中國地質(zhì)大學(xué) 化工原理實驗 離心泵特性曲線的測定實驗

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院實驗名稱：離心泵特性曲線的測定實驗指導(dǎo)老師：劉惠仙姓名：劉安、李箭、江汶峰、周登輝班級：031114日期：2013年10月29日實驗二離心泵特性曲線的測定實驗一、實驗內(nèi)容測定一定轉(zhuǎn)速下離心泵的特性曲線。二、實驗?zāi)康?、了解離心泵的結(jié)構(gòu)特點，熟悉并掌握離心泵的工作原理和操作方法。2、掌握離心泵特性曲線測定方法。三、基本原理離心泵是工業(yè)上最常見的液體輸送機械之一，離心泵的特性，通常與泵的結(jié)構(gòu)、泵的轉(zhuǎn)速以及所輸送液體的性質(zhì)有關(guān)，影響因素很多。因此離心泵的特性只能采用實驗的方法實際測定。在泵的進口管分別安裝上真空表和壓力表，則可根據(jù)伯努利方程得到揚程的計算公式①式①中h0——二測壓點截面之間的垂直距離，m；P1——真空表所處截面的絕對壓力，MPa；P2——壓力表所處截面的絕對壓力，MPa；u1——泵進口管流速，m/s；u2——泵出口管流速，m/s；He——泵的實際揚程，m。由于壓力表和真空表的讀數(shù)均是表示兩測壓點處的表壓，因此，式①可表示為②其中③④式③、④中的P2和P1分別是壓力表和真空表的顯示值。離心泵的效率為泵的有效功率與軸功率之比值，⑤式⑤中η——離心泵的效率；Ne——離心泵的有效功率，kW；N軸——離心泵的軸功率，kW。有效功率可用下式計算⑥或⑦泵的軸功率是由泵配置的電機提供的，而輸入電機的電能在轉(zhuǎn)變成機械能時亦存在一定的損失，因此，工程上有意義的是測定離心泵的總效率（包括電機效率的轉(zhuǎn)動效率）。=8\*GB3⑧實驗時，使泵在一定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，測出對應(yīng)于不同流量的揚程、電機輸入功率、效率等參數(shù)值，將所有數(shù)據(jù)整理后用曲線表示，即得泵的特性曲線。實驗設(shè)計實驗設(shè)計包括實驗操作方案的確定，數(shù)據(jù)測定點及測試方法和操作控制及控制方法的確定，以及實驗裝置流程的設(shè)計。實驗方案用自來水做實驗物料；在離心泵轉(zhuǎn)速一定的條件下，測定不同流速下離心泵進、出口壓力和電機功率，即可由式⑤、⑥和⑦計算出相應(yīng)的揚程、功率和效率；在實驗布點時，要考慮到泵的效率隨流量變化的趨勢。測試點及測試方法根據(jù)實驗原理，需測定的原始數(shù)據(jù)有：泵兩端的壓力P1和P2，離心泵電機功率Ne，流量Q、水溫t（以確定水的密度），以及進出口管路管徑d1和d2，據(jù)此可配置相應(yīng)的測試點和測試儀表。離心泵出口壓力P2由壓力表測定離心泵入口壓力P1由真空表測定流量由裝置設(shè)在管路中的渦輪流量計測定，渦輪流量計在安裝時，必須保證儀表前后有足夠的直管穩(wěn)定段和水平段，渦輪流量計的二次顯示儀表采用數(shù)字電子儀表，其流量計算為其中Q——流量，L/s；?——流量計的轉(zhuǎn)子頻率；ξ——渦輪流量計的儀表系數(shù)。電機功率采用數(shù)字儀表測量N電=15×顯示讀數(shù)（kW）水的溫度由水銀溫度計測定，溫度計安裝在泵出口管路的上方。原始數(shù)據(jù)記錄表格式如下表所示。表2-1離心泵特性曲線測定原始數(shù)據(jù)表渦輪流量變送器編號990433渦輪流量變送器儀表常數(shù)327.16泵進口管徑d140mm泵出口管徑d232mm泵型號1?BL-6泵轉(zhuǎn)速2900r/min水溫22℃No.