔板流量計(jì)的C0Re曲線，該曲線采用單對數(shù)坐標(biāo)系?？梢钥吹?，雷 諾數(shù)增

15、大到一定程度后，孔流系數(shù)趨于一個(gè)穩(wěn)定值0.776。理論上Co應(yīng)該隨著Re的增大而 減小，曲線在Re較小時(shí)呈現(xiàn)增大趨勢，主要是在流量很小時(shí)，壓差傳感器的測量不足夠精 確。改實(shí)驗(yàn)值較理論值0.75更高，猜想由孔徑do變化引起。當(dāng)do減小5%時(shí)，10.8%，表明d0變化對C0影響大，誤差由孔徑引起。Co+-4增大（1-十）27 12六、思考題.根據(jù)離心泵的工作原理，在啟動(dòng)前為何要關(guān)閉調(diào)節(jié)閥6？答：開泵的過程中，如果不關(guān)閉出口閥，會導(dǎo)致出口一側(cè)的阻力很小，流量很大，泵的 軸功率很大，導(dǎo)致泵電機(jī)的電流很大，可能會引起電動(dòng)機(jī)線路過載而燒毀。因此，先開泵后 開閥，可以降低電機(jī)的啟動(dòng)電流，減少啟動(dòng)負(fù)載。.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：當(dāng)改變流量調(diào)節(jié)閥使得流量增大時(shí)，壓力表的讀數(shù)減小，真空表的讀數(shù)增大。.用孔板流量計(jì)測量流量時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇孔口尺寸、壓差計(jì)的量程？應(yīng)滿足測量所要求的精度和能量損失的要求，使孔流系數(shù)不隨雷諾數(shù)變化三個(gè)方面選擇 孔口尺寸和壓差計(jì)的量程。.試分析氣縛現(xiàn)象和氣蝕現(xiàn)象的區(qū)別。氣縛：氣縛是