实验报告

过程工程专业实验离心泵特性曲线测定  

课程名称：                    指导老师：                成绩：                    

实验名称：                    实验类型：                同组学生姓名：          

一、实验目的和要求

1).了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用；

2).测定离心泵在恒定转速下的操作特性，做出特性曲线；

3).了解压差变送器、涡轮流量计等仪器仪表的工作原理和使用方法。

二、实验内容和原理

对离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵扬程H、轴功率N及效率η与泵流量Q之前的关系曲线，它是流体子啊泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内流动复杂，不能使用理论方法推到出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。

1).扬程H的测定与计算

取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面(流程图中的h和g)，列机械能衡算方程：

若泵进口速度相差不大，则速度平方差可忽略，则有

式中：，表示泵出口（g）和进口（h）的位差，本实验为0.1m：

ρ——流体密度，;

g——重力加速度，;

、——分别为泵进口的真空度和泵出口的表压，Pa；

、——分别为泵进、出口的流速，；

、——分别为真空表、压力表的安装高度，；

——泵的出口和进口之间的压差，Pa，用压差传感器测量。

2).轴功率N的测量与计算

其中，——电功率表显示值，W；——电机效率，可取；——传动效率，因电机与泵直连，故

3).效率η的计算

泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵是所获得的实际功，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、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：

故泵效率为

4).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，多个试验点的转速n将有所差异，因此子啊绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速下（可取离心泵的额定转速）的数据。

流量       

扬程       

轴功率     

效率       

三、主要仪器设备

1)实验装置如下图所示

1—水箱  2—离心泵  3、11、12、13、14—压差传感器  4—温度计  5—涡轮流量计  6—孔板流量计 

16—粗糙管实验段  17—光滑管实验段  18—闸阀  19—截止阀  20—引水漏斗  21、22—调节阀 

23—泵出口阀  24—旁路阀  a、b、c、d、e、f—取压点

2).装置结构说明参数如下：

实验对象部分是由贮水箱、离心泵、涡轮流量计和压差传感器等组成的。水的流量使用涡轮流量计测量，泵进口压差采用压差传感器进行测量，泵的轴功率由功率表测量，流体温度采用温度传感器测量。

四、操作方法和实验步骤

1).离心泵灌水，关闭泵出口阀，开启仪表柜上的总电源、仪表电源开关，启动水泵，排除泵内气体，待电机转动平稳后，关闭排气口，并把泵的出口阀缓缓开到最大。

2).对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，是压差传感器处于测量状态。

3).缓缓开启流量调节阀，待各仪器读书平稳后，读取流量Q、泵进出口压差、电机功率、泵转速n和流体温度T。

4).测取10组数据左右，停止离心泵，并记录泵的型号、额定流量、扬程和功率等。

5).实验结束，关闭出口阀，并关闭电源。

五、实验数据及处理

离心泵型号：MS100/L1    额定转速：2850rpm     额定流量：  

额定功率：1.1kW         额定扬程：23.4      泵进出口测压点高差：0.1m

表(a)实验数据记录表

 

表(b.1)实验数据处理

 

 

 

 

表(b.2)实验数据处理

Fig.1离心泵特性曲线（方形图标为H-Q;圆形图标为Ne-Q;三角图标为-Q）

六、实验结果与分析

效率曲线是一条二次函数曲线，具有最高点，一般称最高点为设计点。由于管路输送条件的不同，离心泵不会恰好在最佳工作点工作，一般选用离心泵设计点效率的90%左右。

由图可知，在Q=5.9左右时，泵的效率达到最大，约为38%，因此得出泵的正常工作时效率为34.2%38%，工作范围为。

七、讨论、心得

思考题：1）试从所测试验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？

2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后仍然启动不起来，你认为可能

的原因是什么？

3)为什么用阀门（22）调节流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其他方法调

解流量？    

4)泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？

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？

6)试分析，用清水泵输送密度为1200的盐水，在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴功率是否变化？

1）答：从图中可以看出，轴功率会随着流量的增大而增大，当流量为0时，功率最小，当开机阀门开大，则电机的瞬时功率很大，会对离心泵造成损害，因此，离心泵在启动时要关闭出口阀，防止电机过载。

2）答：避免造成气缚现象。若泵中存在气体，那么当离心泵启动，泵中的真空度较小，没有足够的压差使液体进入泵，使离心泵吸不上液体。

如果扔启动不了，检查离心泵本身，可能由于使用时间过长，离心泵已经损坏。

3）答：在固定的转速和扬程固定的情况下，离心泵可以通过调节出口面积来达到节流的目的，如果调节进口阀，则可能导致流量过小，液体无法充满管路，对实验结果造成较大的误差。调节出口阀的优点是简单易行，但是能耗大。我们还能通过使用变频器调节离心泵的转速来达到节流的目的。

4）答：不会，因为水是不可压缩流体，当出口阀关闭时，管路内水的量保持恒定，且动能为0，泵启动后，泵产生的动车转化为水的静压能，泵转动稳定后，水的静压能保持不变，因此压力表读数不会上升。

5）答：合理；安装阀门后方便检修。

6）答：离心泵的压头、流量和效率均与流体的密度无关，因此相同流量下泵的压力不会改变，但是轴功率与流体密度成正相关关系，故流体密度变大，轴功率变大，且.