渦輪流量計頻率f真空表P1（MPa）壓力表P2（MPa）N顯示（W）N電（W）111900.00000.14383.51252.5211450.00000.15283.21248.0311060.00000.15883.01245.0410620.00000.16381.11216.5510230.00000.17079.01185.069790.00000.17678.51177.579240.00000.18376.31144.588740.00000.18875.01125.098250.00000.19472.71090.5107730.00000.20070.51057.5117230.00000.20467.61014.0126690.00000.20966.0990.0136250.00000.21265.5982.5145700.00000.21764.0960.0155220.00000.22061.0915.0164220.00000.22356.5847.5173210.00000.22852.1781.5182340.00000.23048.5727.5191110.00000.23140.5607.52000.00000.23237.4561.0控制點和調(diào)節(jié)方法試驗中控制的參數(shù)是流量Q，可用調(diào)節(jié)閥來控制流量。為保證系統(tǒng)滿灌，將控制閥安裝在出口管路的末端。實驗裝置及流程主要設(shè)備：離心泵、循環(huán)水箱、渦輪流量計、流量調(diào)節(jié)閥、壓力表、真空表、溫度計實驗裝置流程圖如下所示，由離心泵和進出口管路、壓力表、真空表、流量計和調(diào)節(jié)控制閥組成控制系統(tǒng)。實驗物料為自來水，為節(jié)約起見，配置水鄉(xiāng)循環(huán)使用。為保證離心泵啟動時保持滿灌，排出泵殼內(nèi)的空氣，在泵的進口管路末端安裝有止逆底閥。1、循環(huán)水槽；2、真空表；3、排氣閥；4、離心泵；5、功率表；6、壓力表；7、引水閥；8、溫度計；9、渦輪流量計；10、控制閥五、實驗操作要點1、首先打開引水閥引水灌泵，并打開泵體的排氣閥排出泵內(nèi)的的氣體，確認泵已經(jīng)灌滿且其中的空氣已排凈，關(guān)閉引水閥和泵的排氣閥。2、在啟動泵前，要關(guān)閉出口控制閥的顯示儀表電源開關(guān)，以使泵在最低負荷下啟動，避免啟動脈沖電流過大而損壞電機和儀表。3、啟動泵，然后將控制閥開到最大以確定實驗范圍，在最大流量范圍內(nèi)合理布置實驗點。4、將流量調(diào)至某一數(shù)值，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，讀取并記錄所需數(shù)據(jù)。5、實驗結(jié)束時，先將控制閥關(guān)閉，再給關(guān)閉電機電源開關(guān)和總電源。六、實驗數(shù)據(jù)處理和結(jié)果討論分析部分的要求和建議1、離心泵特性曲線的測定實驗數(shù)據(jù)整理表。表2-2離心泵特性曲線的測定實驗數(shù)據(jù)整理表在22℃時，水的物理性質(zhì)如下：ρ=998.0kg/m-3No.流量Q103（m3/s）揚程He（m-H2O)有效功率Ne(kW)軸功率N軸（kW)效率η（％）13.6415.220.5421.25343.323.5016.100.5521.24844.233.3816.670.5521.24544.343.2517.140.5451.21744.853.1317.820.5461.18546.062.9918.390.5391.17845.872.8219.060.5271.14546.182.6719.530.5111.12545.492.5220.110.4971.09145.5102.3620.690.4791.05845.3112.2121.060.4561.01444.9122.0421.540.4310.99043.6131.9121.820.4080.98341.5141.7422.310.3800.96039.6151.6022.590.3530.91538.6161.2922.850.2890.84834.1170.9823.330.2240.78228.7180.7223.520.1650.72822.6