離心泵性能實驗報告

.PAGE.......專業(yè)...化工大學(xué)化工原理實驗報告實驗名稱：離心泵性能實驗班級：化工100學(xué)號：2010姓名：同組人：實驗日期：2012.10.7一、報告摘要：本次實驗通過測量離心泵工作時，泵入口真空表、泵出口壓力表、孔板壓差計兩端壓差、電機輸入功率Ne以及流量Q〔〕這些參數(shù)的關(guān)系，根據(jù)公式、、以及可以得出離心泵的特性曲線；再根據(jù)孔板流量計的孔流系數(shù)與雷諾數(shù)的變化規(guī)律作出圖，并找出在Re大到一定程度時不隨Re變化時的值；最后測量不同閥門開度下，泵入口真空表、泵出口壓力表、孔板壓差計兩端壓差，根據(jù)公式可以求出不同閥門開度下的關(guān)系式，并作圖可以得到管路特性曲線圖。二、目的及任務(wù)①了解離心泵的構(gòu)造，掌握其操作和調(diào)節(jié)方法。②測定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，并確定泵的最正確工作圍。③熟悉孔板流量計的構(gòu)造、性能及安裝方法。④測定孔板流量計的孔流系數(shù)。⑤測定管路特性曲線。三、根本原理1.離心泵特性曲線測定離心泵的性能參數(shù)取決于泵的部構(gòu)造、葉輪形式及轉(zhuǎn)速。其中理論壓頭與流量的關(guān)系，可通過對泵液體質(zhì)點運動的理論分析得到。由于流體流經(jīng)泵時，不可防止地會遇到各種阻力，產(chǎn)生能量損失，諸如摩擦損失、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(guān)系，并將測出的He-Q、N-Q和η-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正確操作圍，作為選泵的依據(jù)。(1)泵的揚程He：式中：——泵出口的壓力，，——泵入口的壓力，——兩測壓口間的垂直距離，。(2)泵的有效功率和效率由于泵在運轉(zhuǎn)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：，式中Ne——泵的有效效率，kW；Q——流量，m3/s；He——揚程，m；——流體密度，kg/m3由泵輸入離心泵的功率為：式中：——電機的輸入功率，kW——電機效率，取0.9；——傳動裝置的效率，一般取1.0；2.孔板流量計空留系數(shù)的測定在水平管路上裝有一塊孔板，其兩側(cè)接測壓管，分別與壓差傳感器兩端連接?？装辶髁坑嬍抢昧黧w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)。假設(shè)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，流體密度ρ，孔板前測壓導(dǎo)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，不考慮能量損失，可得：或。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，且測壓口的位置在設(shè)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后那么有對于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程有經(jīng)過整理后，可得：，令，那么可簡化為：。根據(jù)u0和S2，可算出體積流量Vs為：或式中：——流體的體積流量，m3/s；——孔板壓差，Pa；——孔口面積，m2；——流體的密度，kg/m3；——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(dāng)一定，雷諾數(shù)Re超過某個數(shù)值后，就接近于定值。通常工業(yè)上定型的孔板流量計都在為常數(shù)的流動條件下使用。四、裝置和流程離心泵性能實驗裝置與流程圖孔板壓降2.水溫3.泵出口壓力4.泵入口壓力5電機功率以上測量數(shù)據(jù)顯示在數(shù)字儀表箱上。五、操作要點本實驗通過調(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)。1.檢查電機和離心泵是否運轉(zhuǎn)正常。翻開電機電源開關(guān)，觀察電機和離心泵的運轉(zhuǎn)情況，如無異常，就可切斷電源，準(zhǔn)備實驗時使用。2.在進展實驗前，首先要排氣，開啟泵排氣完畢后，關(guān)閉排氣閥，開場實驗。3.測泵特性。