泵的特性曲线

北京化工大学

化工原理实验报告

实验名称：泵的特性曲线

班级：

学号：

姓名：

同组人：

实验日期：2015-12-7

摘要

本实验以水为介质，使用UPRSⅢ型离心泵性能实验装置，测定了不同流速下，离心泵的性能、孔板流量计的孔流系数以及管路的性能曲线。实验验证了离心泵的扬程He随着流量的增大而减小，且呈2次方的关系；有效效率有一最大值，实际操作生产中可根据该值选取合适的工作范围；泵的轴功率随流量的增大而增大；当Re大于某值时，C o为一定值，使用该孔板流量计时，应使其在C o为定值的条件下。

关键词：性能参数（Q, H, η, N）离心泵特性曲线管路特性曲线C o

一、实验目的

1、了解离心泵的构造，掌握其操作过程和调节方法。

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、性能和安装方法。

4、测定孔板流量计的孔流系数。

5、测定管路特性曲线。

二、实验原理

1，离心泵特性曲线测定

离心泵的性能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，可通过泵内液体质点运动的理论分析得到，如图中的曲线。由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种损失，产生能量损失和摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此通常采用实验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，根据此曲线也可求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。 ⑴ 泵的扬程He He=H 压力表+H z 真空表+H 0

式中 H 压力表------泵出口处的压力，m; H 真空表------泵入口处的真空度，m;

H0------压力表和真空表测压口之间的垂直距离，H 0=0.2m 。 在计算中：

式中p 压力表——泵出口处的表压，Pa ；（实验读取的数据单位为kPa ）

p 真空表——泵入口处的真空度，Pa ；(实验读取

的数据单位为kPa ）

H 0——两个压力表之间的垂直距离，H 0=0.2m 。 ⑵ 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为高，所以泵的总效率为

e N N η=

轴102

e QH Ne ρ

=

图1离心泵工作点原理图

式中 Ne--------泵的有效功率，kw; N--------泵的轴功率，kw ； He-------扬程，m ；

ρ--------流体密度，kg/m 3。

由泵轴输入的离心泵的功率N 轴为: N 轴=N 电η电 η转

式中N 电-------电机的输入功率，kW ； η电-------电机效率，取0.9；

η转-------传动装置的传动效率，一般取1.0。

2、孔板流量计孔流系数的测定

在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两端连接，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，造成孔板前后的压强差，作为测量的依据。若管路直径为d1，孔板锐孔直径为d0,流体流经孔板后形成的缩脉的直径为d2,流体密度为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u1、u2与p1、p2,根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得

222

112

2

u u p p gh --=

=ρ

=

由于缩脉位置随流速变化而变化，缩脉处截面积S 2难以知道，孔口的面积已知，且测压口的位置在设备制成后不再改变，因此可用以孔板孔径处u 0代替u 2，考虑到流体因局部阻力造成的能量损失，用校正系数C 校正后，有：

=对不可压缩流体，根据连续性方程有：

10

1

S u u S =

图2孔板流量计结构示意图

整理得

0u C

=

令0C =

，则可简化为0u C =根据u 0和S 2，即可算出流体的体积流量V S 为：

000Vs u S C S ==

或0Vs C S =式中 V S —流体的体积流量，m 3/s ；Δp —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、测压头的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由实验测定。当d 0/d 1一定时，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 0为常数的流动条件下使用。 3、管路的特性曲线

离心泵工作在工作点上时，有

0H H He H H ==++压力表真空表

又2v H

z k q =∆+⋅

测定不同频率下，H 与v q 的值，即可画出管路特性曲线。

三、装置和流程

1、水箱

2、离心泵

3、涡轮流量计

4、管路切换阀

2、 5、孔板流量计 6、流量调节阀7、变频仪

——水温度/℃；——水流量/m3·h-1；——压降/

——电功率/；——出口表压/；——入口表压/

实验介质：水（循环使用）。

研究对象：粤华型WB70/055型单级离心泵；

孔板流量计：锐孔直径d=18.0mm，管道直径d=26.0mm。

仪器仪表：涡轮流量计，LWGY-25型，0.6～10m3·h-1,精确度等级0.5；

温度计，Pt100,0～200℃，精度等级0.2；

压差传感器，WNK3051型，-20～100kPa，精确度等级0.2，测势能差Δ；

显示仪表：AI-708等，精度等级0.1；

变频仪：西门子MM420型；天平，0.01g；量筒等。

控制系统：控制电柜+电脑+数据采集软件，需380VAC+220VAC

四、实验步骤

1. 关流量调节阀，打开除层流管以外的主管路切换阀，按电柜和变频仪绿色按钮启动水泵（本实验泵处于水槽下方，故无需灌泵）；

2. 固定转速（50或40Hz），通过调节阀改变水量从0到最大（流量梯度参照老师所给预习材料，以下同），记录数据完成泵性能实验；

3. 固定调节阀开度（全开、0.75开度、0.5开度），通过变频仪调节水流量从较大（变频仪50Hz）到0.15m3/h左右，完成管路实验；

4. 调变频仪为50Hz，关闭流量调节阀，关闭孔板管路以外的主管路切换阀，开孔板引压阀和压差传感阀排气，排气完毕在关闭压差传感器排气阀，手工记录零点ΔP0，最后通过调节阀改变水流量从0.6m3/h到最大，记录数据完成孔板实验；

5. 切换阀门形成泵并联组合，频率均为50Hz，通过阀门调节水流量从0到最大，两组共同记录相关数据（功率等于两者之和，流量取平均值），完成并联实验（性能与管路无关，可打开层流管外单的主管路切换阀，实际操作打开比较好）；（不做实验）

6. 实验结束，按变频仪红色按钮停泵，关闭流量调节阀、压差传感器排气阀，做好卫工作。注意事项：

1.泵实验通过阀门改变流量，管路实验通过变频仪改变流量；

2.泵实验流量最小值等于0，管路实验两最小值大于0；

3.任何时刻，流量调节阀全关或全开后，反向旋转1/4圈；

4.两组泵实验和多组管路实验各记入软件同一表格，孔板压降波动到平均时记录；

5.以上实验用计算机采集数据可以多做一些点，便于找到最高效值。