190.3423.600.0780.60812.9200.0023.700.0000.5610.0計算示例（以原始數(shù)據(jù)表中第一行數(shù)據(jù)進行計算）根據(jù)渦輪流量計頻率f以及渦輪流量變送器儀表常數(shù)ξ（327.16），可計算出流量QL/s得到流量Q后，根據(jù)進出口管徑，可分別計算得泵進口和出口的流速u1和u2m/sm/s隨即伯努利方程可計算得到揚程公式電機功率和有效功率可得N電=15*顯示讀數(shù)（W）=1583.5=1252.5W=1.253kW注：N電≈N軸作出離心泵的特性曲線。對實驗結(jié)果進行分析討論。如：離心泵的揚程、效率及泵的功率與流量之間的關(guān)系，分析一下之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，所得結(jié)果的工程意義等，從中得到若干結(jié)論。根據(jù)H-Q曲線可知，離心泵壓頭在比較大的流量范圍內(nèi)隨著流量的增大而減小。根據(jù)N-Q曲線可知，離心泵的軸功率隨流量的增大而增大。根據(jù)η-Q曲線可知，開始泵的功率隨流量的增大而增大，達到最大值后，又隨著流量的增加而降低。工程意義：

指導(dǎo)離心泵實際使用時在最高效率點附近工作，從而提高泵的使用壽命提高生產(chǎn)效率。對實驗數(shù)據(jù)作出誤差分析，評價結(jié)果好壞，并分析原因。誤差分析：儀器使用時間過長，系統(tǒng)誤差大。在各個儀表讀數(shù)時不能保證同時讀數(shù)，且每個成員的誤差估讀不一樣。因為場地原因，裝置設(shè)計時不是理想的模型。結(jié)果評價：數(shù)據(jù)基本滿足標準離心泵特性曲線，但是因為系統(tǒng)誤差及操作方面的原因少部分點誤差較大。總的來說結(jié)果較好。論述一下對實驗裝置和實驗方案的評價。離心泵的安裝高度存在問題，不是理想模型，且真空表存在問題基本上沒讀數(shù)。用該方案測離心泵的特性曲線操作簡便，流程設(shè)計簡單，能準確的得出結(jié)果。七、思考題1、離心泵在啟動前為什么要引水灌泵？本實驗裝置中離心泵在安裝上有什么特點？答：為了防止氣縛現(xiàn)象發(fā)生。離心泵安裝高度與進口一致，即h0=0m2、為什么離心泵在啟動前關(guān)閉出口閥和儀表電源開關(guān)？而停泵前要先關(guān)閉出口閥？答：避免電機過載。因為電機的輸出功率等于泵的軸功率N。依照離心泵特征曲線，當(dāng)Q=0時N最小，電機輸出功率也最小，不容易被燒壞。先關(guān)閉出口閥使泵體中的水不被抽干，別的也起到庇護泵進口處底閥的感化。3、離心泵的流量可以由泵的出口調(diào)節(jié)，為什么？答：調(diào)劑出口閥門開度，現(xiàn)實上是改變管路特征曲線，改變泵的工作點，可以調(diào)劑其流量。這類體例利益是便利、快捷、流量可以延續(xù)轉(zhuǎn)變，毛病謬誤是閥門關(guān)小時，增大勾當(dāng)阻力，多耗損一部門能量、不很經(jīng)濟。4、什么情況下會出現(xiàn)“汽蝕”現(xiàn)象？答：水泵在運行中，在葉輪入口附近等處，因葉輪進口的沖擊損失、摩擦損失或提水引起的壓力下降等，水流的壓力出現(xiàn)局部下降，一旦達到當(dāng)時溫度條件下水的飽和蒸氣壓力，水中就會出現(xiàn)大量氣泡，這種現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。這些氣泡隨著水流移動，到達高壓區(qū)時，必然從氣泡外部對其施加沖擊壓力，氣泡急劇收縮，產(chǎn)生一種沖擊壓力，該沖擊壓力值非常大。這種現(xiàn)象長時間持續(xù)出現(xiàn)時，在氣泡潰滅處，金屬表面將出現(xiàn)猶如尖刀敲擊過的狀態(tài)，形成凹陷麻點，嚴重時往往形成多孔蜂窩狀。此外，一旦發(fā)生汽蝕，就會引起水泵性能下降、振動和噪音，這對水泵是極為有害的。5、離心泵流量增大時，壓力表與真空表的數(shù)值將如何變化？為什么？答：流