心得：整个实验中，水的温度在时刻改变，因此用内插法计算水的密度，用以降低实验误差。实验最开始时，要对离心泵灌水，避免出现气缚现象；实验过程中要时刻关注水槽中的水量，以免产生汽蚀现象损坏离心泵。实验数据处理时，将三条曲线画于同一坐标系中，便于读取数值。

第二篇：泵性能研究实验报告

化工原理实验报告

院（部）：        化学工程学院                 

专   业：   化学工程与工艺  班  级：   化工1104    

姓   名：               学  号：   

同组人员：     

实验名称：       离心泵性能实验                  

实验日期：     20XX.11.5

摘要：我们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。在泵的特性曲线中我们可以看到Q—He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C0在一定范围内是一定值，本次试验结果为0.7118。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，阀门关小时，He—Q曲线变陡，工作点往上移，流量变小；阀门开大时，He—Q曲线变得平坦，工作点下移，流量变大。

关键词：化工实验 离心泵 特性曲线 孔流系数

一、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。

二、基本原理

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。

Figure 1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+ H0 

式中：H真空表——泵出口的压力，mH2O；，

H压力表——泵入口的压力，mH2O；

H0——两测压口间的垂直距离，H0= 0.3m 。

(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——传动装置的效率，取1.0；

2.孔板流量计空留系数的测定

Figure 2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，孔板锐孔直接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

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Vs为

或

式中：Vs——流体的体积流量，m3/s；

      △p——孔板压差，Pa；

      S0——孔口面积，m2；

      ρ——流体的密度，kg/ m3；

     C0——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。

三、装置和流程

Figure 3  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

四、操作要点

本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的各项性能参数。流量可通过计量槽和秒表测量。

1.      检查电机和离心泵是否运转正常。打开电机电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，可切断电源，准备在实验实验中使用。

2.      在进行实验前，首先要灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量调节阀），灌泵完毕后，关闭调节阀及灌水阀即可启动离心泵，开始试验

3.      实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。当流量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测几次数据

4.      为防止因水面波动而引起的误差，测量师液位计高度差值应不小于200mm。

5.      测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据

6.      测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测取8-10组数据，并记录。

7.      实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场

五、数据处理

1、水的密度与粘度计算公式

1、     密度：

式中：——水的平均温度

2、     粘度：

式中：——水的平均温度

（1）离心泵的特性曲线数据记录

以第一组数据为例：

扬程计算：

泵的有效功率计算：

      

雷诺数：

孔流系数：

（2）管路特性曲线

以第一组数据为例：

六、实验结论及误差分析（用Origin或者excel处理）

（一）离心泵特性曲线

将上述计算结果用Origin拟合相关曲线如下：

图中黑色曲线代表扬程变化曲线，绿色曲线代表效率变化曲线，红色代表有效功率变化曲线

图表分析：

1、He—Q曲线是下降的曲线，即随流量Q的增大，扬程He逐渐减小。2、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。

3、效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。即离心泵在一定转速下有一定的最高效率点，称为离心泵的设计点。对应的H，N，Q值称为最佳工况参数。

（二）孔板流量计孔流系数的测定

Figure 5孔板流量计系数与雷诺系数关系

孔流系数Co在一定范围内是一定值，本实验测定结果为0.71704。

（三）管路特性曲线

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

阀门关小时，He—Q曲线变陡，工作点往上移，流量变小

阀门开大事，He—Q曲线变得平坦，工作点下移，流量变大

（四）误差分析：

系统误差，人为操作所造成的误差，读取数据时的跳跃值取其一也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。

五、思考题

2、当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？

答：当改变流量调节阀开度，流量增加，由柏努力方程可推知，压力表和真空表的读数都逐渐减小。

3、用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？

答：应根据测量所要求的精度值和能量损失的要求，以及使孔流系数C0不随雷诺数Re改变这三个方面来选择孔口尺寸和压差计的量程。

4、试分析气缚现象与汽蚀现象的区别。

答：泵在运转时，吸入管路和泵的轴心常处于负压状态，若管路及轴封密封不良，则因漏入空气而使泵内流体的平均密度下降。若平均密度下降严重，泵将无法吸上液体，此成为气缚现象；而汽蚀现象是指泵的安装位置过高，使叶轮进口处的压强降至液体的饱和蒸汽压，引起液体部分气化的现象，汽蚀现象会使泵体振动并发生噪声，流量、扬程和效率都明显下降，严重时甚至吸不上液体还会对金属材料发生腐蚀现象，在这种情况下导致叶片过早损坏。