离心泵性能综合实验

一、实验目的

1、了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作。

2、测定恒定转速条件下离心泵的有效扬程（H）、轴功率（N）、以及总效率（η）与有效流量（Q）之间的曲线关系。

3、测定离心泵组合泵性能曲线。

4、掌握离心泵流量调节的方法（阀门）和涡轮流量传感器及智能流量积算仪的工作原理和使用方法。

二、实验任务

1、在同一张坐标纸上描绘一定转速下的H～V、N～V、η～V曲线；

2、分析实验结果，判断泵较为适宜的工作范围；

3、在同一张坐标纸上描绘泵Ⅰ、Ⅱ的H～V及串联的H～V曲线

三、实验装置及流程

图1  离心泵性能测定流程示意图

1-水箱；2-泵入口真空表控制阀；3-离心泵；4-流量调节阀；5-泵出口压力表控制阀；6-泵入口真空表；7-泵出口压力表；8-涡轮流量计；9-灌泵入口； 10-灌水控制阀门；11-排水阀；12-底阀

流程：水从水箱内通过离心泵经过…...

四、实验原理

离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q而改变。通常通过实验测出H—Q、N—Q及η—Q 关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下：

1．流量Q的测定与计算

采用涡轮流量计测量流量，智能流量积算仪显示流量值Qm³/h。

2．扬程H的测定与计算

在泵的吸入口和排出5之间列柏努利方程

           （1）

             （2）

上式中是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努力方程中其它项比较，值很小，故可忽略。于是上式变为：

                      （3）

,：分别为泵进、出口的压强 N/m²             ρ：液体密度 kg/m³

,：分别为泵进、出口的流量m/s                  g：重力加速度 m/s²

当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为：

                       （4）

由式（4）可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，测出离心泵进出口压力表和真空表之间的垂直距离，就可以计算出泵的扬程。

本实验由真空表和压力表直接显示真空度和压力值。

3．轴功率N的测量与计算

可由功率传感器测量，功率表显示读取。

4．效率η的计算

泵的效率η为泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是流体单位时间内自泵得到的功，轴功率N是单位时间内泵从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。

 测定：                                                （5）

                    （6）

式中：—泵的效率；          N—泵的轴功率，Kw；

Ne-泵的有效功率Kw；    H—泵的扬程，m；

Q—泵的流量，m³/s；     -水的密度，Kg/m³。

5．转速改变时的换算

泵的特性曲线是在指定转速下的数据，就是说在某一特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量的变化，多个实验点的\转速将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为平均转速下的数据。换算关系如下：

             （7）

五、实验步骤及注意事项

1．向水箱1内注入蒸馏水,检查流量调节阀4、压力表7及真空表6的控制阀门5和2是否关闭。

2．盘车：用手转动泵轴，检查是否转动。

3．由于本设备是有一定安装高度的，因此要运行必须要灌泵才能启动泵，关闭离心泵进口阀，打开出口阀，打开离心泵灌水阀，对水泵进行灌水，灌好水后关闭泵的出口阀与灌水阀门。

4．打开总电源开关和仪表电源开关；离心泵控制按钮旋到开的位置（绿灯亮），启动离心泵，迅速把进口阀开到最大再把出水阀开到最大，开始实验。

5．通过泵出口阀调节流量：调节出口闸阀开度，使阀门全开，等流量稳定时，在仪表台上读出电机转速n，流量Q，水温t，功率表W，真空度p₁和出口压力p₂并记录；关小阀门减小流量，重复以上操作，测得另一流量下对应的各个数据，一般测定10~20个点为宜。

6．实验完毕，关闭水泵出口阀，离心泵控制按钮旋到关的位置，停止水泵的运转，关闭以前打开的所有设备电源。

注意事项：

1.该装置电路采用五线三相制配电，实验设备应良好接地。

2.启动离心泵之前，一定要关闭压力表和真空表的控制开关5和2， 以免离心泵启动时对压力表和真空表造成损害。

六、实验数据记录

1、一次性原始数据记录（单泵）

装置号       ，型号  MHI 803 1/E/3-380-50-2  ，水温 28.5 ℃，进口管径  40   mm，

出口管径    32   mm，压力表与真空表间垂直距离       cm。

铭牌参数：流量           扬程         功率          效率     

2、原始数据记录表

七、数据处理

表3 离心泵单泵性能运算表

表4 离心泵双泵性能运算表

八、结果及结果分析

图2   离心泵特性曲线

图3 离心泵的串联性能曲线

实验结果分析

由图2离心泵特性曲线可知：

（1）离心泵的压头随流量的增大而下降，轴功率随流量的增大而增大，效率随流量增大而上升到一最大值后下降。

（2）由图2可大致确定该泵最佳工作点：流量Q=2.7L/s，N=1.3KW，H=22m，η=33.5%

（3）η—Q曲线并不太光滑，在较小区域内变化较小后又增大

串联

满足串联的特点，流量不变，扬程加倍等特点

九、误差分析：

①读数时仪表数值未稳定引起的主观误差

②整个过程水温并非是恒定的，以恒定水温条件下处理实验数据会产生一定误差

③数据处理过程中的有效数字的保留引起一定误差

④仪器误差，阀门局部阻力测定由于有一小段直管而使实验值偏大，实验过程中管路中气体未排净，导致压差有误差。

十、计算示例

已知水温28℃时，查得:水的密度为995.7kg/m³,进口管径d₁=40mm，出口管径d₂=32mm

m/s

m/s

1、扬程：

      

