离心泵性能测定实验分析

离心泵性能测定实验

一、实验目的：

1、了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法；

2、 测量离心泵在恒定转数下的特性曲线，并确定其最佳工作范围；

3、 测量管路特性曲线及双泵并联时特性曲线；

4、了解工作点的含义及确定方法；

5、测定孔板流量计孔流系数C 0与雷诺数Re 的关系（选做）。

二、基本原理：

1、离心泵特性曲线测定

离心泵的特征方程是从理论上对离心泵中液体质点的运动情况进行分析研究后，得出的离心泵压头与流量的关系。离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式和转数的影响，故在实际工作中，其内部流动的规律比较复杂，实际压头要小于理论压头。因此，离心泵的扬程尚不能从理论上作出精确的计算，需要实验测定。

在一定转数下，泵的扬程、功率、效率与其流量之间的关系，即为特性曲线。泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得：

He = H 压力表 + H 真空表 + H 0 [ m ]

其中：H 真空表，H 压力表分别为离心泵进出口的压力 [ m ]；

H 0为两测压口间的垂直距离，H 0= 0.3m 。

N 轴 = N 电机•η

电机•η传动 [ kw ] 其中：η

电机—电机效率，取0.9； η传动—传动装置的效率，取1.0； 102

ρ⋅⋅=He Q N [ kw ] 因此，泵的总效率为： 轴

N Ne =η 2、孔板流量计孔流系数的测定

孔板流量计孔板孔径处的流速u 0可以简化为：

u 0=C 0（2gh ）1/2

根据u 0和S 0，即可算出流体的体积流量Vs 为：

Vs=u 0S 0=C 0S 0（2gh ）1/2

或： Vs= C 0S 0（2△p/ρ）1/2

式中Vs ——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锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺

数共同决定，具体数值由实验确定。当d

0/d

1

一定，雷诺数Re超过某个数值后，

C 0就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在C

为常数的流动条件下使

用。

三、实验流程与操作：

1、流程说明：

水箱内的清水，自泵的吸入口进入离心泵，在泵壳内获得能量后，由出口排出，流经孔板流量计和流量调节阀后，返回水箱，循环使用。同时，在流程中还安装了涡轮流量计，以其为标准，可以对孔板流量计的孔流系数进行校正。本实验过程中，需测定液体的流量、离心泵进口和出口处的压力、以及电机的功率；另外，为了便于查取物性数据，还需测量水的温度。

图一、离心泵流程图

1 水箱

2 离心泵 3涡轮流量计

4 孔板流量计d=21mm 5流量调节阀

2、操作说明：

⑴先熟悉流程中的仪器设备及与其配套的电器开关，并检查水箱内的水位，

然后按下“离心泵”按钮，开启离心泵；

⑵测定离心泵特性曲线，在恒定转数下用流量调节阀5调节流量进行实验，

用涡轮流量计4计量流量，测取10组以上数据。为了保证实验的完整性，应测取零流量时的数据；

⑶测定管路特性曲线，先将流量调节阀5固定在某一开度，利用变频器改变

电机的频率，用以改变流量，用涡轮流量计4计量流量，测取8组以上数据（在实验过程中，变频仪的最大输出频率最好不要超过50Hz，以免损坏离心泵和电机）；

⑷测定不同转速下的离心泵扬程线，首先固定离心泵电机频率，通过调节流

量调节阀5，测定该转速下的离心泵扬程与流量的关系。然后，再改变频率，再通过调节流量调节阀5，测定此转速下的离心泵扬程与流量的关系。就可以得到不同转速下离心泵的扬程随流量的变化关系。

⑸进行双泵的并联的实验时，其方法与测量单泵的特性曲线相似，只是流程

上有所差异。首先，将两台离心泵启动，打开离心泵连通阀，使1#设备与2#设备连通，调节1#或2#设备上的流量调节阀进行实验。其他操作方法与单

台泵相同。此实验只能测定离心泵并联时的扬程与流量的关系，而不能测定离心泵并联时轴功率及效率与流量的关系。

注：在离心泵实验中，测定管路特性曲线及不同转速下的离心泵扬程线必须使用变频器。

四、报告要求

1、画出离心泵的特性曲线，确定该泵较为适宜的工作范围。

2、绘出管路特性曲线

—Re曲线。

3、做出C

五、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？

2、试分析气缚现象与气蚀现象的区别。

3、从你所得的特性曲线中分析，如果要增加该泵的流量范围，你认为可以采取

哪些措施？

流体流动阻力实验

一、实验目的：

6、掌握直管摩擦阻力系数的测量方法；

7、掌握突扩管及阀门的局部阻力系数的测定方法；

8、回归光滑管的λ—Re 曲线，并与相应的经验公式进行比较；

9、回归层流管的λ—Re 曲线，并与相应的经验公式进行比较（选做内容）；

二、基本原理：

不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群：

雷 诺 数： μ

ρdu =Re

相对粗糙度： ε/ d 管路长径比： l/ d

可导出： 2)(Re,2

u d d l p ⋅⋅=∆εφρ 这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系： 22u d l p H f ⋅⋅=∆=λρ 因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re 下的摩擦阻力系数，即可得出

一定相对粗糙度的管子的λ—Re 关系。

在湍流区内，λ = f （Re ，ε/ d ），对于光滑管大量实验证明，当Re 在3×103至105的范围内，λ与Re 的关系遵循Blasius 关系式，即： 25.0Re 3613.0=λ

对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根—泊谡叶公式和范宁公式，对比可得： Re 64=λ

三、实验流程与操作：

§1 流体阻力实验

1、流程说明：