化工原理 實驗二

第四章、實驗實驗二

離心泵特性曲線的測定

1實驗二離心泵特性曲線的測定

一、實驗原理如果說管路是設(shè)備與設(shè)備之間、車間與車間之間、工廠與工廠之間聯(lián)系的通道的話，則流體輸送機(jī)械是這種聯(lián)系的動力所在。以供料點(diǎn)和需料點(diǎn)為截面列柏努利方程：其中是流體輸送機(jī)械對單位重量流體所做的功。從上式可以看出，采用流體輸送機(jī)械操作的目的可能是為了提高流體的動能、位能或靜壓能，或用于克服沿程的阻力，也可能幾種目的兼而有之。2

一、實驗原理1、流體輸送機(jī)械分類：

1）按介質(zhì)：

液體——泵

氣體——風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)

2）工作原理：

離心式

正位移式（容積式）：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式

其它（如噴射式）3

一、實驗原理2、離心泵結(jié)構(gòu)離心泵在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。（1）離心泵的主要部件（1）葉輪：葉輪是離心泵的核心部件，由6-12片后彎的葉片組成，構(gòu)成了數(shù)目相同的液體通道。按有無蓋板分為開式、閉式和半開式（其作用見教材）。其作用為將原動機(jī)的能量直接傳給液體，以提高液體的靜壓能與動能（主要為靜壓能）。42、離心泵結(jié)構(gòu)5一、實驗原理（2）泵殼：泵體的外殼，它包圍葉輪，在葉輪四周開成一個截面積逐漸擴(kuò)大的蝸牛殼形通道。此外，泵殼還設(shè)有與葉輪所在平面垂直的入口和切線出口。（3）泵軸：位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。它由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，以帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。6一、實驗原理（4）軸封裝置：泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封。其作用是防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸而漏出，或者空氣以相反方向漏入泵殼內(nèi)。軸封7

一、實驗原理3．離心泵的工作原理（1）葉輪被泵軸帶動旋轉(zhuǎn)，對位于葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向外圍。當(dāng)流體到達(dá)葉輪外周時，靜壓能增高，流速增大。（類似我們旋轉(zhuǎn)雨傘,傘上面的雨滴飛出去）。（2）泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴(kuò)大的方向流動，使流體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，減小能量損失。所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。82．離心泵的工作原理（3）液體吸上原理：依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成低壓，在壓強(qiáng)差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路，連續(xù)地被吸入泵內(nèi)，以補(bǔ)充被排出的液體。離心泵之所以能夠輸送液體，主要依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，產(chǎn)生離心力，在慣性作用下，獲得了能量以提高壓強(qiáng)。

9氣縛現(xiàn)象：如果離心泵在啟動前殼內(nèi)充滿的是氣體，由于空氣密度低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，則啟動后葉輪中心氣體被拋時不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛。表示離心泵無自吸能力。為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，啟動前要用外來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時無需灌泵。

104.離心泵的主要性能參數(shù):包括流量Ｑ、揚(yáng)程H、功率N、效率，這些參數(shù)之間存在著一定的關(guān)系。在一定的轉(zhuǎn)速下，H、N、

都隨流量Ｑ變化而變化，以曲線形式表示這些參數(shù)之間的關(guān)系就是離心泵的特性曲線。離心泵的特性曲線是選用離心泵和確定泵的適宜操作條件的主要依據(jù)。對任意一臺離心泵的特性曲線不能用解析法進(jìn)行計算，只能通過實驗來測定。11離心泵的特性曲線一般由離心泵的生產(chǎn)廠家提供，標(biāo)繪于泵產(chǎn)品說明書中，其測定條件一般是20℃清水，轉(zhuǎn)速也固定。圖2-12為4B20型離心水泵在2900r／min時的特性曲線，由H-Q，N—Q及-Q三條曲線所組成。

12(1)H-Q曲線.

壓頭一般是隨流量的增大而下降(在流量極小時可能有例外)。（2）N-Q曲線。離心泵的軸功率隨流量的增大而上升，流量為零時軸功率最小，大流量輸送一定對應(yīng)著大的配套電機(jī)。所以離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門，使啟動電流減少，以保護(hù)電機(jī)。

(3)

—Q曲線

。當(dāng)Q=0時，=0，隨著流量增大，泵的效率隨之而上升并達(dá)到一最大值，離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)，通常稱為設(shè)計．泵在與最高效率相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)，所以與最高效率點(diǎn)對應(yīng)的Q、H、N值成為最佳工況參數(shù)。13（4）根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選泵時，應(yīng)使泵在最高效率點(diǎn)附近工作，其范圍內(nèi)的效率一般不低于最高效率點(diǎn)的92%，此工作范圍成為泵的高效率區(qū)。（5）離心泵的銘牌上標(biāo)有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效率點(diǎn)對應(yīng)的性能參數(shù)。14實驗二離心泵特性曲線的測定5.離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度是指要被輸送的液體所在貯槽的液面到離心泵入口處的垂直距離。由此產(chǎn)生了這樣一個問題，在安裝離心泵時，安裝高度是否可以無限制的高，還是受到某種條件的制約。而泵的安裝高度太高引起汽蝕現(xiàn)象。事實上汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：①離心泵的安裝高度太高；②被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高；③吸入管路的阻力或壓頭損失太高。推論：一個原先操作正常的泵也可能由于操作條件的變化而產(chǎn)生汽蝕，如被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵塞。

