离心泵特性曲线测定实验报告

离心泵特性曲线测定实验报告
离心泵特性曲线测定实验报告
一、实验目的
1．了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用；
2．测定离心泵在恒定转速下的操作特性，做出特性曲线；3．了解电动调节阀、流量计的工作原理和使用方法。

二、基本原理
离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。

由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。

1．扬程H 的测定与计算
取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程：
f h g
u
g p z H g u g p z ∑+++=+++222
2222111ρρ （1）
由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项f h ∑，速度平方差也很小故可忽略，则有 (=H g
p p z z ρ1
212)-+
- 210(H H H ++=表值）
（2）式中： 120z z H -=，表示泵出口和进口间的位差，m ；
ρ——流体密度，kg/m 3
； g ——重力加速度 m/s 2；
p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa ；
H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m ；
u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。

由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。

2．轴功率N 的测量与计算
k N N ?=电（3）
其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取95.0＝k 。

即：电N N 95.0= （4）
3．效率η的计算
泵的效率η是泵的有效功率Ne 与轴功率N 的比值。

有效功率Ne 是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功，轴功率N 是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。

泵的有效功率Ne 可用下式计算：
g HQ Ne ρ= （5）
故泵效率为 %100?=N
g
HQ ρη （6） 4．转速改变时的换算
泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。

但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q 的变化，多个实验点的转速n 将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一恒定转速n '下（可取离心泵的额定转速2900rpm ）的数据。

换算关系如下：
流量 n
n Q
Q '
=' （7）扬程 2
)(
n
n H H '=' （8）轴功率 3
)(
n
n N N '=' （9）效率ηρρη==''=
'N
g
QH N g H Q ' （10）三、实验装置与流程
离心泵特性曲线实验测定装置流程图如下：
1－水箱；2－电动调节阀；3－电磁流量计；4－进口阀；5－均压阀；6－闸阀；
7－引压阀；8－压力变送器；9－出口阀；10－排水阀；11－电气控制箱
图1 实验装置流程示意图
四、实验步骤及注意事项
１．实验步骤：
（1）泵启动：首先对水箱进行清扫，加水，关闭水箱出口阀，向水箱中加水至超过
2/3。

然后打开总电源开关，打开仪表电源开关，进行设备仪表预热。

打开灌泵阀，加水灌泵排除泵内空气，待泵内空气排净后关闭灌泵阀，然后按下水泵启动按钮启
动离心泵进行实验。

（2）将三根管路的阀门都打开，做一个管路进行离心泵特性曲线实验。

实验时，逐渐
打开出口流量调节阀增大流量，调节流体流量，让流量从
1~6m3/h范围内变化调节，每次实验流量调节变化1m3/h左右。

（3）待各仪表读数显示稳定后，读取相应数据。

离心泵特性实验主要获取实验数据
为：流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n，及流体温
度t和两测压点间高度差H0（H0＝0.1m）。

（4）实验结束：关闭水泵和仪表电源，关闭出口阀，将装置中的水排放干净，最后放空水箱。

（5）将实验数据输入实验系统软件中进行处理，得出实验结论。

２．注意事项：
（1）一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。

同时注意定期
对泵进行保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。

（2）泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接
触部位。

（3）不要在出口流量调节闸阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否
则泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。

（4）调节流量时要缓慢进行，待系统稳定。

（5）记录实验数据时，要待系统流动稳定后记录，避免误差过大。

五、数据处理
（1）记录实验原始数据如下表1：
离心泵型号MS60/0.55，额定流量Q＝60L/min，额定扬程H＝19.5m，额定功率P＝0.55kW，额定转速n=2850rpm，泵进出口测压点高度差H0= 0.1m，流体温度t＝30℃
（2）根据原理部分的公式，按比例定律校合转速后，计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率，如下表2：
22
.6'
'11
.6'
'09
.5'
'04
.4'
'01
.3'
'99
.1'
'99.028*******''7766554433221
1=============?==n n Q Q n n Q Q n n Q Q n n Q Q n n Q Q n n Q Q n n Q Q 68
.11)'
(*)('95
(*)('37
.15)'
(*)('04.18)'
(*)('97
.19)'
(*)('53
.21)'
(*)('59.22)28802850()81.9999.0)3.2(7.2221.0()'(*)('212072120 6212052120421203212022
21201=-+==-+==-+==-+==-+==-+==??--+=-+
=n n g p p h H n n g p p h H n n g p p h H n n g p p h H n n
g p p h H n n g p p h H n n g p p h H ρρρρρρρ
76
.0'95.076
.0'95.073
.0'95.068.0'95.062
.0'95.054
.0'95.047
.0)28802850(506.095.0'95.03
73
63
53
43
33
2313
=============??==）（）（）（）（）（）（）（电电电电电电电n n N N n n N N n n N N n n N N n n N N n n N N n n N N
78
.2586
.2803.2945
.2654
.2100.13%100360047.081
.9999.099.059.227654321===============
N
g HQ N g HQ N g HQ N g HQ N g HQ N g HQ N g HQ ρηρηρηρηρηρηρη
六、实验结果分析
1．根据测试数据，在坐标系中画出测试数据点，最后光滑地绘制出H —Q ，N —Q 和η—Q
曲线，如下图所示：
2．分析实验结果，判断泵的最为适宜的工作范围。

流量在4.0m3/h到5.0m3/h之间,即4.5m3/h附近时泵的效率达
到最高，因此为此泵的最适宜的工作范围。

七、思考题
1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？
答:关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可
能会烧坏电机。

2.启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原
因是什么？
答：因为空气密度小，所产生的离心力很小，在吸入口所形成的真空不足以将液体
吸入泵内；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏。

3.正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？
答：不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性。

4.试分析，用清水泵输送盐水，在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴功率是否
变化？
答：不会变化，泵的压力及轴功率只跟流量有关，流量不变，则泵的压力及轴功率
都不会变。