化 工 原 理 实 验 报 告

实 验名 称：          离心泵特性曲线测定                                                                                                    

学      院：            化学工程学院            

专      业：           化学工程与工艺           

班      级：            化工10－*班            

姓      名：                  ***                 

学      号：      ***     序号：    **    

同组者姓名：            ***,***            

指 导教 师：            ***, ***             

日      期：           2012年**月**日          

一、    实验目的

1、了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用；

2、测定离心泵的特性曲线；

二、    基本原理

1、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H_f，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。

2、轴功率N（W）

N=0.94ω                                                 

其中，N_电为泵的轴功率，ω为电机功率。

3、效率η（％）

泵的效率η是泵的有效功率与轴功率的比值。反映泵的水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率Ne可用下式计算：

                                                      

故泵的效率为                         

4、泵转速改变时的换算

泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q的变化，多个实验点的转速n将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n¢下（可取离心泵的额定转速）的数据。换算关系如下：

流量            

扬程             

轴功率        

效率               

三、    实验装置流程示意图

图2-1  流体流动阻力与泵性能综合实验流程简图

四、    实验步骤及注意事项

1、打开总电源和仪表电源开关，把离心泵电源转换开关旋到“直接”位置。离心泵停止按钮亮。

2、  水泵灌水（注意：在打开灌水阀时要慢慢打开，且只打开一定的开度；不要开得太大，否则会损坏压力表。）

3、  一切准备就绪，按下离心泵启动按钮，离心泵启动按钮绿灯亮，即可开始离心泵实验。

4、  打开泵的出水阀（全开），流量最大值。

5、  待数据稳定后，测定真空度、泵后压力、水温、流量和泵的功率。

6、  调节流量，改变流量大小，测定每次流量下泵的真空度、泵后压力、水温、流量和泵的功率并记录。

7、  以同样方法改变流量并测定实验数据，测9次。同时注意流量不能低于3m³/h。

8、  实验完毕，关闭水泵出口阀，再按下仪表台上的水泵停止按钮，停止水泵运转。

五、    原始实验数据

六、    数据处理

根据：                                                        

Ne=HVρg

 

可以得到下表数据：

绘制离心泵的特性曲线

七、    实验结果分析与讨论

从上图可以看出离心泵特性曲线η-N没有峰值，无法判断泵的适宜工作范围

误差分析：1.实验仪器本身存在误差，实验数据不稳定。2.操作过程中，操作不当，导致存在误差。3.数据处理时有效数字的取舍也导致误差的出现。

八、    思考题解答

1、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：减小泵的启动功率，从而达到保护电机的目的。

2、启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？

答：（1）防止气缚现象的发生 （2）水管中还有空气没有排除

3、为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？还有其他方法调节流量？

优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。

4、泵启动后，出口阀如果打不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？

答：不会，因为水不能运输上去

5、正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？

答：合理  如果在装置运行过程中出现了问题，需要拆开检修，如果没有阀门，就不能拆开了。

第二篇：031111班-第二组离心泵特性曲线的测定实验报告

化工原理实验报告

离心泵特性曲线的测定实验报告

                   

                  班    级： 031111

                  小    组：第二组

                  制    作：陈睿胡沩侯靖威杨钊

                  指导老师：刘惠仙

                  时    间： 2013.11.1.

一.实验内容：

   测定一定转速下离心泵的特性曲线

二.实验目的：

  1、了解离心泵的的结构特点，熟悉并掌握离心泵的工作原理和操作方法。

  2、掌握离心泵特性曲线的测定方法。

三.实验原理：

在泵的进口管处分别安装真空表和压力表，则可根据伯努利方程得到扬程的计算公式：

                         ?

 式①中，h₀——二测牙点截面之间的垂直距离，m；

         P₁——真空表所处截面的绝对压力，MPa；

         P₂——压力表所处截面的绝对压力，MPa；

         u₁——泵进口管流速，m/s；

         u₂——泵出口管流速，m/s；

         H_e——泵的实际扬程，m。

   由于压力表和真空表的读数是两测压点处的表压，因此，① 可表示为：

                       ②

 其中                                ③

                                     ④

 式③、④中的P₂和P₁分别是压力表和真空表的显示值。

 离心泵的效率为泵的有效功率与轴功率之比，

                                     ⑤

 式⑤中  η——离心泵的效率；

        N_e——离心泵的有效功率，kW；

        N_轴——离心泵的轴功率，kW。

 有效功率可用下式计算

                                ⑥

 或                            ⑦

 离心泵的总效率

                                     ⑧

  实验时，使泵在一定转速下运转，测定对应于不同流量的扬程、电机功率、效率等参数值，将所得得数据整理后用曲线表示，即得到泵的特性曲线。

四.实验装置及流程：

  实验方案

用自来水做实验物料；在离心泵转速一定的情况下，测定不同流量下离心泵进、出口的压力和电机功率，即可由式⑤、⑦和⑧计算出相应的扬程、功率和效率；在实验布点时，要考虑到泵的效率随流量变化的趋势。

  测试点及测试方法

根据实验基本原理，需测定的原始数据有：泵两端的压力P₁和P₂，离心泵电机功率N_e，流量Q，水温t，以及进出口管路的管径d₁的d₂，据此可配置相应的测试点和测试仪表。

