离心泵性能试验.docx

离心泵性能试验.docx

《离心泵性能试验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心泵性能试验.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

离心泵性能试验

离心泵性能试验

实验时间:

2010.11.18报告人：

缪勇学号：

200811212

班级：

化工0807同组人：

廖斌童帅霏陈信畅

摘要

本实验测定某一转速下的离心泵特性曲线以及不同阀门开度下的管路特性曲线。

通过测定计量槽的液位变化及所用时间从而测得流量。

测管路特性曲线时，阀门开度一定，通过控制离心泵电机的功率，进而改变流量。

从本实验中可以得出：

离心泵存在最佳工作范围，此时效率最高。

孔板流量计的孔流系数C0随雷诺数Re增大基本上保持稳定。

不同阀门开度下，泵的工作点也将改变。

一、实验目的及任务

1、了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。

2、测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并测定泵的最佳工作范围。

3、熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。

4、测定孔板流量计的孔流系数。

5、测定管路特性曲线。

二、基本原理

1、离心泵性能曲线测定

离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。

由于流体流经泵

时，会遇到各种阻力，产生能量损失。

因此实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，通常采用实验方法，直接测定其参数之间的关系，并将测出的He—Q、N轴—Q和η—Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。

根据此曲线也可以求出泵的最佳工作范围，作为选泵的依据。

（1）泵的扬程He

He=H压力表+H真空表+H0①

式中H压力表————泵出口的压力，mH2O；

H真空表————泵进口的压力，mH2O；

H0————压力表和真空表测压口之间的距离，H0=0.85m；

（2）泵的有效功率和效率

由于泵在运转过程中存在能量损失，使泵的压头和流量较理论值低，而输

入泵的功率又比理论值高，所以泵的总效率为：

②

③

式中Ne————泵的有效功率，KW；

Q————流量，m3/s；

He————扬程，m；

ρ————流体密度，kg/m3;

泵轴输入离心泵的功率N轴为

N轴=N电η电η转④

式中N电————电机的输入功率，kW；

η电————电机效率，取0.9；

η转————传动装置的传动效率，取1.0;

2、孔板流量计孔流系数的测定

在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两端连

接。

孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。

若管路直径为d1，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板后形成缩脉的直径为d2，流体密度为ρ，孔板前侧导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为μ1、μ2与p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得

或

由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积S2难以知道，孔口的面积为已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的μ0代替μ2,考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数C校正后，则有

对于不可压缩流体，根据连续性方程有

经过整理有

令

，再根据μ0和S2，可得出流量Vs

式中Vs————流体的体积流量，m3/s；

ΔP————孔板压差，Pa；

S0————孔口面积，m2;

ρ————流体密度，kg/m3;

