離心泵性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

北京化工大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱：化工原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期： 班級(jí)：姓名：同組人：離心泵性能試驗(yàn)摘要本實(shí)驗(yàn)利用孔板流量計(jì)測(cè)量離心泵的特性曲線和管路曲線，并且用實(shí)驗(yàn)結(jié)果也測(cè)出了孔板流量計(jì)的Co與雷諾數(shù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，驗(yàn)證了孔板流量計(jì)的性質(zhì)，并且后續(xù)實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行是在利用了第一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完成的。關(guān)鍵詞：孔板流量計(jì)Co特性曲線管路曲線實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)、性能銘牌及配套電機(jī)情況2、了解孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、使用及變頻器的作用3學(xué)會(huì)測(cè)繪離心泵的特性曲線和管路特性曲線。4、掌握最小二乘法回歸管路特性方程、揚(yáng)程方程中的參數(shù)A、B實(shí)驗(yàn)原理：離心泵的特性曲線通常采用試驗(yàn)的方法，直接測(cè)定離心泵的性能參數(shù)，并且繪成He-Q,H-Q,η-Q三條曲線，稱為離心泵的特性曲線。（1）.泵的揚(yáng)程上式忽略能量損失，u1=u2，ΔZ=H0=0.85mH2O(2)泵的效率/1000[kW]（3）軸功[kW]2.孔板流量計(jì)的Co測(cè)定變形得：對(duì)于不可壓縮流體==/3.管路特性曲線四、實(shí)驗(yàn)流程儀表箱裝有泵開關(guān)按鈕及功率表、流量計(jì)數(shù)字顯示儀表。圖1、離心泵實(shí)驗(yàn)流程五、實(shí)驗(yàn)操作1、灌泵。先開灌泵閥，再開排氣閥至有水流出，最后關(guān)閉兩閥門；2、啟動(dòng)水泵。先關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥門，再按控制電柜綠色按鈕，最后按變頻器綠色按鈕啟動(dòng)泵，頻率自動(dòng)升到50Hz；3、測(cè)泵特性。固定頻率(50Hz≈2900r/min），改變閥門開度，調(diào)節(jié)水流量從0到最大，記錄孔板壓降（液位、時(shí)間）等相關(guān)數(shù)據(jù)，本組數(shù)據(jù)可同時(shí)測(cè)定孔流系數(shù)。4、測(cè)管路特性。固定閥門開度，按變頻器“△”或“▽”鍵改變電源頻率，調(diào)節(jié)水流量從小到大，只記錄孔板壓降、進(jìn)出口表壓即可；5、實(shí)驗(yàn)范圍，最小值可能是零點(diǎn)，也可能大于零，最大值可能受設(shè)備等所限，結(jié)合目標(biāo)與實(shí)際做好規(guī)劃；6、實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)，一般小流量比大流量密集，最高效率點(diǎn)和曲線拐點(diǎn)附近密集，曲線點(diǎn)一般不少于10組；六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以第二組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程如下：t水=10℃，查表得ρ=999.7kg/m3t水=20℃，查表得ρ=998.2kg/m3用內(nèi)插法可得t水=17.5℃，ρ=998.6kg/m3揚(yáng)程He=0.85+（0.200+0.006）*1000000/(998.6*9.81)=21.88m水流量Q=0.495*0.495*0.111/60*3600=1.63m3/h軸功率N軸=0.9*0.50=0.450有效功率=HQρg/1000=21.88*1.63*998.6*9.81/(1000*3600)=0.097效率=0.097/0.450=0.216以第一組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程如下：t水=10℃，查表得ρ=999.7kg/m3μ=1.350mPa.st水=20℃，查表得ρ=998.2kg/m3μ=1.005mPa.s用內(nèi)插法可得t水=17.5℃，ρ=998.6kg/m3μ=1.091mPa.s水流速度v=1.63/3600/(0.785*0.042^2)=0.33m/s雷諾數(shù)Re=0.042*998.2*0.33*1000/1.091=12570孔板速度uo=1.63/3600/(0.785*0.0242^2)=0.98m/s;Co=0.98/(2*0.8*1000/998.2)^0.5=0.78以第二組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程如下：t水=10℃，查表得ρ=999.7kg/m3t水=20℃，查表得ρ=998.2kg/m3用內(nèi)插法可得t水=17.5℃，ρ=998.6kg/m3揚(yáng)程He=0.85+（0.062+0.005）*1000000/(998.6*9.81)=7.69m水流量Q=0.71*0.785*0.0242^2*(2*0.8*1000/998.6)^0.5=1.49m3?h-1軸功率N軸=0.9*0.20=0.180有效功率=HQρg/1000=7.69*1.43*998.6*9.81/(1000*3600)=0.097效率=0.097/0.180=0.157以第一組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程如下：t水=10℃，查表得ρ=999.7kg/m3t水=20℃，查表得ρ=998.2kg/m3用內(nèi)插法可得t水=17.5℃，ρ=998.6kg/m3以第一組數(shù)據(jù)為例：水流量Q=0.785*0.0242^2*0.9*(2*1.6*1000/998.2)^0.5*3600=2.67m3/h需要的能量H=0.85+(0.195+0.006)*1000000/998.6/9.81=21.37m以第一組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過(guò)程如下：t水=10℃，查表得ρ=999.7kg/m3t水=20℃，查表得ρ=998.2kg/m3用內(nèi)插法可得t水=17.5℃，ρ=998.6kg/m3以第一組數(shù)據(jù)為例：水流量Q=0.785*0.0242^2*0.9*(2*25.9*1000/998.6)^0.5*3600=10.73m3/h需要的能量H=0.85+(0.046+0.019)*1000000/998.6/9.81=7.49m七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果作圖及分析：離心泵特性曲線1離心泵特性曲線2Co-Re曲線管路特性曲線結(jié)果分析：1.