离心泵性能试验

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：学号： 2011011057同组人员：实验名称：离心泵性能实验实验日期：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Q—He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，因此，为便于离心泵的启动和防止动力机超载，启动时，应将出水管路上的闸阀关闭，启动后，再将闸阀逐渐打开，即水泵的闭阀启动；效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。

孔流系数在一定范围内是一定值，本次试验结果为0.7118。

泵的特性曲线与管路特性曲C线交点称为该管路上的工作点，阀门关小时，He—Q曲线变陡，工作点往上移，流量变小；阀门开大时，He—Q曲线变得平坦，工作点下移，流量变大。

关键词：化工实验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。

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。

Figure 1离心泵的理论压头与实际压头(1)泵的扬程HeHe = H 压力表 + H 真空表 + H 0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= 0.3m 。

(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 102e ρ⋅⋅=He Q N 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 式中：N 电——电机的输入功率，kWη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Figure 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，孔板锐孔直接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 =-=-ρ2121222u 或gh u 2u 2122=- 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 2122=-对于不可压缩流体，根据连续性方程有11u u S S =经过整理后，可得：2100)(12S S gh Cu -=令2100)(1S S C C -=，则可简化为：gh C u 200=根据u 0和S 2，可算出体积流量V s 为gh S C S u V 20000s == 或ρpS C V S ∇=20式中：V s ——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。

三、装置和流程Figure 3 离心泵性能实验装置1-水池 2-底阀3-离心泵 4-出口调节阀 5-孔板流量计 6-计量槽7-放水阀 8-进水管 9-灌泵口 10—真空表 11—压力表 12—液位计四、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即可启动离心泵，开始试验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。

当流量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测几次数据4.为防止因水面波动而引起的误差，测量师液位计高度差值应不小于200mm。

5.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6.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。

7.实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场五、数据处理1、水的密度与粘度计算公式1、 密度：][kg/m 44.1001 0872501.0 003589285.032+--=t t ρ 式中：t ——水的平均温度2、 粘度：] s Pa [ 15.27353.1972Ex p 000001198.0⋅⎪⎭⎫⎝⎛+=t μ式中：t ——水的平均温度2、原始数据记录及处理如下：水温：19.8℃该温度下，水密度：ρ=998.305 kg/ m 3，粘度μ=1.00625mP*S 管道Φ48×3mm ，孔板锐孔直径d 0=24.2mm(1)离心泵特性曲线以表1第一组数据为例：扬程计算：He = H 压力表 + H 真空表 + H 0=()m H2O =20.78 m H2O 流量计算：Q==m 3/s泵的有效功率计算：N 轴 = N 电•η电•η传=0.55×0.9×1.0kW=0.495kW轴N Ne=η=0.0905/0.495=0.1827 (3)孔流系数 雷诺数Re 计算：65.01338300625.1042.014.3305.99810448.444e 4=⨯⨯⨯⨯⨯===-μπρμρd Q du R孔流系数计算：00s S u V =ρpS C V S ∇=207205.0305.99890020242.014.31048.444242242000=⨯⨯⨯⨯=∇=∇=-ρπρpd Qpu C(2)管路特性曲线 以表2第5组数据为例 He = H 压力表 + H 真空表 + H 0 =() m H2O =19.453 m H2O六、实验结论及误差分析（一）离心泵特性曲线将上述计算结果用Origin拟合相关曲线如下Figure 4离心泵性能特性曲线（二）孔板流量计孔流系数的测定Figure 5孔板流量计系数与雷诺系数关系（三）管路特性曲线Figure 6管路特性曲线（四）误差分析：系统误差，人为操作所造成的误差，读取数据时的跳跃值取其一也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。

北京化工大学七、思考题1.根据离心泵的工作原理，分析为什么离心泵启动前要灌泵，在启动前为何要关闭调节阀？答：在同一压头下，泵进、出口的压差却与流体的密度成正比，如果泵启动时，泵体内是空气，而被输送的是液体，则启动后泵产生的压头虽为定值，但因空气密度太小，造成的压差或泵吸入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内。

因此，离心泵启动前要管泵；关闭流量调节阀门，可以让液体充满泵，排净空气。

2.试分析气缚现象与气蚀现象的区别。

答：“气蚀”现象是离心泵设计不足或运行工况偏离设计产生的一种不正常状况。

叶轮进口处的压力与输送介质的饱和蒸汽压相同时，液体介质就会发生气化，体积骤然膨胀，就会扰乱叶轮进口处液体的流动。

气泡随液体进入叶轮被压缩，高压使气泡突然凝结消失，周围的液体会以极大的速度补充原来的气泡空间，从而产生很大的局部压力，这种压力不断的冲击叶轮表面，就会使叶轮很快损坏。

“气蚀”发生时，泵体震动，响声加大，泵的流量、压力明显下降。

解决方法是1、选择足够的气蚀余量。

2、及时改变不正常的运行工况，如冷却介质，改变入口压力等。

“气缚”现象是指泵启动时泵体内存有气体，由于气体的密度比液体的小得多，叶轮转动时产生的离心力很小，叶轮中心形成的负压很小，不足以将液体引入叶轮中心，也就不能输送介质。

解决方法石材用灌泵等方法将气体赶出来。

3.根据什么条件选择离心泵？答：主要根据流量、扬程、液体性质等选择离心泵，还要考虑泵的吸程是否足够。

4.从你所得的特性曲线中分析，如果要增加该泵的流量范围，你认为可采取哪些措施？答：可以减少泵所需要传送的量程，还可以减小液体的粘度，改变液体，使用比重较小的液体。

5.试分析允许汽蚀余量与泵的安装高度的区别。

答：汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。

单位用米标注，用（NPSH）r。

吸程即为必需汽蚀余量Δh：即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。

离心泵安装高度 = 水泵的允许真空值 - 吸水管的流速水头 - 吸水管的沿程水头损失 - 局部水头损失。