化工原理实验报告

（离心泵性能实验）

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20##年11月

一、报告摘要

本次实验通过测量离心泵工作时，泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差?p、电机输入功率Ne以及流量Q这些参数的关系，根据公式、、以及

可以得出离心泵的特性曲线；再根据孔板流量计的孔流系数与雷诺数的变化规律作出C0-Re图，并找出在Re大到一定程度时C0不随Re变化时的C0值；最后测量不同阀门开度下，泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差?p，根据已知公式可以求出不同阀门开度下的He-Q关系式，并作图可以得到管路特性曲线图。

二、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征曲线，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  、测定管路特征曲线。

三、实验原理

1、  离心泵特征曲线测定

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，如图中的曲线。由于流体流经泵是，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失，环流损失等等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此常通过实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q，N-Q，η-Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，根据此曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。

（1）、泵的扬程He

      

式中  ——泵出口处的压力，

      ——泵入口处的真空度，

      ——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，=0.85m。

（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为高，所以泵的总效率为

式中  Ne——泵的有效功率，kW：

      Q——流量，；

      He——扬程，m；

      ρ——流体密度，。

          由泵轴输入离心泵的功率为

               

         式中  ——电机的输入功率，kW;

                ——电机效率，取0.9；

            ——  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侧连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路的直径为，孔板锐孔直径为，流体流经孔板后所形成缩脉的直径为,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、与，，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，故缩脉处截面积难以知道，孔口面积已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的代替，考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数C校正后，则有

      

对于不可压缩流体，根据连续性方程有

       

经过整理可得

        ，则又可以简化为

       

根据和，即可算出流体的体积流量为

    

或   

式中 ——流体的体积流量，

     ——孔板压差，Pa

   ——孔口面积，

   ——流体的密度，   

   ——孔流系数。

四、装置和流程

             

1-蓄水池 2-底阀  3-真空表 4-离心泵 5-管泵阀 6-压力表 7-流量调节阀 8-孔板流量计 9-活动接口 10-液位计  11-计量水槽（495×495）㎜ 12-回流水槽  13-计量槽排水阀

五、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得。

1、检查电机和离心泵是否正常运转。打开电机的电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。

2、在进行实验前首先要进行灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量调节阀）。

灌泵完毕后，关闭调节阀和灌水阀即可启动离心泵，开始实验。

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，并多测量几次数据。

4、为防止因水面波动引起的误差，测量时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（如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等）

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。

六、数据处理

水温T=17.5℃，水密度ρ=998.2 kg/ m³，粘度μ=1.005mp·s

管道?48×3mm，孔板锐孔直径d₀=24.2mm

1． 离心泵特性曲线数据处理与绘制

表一  离心泵特性曲线数据表

以序号1的数据为例，处理如下：

扬程 

轴功率

效率

如此计算得出流量、扬程、轴功率、效率，再根据表一中的相关数据绘制离心泵特性曲线如下：

2. 孔板流量计的流量系数的描绘

以第1数据为例，处理如下：

雷诺数

孔流系数

如此计算得出雷诺数、孔流系数，再根据表二中的数据绘制孔流系数与雷诺数的关系曲线如下：

3. 管路特性曲线数据处理与绘制

由不同转速下的流量和所需压头，再根据表三中的数据绘制出管路特性曲线如下：

六、实验结论及误差分析

1.从图中可以看出，随着流体流量的增加，扬程呈现下降的趋势；而轴功率呈现上升的趋势。

 2.随着流体流量的增加，泵的总效率呈现先增大后减小的趋势，存在着最大功率。由效率曲线得知，在流量约为5.8时，达到了最大效率。

 3.查阅资料得知，离心泵的优先工作范围在最佳效率点流量的70﹪~120﹪，所以由此确定离心泵的最佳工作范围是4.0~7.0 。 

4. 孔流系数C0随雷诺数 的变化逐渐减小，但是依然有幅度，依据理论当雷诺数达到一定程度后后孔板系数会趋于定值，因为达到了完全湍流。实验可能因为出现误差而使得结果和理论有偏差，考虑到我们做实验的过程，我们在测量流量时，选取的时间范围过小，容易产生误差。