2、有效功率

       

3、轴功率

       

4、效率

比例定律：

……..

十一、思考题

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：从实验数据看，Q越小，H越大，轴功率最低。离心泵在启动时关闭出口阀门，可使轴功率低，以免电机烧坏。

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：离心泵之前灌泵是为了防止发生气缚现象。灌泵后仍启动不起来，可能的原因有：泵内密封系统坏了，造成泵内循环或泵内有东西阻塞了通道。

3．为什么可以用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？是否还有其他方法调节流量？

答：改变离心泵出口管路上的阀门开度，便可以改变管路特性方程He=K+BQe²中的B值，从而使管路特性曲线发生变化。关小阀门，B变大，流量变小，曲线变陡。

出口阀门调节流量方便且易控制，流量可以连续变化，适合化工连续生产的需要。缺点是造成能量损失。其它方法调节流量的方法：旁路流量调节法或改变电机转速。

十二、心得体会

……

第二篇：离心泵性能测定

江  苏  大  学

实 验 报 告

专业  食品科学与工程

 班级          姓名      学号

实验名称：离心泵性能测定

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、  测定并绘制离心泵的特性曲线；

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

在一定的转速下，离心泵的压头He、轴功率及功率η与流量Q之间的对应关系，若以曲线、、表示，则称为离心泵的特性曲线，可由实验测定。

实验时，在泵出口阀全关至全开的范围内，调节其开度，可测得和；泵的扬程He根据伯努利方程由下式计算：

  

而泵的有效功率Ne与泵效率η的计算式为：

                       η＝Ne/N轴

测定时，流量可用转子流量计或孔板流量计来计量。轴功率可用马达－天平式测功器或功率来表测量。

三、装置与流程

1、装置

   1）被测原件：

      型离心泵——进口管径 ；出口管径。

   2）测量仪表：

      真空表——精度1.5级；量程0~-0.1MPa；

      压力表——精度1.5级；量程0~0.4MPa；

               流量计——精度0.5级；量程1.6~10m3/h；

  功率表——精度；

  MDD智能流量计——装置Ⅰ的仪表常数为324.79次/升。

3）循环水箱

 2、流程

1）离心泵     2）真空泵     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、实验步骤

1、向储水槽内注水至80% 。

2、检查调节阀8、压力表3及真空表2的开关是否关闭(应关闭)。

3、开启引水阀，反复开启和关闭放气阀，尽可能排除泵体内的空气。排气结束，关闭阀。

4、启动离心泵，开启各仪表开关。

5、测取数据的顺序可从最大流量至0，或反之。一般测10组数据。

6、每次在稳定的条件下同时记录：流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。

7、实验结束，关闭流量调节阀，停泵，切断电源。

五、数据记录

实验装置号：Ⅰ，电机转速：  2840  ，进口管径： 40mm ，出口管径： 25mm ，

仪表常数：324.79次/升，水温： 25.8 ，功率表系数：  3  ，=0 。

六、数据处理

数据处理结果如表所示：

以序号一为例写出计算过程：                                 

1、流量：

   =，

2、轴功率：

   ==，

3、压头：

   ，

其中：=0，，25.8清水的密度，

      ，，

   且，，

故：。

4、效率

   。

七、实验结果及讨论

1、绘出所测离心泵的特性曲线图，并与制造厂给出的特性曲线图比较。

离心泵特性曲线

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。

    答：控制流量从零到最大，观察压力表读数的变化范围；之后在变化范围内记录所需数据；注意压力表读数从大到小的间距一次增加。

3、离心泵开启前为什么要灌泵？

    答：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，即使启动离心泵也不能输送液，所以在启动前必须灌泵。

4、为什么离心泵启动时要关闭出口阀和拉下功率表的开关？

    答：关闭出口阀时，流量为零，根据特性曲线，此时轴功率最小。所以离心泵启动时关闭出口阀和拉下功率表的开关可以减少启动电流，从而保护电机。

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？

    答：不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，况且不需要进口阀门控制流量，这样会影响离心泵的工作效率。

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？

    答：底阀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。应在吸入管口设一挡板，灌泵时关闭，工作时开启。