离心泵性能实验

北京化工大学

化工原理实验报告

院（部）：化学工程学院

专业：化学工程与工艺班级：化工1102 姓名：周辰光学号： 2011011048 同组人员：杨瑞、陈雷杰、赵翔宇

实验名称：离心泵性能实验

实验日期： 2013.11.9

离心泵性能实验

摘要：我们在本次实验中测定泵的特性曲线和管路特性曲线，并且得到本次试验中的孔流系数。在泵的特性曲线中我们可以看到H--q曲线是下降的曲线，即随流量q的增大，扬程He逐渐减小；离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升的特点；当流量为零时，轴功率最小；效率曲线为从最高点向两侧下

在一定范围内是一定值。泵的特性曲线与管路特性降的变化趋势。孔流系数C

曲线交点称为该管路上的工作点，转速变小时，H—q曲线变陡，工作点往上移，流量变小；转速变大时，H—q曲线变得平坦，工作点下移，流量变大。

关键词:离心泵特性曲线孔流系数

一、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。

二、基本原理

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，如图1中的曲线。由于流体流经泵时，不可避免地会遇到各种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头笑，且难以通过计算求得，因此通常采用实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q、N-Q和η-Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。

图1.离心泵的理论压头与实际压头

(1)泵的扬程He

22

210+2u u He H H H g -=-+

压力表真空表 (1)

式中：H 真空表——泵出口的压力，m H2O ；，

H 压力表——泵入口的压力，m H2O ；

H 0——两测压口间的垂直距离，H 0= 0.20m 。

2221u u -——离心泵进出口流速的平方差，2

4v

i i

q u d π= (2)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高，所以泵的总效率为

轴

N Ne

=

η (2) e 102q He N ρ⋅⋅= (3)

式中 Ne ——泵的有效效率，kW ； q ——流量，m 3/s ； He ——扬程，m ； Ρ——流体密度，kg/ m 3 由泵输入离心泵的功率N 轴为 N 轴 = N 电•η电•η

传

(4)

式中：N 电——电机的输入功率，kW

η电——电机效率，取0.9； η传——传动装置的效率，取1.0；

2.孔板流量计空留系数的测定

图2.孔板流量计构造原理

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，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路直径d 1，孔板锐孔直径d 0，流体流经孔板后形成缩脉的直径为d2，流体密度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和p 1、p 2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得：

gh p p u =-=-ρ

212

1

222u (5) 或 gh u 2u 2

122=

- (6) 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造成的能量损失，用校正系数C 后则有

gh C u 2u 2

122=- (7)

对于不可压缩流体，根据连续性方程有 1

1u u S S = (8) 经过整理后，可得：2

1

00)(

12S S gh C

u -= (9)

令2

1

00)(

1S S C C -=

，则可简化为：gh C u 200= (10)

根据u 0和S 2，可算出体积流量Q 为

000q u S C S ==

或0q C S =式中：q ——流体的体积流量，m 3/s ； △p ——孔板压差，Pa ； S 0——孔口面积，m 2； ρ——流体的密度，kg/ m 3；

C 0——孔流系数。

孔流系数的大小由孔板的形状，测压口的位置，孔径与管径比和雷诺数共同决定。当d 0/d 1一定，雷诺数Re 超过某个数值后，C 0就接近定值，通常工业上定型的孔板流量计都在C 0为常数的流动条件下使用。

三、装置和流程

图3.实验装置图

TI001——水温度，PI001——进口真空表，PI002——出口压力表，PI003——压差计

装置参数：

离心泵型号：WB70/055，工作状态：50Hz 管路直径：=333mm φ⨯； 孔板流量计孔径：18.0d mm = 离心泵进水管路：142.0d mm = 离心泵出口管路：227.0d mm =

四、操作要点

本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的各项性能参数。流量可通过计量槽和秒表测量。

1. 检查电机和离心泵是否运转正常。打开电机电源开关，观察电机和离心

泵的运转情况，如无异常，可切断电源，准备在实验中使用。 2. 在进行实验前，首先要灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量

调节阀），灌泵完毕后，关闭调节阀及灌水阀后，即可启动离心泵，开始实验。

3. 实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。

测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据。

4. 测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测取8-10组数据，并

记录。

5. 实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。