固定頻率(50Hz≈2900r/min〕，改變閥門開度，調(diào)節(jié)水流量從大到小，記錄孔板壓降、水溫、泵出入口壓力、電機功率相關(guān)數(shù)據(jù)，4.測取10組以上數(shù)據(jù)并驗證其中幾組數(shù)據(jù)，假設(shè)根本吻合后，可以停泵，同時記錄下設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)〔如離心泵的型號、額定流量、揚程和功率等〕。5.測管路特性。調(diào)節(jié)流量至使壓力表示數(shù)為20KPa左右固定不動，按變頻器"△〞或"▽〞鍵改變電源頻率，調(diào)節(jié)水流量從大到小，分別記錄壓力表、真空表及孔流計壓降示數(shù)。共測7組。6．調(diào)節(jié)閥門開度，繼續(xù)測量兩組不同數(shù)據(jù)。7．實驗完畢，停泵，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，清理現(xiàn)場。六、實驗數(shù)據(jù)處理原始數(shù)據(jù)：離心泵型號：HG32-125管道離心泵管徑：孔板流量計徑：水溫：表1.泵的特性曲線測定數(shù)據(jù)記錄表：44.556.3913.9-0.60.6339.406.0014.5-0.50.6032.535.4015.5-0.30.5726.384.9316.3-0.20.5520.764.3616.9-0.10.5314.503.6517.80.10.4910.113.0318.30.20.476.472.4319.10.20.433.701.8519.70.30.411.391.1420.50.40.370.270.5021.00.40.330.000.0021.50.40.33表2：管路特性曲線數(shù)據(jù)記錄表開度一開度二開度三頻率5020.7016.8-0.113.3017.90.16.66190.24516.9013.80.010.7314.70.15.7515.60.34013.1311.10.18.2811.70.24.4712.40.3359.808.60.26.289.10.23.619.50.3307.126.40.24.536.70.32.697.00.3254.794.60.32.954.80.31.814.90.4202.863.00.31.853.10.31.123.20.4數(shù)據(jù)處理：(1)離心泵特性曲線以及數(shù)據(jù)處理以表1第二組數(shù)據(jù)為例：處理結(jié)果如下：表30.00177515.350.26650.4700930350.73840.00166715.850.25840.4784873570.73730.00150016.650.24430.4761786210.73030.00136917.350.23240.4694717780.74040.00121117.850.21140.4432634790.73810.00101418.550.18400.4171531420.73930.00084218.950.15600.3688441150.73500.00067519.750.13040.3369353790.73690.00051420.250.10180.2758269350.74180.00031720.950.06490.1948165980.74580.00013921.450.02910.098172800.7422021.95000根據(jù)表3數(shù)據(jù)可以作出泵的特性曲線，如圖1所示圖1：離心泵特性曲線圖作出曲線，如圖2所示圖2：孔板流量計關(guān)系圖(2)管路特性曲線由圖2中關(guān)系圖可以看出當(dāng)雷諾數(shù)Re大到一定程度后孔流系數(shù)趨于平緩保持不變，從圖中讀出這一定值，作為下面求管路特性曲線的量。以表2中第二組數(shù)據(jù)為例：不同閥門開度下，改變電機頻率后的關(guān)系如下表：表5：開度一開度二開度三0.00120717.750.00096718.650.00068419.650.00109014.650.00086915.450.00063616.150.00096111.850.00076312.350.00056112.950.0008309.250.0006659.750.00050410.050.0007087.050.0005657.250.0004357.550.0005805.150.0004565.350.0003575.350.0004493.550.0003613.650.0002813.65根據(jù)表5數(shù)據(jù)可以作出管路特性曲線，如圖3所示圖3管路特性曲線圖七、實驗結(jié)果討論與分析1.