离心泵出口压力P₂由压力表测定

离心泵入口压力P₁由真空表测定

流量由装设在管路中的涡轮流量计测定，涡轮流量计在安装时，必须保证仪表前后有足够的直管稳定段和水平度，涡轮流量计的二次显示仪表采用数字电子仪表，其流量计算式为

Q=f/

其中Q——流量，L/s；

f——流量计的转子频率；

——涡轮流量计的仪表系数。

电机功率采用数字仪表测量

N_电=15×显示读数（kW）

水的温度用水银温度计测定，温度计安装在泵出口管路的上方。

  控制点和调节方法

实验中控制的参数是流量Q，可用调节阀来进行控制调节。为了保证系统满灌，将控制阀安装于出口管路的末端。

  实验装置及流程

主要设备：离心泵、循环水箱、涡轮流量计、流量调节阀、压力表、真空表、温度计。

实验装置流程如下图：

1—水槽；2—真空表；3—排气阀；4—离心泵；5—功率表；

6—压力表；7—引水阀；8—温度计；9—涡轮流量计；10—控制阀

图：离心泵特性曲线测定实验装置流程

六.实验的主要操作步骤：

   1、首先打开泵体上的排气阀排除泵内的气体，确认泵已灌满且其中的空气已排净，关闭引水阀和泵的排气阀。

   2、在启动泵前，要关闭出口控制阀的显示仪表电源开关，以使泵在最低负荷下启动，避免启动脉冲电流过大而损坏电机和仪表。

   3、启动泵，然后将控制阀开至最大以确定实验范围，在最大的流量范围内合理布置实验点。

   4、将流量调至某一数值，待系统稳定后，读取并记录所需数据。

   5、实验结束时，先将控制阀关闭，在关闭电机电源开关和总电源。

七．实验数据:

 1、数据记录

2、数据处理：用excel处理数据如下：

先由涡轮流量计频率求的流量，再由②式求得扬程，再由⑥、⑧式求得N_e和η_总。

Excel实验数据处理：

八．计算示例：

现以第18组数据计算为例来展示计算过程，

Q=f/ξ'=1200/332.66=3.61 L/s = 3.61*10^-3 m³/s

H_压=p1/ρg=0.0032*1000000/(9.81*998.9)=0.003m

H_真=P2/ρg=0.149*1000000/(9.81*998.9)= 15.21m

u₁=Q/3.14/d_1/d1=3.61×10^-3/3.14/0.02/0.02 = 2.86 m/s

u₂=Q/3.14/d₂/d₂=3.61×10^-3/3.14/0.016/0.016 = 4.48 m/s

?U=(u₂²-u₁²)/2g = (4.48²-2.86²)/2/9.81= 0.60 m

H_e=H_真+?U=23.19m

N_e=H_eQρg/1000 = 0.547kW

N_轴=15×N_电/1000 = 1.238 kW

η=N_e/N_轴×100%=0.547/1.238×100% = 44.23%

九．实验结果及讨论：

由表做出Q-H_e、Q-N_e、Q-η曲线：

由图可知：离心泵的扬程随流量的增大而减小；离心泵的功率随流量增大而增大；而离心泵的效率先随流量的增大而增大，但达到一定大的程度时开始平稳下来（甚至以后会有所降低）。这说明离心泵有一定的工作适宜范围，即效率达到峰值时为宜，这会为实际泵的工作有指导意义。实验误差分析：1、实验仪器本身存在误差，实验数据不稳定；2、数据读取时存在读数误差。在一定误差允许范围内，实验达到了预期效果。

十、思考题：

1、离心泵为什么要灌泵？本实验装置中离心泵的安装上有什么特点？

答：如果不灌泵，泵内存有气体，由于空气密度远远小于液体密度，产生的离心力很小，此时叶轮中心处所行成的低压不足以将贮槽内液体吸入泵内，此时虽启动泵，也不能输送液体，表明无自吸能力，所以必须启动前灌泵。本实验离心泵的安装上消除了进口管和出口管的高度差，减少了计算量，还有装置简单明了，易于学习。

2、离心泵为什么启动前关闭出口阀门和仪表电源开关？而停泵前也要先关出口阀？

答：关闭出口阀门和仪表电源开关以使泵在低负荷下启动，避免启动脉冲电流过大而损坏电机仪表。停泵前关闭出口阀为防止泵发生水倒流，损害机件，也是为了使泵的工作功率最低，避免突然停泵时产生脉冲电流过大而损坏电机。

3、离心泵的流量为什么可用出口阀调节？

答：用出口阀调节泵的流量，可以把管子里的空气全部排出，而且流量调节的范围大，可以保证泵的最小流量,防止泵体内发生汽蚀。

4、什么情况下会出现气蚀现象？

答：泵的安装高度过高、泵的吸入管路阻力过大、所输送液体的温度过高、泵的运行工况点偏离额定流量过远等导致泵内压力过低。

5、离心泵流量增大时，压力表与真空表数值将如何变化？为什么?

答：离心泵的流量增大时，压力表的数值将会减小，真空表的数值将增大。因为当流量增大时，流速也增大将使流动阻力增大，根据伯努力方程可知进口管真空表数值将增大，出口管压力表读数将减小。

6、能否在离心泵的进口管处安装调节阀，为什么？

答：不能。如果在离心泵的进口管安装调节阀，有可能不能使管道满水，进口流量阀处就有可能有一定的真空度，这样出口的压力就不能保证，而且流量调节的范围也小，还可能使离心泵发生气蚀。¹