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离心泵综合实验
离心泵综合实验
作者:
日期:
离心泵综合实验
、所涉及的课程及知识点:
《工程流体力学》、《输油管道设计与管理》
、实验要求
1、掌握离心泵特性曲线(H-Q曲线,N—Q曲线,n-Q曲线)的测定方法。
2、通过泵气蚀的产生,分析泵产生泵气蚀机理,学会确定气蚀余量的临界值。
3、了解离心泵的串并联运行工况及其特点,绘制泵的串并联运行曲线。
4、学会对实验结果的处理分析方法。
三、实验装置和原理
图1实验台简图
实验台的结构如图所示,主要有泵I、泵n、计量水箱、储水箱、压力表、真空压力表、
文丘里流量计、U型压差计、管道及阀门组成。
在测定泵的特性曲线时,利用各阀门的开启和调节形成泵I单泵工作回路,在不同流量下测定一组相应的压力表、真空表和流量的读数
以及电流电压的计数。
即可读出一组泵的流量Q,扬程H,输入功率N等数据,最后可以绘出泵的H-Q、N-Q、n-Q等特性曲线。
在进行泵汽蚀实验时利用相应的阀门开启和调节,开成泵I
的单泵工作回路,并使储水罐由于水的抽出而产生真空,从而使泵的进口压力减小,直到发生
气蚀。
在进行泵的串并联实验时,利用相应阀门的开启和调节形成两个泵的串并联回路,测
定串联和并联的运行特性。
水泵气蚀余量Ah是水泵设计和使用的重要基本参数,气蚀实验是确定厶h的唯一可靠
方法,进行水泵气蚀实验时,我们将泵放在一定工作条件下(即固定的H、Q、n),而在较大
范围内改变泵的进口压力,本实验装置是靠改变水箱内的真空度来实现的。
对于被试泵在转速和流量为定值时泵厶h是不变的,但当进口压力下降到一定程度时,
泵的性能既开始下降,理论上讲,当流量曲线跌落至1〜2%时,泵就进入了气蚀的临界状
态,即Ah=△p/r,测定该工况下的厶h,也就间接的确定了水泵在该流量下的气蚀余量。
既
2
.Ps1Fb
h
2g
式中:
Fs—实验条件下泵吸入口处的液面压强
1—水泵进口处的平均流速
Pb—汽化压力,根据实验条件下的水温查表
当单台泵不能满足需要流量时,可采用2台泵(或两台以上)并联运行方式,离心泵i、n
并联后扬程不变,而流量Q是这两台流量之和,Q并Q2,并联后的系统特性曲线同,是在不
同扬程下,用计量水箱测得流量Q并,绘出Q并-H并曲线。
H并可由压力表真空表读出。
当单台泵工作不以提供所需扬程时,可采用2台泵(或两台以上)串联方式运行,离心泵
串联后,通过每台泵的流量是相同的,而合成压头是两台泵的压头之和,串联后的系统特性
曲线,是通过阀门调节得到Q串及H串,从而绘出Q串一H串曲线。
四、实验步骤
1、泵的特性实验:
H-Q曲线和N—Q曲线
(1)关闭阀门1、2、3、4、5,向计量水箱加水至阀7上部溢水为止。
然后关闭阀7。
(2)保留计量水箱内有少量水,防止泵抽不上水。
启动泵I,由于阀1关闭,此时流量
为0,为空载状态。
测读真空表、真空压力表、电压表、电流表的读数。
(3)略开阀门1至一定开度,水泵开始给水,再测读压力表、真空压力表、以及电压表、
电源表数、流量数、(关闭阀门6,计量秒及升数)。
(4)逐步开大阀门1,改变泵的流量(一般改变4—6次)在每一流量下测读上述实验数据。
测得相应不同流量下的实验数据同,从而可以绘出泵的特性曲线。
根据:
22
H邑P2Z
2g
式中:
P1—压力表读数,MPa
P2—真空表读数,MPa,以米为单位,1MPa=100m
—水的容重N/m3
z—压力表至真空表接出点位置差,即表的相对高度(以米为单位)。
2g
流量Qi由计量水箱实际测验出:
式中:
V以m3计。
t:
s。
贝UQ=m3/So
水泵电机轴功率由下式计算:
式中:
I电流表读数(A)