155.各式離心泵165.各式離心泵175.各式離心泵185.各式離心泵195.各式離心泵205.各式離心泵21

實驗二離心泵特性曲線的測定

二、實驗內(nèi)容測定單級離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。

22實驗二離心泵特性曲線的測定三、實驗?zāi)康?．了解離心泵的結(jié)構(gòu)和特性。2．熟悉離心泵的操作方法。掌握離心泵特性曲線的測定方法及表示方法。

23四、測量參數(shù)１．流量Ｑ的測定用離心泵的出口閥調(diào)節(jié)流量。大流量下通過渦流流量傳感器和流量演算儀直接讀出流量值；用計量槽和秒表實測流量，具體有：

24實驗二離心泵特性曲線的測定揚(yáng)程Ｈ的測定離心泵的揚(yáng)程又稱離心泵的壓頭，是指泵對單位重量的流體所提供的有效能量，其單位為m。在離心泵的吸入口（取截面1-1）和排出口（取截面2-2）之間列柏努力方程式得：25實驗二離心泵特性曲線的測定３．軸功率Ｎ的測定

離心泵的軸功率是指泵軸所需的功率，也就是電動機(jī)直接傳遞給泵軸的功率大小。實驗中不直接測定泵軸功率，而是用三相功率表測量電動機(jī)的輸入功率。

N=N電·電·傳26實驗二離心泵特性曲線的測定4.離心泵的效率泵的效率是有效功率與軸功率之比。

式中Ｎe——泵的有效功率，指單位時間流體從泵獲得的功的大小，ＫＷ27實驗二離心泵特性曲線的測定５．轉(zhuǎn)速ｎ的測定

轉(zhuǎn)速ｎ是指泵軸的旋轉(zhuǎn)速度，單位r/min。泵的特性曲線是指在某單位恒定轉(zhuǎn)速下的曲線。即在一定特性曲線上的一切實驗點(diǎn)，其轉(zhuǎn)速都是相同的。但對實際感應(yīng)電動機(jī)在流量變化時，其轉(zhuǎn)速也會有變化。這樣隨流量的變化，各個實驗點(diǎn)的轉(zhuǎn)速有差異。實驗中轉(zhuǎn)速的大小是用數(shù)字式轉(zhuǎn)速表來測定。28五、實驗所需儀器設(shè)備(1)1BA—6離心泵一臺，進(jìn)口管為DN50，d內(nèi)=52.5mm；出口管為DN40，d內(nèi)=41mm；(2)不銹鋼計量槽，規(guī)格：長800mm×寬400mm×高800mm；(3)LWGY渦輪流量傳感器一臺，(4)LCD—2型可編程流量演算儀一臺；(5)D33—W型三相功率表一塊；(6)秒表；(7)多功能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表一塊；(8)壓力表一個，真空表一個，(9)0~50℃水銀溫度計一個。

29實驗流程圖145678910111213141．水池2．計量槽3．液位計4．渦輪流量計5．出口調(diào)節(jié)閥6．真空表7．壓力表8．球閥9．離心泵10．電機(jī)11．儀表柜12．流量顯示儀13．功率表14．底閥30實驗流程圖31實驗二離心泵特性曲線的測定七、實驗操作

1．灌泵

2．啟動離心泵

3．?dāng)?shù)據(jù)測量。

4．讀取流量為零時的各有關(guān)參數(shù)。32八、思考題1.為什么啟動離心泵前要先灌泵？如果灌水排氣后泵仍啟動不起來，你認(rèn)為可能是什么原因？2.為什么啟動離心泵時要關(guān)出口調(diào)節(jié)閥和功率表開關(guān)？啟動離心泵后若出口閥不開，出口處壓力表的讀數(shù)是否會一直上升，為什么？3.什么情況下會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象？4.為什么泵的流量改變可通過出口閥的調(diào)節(jié)來達(dá)到？是否還有其它方法來調(diào)節(jié)流量？5.正常工作的離心泵，在其進(jìn)口管線上設(shè)閥門是否合理？為什么？6.為什么在離心泵吸入管路上安裝底閥？7.測定離心泵的特性曲線為什么要保持轉(zhuǎn)速的恒定？8.為什么流量越大，入口真空表讀數(shù)越大而出口壓力表讀數(shù)越小？33九、練習(xí)題（1）離心泵的特性曲線通常包括

H-Q

曲線、

η-Q

和

N-Q

曲線，這些曲線表示在一定轉(zhuǎn)速下，輸送某種特定的液體時泵的性能。（2）離心泵的工作點(diǎn)是離心泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)；（3）離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵的出口管路上，開大該閥后，泵入口真空表讀數(shù)增大（增大、減?。?，泵出口壓力表讀數(shù)減小（增大、減小），泵的揚(yáng)程將減小，軸功率將增大。

34（4）離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。（5）離心泵的主要部件有葉輪、泵殼和軸封裝置。（6）離心泵的軸封裝置主要有兩種：填料密封和機(jī)械密封。（7）若被輸送的流體粘度增高，則離心泵的壓頭降低，流量減小，效率降低，軸功