离心泵特性曲线实验报告

化工原理实验报告

实验名称：离心泵特性曲线实验报告：克川

专业：化学工程与工艺（石油炼制）班级：化工11203

学号：201202681

离心泵特性曲线实验报告

一、 实验目的

1. 了解离心泵的结构与特征，熟悉离心泵的使用。

2. 测定离心泵在恒定转速下的特征曲线，并确定离心泵的最佳工作围。

3. 熟悉孔板流量计的构造与性能以及安装方法。

4. 测量孔板流量计的孔流系数C 岁雷诺数R e 变化的规律。

5. 测量管路特性曲线。

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 、功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵流动规律的宏观表现形式。由于泵部流动情况复杂，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。 2.1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： z 1+

P 1ρg +U 12

2g

+H=z 2+

P 2

ρg +U 22

2g

+∑h f (1-1)

由于两截面间的管子较短，通常可忽略阻力项∑h f ，速度平方差也很小，故也可忽略，则有

H=(z 1-z 2)+

p 1−p 2ρg

=H 1+H 2（表值）+H 3 (1-2)

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。 2.2轴功率N 的测量与计算

N=N 电k(w) (1-3)

其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取0.90

2.3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 是单位时间流体经过泵时所获得的实际功率，轴功率N 是单位时间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：

N e =HQ ρg (1-4)

η=

HQρg N

×100％ (1-5)

2.4 转速改变时各参数的换算

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定转速n′（可取离心泵的额定转速2900rpm ）的数据。换算关系如下：

流量 Q ,

=Q n ,

n (1-6) 程 H ’=H (n ,

n )2 (1-7) 轴功率 N

’

=N (n ,n )2

(1-8)

效率 η=

ρgH’Q , N

=

QHgρ

N

(1-9)

2.5管路特性曲线H-Q

当离心泵安装在特定的管路系统时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵 身的特性有关，海域管路特性有关，也就是说，在液体输送的过程中，泵与管路二者是相互制约的。

在一定的管路上，泵所提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。将泵的特性曲线与管路的特性曲线绘在同一坐标图上。两曲线交点即为泵在该管路上的工作点。因此。可通过改变泵转速来改变泵的特征曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H 计算同上

H=△z+

∆P ρg +

∆u 2

2g

+∑h f =A+BQ 2 (1-10) 其中 BQ 2

=

∆u 22g

+∑h f =

∆u 22g

+(8λ

π2g

)(l +∑l e d 5

)Q 2

当H=H 时，调节流量，即可得到管路特性曲线H-Q 。

2.6孔板流量计孔流系数的测定

孔板流量计的结构如图所示

d

d 0

d 2

孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，造成孔板前后压强差,作为测 量的依据。根据波努利方程，暂不考虑能量损失，可得

u 22−u 122=P 1−P 2

ρ

=gh (1-11) 观景为d 1，孔板锐孔直径为d 0,流体流经孔板后所形成缩脉的直径为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u 1,u 2与P 1,P 2由于缩脉位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积A 2难以知道， 而孔口的面积为已知，可用孔板孔径处的u 0来代替u 2,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：

√u 02−u 12-C √2gh (1-12)

对于不可压缩流体，更具连续性方程可知：u 1=u 0A

0A 1

(1-13)

经过整理：u 0=√2gh

√1−(0A 1

)2

(1-14)

令C 0=√1−(0A 1

)2

则又简化为u 0=C 0√2gh

根据u 0和A 0即可算出流体体积流量：

Q =u 0·A 0=C 0·A 0·√2gh m 3/s (1-15) 式中 Q —流体的体积流量， △P —孔板压差

A 0—孔口面积

ρ— 流体密度

C0—孔流系数

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准

数共同决定的，具体数值由实验确定。当d0

d1

⁄一定时雷诺数超过某一值后，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三．实验装置与流程

3.1实验装置与流程

离心泵特性曲线测定装置流程如图

3.2装置参数