离心泵特性曲线测定

一、实验目的：

1、了解离心泵的构造与特性，掌握离心泵的操作方法；

2、测定并绘制离心泵在恒定转速下的特性曲线。

3、学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解涡轮流量计、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作。

二、实验原理：

离心泵的主要性能参数有流量Q、压头H、效率和轴功率N，在一定转速下，离心泵的送液能力（流量）可以通过调节出口阀门使之从零至最大值间变化。而且，当期流量变化时，泵的压头、功率、及效率也随之变化。因此要正确选择和使用离心泵，就必须掌握流量变化时，其压头、功率、和效率的变化规律、即查明离心泵的特性曲线。 

用实验方法测出某离心泵在一定转速下的Q、H、n、N，并做出H-Q、n-Q、N-Q曲线，称为该离心泵的特性曲线。

扬程（压头）H（m） 

分别取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2截面，列柏努利方程得：

因两截面间的管长很短，通常可忽略阻力损失项Hf，流速的平方差也很小故可忽略，则：                                            

式中  

ρ：流体密度，kg/m3 ； 

p1、p2：分别为泵进、出口的压强，Pa；

u1、u2：分别为泵进、出口的流速，m/s； 

z1、z2：分别为真空表、压力表的安装高度，m。 

由上式可知，由真空表和压力表上的读数及两表的安装高度差，就可算出泵的扬程。

泵的有效功率Ne与泵效率η的计算式为：

Ne＝Qheηg；η＝Ne/N

测定时，流量Q可用涡轮流量计或孔板流量计来计量。轴功率N可用马达－天平式测功器或功率来表测量。

离心泵的性能与其转速有关。其特性曲线是某一恒定的给定转速（一般nl＝2900PRM）下的性能曲线。因此，如果实验中的转速n与给定转速nl有差异，应将实验结果换算成给定转速下的数值，并以此数值绘制离心泵的特性曲线。换算公式如下：

时，      

三、装置与流程：       

四、操作步骤及注意事项：

（一） 实验步骤 

1.实验准备 

（1）实验用水准备：清洗水箱，并加装实验用水；

（2）离心泵排气：通过灌泵漏斗给离心泵灌水，排除泵内气体

2. 实验开始 

（1）仪表自检情况，打开泵进口阀，关闭出口阀，试开离心泵，检查电机运转时声音是否正常，离心泵运转的方向是否正确。 

（2）开启离心泵，当泵的转速达到额定转速后打开出口阀。

（3）实验时，通过组态软件或仪表逐渐改变出口流量调节阀的开度，

使泵出口流量从30逐渐增大到90，每次增加5。在每一个流量下，待系统稳定流动30s后，读取相应数据。离心泵特性实验主要获取的实验数据为：流量Q，泵进口压力P1，泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n，及流体温度t和测压点高度差H0（H0=0.15m）。 

（4）实验结束，先关闭出口流量调节阀，再停泵。然后记录下离心泵的型号，额定流量、额定转速、扬程和功率等。 

（二） 注意事项 

（1）一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。 

（2）泵运转过程中，勿碰触泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。 

（3）不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。

五、实验数据记录和数据处理：

    泵入口管径d1 =40mm；出口管径d2 =40mm；h0 = 0.1m；水温T =25.0℃；ρ＝997.0kg/m3；                      μ=0.903mPa·s；     V[m3/h]=0.04855I[μA]；     直管长度l = 2 m；

表1 泵性能数据记录表

由公式Q＝V=[m3/h]=0.04855I[μA]；             He＝h0＋（P2－P1）/ρg

Ne＝Q×He×ρ×g      N＝PLn/0.974       泵功率η＝Ne/N×100％

表2 泵性能数据处理表

因为离心泵的性能与其转速有关，表2数据修正为下表3：（nt=2900PRM）

                      

表3. 泵性能数据修正表

六、讨论：

1、 离心泵开启前，为什么要先灌水排气？

答：是为了除去泵内的空气，使泵能够把水抽上来。

2、 启动泵前，为什么要先关闭出口阀，待启动后再逐渐开大？而停泵时也要先关闭出口阀。

答：因为N随Q的增大而增大，当Q＝0时，N最小，因此，启动离心泵时，应关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电机。启动后再逐渐开大，使为了防止管部收到太大的冲击。而停泵时也要先关闭出口阀，是为了防止水倒流。