從圖1中可以看出，隨著流體流量的增加，揚程呈現(xiàn)下降的趨勢；而軸功率呈現(xiàn)上升的趨勢。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，存在著最大功率。由效率曲線得知，最高點坐標(biāo)〔0.00156,0.4766〕，即在流量約為時，到達了最大效率為47.66%，查閱資料得知，離心泵的優(yōu)先工作圍在最正確效率點流量的70﹪-120﹪，由此確定離心泵的最正確工作圍是0.00109-0.001872.由圖2知孔流系數(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)到達一定程度后孔板系數(shù)會趨于定值，因為到達了完全湍流。讀出穩(wěn)定值為0.7365，實驗可能因為出現(xiàn)誤差而使得結(jié)果和理論有偏差，考慮到我們做實驗的過程，我們在測量流量時，選取的流量圍過小，容易產(chǎn)生誤差。3.由圖3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。管路的特性曲線為，由上圖可知H與Q成二次方關(guān)系〔曲線為拋物線〕，管路特性方程說明，管路中流體的流量與所需補加能量的關(guān)系。由圖可分析，第一個開度對應(yīng)的曲線阻力損失較大，第三個開度對應(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.根據(jù)離心泵的工作原理，分析為什么離心泵啟動前要灌泵，在啟動前為何要關(guān)閉調(diào)節(jié)閥？答：在同一壓頭下，泵進、出口的壓差卻與流體的密度成正比，如果泵啟動時，泵體是空氣，而被輸送的是液體，那么啟動后泵產(chǎn)生的壓頭雖為定值，但因空氣密度太小，造成的壓差或泵吸入口的真空度很小而不能將液體吸入泵。因此，離心泵啟動前要管泵；關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥門，可以讓液體充滿泵，排凈空氣。2．當(dāng)改變流量調(diào)節(jié)閥開度時，壓力表和真空表的讀數(shù)按什么規(guī)律變化？答：當(dāng)流量調(diào)節(jié)閥開度增大時，壓力表讀數(shù)減小，真空表讀數(shù)增大。3．用孔板流量計測流量時，應(yīng)根據(jù)什么選擇孔口尺寸和壓差計的量程？答：根據(jù)公式、以及可知，應(yīng)根據(jù)管路流量Q和管路直徑來選擇孔徑尺寸和壓差計的量程。4.試分析氣縛現(xiàn)象與氣蝕現(xiàn)象的區(qū)別。答："氣蝕〞現(xiàn)象是離心泵設(shè)計缺乏或運行工況偏離設(shè)計產(chǎn)生的一種不正常狀況。葉輪進口處的壓力與輸送介質(zhì)的飽和蒸汽壓一樣時，液體介質(zhì)就會發(fā)生氣化，體積驟然膨脹，就會擾亂葉輪進口處液體的流動。氣泡隨液體進入葉輪被壓縮，高壓使氣泡突然凝結(jié)消失，周圍的液體會以極大的速度補充原來的氣泡空間，從而產(chǎn)生很大的局部壓力，這種壓力不斷的沖擊葉輪外表，就會使葉輪很快損壞。"氣蝕〞發(fā)生時，泵體震動，響聲加大，泵的流量、壓力明顯下降。解決方法是1、選擇足夠的氣蝕余量。2、及時改變不正常的運行工況，如冷卻介質(zhì)，改變?nèi)肟趬毫Φ取?/p>

"氣縛〞現(xiàn)象是指泵啟動時泵體存有氣體，由于氣體的密度比液體的小得多，葉輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心形成的負壓很小，缺乏以將液體引入葉輪中心，也就不能輸送介質(zhì)。解決方法石材用灌泵等方法將氣體趕出來。5.根據(jù)什么條件選擇離心泵？答：主要根據(jù)流量、揚程、液體性質(zhì)等選擇離心泵，還要考慮泵的吸程是否足夠。6.從你所得的特性曲線中分析，如果要增加該泵的流量圍，你認(rèn)為可采取哪些措施？答：可以減少泵所需要傳送的量程，還可以減小液體的粘度，改變液體，使用比重較小的液體。7.試分析允許汽蝕余量與泵的安裝高度的區(qū)別。答：汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的充裕能量。單位用米標(biāo)注，用〔NPSH〕r。吸程即為必需汽蝕余量Δh：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安