实验二     离心泵特性曲线的测定实验

一  实验内容

测定一定转速下离心泵特性曲线

二 实验目的

1 了解离心泵的结构特点，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 基本原理

离心泵特性，通常与泵的结构、泵的转数以及所输送的液体有关，影响因素很多，只能采用实验的方法实际测定。

根据伯努利方程得到扬程的计算公式

= ++

式中，-二测压点截面之间的垂直距离，m    此次实验中=0

P1-真空表处截面的绝对压力，Mpa；P2-压力表处截面的绝对压力，Mpa

U1-泵进口管流速，m/s；U2-出口管流速，m/s；-泵的实际扬程

离心泵的效率为泵的有效功率与轴功率之比值：?=

式中?-离心泵的效率；-离心泵的有效功率，kw；-离心泵的轴功率，kw。有效功率可按下式计算：=Qρg[W]

输入电机的电能在转变为机械能时存在一定的损失，因此工程上有意义的是测定离心泵的总效率：=                     在此次实验中≈1

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

四 实验设计

流量用涡轮流量计测定，计算式为：Q=ｆ／ξ

其中- Q流量，L/s；ｆ-流量计的转子频率；ξ-涡轮流量计的仪表系数

电机功率采用数字仪表测量：=15*显示读数（kw）

水的温度由温度计测定，温度及安装在泵出口管路的上方

五 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

1-    水槽 2-真空表 3-压力表 4-离心泵 5-功率表 6-温度计 7-涡轮流量计 8-控制阀

设备及流程说明

实验装置及流程如上图所示，由离心泵和进出口管路、压力表、真空表、涡轮流量计、和调节控制阀组成测试系统。试验物料为自来水，为节约起见，配置水箱循环使用，由这次试验的装置可以看到实验开始时不需要灌泵，流量通过控制阀调节，通过涡轮流量计测量其大小。

六 实验步骤

1 打开引水阀灌泵，打开排气阀排出泵内气体，确认泵已经灌满空气排净，关闭引水阀、排气阀。

2 在启动泵前，关闭出口控制阀的显示仪表开关，使泵在最低负荷下运转，避免电流过大引起电机和仪表损坏。

3 启动泵，将控制阀开到最大以确定实验范围，合理布置试验点。

4 将流量调制某一数值，待稳定后读取并记录所需数据。

5 实验结束，先将控制阀关闭，在关闭电机电源开关和总电源。

七 实验数据记录及处理

水温t=20.0℃，ε=332.66，泵型号1 1/2 BL-6，转数2900转/min

d进=40mm，d出=32mm

原始实验数据记录表

计算实例

全部以第一行数据为例

流量     Q×103=ｆ／ξ*1000=1233/332.66=3.706m³/s

流速 u1=4*Q/(3.1415926*0.04²*1000)=2.95m/s

U2=4*Q/(3.1415926*0.032²*1000)=4.61m/s

扬程     = ++=（（0.152+0.0030）*1000000）/（998.2*9.81）+（4.61²-2.95²）/（2*9.81）=16.5m

有效功率 =Qρg=16.5*3.076*998.2*9.81=598w

轴功率N_轴=15*仪表读数=15*83.5=1252.5w

效率  ?=*100=0.597/1.2525*100=47.7

离心泵特性曲线的测定实验数据整理表

绘制特性曲线

实验结果分析讨论

H-Q曲线：离心泵的压头在较大流量范围内随流量的增大而减小

N-Q曲线：离心泵的轴功率随流量的增大而增大。

?-Q曲线：开始随着泵的流量增大而增大，达到一个最大值后，又随流量的增加而下降。由图可知，在Q=3.25L/s时，?有最大值0.48。

从中得出一些结论：

1 从N-Q曲线上可以看出，当流量Q=0时，泵轴消耗功率最小。因此离心泵启动时应关闭出口阀，使启动功率最小，以保护电机。

2 从?-Q曲线上可以看出，?在离心泵转速一定的情况下有最大值，即最高效率点，该点称为离心泵的设计点，在该点所对应的情况下离心泵的工作最为经济，离心泵使用时，应在该点附近工作。