U电压表读数(V)
cos—功率因数,取0.77
m
从Q=0开始,得到不同的流量Q值,对应不同的扬程H,将这些点光滑的连接起来,
即为水泵的H—Q曲线。
根据不同流量时速的功率N,绘制N-Q曲线。
n—Q曲线(效率、流量曲线)
泵的效率为泵的有效功率和轴功率之比。
由公式:
QH
即可得出该流量下的效率。
效率n曲线可在H-Q和N—Q曲线基础上任取一个Q值,
可由H—Q和N-Q曲线上找到一个N和H值。
任意取若干个Q和N值,可算出若干n值,圆滑连接这些点,可以得到n—Q曲线,即该
泵的效率曲线。
2、泵气蚀实验
实验步骤
(1)将计量水箱水放入储水罐,关闭阀门2、3、4、5、7,打开阀1、6。
(2)启动泵I,调节阀门1使流量不变。
(3)在此流量下,将阀门6由开启向关闭方向逐步调节,使储水箱内的真空度逐步增
大,使真空表和压力表读数产生变化。
继续调节阀门6,直至压力表的指针急剧下降为止(即
发生气蚀)。
(4)将阀门1调至另一开度,重复上述步骤,可观察出在不同流量下△h也不同。
3、泵的并联实验
实验步骤
(1)打开阀4、5,关闭阀3、7。
(2)启动泵I和泵H,运行正常后,打开阀1、2。
(3)调节阀1和2,使两压力表的扬程一致,且与单泵运行时间相同。
(4)用关闭阀6用计量水箱进行流量Q的测量。
4、泵的串联运行
实验步骤
(1)打开阀2、3、5、,关闭阀1、4、7、6。
(2)接通电源,首先启动泵I,运行正常后,再启动泵n。
(3)调节阀2、3,使流量与单台泵运行时相同。
(4)在压力表上进行扬程比和H2读数。
根据实验,记录数据,填入表格,进行整理计算,并分别绘出H1-Q曲线,H2-Q曲线,n-
Q曲线由此写出实验报告。
五、注意事项
在接电运转前,必须做好下列准备工作:
1.仔细检查各阀门、接头和表头等有无松动,如有松动,应加以紧固;
2•用橡胶管将文丘里的测压口与压差计相连接;
3.将测力矩力臂用限位装置锁住;
4•将水箱注满水,并使泵内全部充满水。
完成上述安装工作以后,即可接电试运转。
启动水泵,观察有无漏水现象,如漏水,应设法处理。
5.试验台应很好的接地,以保安全!
六、思考题
1.当改变流量调节阀开度时,压力表和真空表的读数按什么规律变化?
答:
当流量调节阀开度增大时,压力表读数减小,真空表读数增大。
2.试分析气缚现象与气蚀现象的区别。
答:
“气蚀”现象是离心泵设计不足或运行工况偏离设计产生的一种不正常状况。
叶轮
进口处的压力与输送介质的饱和蒸汽压相同时,液体介质就会发生气化,体积骤然膨胀,就
会扰乱叶轮进口处液体的流动。
气泡随液体进入叶轮被压缩,高压使气泡突然凝结消失,周
围的液体会以极大的速度补充原来的气泡空间,从而产生很大的局部压力,这种压力不断的
冲击叶轮表面,就会使叶轮很快损坏。
“气蚀”发生时,泵体震动,响声加大,泵的流量、压力明显下降。
解决方法是
1选择足够的气蚀余量。
2及时改变不正常的运行工况,如冷却介质,改变入口压力等。
“气缚”现象是指泵启动时泵体内存有气体,由于气体的密度比液体的小得多,叶轮
转动时产生的离心力很小,叶轮中心形成的负压很小,不足以将液体引入叶轮中心,也就不
能输送介质。
解决方法是用灌泵等方法将气体赶出来。
表1实验数据表
序号
水流
量q
/
m3?
-1
真空
表压
p2/m
H2
O
压力表压pi/mH
20
电机功
率P
/kW
水温度t/C
扬程
H/mH
20
轴功率
P
a/k
W
效
率
n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
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- 离心泵 综合 实验