化工原理实验报告(离心泵)

北京化工大学化工原理实验报告

实验名称：离心泵性能测定

班级：化实1101

学号：2011011499

姓名：张旸

同组人：黄凤磊、陈文汉、杨波

实验日期：2013.11.1

一、报告摘要

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。在泵的特性曲线中可以得出H--q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C

在一定

范围内是一定值。泵的特性曲线与管路特性曲线交点称为该管路上的工作点，转速变小时，H—q曲线变陡，工作点往上移，流量变小；转速变大时，H—q曲线变得平坦，工作点下移，流量变大。

二、实验目的及任务

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。

三、实验原理

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。

离心泵的理论压头与实际压头(1)泵的扬程He

He = H

压力表+ H

真空表

+ H

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

= 0.2m 。

(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

式中Ne——泵的有效效率，kW；

q——流量，m3/s；

He——扬程，m；

Ρ——流体密度，kg/ m3

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，kW η

电

——电机效率，取0.9；

η

——传动装置的效率，取1.0；

传

2.孔板流量计空留系数的测定

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d1，孔板锐孔直径d0，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u1、u2和p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得：

或

由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积S2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u0代替u2，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

对于不可压缩流体，根据连续性方程有u1S0/S1

经过整理后，可得：

令，则可简化为：

根据u0和S2，可算出体积流量Q为

或

式中：q——流体的体积流量，m3/s；

△p——孔板压差，Pa；

S

——孔口面积，m2；

ρ——流体的密度，kg/ m3；

C

——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。

四、实验流程

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

五、实验操作

1、关闭流量调节阀门，关闭管路上阀门，启动水泵；

2、打开管路上所有阀门，调节流量，直至全开，进行管路排气；

3、打开对应引压管切换阀门和压差传感器阀门，进行主管路、测压管路排气；

4、排气结束，关闭所有传感器阀门，检查其数值是否回零（或零附近），否则需要继

续排气；

5、关闭除光滑管管路之外的所有阀门，将光滑管上的测压管路传感器阀门打开，调节

流量调节阀门，改变流量，从仪表柜上可以读出管路的水流量水流量/m3•h-1，温度/℃，通过管路上安置的压力传感器，可以读出光滑管路压差/kPa；

6、不断调节流量调节阀门，改变水流量，测多组数据，注意流量分布前密后疏，尽量

使取对数后分布均匀，数据取10组；

7、光滑管路测量完毕后，打开粗糙管管路控制阀门，关闭光滑管管路控制阀门和光滑

管上压力传感器阀门，再打开粗糙管上压力传感器阀门，重新排气。调节流量调节阀门，测定并记录一系列的水流量水流量/m3•h-1，温度/℃，粗糙管管路压差/kPa数据，取值同样注意前密后疏，尽量保证数据均匀，取10组数据；

8、粗糙管理测量完毕后，打开突然扩大管管路控制阀门，关闭粗糙管管路控制阀门和

粗糙管上压力传感器阀门，再打开突然扩大管上压力传感器阀门，重新排气。调节流量调节阀门，测定并记录一系列的水流量水流量/m3•h-1，温度/℃，突然扩大管管路压差/kPa数据，取3组数据；

9、关闭突然扩大管管线上的阀门，打开层流管阀门，调节流量控制阀使高位槽产生并

保持溢流状态，打开层流管出水口，使水流缓慢流下，打开层流管路上压力传感器阀门，用量筒和秒表记录流出水的体积/ml和时间/s，并记录此时压差/kPa，调节层流管出水量，改变层流流速，记录每个流速下对应流出水的体积/ml和时间/s，压差/kPa，记录6组数据；

10、测完所有数据，停泵，开传感器排气阀，关闭切换阀门；

11、检查数据，整理好仪器设备，实验结束。

六、实验数据处理