离心泵的串并联讲义
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离心泵的串并联实验讲义
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.测量不同转速下离心泵的特性曲线。
3.测量离心泵串联时的压头和流量的关系。
4.测量离心泵并联时的压头和流量的关系。
二、实验原理
1.单台离心泵的特性曲线
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 p p H 221221212-+-+-=ρ 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)离心泵性能参数的换算
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 ηρρη=='''='N g VH N g H V 2.离心泵在不同转速下的性能参数
打开变频开关,调节离心泵的转速,在新转速条件下测定离心泵的特性曲线。
3.离心泵串并联的压头和流量的关系
在实际的工业生产过程中,往往单台泵无法满足流体输送任务,此时需要采用离心泵的串并联操作。
对于两台相同的离心泵进行串联操作时,由于每台泵的压头和流量均相同,因此在同一流量下,两台串联的压头为单台泵的两倍。因此根据单台离心泵特性曲线,在保持横坐标(Q )不变的情况下,使纵坐标(H )加倍,由此得到离心泵的串联特性曲线。
对于两台相同的离心泵进行并联操作时,在同一压头下,两台并联泵的流量等于单台泵的两。因此根据单台离心泵特性曲线,在保持纵坐标(H )不变的情况下,使横坐标(Q )加倍,由此得到离心泵的并联特性曲线。
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1-2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,1
4、离心泵启动按钮,1
5、离心泵停止按钮。
四、实验步骤
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。
3.调节离心泵出口阀的开度,测量在不同的流量下离心泵进出口的压力值,功率表读数,作出离心泵的特性曲线。
4.打开变频器开关,调节离心泵转速至2500rpm,测定离心泵在新转速下的离心泵特性曲线。
5.打开离心泵的串联阀门,将两台离心泵串联在一起,测定串联离心泵在不同流量下的扬程。
6.打开离心泵的并联阀门,将两台离心泵并联在一起,测定并联离心泵在不同流量下的扬程。
五、实验内容
1.单台离心泵特性曲线
2.离心泵串联时的扬程和流量关系图
3.离心泵并联时的扬程和流量关系图