C0————孔流系数。

三、装置和流程

本实验装置图如下：

四、实验操作要点

本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的各项性能参数。

流量可通过计量槽和秒表测量

1检查电机和离心泵是否运转正常。

打开电机的电源开关，观察电机和离

心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。

2在进行实验前，首先要灌泵，排出泵内的气体。

灌泵完毕后，关闭调节

阀及灌水阀即可启动离心泵，开始实验。

3实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。

当流

量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多次测取几次数据。

4为防止因水面波动引起的误差，测量时液位计高度差值应不小于200mm。

5测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合，可以停泵，同时记

录下泵的相关数据。

6测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测取8~10组数据，

并记录。

（7）实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。

五、数据处理

实验原始数据如下表：

离

心

泵

性

能

曲

线

孔板压降/KPa

0

0.9

2.2

3.6

4.9

7.4

9.3

11.7

14.9

18.4

水面上升/mm

0

216

210

213

212

214

214

215

218

218

计时/s

0

119

75

59

52

43

37

33

30

26

功率/kw

0.55

0.55

0.59

0.61

0.62

0.69

0.71

0.71

0.78

0.78

真空表/MPa

-0.004

-0.004

-0.004

-0.0051

-0.0051

-0.0051

-0.0051

-0.008

-0.009

-0.01

压力表/MPa

0.192

0.191

0.186

0.179

0.175

0.161

0.151

0.135

0.117

0.102

管

路

特

性

曲

线

1

孔板压降/KPa

3.8

3.1

2.5

1.9

1.3

0.8

0.3

t=15.9。

C

真空表/MPa

-0.004

-0.004

-0.004

-0.004

-0.004

-0.004

-0.004

压力表/MPa

0.178

0.146

0.112

0.085

0.061

0.039

0.012

d0=24.2mm

2

2

孔板压降/KPa

10.1

8.3

6.5

4.7

3.3

2.1

1.0

真空表/MPa

-0.007

-0.007

-0.007

-0.007

-0.007

-0.005

-0.005

Ф48*3mm

压力表/Mpa

0.148

0.118

0.073

0.069

0.049

0.031

0.018

3

孔板压降/KPa

18.4

14.3

11.6

8.7

6.1

3.8

1.9

水槽面S=495*495

真空表/MPa

-0.012

-0.011

-0.011

-0.009

-0.008

-0.007

-0.006

压力表/MPa

0.105

0.082

0.067

0.049

0.035

0.022

0.011

根据实验时的水温，查表可得，ρ=998.8kg/m3，μ=1.128mPa.s。

（1）离心泵的特性曲线

根据公式①②③④，处理相关的数据，得到He、N轴、η与Q的数据，如

下表：

Q*10^4/m3.s-1

0

4.45

6.86

8.85

9.99

12.19

14.17

15.96

17.81

20.54

He/m

20.85

20.75

20.24

19.64

19.23

17.8

16.78

15.44

13.71

12.28

N轴/kw

0.495

0.495

0.531

0.549

0.558

0.621

0.639

0.639

0.702

0.702

η

0

0.183

0.256

0.31

0.337

0.342

0.364

0.378

0.34

0.352

根据表中的数据，作出离心泵的特性曲线，如下图：

显然，泵的最佳工作范围应该为η最大的范围内。

从图中可以看出，在

Qv：

14~16（*10^4m3/s）范围内，η值最大，即为泵的最佳工作范围。

（2）C0-Re曲线

根据公式

，用前面所得的Vs的数据，及孔板压降和

代入公式，得出Co的值。

再根据

得出Re的值，如下表：

Re

11944

18425

23757

26828

32750

38060

42873

47819

55175

0.721

0.711

0.717

0.694

0.689

0.714

0.717

0.709

0.736

根据数据，作出图形，如下图：

从图中可以看出，在误差范围内，C0的值随Re的变化大致保持稳定，取其平均值，得C0=0.712。

（3）管路特性曲线

首先，将

（1）中的He-Qv数据进行拟合，得出拟合的结果。

拟合图形如下图：

根据公式

由相关的数据算出Qv的值,再根据公式①计算出H的值。

得出的数据如下表：

1

Qv*10^4/m3.s-1

9.03

8.16

7.32

6.38

5.28

4.14

8。

.07

H1/m

19.42

16.16

12.69

9.93

7.48

5.24

2.48

2

Qv*10^4/m3.s-1

6.94

6.61

6.22

5.74

5.25

4.69

3.90

H2/m

16.67

13.61

9.01

8.61

6.57

4.52

3.20

3

Qv*10^4/m3.s-1

8.07

7.58

7.19

6.69

6.12

5.44

4.57

H3/m

12.79

10.34

8.81

6.77

5.24

3.81

2.59

根据数据，以及拟合时的He-Qv数据，作出He，H1，H2，H3与Qv的关系

图，如下图：

从图中可以看出，所得的管路曲线与泵的曲线无交点，因此需要对管路的

数据进行拟合，作出延长线与泵的曲线相交，从而找出最佳的工作点。

拟合的结果为：

。

根据He、H1、H2、H3的公式作图，如下图：

六、实验结果及结论

1、管路特性曲线

从管路特性曲线图中可也得出，随着流量的增大，泵的扬程将减小，泵的轴

功率将增加。

而对于泵的效率，随流量先增加再减小，有最大的效率。

此实验中，流量在14~16（*10^4m3/s）范围内，泵的效率最大，即为泵的最佳工作范围。

2、C0-Re曲线

随着雷诺数Re的变化，在误差范围内C0的变化不大，可以认为保持稳定。

此实验得出的C0的值为0.712。

3、管路特性曲线

管路所需压头随流量的增大而增加，泵的扬程曲线与管路特性曲线的交点为

泵的工作点。

从图中可以看出，当阀门开度改变时，泵的工作点也将改变。

七、分析讨论

本实验中由于测量时，所测的数据都不是很稳定的读数，如测量压降、压力等，因此所记录的值存在一定的误差，会影响某些值的准确性。

八、思考题

1、根据离心泵的工作原理，分析为什么离心泵启动前要灌泵？

在启动前为何要关闭调节阀？

答：

离心泵是靠叶轮旋转产生的离心力把水排出，泵内的水排出后形成真空负压，又把水吸入泵，周而复始进行工作。

在管道内形不成真空且离心泵精度低的情况下，需要把内部空气排出，所以使用前要先灌泵。

关闭调节阀是为了避免启动电流过大，保护电机。

2、当改变流量调节阀的开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？

答：

真空表负压变大，压力表逐渐减小。

3、用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？

答：

孔板流量计的孔口尺寸越小，读数R越大，但是阻力损失也就越大。

因此应选择适当的面积比以兼顾适宜的读数和阻力损失。

4、试分析气缚现象与气蚀现象的区别？

答：

气缚：

离心泵启动时，若泵内存在有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叫轮中心区所形成的低压不足以将储罐内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体，此现象叫做气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向泵内灌满液体。

气蚀：

液体在一定温度下，降低压力至该温度下的气化压力时，液体便产生气泡，这种现象叫做气蚀。

气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。

5、根据什么条件来选择离心泵？

答：

（1）根据被输送的液体的性质及操作条件确定类型；

（2）根据流量级计算管路中所需压头，确定泵的型号；（3）若被输送液体的黏度和密度与水相差较大时，应核算泵的特性常数：

流量压头和轴功率；

选泵时，可能有几种型号的泵同时满足最佳工作范围的要求，这时，可

分别计算各泵工作点上的效率，择优选取。

6、试分析允许汽蚀余量与泵的安装高度的区别？

答：

允许汽蚀余量是指临界汽蚀余量加上一定的安全值所得的值，而临界气蚀余量是指在泵内刚好发生气蚀的临界条件下，泵入口液体的机械能比液体气化时的势能超出的量。

泵的安装高度是指泵被抬高的距离。

当泵的安装位置达到一定高度时将发生气蚀现象，此高度叫做最大安装高度。

7、允许汽蚀余量Hs=7m，若选用密度比水轻的苯作介质，允许汽蚀余量将如何变化？

为什么？

答：

，查得苯的密度ρ=878.6kg/m3,Pv=13.33kPa。

代入数据可得Hs将变大。