化工原理实验 离心泵

北 京 化 工 大 学

实 验 报 告

课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2012.11.12 班 级： 姓 名： 同 组 人： 学 号：

离心泵性能实验

一、实验摘要

离心泵的性能参数取决于泵的内部结构,叶轮形式和转速。通过对离心泵内部流体质点运动的理论分析,可得出理论压头和流量的关系。但实际流体流经泵时,不可避免的造成一定的能量损失.在本实验中,将直接测定其参数间的关系,并绘出离心泵的三条He-q v .Pa-q v 和η-q v 特征曲线。

流量系数Co 的数值只能通过实验求得。Co 主要取决于管路流动的雷诺数Re 和面积比m 等。对于测压方式，结构尺寸，加工状况等均以确定的标准孔板，流量系数Co 只与雷诺数Re 有关。

本实验选用水作为实验的研究对象。

关键词：离心泵特性曲线 泵的有效功率和效率 孔流系数C 0

二、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，并确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。

三、实验原理

1.离心泵特性曲线测定

离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。其中理论压头与流量的关系，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到。由于流体流经泵时可能会产生能量损失，如摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小，因此，通常采用实验的方法，直接测定其参数间的关系，并将测绘出的He-q v .Pa-q v 和η-q v 三条曲线称为离心泵的性能曲线。另外，根据这些曲线也可以求出泵的最佳工作区间，作为选泵的依据。

⑴泵的扬程He

He=H 压力表+H 真空表+H 0

式中 H 压力表------泵出口处的压力，m ;

H 真空表------泵入口处的真空度，m ;

H 0------压力表和真空表测压口之间的垂直距离，H0=0.2m 。

在计算中：

0p p H e H g

ρ+=

+压力表真空表

式中 p 压力表——泵出口处的表压，P a ；（实验读取的数据单位为k P a ）

p 真空表——泵入口处的真空度，P a ；(实验读取的数据单位为

k P a ）

0H ——两个压力表之间的垂直距离，H0=0.2m 。

⑵泵的有效功率和效率

由于泵在运转过程中存在种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又比理论值为高，所以泵的总效率为

P a

P e η=

102

v q H e P e ρ=

式中 P e --------泵的有效功率，kw ;

P a --------泵的轴功率，kw ；

v q --------流量，3

/m s ;

H e

-------扬程，m ；

ρ

--------液体密度，3/kg m 。

由泵轴输入的离心泵的功率Pa 为

P a P ηη=电电转

式中 P 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，一般取1.0。

在计算中：Pa 0.9P =电 2.孔板流量计孔流系数的测定

图1 孔板流量计的构造原理

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，压强减小，造成孔板前后的压强差，作为测量的依据。若管路直径为d 1，孔板锐孔直径为d 0,流体流经孔板后形成的缩脉的直径为d 2,流体密度为ρ，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为u 1、u 2与p 1、p 2,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S 2难以知道，孔口的面积为已知，且测压口的位置在设备制成之后也不改变，因此，可用孔板孔径处的u 0代替u 2，考虑到流体因局部阻力而在造成的能量损失，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

经过整理可得

令，则又可以简化为

根据u 0和S 2,，即可算出流体的体积流量V S 为

或

式中 V s -------流体的体积流量，3/m s

p ∆------孔板压降，Pa ； S 0--------孔口面积，2m ；

ρ

--------液体密度，3/kg m ；

C 0--------孔板系数。

孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体的数值由实验确定。当d0/d1一定，雷诺数Re超过某个数值后，C0就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用。

3.管路特性曲线的测定

处于各个工作点时，管路所需的压头和泵提供的压头是相等的，即

=

H e H

利用这一原理，可通过测泵的扬程来测管路的压头，以此来作管路特性曲线。四、实验流程示意图

图2 离心泵特性曲线实验带控制点的工艺流程

1—蓄水池；2—底阀；3、6—压力表；4—离心泵；5—灌泵阀；7—流量调节阀；8—孔板流量计；9—活动接口；10—液位计；11—计量水槽（495⨯495）mm；12—回流水槽；13—计量槽排水阀

五、实验操作

1．进入实验室后，检查离心泵和电机是否正常工作。打开电机的电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如果正常，切断电源，准备在实验时使用。

2．在进行试验前，由于我们组采用的是新型实验装置，离心泵的位置处于水箱液面以下，故不用进行灌泵。而需首先打开流量调节阀，打开仪表盘上的红色开关，启动电源，之后按下绿色按钮，启动离心泵，（同时也要打开变频器:先按变频器红色按钮，后按下绿色按钮）再按下仪表盘删的红色按钮，启动仪表盘上的孔板压降、水温、电机功率、进出口表压和水流量测量结果显示器。

3.调节流量调节阀，使整个管路及泵内充满水，并打开引出管上的阀门排出整个装置内的气体，当引出管口有连续的水流出时，可以证明装置内气体基本排尽，关闭引出管的阀门，准备实验。

4．开始试验后，逐渐打开调节阀缓慢增大流量，在流量最大时开始做第一组实验。记录仪表盘上电机功率、出口和入口压力表压、孔板压降、水流量以及水温的读数，注意各测量量的单位分别为kw、mH2O、kPa、m3·h-1和℃。

5．用流量调节阀调整流量大小(选择一定的流量差)，重复上述4的操作，依次记录流量由最大值7.48 m3·h-1到0共十三组数据。

6.利用变频器将离心泵的频率调节至40Hz，重新将流量调节阀缓慢打开至最大流量，记录仪表盘上电机功率、出口和入口压力表压、孔板压降、水流量以及水