北京化工大學化工原理離心泵性能實驗內(nèi)容報告

1、北 京 化 工 大 學化 工 原 理 實 驗 報 告實驗名稱： 離心泵性能實驗班 級： 姓 名： 學 號： 實驗日期： 同 組 人： 實驗名稱：離心泵性能實驗本實驗以水為工作流體，使用了額定揚程He為20m，轉速為2900 r/min IS 型號的離心泵實驗裝置。實驗通過調(diào)節(jié)閥門改變流量，測得不同流量下離心泵的各項性能參數(shù)，流量通過計量槽和秒表測量。實驗中直接測量量有P真空表、P壓力表、電機功率N電、孔板壓差P、計量槽水位上升高度L、時間t,根據(jù)上述測量量來計算泵的揚程He、泵的有效功率Ne、軸功率N軸及效率,從而繪制He-Q、Ne-Q和-Q三條曲線即泵的特性曲線圖,并根據(jù)此圖求出泵的最佳操作

2、范圍；又由P、Q求出孔流系數(shù)C0、Re，從而繪制C0-Re曲線圖，求出孔板孔流系數(shù)C0；最后繪制管路特性曲線H-Q曲線圖。本實驗數(shù)據(jù)由excel處理，所有圖形的繪制也由excel來完成。一、實驗目的及任務了解離心泵的構造，掌握其操作和調(diào)節(jié)方法。測定離心泵在恒定轉速下的特性曲線，并確定泵的最佳工作范圍。熟悉孔板流量計的構造、性能及安裝方法。測定孔板流量計的孔流系數(shù)。測定管路特性曲線。二、基本原理1.離心泵特性曲線測定離心泵的性能參數(shù)取決于泵的內(nèi)部結構、葉輪形式及轉速。其中理論壓頭與流量的關系，可通過對泵內(nèi)液體質點運動的理論分析得到。由于流體流經(jīng)泵時，不可避免地會遇到各種阻力，產(chǎn)生能量損失，諸如摩

3、擦損失、環(huán)流損失等，因此，實際壓頭比理論壓頭笑，且難以通過計算求得，因此通常采用實驗方法，直接測定其參數(shù)間的關系，并將測出的He-Q、N-Q和-Q三條曲線稱為離心泵的特性曲線。另外，曲線也可以求出泵的最佳操作范圍，作為選泵的依據(jù)。(1)泵的揚程HeHe = H壓力表 + H真空表 + H0式中：H真空表泵出口的壓力，mH2O；，H壓力表泵入口的壓力，mH2O；H0兩測壓口間的垂直距離，H0= 0.85m 。(2)泵的有效功率和效率由于泵在運轉過程中存在種種能量損失，使泵的實際壓頭和流量較理論值為低，而輸入泵的功率又比理論值高，所以泵的總效率為=NeN軸Ne=QHe102式中： Ne泵的有效效率

4、，kW；Q流量，m3/s；He揚程，m；流體密度，kg/ m3(3)N軸為由泵輸入離心泵的功率N軸為N軸 = N電電傳式中：N電電機的輸入功率，kW電電機效率，取0.9； 傳傳動裝置的效率，取1.0；2.孔板流量計空留系數(shù)的測定孔板流量計結構如圖所示：在水平管路上裝有一塊孔板，其兩側接測壓管，分別與壓差傳感器兩端連接。孔板流量計是利用流體通過銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強減小，造成孔板前后壓強差，作為測量的依據(jù)。若管路直徑d1，孔板銳孔直接d0，流體流經(jīng)孔板后形成縮脈的直徑為d2，流體密度，孔板前測壓導管截面處和縮脈截面處的速度和壓強分別為u1、u2和p1、p2，根據(jù)伯努利方程，不考慮能量損

5、失，可得：u22-u122=p1-p2=gh或u22-u12=2gh由于縮脈的位置隨流速的變化而變化，故縮脈處截面積S2難以知道，孔口的面積為已知，且測壓口的位置在設備制成后也不改變，因此，可用孔板孔徑處的u0代替u2，考慮到流體因局部阻力而造成的能量損失，用校正系數(shù)C后則有u22-u12=C2gh對于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程有u1=u0S0S1經(jīng)過整理后，可得：u0=C2gh1-(S0S1)2令C0=C1-(S0S1)2則可簡化為：u0=C02gh根據(jù)u0和S2可算出體積流量Vs為Vs=u0S0=C0S02gh或VS=C0S02p式中：Vs流體的體積流量，m3/s； p孔板壓差，Pa；

6、S0孔口面積，m2； 流體的密度，kg/ m3； C0孔流系數(shù)?？琢飨禂?shù)的大小由孔板的形狀，測壓口的位置，孔徑與管徑比和雷諾數(shù)共同決定，具體數(shù)值由實驗確定。當d0/d1一定，雷諾數(shù)Re超過某個數(shù)值后，C0就接近于定值。通常工業(yè)上定性的孔板流量計都在C0為常數(shù)的流動條件下使用。三、實驗裝置流程圖圖3.離心泵性能實驗裝置和流程1、 水箱 2、離心泵 3、渦輪流量計 4、管路切換閥 5、孔板流量計 6、流量調(diào)節(jié)閥7、變頻儀四、操作要點1.檢查電機和離心泵是否運轉正常。打開電機電源開關，觀察電機和離心泵的運轉情況，如無異常，可切斷電源，準備實驗。2.在進行實驗前，首先要灌泵,排出泵內(nèi)的氣體。灌泵完畢后