5. ①由管路特性曲线可看出，随着流体流量的增加，管路的压头呈现递增的趋势。 ②管路特性方程表明，管路中流体的流量与所需补加能量的关系。由图可分析，第四个开度对应的曲线阻力损失较大，第一个开度对应的曲线阻力损失较小。由此，可得出结论：低阻管路系统的特性曲线较为平坦，高阻管路的特性曲线较为陡峭。所以，可判断，为减少能量损失，在管路中，应尽量减少不必要的阀门等器件。

七、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：真空表负压变大，压力表逐渐减小。

 3．用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔径尺寸和压差计的量程？ 答：根据液体的湍流程度，包括液体种类，温度粘度，流速和管道直径。

4. 试汽缚现象和气蚀现象的区别？ 答：汽缚现象是因为未灌泵或泵内空气过多，离心力不够，不能输送液体的现象。气蚀现象是因为安装高度太高或液体温度过高，饱和蒸汽压过大造成叶轮出现点蚀的现象。

第二篇：江苏大学化工原理实验二 离心泵的性能测定

         

实验二   离心泵的性能测定实验报告

一、      实验目的

1.       熟悉离心泵的操作，了解离心泵的结构和特性。

2.       学会离心泵的特性曲线的测定方法。

3.       了解单级离心泵在一定转速下的扬程、轴功率、效率和流量之间的关系。

二、      实验原理

离心泵的特性主要指泵的流量、扬程、效率和功率，在一定的转速下，离心泵的流量、扬程、效率和功率均随流量的改变而改变。

即离心泵的三条特性曲线：

①扬程和流量的特性曲线；

②功率消耗和流量的特性曲线；

③效率和流量的特性曲线。

   与离心泵的设计、加工情况有关，需由实验测定。

   三条特性曲线中的Q_e和N_轴由实验测定。H_e和由以下格式计算：

   由伯努利方程可知：

        

        即

   流体通过泵之后，实际得到的有效功率：；离心泵的效率：。

在实验中，泵的轴功率由所测得的电机的输入功率N_入计算：

三、   实验流程

   1.离心泵  2.真空表  3.压力表  4.流量计  5.循环水箱  6.引水阀  7.上水阀  8.调节阀  9.排水阀  10.底阀

四、   实验操作步骤

1.关闭调节阀。

   2.开启引水阀，反复开启和关闭放气阀，尽可能排除泵内的空气。排气结束，关闭引水阀。

   3.启动离心泵。

   4.开启各仪器开关。

   5.开启调节阀至最大开启度，由最大流量范围合理分割流量，进行实验布点。

   6.由调节阀调节流量，每次流量调节稳定后再读取并记录实验数据。

   7.实验装置恢复原状。

五、   实验数据记录

实验装置号：Ⅰ    电机转速：2840r/min     进口管径：Φ40mm

 出口管径：Φ25mm   仪表常数：324.79次/升  水温：23.6℃

 功率表系数：3     

六、  实验数据处理

  以序号2为例，计算过程如下：

  查资料可知，23.6℃时水的密度ρ=995.52kg/m³

  

  

  

  

  

  

  

  

   

 

七、实验结果与讨论

  1.绘出所测离心泵的特性曲线图，并与制造厂所给出的特性曲线图比较。

2.实验中如何根据压力表的读数来调节流量使流量的分布较为均匀?

 空中调节阀有最小到最大，观察压强表的变化范围，然后根据所需要的数据组数，确定其间距，然后按照此间距调节流量。

3.离心泵启动前为什么要灌泵？

 离心泵启动时，若泵内有空气，因为空气密度很低，旋转后产生的离心力小，叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入，这就是气缚现象。所以即使启动离心泵也不能输送液体。这就是灌泵的必须性。

4.为什么离心泵启动时要关闭出口阀和拉下功率表开关？

 关闭出口阀时，流量为零，根据离心泵特性曲线，这时功率最小。因为离心泵启动时关闭出口阀和拉下功率表开关可以减少启动电流，以此来保护电机。

5.正常工作的离心泵，在其进口管上设阀门是否合理，为什么？

 不合理，在进口管上设阀门会增大摩擦阻力，同时在此实验中无需进口阀控制流量，这样会有些离心泵的工作效率。

6.为什么在离心泵进口管下端安装底阀？从节能观点上看，底阀的装设是否有利？你认为如何改进？

底阀的作用是防止液体倒流，从节能观点上看，底阀的装设会增加摩擦阻力，增大耗能量，所以我认为可以再吸入管口设一挡板，灌泵是可以关闭而工作是开启。