实验数据误差分析

从?-Q曲线看出，在Q=3.25L/s时，?有最大值0.48，效率不太高的原因可能是由于泵的时间长久，仪器老化。

从总体来看，实验数据比较准确，无较大误差。认为实验数据比较好，从绘图中也可以看到误差不太大，这是由于读数时仪表比较稳定以及布点合理等原因。八 思考题

1离心泵在启动前为什么要引水灌泵？本实验装置中，离心泵在安装上有什么特点？

离心泵在启动前没有引水灌泵，那么泵壳内存有空气，由于空气密度远小于水密度，因此产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将水吸入泵内，因此不能输送液体，这种现象叫做气缚。引水灌泵的目的就是防止气缚的发生。

本实验装置中，离心泵的安装高度低于水槽中液面高度，因此水槽中水可以因为重力的作用进入泵中，因此本次试验不需要引水灌泵即可以抽出水来。

2 为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关？而停泵前也要关闭出口阀？

在启动泵前，关闭出口阀和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。停泵前也要关闭出口阀，是为了防止水倒流。

3 离心泵的流量可由泵的出口阀调节，为什么?

改变泵的出口阀的开度，即改变管的阻力状况，从而使管路特性曲线发生变化。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。

4什么情况下会出现“汽蚀”现象？

离心泵是靠贮槽液面与泵入口处的压力差（p₀- p₁）吸入液体，若p₀一定，则泵安装位置离液面的高度越高，p₁越低，。当安装高度达到一定值，使泵内最低压力降至输送温度下液体的饱和蒸汽压时，，液体在该处气化，或者是溶解在液体中的气体析出形成气泡。含气泡的液体进入叶轮的高压区后，气泡迅速凝聚或者破裂，气泡的消失产生局部真空，周围液体以高速涌向气泡中心，产生压力极大，频率极高的冲击，即出现汽蚀。

5 离心泵流量增大时，压力表与真空表的数值将如何变化？为什么？

由柏努利方程可知，离心泵流量增大时，进口真空表所指示的数值增大，出口压力表所指示的数值减小。真空表的读数增大，这是因为随着流量增大，吸水管的压力损失增大，管内压强降低，反映在进口真空表的读数增大。离心泵的扬程随着其流量的增大而减小，反映在出口压力表读数减小。

6 能否在离心泵的进口管处安装调节阀？为什么？

在离心泵的进口管处安装调节阀，不合理。当在离心泵的进口处安装调节阀后，在运行时如果调节进口处调节阀门时产生气蚀损坏水泵。

第二篇：2暖通-离心泵特性曲线测定实验

  离心泵特性曲线测定实验

一、   实验目的

1、熟悉离心泵综合实验台的结构和基本原理。

2、掌握利用实验装置进行离心泵特性曲线测定实验的实验方法。

3、 通过实验测得数据得出H—Q，N—Q和η—Q曲线。

二、   实验装置

试验台的结构如图所示。

    

                      试验台的结构示意图

1.传感器 2.电机（1） 3.水泵（1） 4.串联管路及阀门 5.出水阀（泵1）6.压力表 7.真空表 8. 出水阀（泵2） 9. 真空表 10. 压力表 11.文丘里流量计 12.转向漏斗 13.计量水箱 14.调试排空水箱 15.排水阀 16.测量水箱放水阀 17.进、排气阀 18.水箱 19.排水阀 20.实验台支架 21. 电机（2） 22. 水泵（2）  23.吸水管 24. 进水阀（泵1） 25. 进水阀（泵2）

实验台主要由水泵1（用以测泵特性及串并联实验）、水泵2（用以测泵的汽蚀余量和串并联实验）。水箱、文丘里流量计、计量水箱、真空表、真空压力表、压力表，管道及阀门等组成。泵1的驱动电机，其转子的轴固定的轴承上，而其定子是悬浮的，在测定水泵特性曲线时，电机通电，定子和转子产生感应力矩，使转子旋转，驱动泵的叶轮转动；利用压力传感器测定出电机的工作力矩M;再用转速表测出电机的转速n(转速表自备)，学生实验时，也可用电机标牌上给出的转速，其误差小于2%。即可算出泵的输入功率M。实验时，利用各阀门的开、关和调节，形成泵1的单台泵工作回路，在不同流量下，测定一组相应的压力表、真空表、和流量计的差压计的读数（或利用计量水箱和秒表来计量），以及电机的转速n,测力矩M，即可得出一组泵的流量Q、扬程H,实用功率N等数据，可以绘出泵的H-Q,N-Q和η-Q等特征曲线。