7、，關閉調(diào)節(jié)閥及灌水閥即可啟動離心泵,開始實驗。3.實驗時，逐漸打開調(diào)節(jié)閥以增大流量，并用計量槽計量液體流量。當流量大時，應當注意及時按動秒表和迅速移動活動接管，并多次測取幾次數(shù)據(jù)。4.為防止因水面波動而引起的誤差，測量時液位計高度差不小于200mm。5.測取10組數(shù)據(jù)并驗證其中幾組數(shù)據(jù)，若基本吻合后，可以停泵，同時記下設備的相關數(shù)據(jù)（如離心泵型號、額定流量、揚程和功率等）。6.測定管路特性曲線時，固定閥門開度，改變頻率，測取810組數(shù)據(jù)，并記錄。7.實驗結束，停泵，清理現(xiàn)場。六、原始數(shù)據(jù)及其處理原始數(shù)據(jù)表液位高度差L=0.2m孔板流量計：d0=18mm 序號泵的特性曲線（f=50Hz）孔板流量

8、計qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()N電（Kw）qv(m3/h)p(KPa)T()10.0022.30.629.50.440.00-0.1528.320.5421.80.530.10.450.980.9128.330.8421.40.529.30.471.412.1628.441.2221.10.429.50.491.743.3728.552.3219.60.029.50.552.064.7428.663.9617.4-0.829.70.642.255.7728.774.9715.7-1.429.90.692.627.8528.787.1011.0-3.130.50.773.3

9、713.4028.896.7611.8-2.830.60.753.9218.2428.9105.9013.7-2.130.70.724.6024.8228.9115.0615.5-1.430.80.685.2332.9629.0124.1417.0-0.930.80.645.9942.7329.0133.4518.1-0.531.00.606.6352.3829.1142.2319.80.131.00.547.1561.2829.2150.0022.30.631.20.42序號qv=6.0(m3/h)qv=4.0(m3/h)f=40Hzqv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()qv(m

10、3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()16.0113.6-2.131.84.0217.4-0.832.10.0014.50.631.425.7812.7-1.931.83.8616.0-0.732.10.2814.20.633.335.5211.6-1.831.83.7314.7-0.632.10.8213.80.431.445.3110.7-1.631.93.5813.5-0.532.11.2913.40.431.455.079.8-1.431.93.4412.4-0.532.21.8212.90.131.464.848.9-1.331.

11、93.2911.3-0.432.22.3512.30.031.574.628.1-1.131.93.1710.2-0.332.22.8411.8-0.231.484.397.4-0.931.92.979.3-0.232.23.4811.0-0.531.594.156.6-0.831.92.828.3-0.132.24.0110.2-0.831.5103.835.8-0.731.92.677.40.032.24.789.0-1.331.5113.595.3-0.531.92.536.60.032.25.268.1-1.631.6123.344.6-0.431.92.325.80.132.25.7

12、17.3-2.031.6133.154.0-0.332.02.195.00.132.26.236.2-2.331.6142.953.5-0.232.02.024.30.232.26.675.3-2.731.6152.683.0-0.132.07.204.2-3.231.6數(shù)據(jù)處理：1）泵的特性曲線實驗（以第二組數(shù)據(jù)為例）：水溫T=30.1，此時水密度為995.6 kg/m3He=H壓力表+H真空表+H0=21.8+0.5+0.2=22.5m經(jīng)計算機數(shù)據(jù)處理后得到下表：泵的特性曲線（f=50Hz）qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()N電（Kw）（kg/m-3）He(m)Ne(Kw)

13、N軸(Kw)0.0022.30.629.50.44995.823.100.39600.5421.80.530.10.45995.622.50.0330.4058.150.8421.40.529.30.47995.922.10.0500.42311.821.2221.10.429.50.49995.821.70.0720.44116.332.3219.60.029.50.55995.819.80.1250.49525.253.9617.4-0.829.70.64995.816.80.1800.57631.254.9715.7-1.429.90.69995.714.50.1950.62131.40

14、7.1011.0-3.130.50.77995.58.10.1560.69322.516.7611.8-2.830.60.75995.59.20.1680.67524.895.9013.7-2.130.70.72995.411.80.1890.64829.175.0615.5-1.430.80.68995.414.30.1960.61232.034.1417.0-0.930.80.64995.416.30.1830.57631.773.4518.1-0.531.00.60995.317.80.1660.54030.742.2319.80.131.00.54995.320.10.1210.486

15、24.900.0022.30.631.20.42995.323.100.37802）孔板流量計孔留系數(shù)的測定（以第二組數(shù)據(jù)為例）：水溫T=28.3，此時水密度為996.146 kg/m3，黏度為0.8306mPas經(jīng)計算機數(shù)據(jù)處理后得到下表：孔板流量計qv(m3/h)p(KPa)T()（kg/m-3）（mPaS）u(m/s)ReC00.00-0.1528.3996.1460.83060.59213817185.790.7336728960.980.9128.3996.1460.83060.85195424779.480.7150495431.412.1628.4996.1170.82881.0