3、 离心泵的特性曲线是否与连结的管路系统有关？

答：特性曲线与管路无关，因为测量点在电机两端，管路的大小、长短与流量无关，只是与流速有关。

4、 离心泵流量愈大，则泵入口处的真空度愈大，为什么？

答：流量越大，泵的有效功率就越大，由公式

可得：     增大，也增大

5、 离心泵的流量可由泵出口阀调节，为什么？

答：因为当阀小时，管阻大，电机的有效功率低，流量低。同理，当阀开大时，管阻小，电机的有效功率高，流量高。

第二篇：离心泵特性曲线的测定实验报告

一、实验名称：

离心泵特性曲线的测定

二、实验目的：

1、  了解水泵的结构；

2、  熟悉离心泵的机械结构和操作方法；

3、  测定离心泵在一定转速下的流量与压头、功率及总效率的关系，并绘制泵的特性曲线。

三、实验原理：

离心泵的特性曲线是指在一定转速下，流量与压头、流量与轴功率、流量与总效率之间的变化关系，由于流体在泵内运动的复杂性，泵的特性曲线只能用实验的方法来测定。

泵的性能与管路的布局无关，前者在一定转速下是固定的，后者总是安装在一定的管路上工作，泵所提供的压头与流量必须与管路所需的压头与流量一致，为此目的，人们是用管路的特性去选择适用的泵。管路特性曲线与泵特性曲线的交点叫工作点，现测定离心泵性能是用改变管路特性曲线（即改变工作点）的方法而获得。改变管路特性曲线最简单的手段是调节管路上的流量控制阀，流量改变，管路特性曲线即变，用改变泵特性曲线的办法（改变泵转速或把叶轮削小可实现）去改变工作点，在理论上是讲得通，但生产实际不能应用（为什么？）。

1、流量V的测定

本实验室甲乙二套泵的流量用孔板流量计测定，第三四套用文氏流量计测定，五、六套用涡轮流量计测定，由流量计的压差计读数去查流量曲线或公式计算即得流量V[m3/h]。

2、泵压头（扬程）H的测定

以离心泵吸入口中心线水平为基准面。并顺着流向，以泵吸入管安装真空表处管截面为1截面，以泵压出管安装压力表处管截面为2截面，在两截面之间列柏努利方程并整理得：

                        （1）

令：h0=(Z2—Z1)——两测压截面之间的垂直距离，约0.1[m]

    p1——1截面处的真空度[MPa]

    p2——2截面处的表压强[MPa]

ρ——水的密度，以1000[kg/m3]计算

g=9.8[N/kg]——重力加速度

3、轴功率Ne的测定

轴功率为水泵运转时泵所耗功率，测电机功率，再乘上电机效率和传动效率而得：

                                         （2）

式中：——输入给电动机的功率[kw]，用功率表测定

——电机效率，可查电机手册，现使用以下近似值：

2.8kw以上电动机： =0.9

2.0kw以下电动机： =0.75

——传动效率，本机用联轴节，其值：

=0.98

4、水泵总效率的计算：

                                     （3）

式中：102——[KW]与[]的换算因数；其余符号同上

四、实验设备流程图：

1、水箱 2、底阀 3、离心泵 4、联轴接 5、电动机 6、调节阀 7、真空表

8、压力表 9、功率表 10、流量计 11、灌水阀

图2-2-3-2    离心泵实验装置图

泵的实验装置如图2-2-3-2所示，离心泵3为单吸悬臂式水泵，型号为1BA，泵轴与电机5的轴由联轴节4相连。输入电动机功率由三相功率表9测定，开泵和停泵均要合上附设短路闸刀开关以保护功率表。泵吸入管下端装有一个阀门，此阀的功能是使泵起动前灌水排气时防止水倒流。

泵从水箱1将水吸上，在吸入管水平段装有真空表7以测定吸入真空度。在泵的出口管段装有压力表8以测定出口压强，在测压口上部有调节阀6以调节泵的流量，管路的实际流量由文氏流量计（或孔板流量计）10测定，水最后流回水箱循环使用。

五、实验方法：

1、用手搬动联轴器4，看泵轴转动是否灵活，否则检查修理。

2、关闭水泵底阀2，打开调节阀6，打开灌水阀11向泵内灌水排气，至灌水阀出口处有水溢出为止。关闭灌水阀11。

3、合上功率表短路开关，关闭调节阀6，启动离心泵，全开底阀2。

4、待泵转动正常后，将调节阀6慢慢打开到最大，同时观察流量计中U形压差计的读数量程，在零至最大量程之间确定8—10次读数及每次读数的间隔量程。

5、拉下功率表短路开关，流量变化由大至零，按拟好的方案调节，每次要记录流量计压差、真空表、压力表、功率表的读数（注意：要记录流量为零时的各仪表读数）。

6、实验完毕后停泵顺序：合上功率表短路开关——关调节阀——停泵。

六、原始数据记录表：

七、数据处理表及图：

表1

表2

V-H、V-Ne、V-η特性曲线

 

R-V关系曲线

八、计算举例：

以第4组数据举例计算：

同理可计算出其它组数据，结果如表2.
九、讨论：

 1、离心泵的特性曲线是否与连接的管路系统有关？

答：离心泵的特性曲线与连接的管路系统无关，因为离心泵的特性曲线是在出厂前测定的，在使用过程中与测试管路系统不相同，但只要离心泵安装合理，同样能够正常工作。

2、试从所测实验数据分析离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？

答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机。

3、离心泵启动前为什么要灌泵排气？

答：离心泵在开启之前如果不灌泵排气，那么泵壳和吸入管路中的空气将无法排除干净，因为空气密度比液体密度小，此时，叶轮旋转产生的离心力将达不到抽吸液体所需要的真空度，从而产生气缚现象，无法抽吸液体。

4、启动离心泵应注意哪些问题？

答：首先，在开启之前要灌泵排气，防止发生气缚；其次；应该关闭出口阀门，待开启后在逐渐开大。