三、实验原理

1、H—Q曲线

根据实验内容要求，在相应位置建立能量方程。

利用阀门调节流量，测定H、Q的数值。Q用计量水箱和秒表测定；H值可由下式计算：

式中：H——扬程[m]

——压力表读数，[Mpa] ，换算成水柱高，[m]

      ——真空表读数，[Mpa] ，换算成水柱高，[m]

     ——压力表至真空表接出点之间的高度，[m]

     ——水的重度，等于密度和重力加速度的乘积。[]

       ——泵进口流速，一般进口和出口管径相同， 所以

 逐次改变阀门的开度，测得不同的值和其相应得水头值（和值），在Q—H坐标系中得到相应的若干测点，将这些点光滑地连接起来，即得水泵得H—Q曲线。

2、N—Q曲线

测定泵在不同流量时的泵输入功率（为电机的输出功率），绘制N—Q曲线。

泵的实用功率，

          

式中：——相应工况下的感应力矩， [N.m]

      ——相应工况下的电机（泵）旋转角速度

      ——相应工况下的电机（泵）旋转速度，[转/分]

逐次改变阀门的开度，测得不同的值和其相应泵实用功率值，在Q—N坐标系中得到相应得若干测点，将这些点光滑地连接起来，即得水泵得N—Q曲线

3．η—Q曲线

利用H—Q和N—Q曲线，任取一个值可以得出相应的和值，由此可得该流量下得相应效率值：

取若干个值，并求得相应和值，即可算出其相应的值，在Q—η坐标系中可光滑地连出泵的η—Q效率曲线。

对于文丘里测流量，按以下公式计算：

其中，表示体积流量，；

文丘里流量计的流量系数，按1.15算；

文丘里管大径，；

文丘里管小径，；

文丘里管两端压差，；

 水的密度，

四、实验步骤

1、泵的特性实验

（1）试验前准备

①将水箱注满水

②拧开泵1的充水孔盖，向水泵充水，直到泵体内充满水为止（此时，应关闭进口阀24）

③关闭阀门25，4，8；打开阀门5。

（2）进行试验

①启动泵1。泵运转后，即打开阀门24，再关闭阀门5。此时，流量为0，为空载状态。测量压力表6，真空压力表7的读数，并测出电机转速n（转速表由用户自备）和力矩（N）。

②打开阀门5至一定开度，水泵开始给水，再测读压力表6、真空压力表7、流量计的读数，并测定电机的转速n和力矩N。泵的流量也可用计量水箱和秒表（用户自备）来测量。

③逐步开大阀门5，改变泵的流量（一般改变10-15次），在每一流量下，测量并记录上述试验数据。

这样，可以测得相应于不同流量下的试验数据，从而就可以绘出泵的特性曲线。

五、实验数据记录与报告编写

 1、实验台的主要指标和参数

离心泵：

型号：                          最大扬程：         m

最大流量：                 泵进口管径d:       mm

电机额定功率：     KW          电机额定转速：     转/分

文丘里管流量系数K =0.98

2、实验数据可记录在如下的表格中：

  3、实验数据处理记录在如下的表格中：

3、实验报告编写

实验报告应认真编写，内容主要包括：

（1）、简要说明实验目的、实验原理、实验方法及过程。

（2）、根据实验数据处理结果，在坐标系中点出测试点，最后光滑地绘制出H—Q，N—Q和η—Q曲线。（可以在一张图上绘出）

（3）、论述一下对实验装置和实验方案的评价，提出自己的设想和建议。

六、思考题

1、哪些因素会影响到离心泵的特性曲线？

2、试分析离心泵特性曲线的规律？

3、选择离心泵的基本原则与基本步骤是什么？

4、本实验离心泵启动前要注意什么？