化工原理实验讲义08.9.1

化工原理实验讲义

合肥学院化学与材料工程系

化工实验教研室编

2007.8．

实验二 离心泵特性曲线测定

一、实验目的

1. 了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作；

2. 掌握离心泵特性曲线测定方法。

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V 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。

1．扬程H 的测定与计算

在泵进、出口取截面列柏努利方程： g

u u +

Z Z +g ρp p =

H 22

1

22

12

1

2

式中：p 1,p 2——分别为泵进、出口的压强 N/m 2 ρ——流体密度 kg/m 3

u 1, u 2——分别为泵进、出口的流量m/s

g ——重力加速度 m/s 2

当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为：

g

p p H ρ'1'2-=

由上式可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，就可以计算出泵的扬程。 2．轴功率N 的测量与计算

轴的功率可按下式计算：

w N ∙=94.0 式中，N —泵的轴功率，W

w —电机输出功率，W

由上式可知：测定泵的轴功率，只需测定电机的输出功率，乘上功率转换中的倍率即可。 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 是单位时间内流体自泵得到的功，轴功率N 是单位时间内泵从电机得到的功，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： Ne=HV ρg 故

η=Ne/N=HV ρg/N 4．速改变时的换算

泵的特性曲线是在指定转速下的数据，就是说在某一特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量的变化，多个实验点的转速将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为平均转速下的数据。换算关系如下：

流量

n n V

V '=' 扬程 2

)(n n H H '

='

轴功率 3)(n n N N '=' N 效率 η

ρρη=='''='N g

VH N g H V

离心泵功率转换系数＝0.89

三、实验装置与流程

离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图如图2-1：

图2-1 离心泵实验装置流程示意图

3．仪表控制柜面板如图2-2所示：

图2-2 流体力学综合实验装置仪表面板

1、空气开关

2、

3、4电源指示灯5、流量控制仪6、6路巡检仪（单位m3／h）：第一通道测量离心泵进口压力（单位：kpa），第二通道测量离心泵出口压力（单位：kpa），第三通道

测量离心泵转速（单位：r／min）第四通道测量流体阻力压差（单位：pa）第五通道测量流

体温度（单位：摄氏度），第六通道没用，7、功率表（单位：KW）8、仪表电源指示灯、9、仪表电源开关，10、变频器电源指示灯，11、变频器电源开关，12、离心泵电源指示灯、13、离心泵直接或变频器运行转换开关，14、离心泵启动按钮，15、离心泵停止按钮。

四、实验步骤及注意事项

1．灌泵

储水箱中出水到适当位置（大概三分之二处）关闭阀1、阀2、阀3、阀4、阀5、打开离心泵出口排气阀和进口灌水阀，用水杯从灌水阀灌水，气体从排汽阀排出，直到排水阀有水排出并且没有气泡灌水完毕，关闭排气阀和灌水阀。

2．启动水泵

打开控制柜上1空气开关，打开9仪表电源开关，仪表指示灯10亮，仪表上电，显示被测数据。

把转换开关转到直接位置，指示灯12亮，按一下离心泵启动按钮，离心泵运转，启动按钮指示灯亮，水泵启动完毕。

3.打开离心泵监控软件，输入班级、姓名、学号等信息，进入离心泵监控界面，打开阀1到最大，每隔2m3／h采集一组数据（等数据稳定之后再采集），从最大流量做到0。

4.数据采集完毕后，按离心泵停止按钮，泵停止。

5、打开数据处理软件，打开采集的数据，进行数据处理，计算出数据处理结果，绘出离心泵特性曲线。实验完毕

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。实验数据记录

离心泵原始数据

水温：℃

五、实验报告

1．在同一张坐标纸上描绘一定转速下的H～V、N～V、η～V曲线

2．分析实验结果，判断泵较为适宜的工作范围。

六、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？

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？

3．为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？十分还有其他方法调节流量？

4．泵启动后，出口阀如果打不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？

5．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？

6．试分析，用清水泵输送密度为1200Kg／m3的盐水（忽略密度的影响），在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴功率是否变化？