实验设计与数据处理课程论文

离心泵特性曲线特性研究

吕秋芸

（郑州大学化工与能源学院2011级环境科学二班）

摘要：泵是输送液体常用的机械。在选用一台离心泵时，既要满足一定工艺要求的流量、压头，还要有较高的效率。要正确地选择和使用离心泵，就必须掌握离心泵送液能力（q）变化时，泵的压头（H）、有效功率（P）、效率（η）的变化规律，也就是要查明离心泵的特性曲线。

关键词：扬程，转速，功率，最高效率

一、概述

离心泵的特性曲线取决于泵的结构、尺寸和转速。对于一定的离心泵，在一定的转速下，泵的扬程H与流量q之间存在一定的关系。此外，离心泵的轴功率和效率亦随泵的流量而改变。因此H-q，P-q 和η-q三条关系曲线反应了离心泵的特性，称为离心泵的特性曲线。

二、实验设计：

1.实验目的：测定一定条件（一定大气压、一定水温、一定转速）下离心泵的特性曲线。

2、实验指标：当转速一定时 H、N、P与Q的关系曲线，最高效率点为工作点。

3、实验流程：

循环槽进口阀真空表离心泵压力表出口阀孔板流量计上弯摆管计量槽循环槽

离心泵性能测定实验装置流程图 三．实验结果 1、按实验设计方案实施后，所得的实验结果如表1所示

2、实验结果图

表1 离心泵性能测定

水箱面积A=0.1718 管内径d1=48 孔内经d0=30.36 β=0.4

水温t ρ μ[CP] A d1[mm] d0[mm]

18 998.5 1.0510416 0.1718 48.0 30.36

流量测量 扬程测量 转速 功率 压差 中间

泵性能曲线 No h1[mm] h2[mm] t[s] P1[-MPa] P2[MPa] n[r/min] P[Kw] ΔP[Pa]

q'[l/s] q [l/s] H[m] P[Kw] η 1 53.0 53.0 1.0 0.0100 0.2050 2957 0.880 0

0.000 0.000 21.11 0.830 0.000 2 53.0 108.0 20.0 0.0100 0.2050 2949 0.940 70

0.472 0.465 21.23 0.894 0.108 3 112.0 220.0 19.8 0.0120 0.2000 2945 1.010 180 0.937 0.923 20.99 0.964 0.197 4 218.0 400.0 20.0 0.0180 0.1950 2935 1.140 480 1.563 1.545 21.23 1.100 0.292 5 62.0 314.0 20.0 0.0238 0.1850 2925 1.260 950 2.165 2.146 20.95 1.228 0.359 6 69.0 442.0 20.0 0.0380 0.1650 2910 1.440 2000 3.204 3.193 20.58 1.425 0.452 7 47.0 386.0 14.5 0.0500 0.1450 2898 1.580 3040 4.017 4.019 19.93 1.583 0.496 8 82.0 376.0 11.0 0.0640 0.1250 2885 1.690 4170 4.592 4.616 19.50 1.716 0.514 9 63.0 382.0 11.0 0.0760 0.1050 2875 1.770 4990 4.982 5.026 18.80 1.817 0.509 10 63.0 366.0 10.1 0.0900 0.0700 2869 1.780 5300 5.154 5.210 16.69 1.838 0.463

14-真空表 15-压力表 16-泵出口阀 17-转速传感器 18-转速表 20-支架8-摆头式出水管口 9-孔板流量计 10-U型管压差计 11-计量槽 12-排水阀 13-液位计1,3-40CQ-32型离心泵 2-压差计平衡阀 4-进口闸阀 5-水槽 6-功率表 7-回水管

20

离心泵特性曲线图

四、实验计算过程

以第6组数据为例，进行实验结果计算与误差分析

流量测量扬程测量转速功率压差

No h1[mm] h2[mm] t[s] P1[-MPa] P2[MPa]n[r/min] N[Kw] ΔP[Pa]

6 69.0 442.0 20.0 0.0380 0.1650 2910 1.440 2000

1、实验计算过程

○1流量q：已知h1=69.00mm h2=442.0mm t=20.0s

A=0.1718㎡

q’=(h2-h1)*A/t={(442.0-69.0)*0.1718}/20.0=3.204 l/s

已知额定转速n’=2900r/min 实际转速n=2910r/min

q=(n’/n)*q’=(2900/2910)*3.204=3.193 l/s

○2扬程H：已知P1=-0.0380 P2=0.1650 ρ=998.5kg/m

g=9.81N/kg

H’={(P2-P1)/ρg}*10^6={(o.1650+0.0380)/998.5/9.81}*10^6=20.72m

校正：H={(n’/n)^2}*H=20.58m

○3电功率P:已知P’=1.44KW 校正：P={(n’/n)^3}*P=1.425KW

○4泵的总效率η：已知q=3.193*10^-3m³/s H=20.58m P=1.425KW

ρ=998.5kg/m g=9.81N/kg

η={(qHρg/P/1000}*100%

={[(3.193*10^-3)*20.58*998.5*9.81]1.425/1000}*100%

=45.2%

2、误差分析

εt:t=20.0s εt=Δt/t=0.1/20.0=5*10^-3

εh:h1=69.00mm h2=442.0mm εh=2Δh/(h2-h1)=2.68*10^-3

εq:q’={(h2-h1)*A}/t q=(n’/n)*q’

则εq’=Δq/q=εh+εt=7.68*10^-3 εn=|Δn/n|=1/2910=0.344*10^-3

εq=εq’+εn=8.02*10^-3

εH:H’={(P2-P1)/ρg}*10^6

εH’=ΔP/P=(0.002+0.001)/(0.1650+0.0380)=0.0148

εH=εH’+2εn=0.0155

εP:εP=P*(n’/n)^3=|ΔP/P|+3|Δn/n|=3.30*10^-3

εη:η={(qHρg)/P/1000}*100%

εη=εq+εH+εP=0.026