离心泵实验报告

浙江海洋学院东海科学技术学院实验报告

班级： 12储运1班

姓名： XX

学号： 121317117

实验课程：流体力学

实验名称：离心泵仿真实验

授课教师：沈雅钧

一、实验名称：离心泵仿真实验

二、实验目的：

（1）学习管路阻力损失、管路摩擦系数、管件局部阻力系数的测定方法，并通过实验了解他们的变化规律。巩固对流体阻力基本理论的认识。

（2）了解离心泵的特性。

（3）学习离心泵特性曲线的测定方法。

（4）熟悉离心泵操作方法和特性曲线的应用。

三、实验任务：

（1）测定流体流经直管时的摩擦系数与雷诺数的关系。

（2）测定流体流动滞留状态时，直管摩擦系数与雷诺数的关系。

（3）测定90度标准弯头的局部阻力系数。

（4）测定离心泵在恒定转速下的特征曲线。

（5）测定离心泵的气蚀性能曲线。

四、实验原理：

一、管道阻力的测定

1）摩擦系数测定法

直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙度的函数，因此，相对粗糙度一定，摩擦系数与雷诺数有一定关系。根据流体力学基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在如式（1）的关系。

其中：下标为f的h为阻力损失，J/Kg;

L为管段长度，m；

d为管径，m；

u为流速，m/s；

根据能量衡算方程，在一条等径的水平管上选取两个截面，测定摩擦系数与雷诺数之间的关系，则这两截面间管段的阻力损失可简化为式（2）两截面间管段的压力差即式（2）的分子，可用直管压差表测出，故可以算出下标为f的h（阻力损失），即可以结合式（1）算出摩擦系数用流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知d的情况下，流速可以通过式（3）计算得出，由流体的温度可查得流体的密度，粘度，因此，对于每一组测得的数据可以分别计算出对应的摩擦系数和雷诺数。

22

u d L h f λ

= —————————公式（1）

2） 局部阻力系数测定

根据局部阻力系数的定义及结合式（2）可得到式（4）只要测出流体经过管件时的阻力损失以及流体通过管路的流速u ，即可算出局部阻力系数。阻力损失中的压差可由弯管压差表读出。

ρ

2

1p p h f -=—————————公式（2）

u d V 24

π

=

——————————公式（3）

ρ

ζp

u h f ∆=

=22———————公式（4） 二、离心泵性能的测定

在离心泵进出口管装设真空表和压力表，在相应的两截面列出机械能衡算方程式（见式（5））其中：下标为1的H 为泵入口真空表读数； 下标为2的H 为泵出口压力表读数； 下标为0的h 为两表测压孔之间的垂直距离，m ； 下标为1的u 为吸入管内水的流速，m/s ； 下标为2的u 为排出管内水的流速，m/s ； g 重力加速度；

由式（5）计算出扬程,此即为离心泵给单位重量流体提供的能量， 而体积流量可由流量计测得，因此流体获得的有效功率可表示为式（6）。根据离心泵效率的定义及有效功率表达式可得到效率表达（7）。

（6）,（7）表达式中：

Q 表示流量；H 表示压头；N 表示泵的输入功率。 测定方法如下：

Q 由流量计测得；扬程由（6）计算； N 由功率表读出。

g

u u h H H H 21

2021-+

++=——————公式（5） g QH N e ρ=—————————————公式（6）

p

e

N N =

η———————————————公式（7）

五、实验前准备材料：

计量槽、离心泵、水槽、流量计、法兰、注水阀、泵进口阀、泵出口阀、真空表、压力表、直管压差表、弯管压差表、流量计显示屏、温度计显示屏、功率表

六、实验步骤：

一，确保模拟软件和素材文件夹在同一更目录中。打开软件shiyan.exe。正确安装离心泵、计量槽、左右法兰、流量计、注水阀、泵进出口阀、真空表、压力表、直管压差表、弯管压差表、流量计显示、温度计显示、功率表。（安装方法：双击设备名称，点击弹出的设备图，拖动至正确位置，完成进入仿真界面）

二，打开总电源开关

三，打开仪表电源开关

四，点击泵转速开关选择泵的转速（单击，总共有4档，任选一档，选定之后不能再变）

五，打开注水泵为泵注水

六，等待注水完成，泵中液面不再上升，关闭注水阀（注意，一定要关闭）。

七，打开泵电源开关

八，打开泵进口阀

九，打开泵出口阀（注意顺序）

十，逐渐开大出口阀直到全开为之，流量在零至最大之间合理取6组数据，然后反过来从最大流量逐步减小到零为之，同样读取数据。（方法，打开泵出口阀，再调节滑块中选择1%-100%之间的任意数字，点击OK，每选择一个数字，都要等到泵流通稳定，流量值、压力值数据都固定之后才可以进入下一步）

十一，当数据满12组时会有提示，此时先关闭泵出口阀再停泵。

十二，从菜单中选择"实验仿真->数据处理"进行数据处理和绘图。

十三，关闭泵电源、仪表电源、总电源。

十四，结束实验。完成实验报告。

七、实验结果：

1、数据计算与处理：

2、雷诺数-摩擦系数图象：

项目/组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 进口压Mpa -0.0221 -0.0063 -0.0011 -0.0014 -0.0026 -0.0050 -0.0079 -0.0108 -0.0145 -0.0177 -0.0192 -0.0129 出口压Mpa 0.0755 0.1549

0.1674 0.1674 0.1672 0.1602 0.1481 0.1346 0.1159 0.0991 0.0909 0.1242 直管损失Kpa 2.99 0.96 0.19 0.24 0.43 0.77 1.17 1.55 2.03 2.44 2.64 1.82 弯管损失Kpa 3.15 0.79 0.03 0.06 0.23 0.58 1.03 1.46 2.02 2.50 2.73 1.77 输出功率KW 0.88 0.68 0.40 0.44 0.54 0.64 0.72 0.77 0.82 0.85 0.86 0.80 流量M 3/h 14.35 7.18 1.29 2.01 3.87 6.17 8.18 9.76 11.48 12.77 13.35 10.76 雷诺数re 151483 75794 13618 21218 40853 65132 86350 103029 121186 134804 140926 113586 直管损失系数 0.0150 0.0192 0.1176 0.0612 0.0296 0.0208 0.0180 0.0168 0.0159 0.0154 0.0153 0.0162 弯管损失系数 0.752 0.754 0.887 0.730 0.755 0.749 0.757 0.754 0.754 0.754 0.753 0.752 压头m 10.06 16.55 17.17 17.32 17.43 16.96 16.02 14.94 13.41 12.02 11.33 14.09 有效功率w 392.95 323.46 60.30 94.79 183.59 284.81 356.69 396.85 418.96 417.79 411.92 412.71 效率% 50.17

53.45

16.94 24.21

38.20

50.00 55.66 57.91 57.41

55.23

53.82

57.96

水温

29.2 管径

41.88 管长

2000

转速

2400