16、5134830644.60.7148165601.743.3728.5996.0880.82701.24469936358.470.7179978722.064.7428.6996.0590.82521.35950139797.570.7127310992.255.7728.7996.0300.82341.58306446342.060.7139377432.627.8528.7996.0300.82342.03623159736.770.7055990303.3713.4028.8996.0010.82162.36855369636.630.7045090913.9218.2428.9995

17、.9720.81982.77942581716.460.7094796774.6024.8228.9995.9720.81983.16008593109.790.7004984445.2332.9629.0995.9430.81803.619295106640.10.7049925225.9942.7329.0995.9430.81804.005997118280.60.7049987766.6352.3829.1995.9130.816274.320193127824.70.7030528877.1561.2829.2995.8840.814540.59213817185.790.73367

18、28963)管路特性曲線（以第二組數(shù)據(jù)為例）：He=H壓力表+H真空表+H0=12.7-1.9+0.2=11.0m經(jīng)計算機數(shù)據(jù)處理后得到下表：1.qv=6.0(m3/h)qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()He(m)6.0113.6-2.131.811.75.7812.7-1.931.811.05.5211.6-1.831.810.05.3110.7-1.631.99.35.079.8-1.431.98.64.848.9-1.331.97.84.628.1-1.131.97.24.397.4-0.931.96.74.156.6-0.831.96.03.835.8-0.731.95

19、.33.595.3-0.531.95.03.344.6-0.431.94.43.154.0-0.332.03.92.953.5-0.232.03.52.683.0-0.132.03.12.qv=4.0(m3/h)qv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()He(m)4.0217.4-0.832.116.83.8616.0-0.732.115.53.7314.7-0.632.114.33.5813.5-0.532.113.23.4412.4-0.532.212.13.2911.3-0.432.211.13.1710.2-0.332.210.12.979.3-0.232.29.32.828.

20、3-0.132.28.42.677.40.032.27.62.536.60.032.26.82.325.80.132.26.12.195.00.132.25.32.024.30.232.24.73.f=40Hzqv(m3/h)p1(KPa)p2(KPa)T()He(m)0.0014.50.631.415.30.2814.20.633.315.00.8213.80.431.414.41.2913.40.431.414.01.8212.90.131.413.22.3512.30.031.512.52.8411.8-0.231.411.83.4811.0-0.531.510.74.0110.2-0.

21、831.59.64.789.0-1.331.57.95.268.1-1.631.66.75.717.3-2.031.65.56.236.2-2.331.64.16.675.3-2.731.62.87.204.2-3.231.61.2七、實驗結論及誤差分析1. 進行數(shù)據(jù)處理后利用Excel軟件進行關系曲線的繪制，得到結果如下：1)泵的特性曲線：-QHe-QN-Q2）孔流系數(shù)C0-Re關系曲線圖3)管路特性曲線Q=4.0F=40HzF=50HzQ=6.02.實驗結果分析：1）圖1：轉速恒定時，隨著流體流量的增大，離心泵的揚程逐漸減小，且減小的越來越快，軸功率增大。由圖可確定該該泵的最佳工作范圍是3

22、.955.90(m3/h)。 2）圖2：在一定范圍內(nèi)，孔流系數(shù)Co的值大小接近，可以近似認為是定值。在完全湍流區(qū)，孔流系數(shù)C0隨雷諾數(shù)Re的變化不大，此時可認為孔流系數(shù)與雷諾數(shù)無關，即當雷諾數(shù)Re大于某一值時Co為一定值。本實驗最終測得Co的值穩(wěn)定在0.704，與真實值存在一定的誤差。理論曲線中，Co-Re曲線應當隨Re的增加而呈現(xiàn)下降趨勢，最后趨于定值。由于誤差影響，,實際測定的曲線會出現(xiàn)一定波動。3）圖3：由管路特性曲線可以看出，隨流體流量的增加，管路的壓頭有遞增的趨勢；當頻率不變時，開度越大，H越??；由He-Q曲線中可以看出，轉速越快，揚程也會偏高?？梢詮腍e-Q和H-Q兩曲線的交點求出離心泵在頻率為50Hz或者40Hz時的工作點。3.誤差分析本次實驗誤差總體偏小，部分數(shù)據(jù)測量計算結果與理論值仍有一定偏差，總體較為成功。實驗誤差分析如下：1）實驗前，管內(nèi)空氣可能未排盡，導致實驗時壓降值的讀數(shù)不準確；2）壓差計的讀數(shù)一直在小范圍波動，未能完全穩(wěn)定，只能讀出一段時間內(nèi)的壓差求平均值，與真實壓降存在數(shù)值偏差，從而出現(xiàn)誤差。3）實驗使用水在蓄水池中存放時間過久且不純凈。其黏度、密度不能保證與理想狀態(tài)完全相同。4）實驗過程中，液體流動會與管壁產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生熱量，但管道