從圖中可以看出，隨著流體流量的增加，揚(yáng)程呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；而軸功率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。2.隨著流體流量的增加，泵的總效率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，存在著最大功率。由效率曲線得知，在流量約為4.8時(shí)，達(dá)到了最大效率。3.查閱資料得知，離心泵的優(yōu)先工作范圍在最佳效率點(diǎn)流量的70﹪~120﹪，所以由此確定離心泵的最佳工作范圍是3.4~5.8。4.孔流系數(shù)C0隨雷諾數(shù)的變化逐漸減小，但是依然有幅度，依據(jù)理論當(dāng)雷諾數(shù)達(dá)到一定程度后后孔板系數(shù)會(huì)趨于定值，因?yàn)檫_(dá)到了完全湍流。實(shí)驗(yàn)可能因?yàn)槌霈F(xiàn)誤差而使得結(jié)果和理論有偏差，考慮到我們做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，我們?cè)跍y(cè)量流量時(shí)，選取的時(shí)間范圍過(guò)小，容易產(chǎn)生誤差。5.①由管路特性曲線可看出，隨著流體流量的增加，管路的壓頭呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)。②管路特性方程表明，管路中流體的流量與所需補(bǔ)加能量的關(guān)系。由圖可分析，第四個(gè)開度對(duì)應(yīng)的曲線阻力損失較大，第一個(gè)開度對(duì)應(yīng)的曲線阻力損失較小。由此，可得出結(jié)論：低阻管路系統(tǒng)的特性曲線較為平坦，高阻管路的特性曲線較為陡峭。所以，可判斷，為減少能量損失，在管路中，應(yīng)盡量減少不必要的閥門等器件。八、思考題1、離心泵啟動(dòng)前為何要灌泵，且要關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥？這跟“氣蝕”有關(guān)系嗎？答：離心泵啟動(dòng)前未沖液，則泵內(nèi)存有空氣，因而葉輪中心處所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，此時(shí)雖然啟動(dòng)了離心泵但是不能輸送液體。這是氣縛現(xiàn)象，和氣蝕無(wú)關(guān)。2、通過(guò)閥門由小到大改變流量時(shí)，泵出口壓力表和入口壓力表的讀數(shù)有什么變化規(guī)律？答：當(dāng)閥門由小到大改變流量時(shí)，出口表壓逐漸減小，入口則逐漸變大。3、用實(shí)驗(yàn)中的離心泵分別輸送20℃下的水和乙醇，泵的特性曲線和安裝高度有什么變化？管路特性曲線是否有變化？答：當(dāng)輸送液體變化時(shí)，離心泵的特性曲線H-Q曲線不變，因此兩者泵的特性曲線不變。對(duì)于管路特性曲線有H=A+BQ2,由于ρ水>ρ乙醇，A=△Z+△P/ρg而對(duì)于特定的管路系統(tǒng)B相同，因此乙醇相對(duì)應(yīng)的管路的特性曲線可由水相對(duì)應(yīng)曲線向上平移一段距離后得到。又Pv水<Pv乙醇，Hg允=（Po-Pv）/ρg-(NPSH)r-∑hf,，，∑hf=λ(l+le)u2/(2dg)對(duì)于固定的離心泵，流量一定時(shí)，（NPSH）r和∑hf一定，因此水泵的安裝高度高于乙醇泵的安裝高度。4、在流體阻力實(shí)驗(yàn)中，想用孔板流量計(jì)代替渦輪流量計(jì)測(cè)流量。已知不銹鋼管道尺寸Ф32×3mm，流量范圍0.6～6m3/h，使用的離心泵與本實(shí)驗(yàn)相同。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一款孔板流量計(jì)，確定孔口尺寸和壓差范圍。答：u=q/(0.785*0.026^2),Re=0.026*998.2*u/105.34*100000=7738~77380由書本上的圖可以差得，在這個(gè)雷諾數(shù)范圍內(nèi)，要使得孔板系數(shù)趨于一個(gè)定值，應(yīng)該控制A0/A1=0.1,從而可以求出孔板直徑為10mm左右。5、用最小二乘法回歸閥門1/4開度條件下，管路特性方程H=A+Bqv2中的參數(shù)A、B，檢驗(yàn)相關(guān)性。要求手工計(jì)算并寫出過(guò)程。最小二乘法：B=[(n*Σq2*He-Σq2ΣHe)]/[(n*ΣQ4-(ΣQ2)2)]；A=He平均-B*Q2平均序號(hào)流量q流量q2HH*q2q412.677.1321.37152.3450.8222.586.6619.84132.0644.3132.405.7617.49100.7433.1842.214.8815.2474.4323.8552.004.0013.7154.8416.0061.893.5712.5944.9712.7671.632.6610.0426.687.0681.492.228.5118.894.9391.331.777.4913.253.13100.940.885.444.810.78110.000.003.500.000.00平均值1.743.5912.2956.6417.89帶入公式可得：B=2.5034A=3.2935得管路特性方程H=3.2935+2.5034qv2相關(guān)性檢驗(yàn)：r=[Σ(q^2-q^2品均)(H-H品均)]/[Σ(q^2-q^2品均)^2Σ(H-H品均)^2]^0.5=0.99897由于相關(guān)系數(shù)r接近于1，證明相關(guān)性良好，且將q^2帶入公式得到H也于實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。6、借助軟件確定50Hz條件下（1）泵的近似揚(yáng)程方程He=A+Bqv2中的參數(shù)，