一.实验目的

1、熟悉离心泵的构造和操作

2、掌握离心泵在一定转速下特性曲线的测定方法

3、学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解涡轮流量计、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作。

二，    基本原理

离心泵的主要性能参数有流量Q、压头H、效率和轴功率N，在一定转速下，离心泵的送液能力（流量）可以通过调节出口阀门使之从零至最大值间变化。而且，当期流量变化时，泵的压头、功率、及效率也随之变化。因此要正确选择和使用离心泵，就必须掌握流量变化时，其压头、功率、和效率的变化规律、即查明离心泵的特性曲线。

用实验方法测出某离心泵在一定转速下的Q、H、n、N，并做出H-Q、n-Q、N-Q曲线，称为该离心泵的特性曲线。

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

1-水箱；2-离心泵；3-铂热电阻（测量水温）；4-泵进口压力传感器；5-泵出口压力传感器；6-灌泵口；7-电器控制柜；8-离心泵实验管路（光滑管）；9-离心泵的管路阀；10-涡轮流量计；11-电动调节阀；12-旁路闸阀；13-离心泵实验电动调节阀管路球阀。

四，    实验步骤及注意事项

（一）      实验步骤

1.        实验准备

（1）     实验用水准备：清洗水箱，并加装实验用水

（2）     离心泵排气：通过灌泵漏斗给离心泵灌水，排除泵内气体

2.        实验开始

（1）    仪表自检情况，打开泵进口阀，关闭出口阀，试开离心泵，检查电机运转时声音是否正常，离心泵运转的方向是否正确。

（2）    开启离心泵，当泵的转速达到额定转速后打开出口阀。

（3）    实验时，通过组态软件或仪表逐渐改变出口流量调节阀的开度，使泵出口流量从1000/H逐渐增大到4000/H，每次增加500L/H。在每一个流量下，待系统稳定流动5分钟后，读取相应数据。离心泵特性实验主要获取的实验数据为：流量Q，泵进口压力P1，泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n，及流体温度t和测压点高度差H0（H0=0.1m。

（4）    实验结束，先关闭出口流量调节阀，再停泵。然后记录下离心泵的型号，额定流量、额定转速、扬程和功率等。

（二）    注意事项

（1）                  一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。

（2）                  泵运转过程中，勿碰触泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。

（3）                  不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。

五，    数据处理

1、绘制原始数据记录表格和数据整理表格，课参考表4-1和表4-2的格式。

2、     表4-1  离心泵特性测定实验原始数据记录表

实验日期：20##-10-12        实验人员： 蔡徐娃       学号： 200930600601        装置号：

离心泵型号=                    额定流量=                            额定扬程=

额定功率=            泵进出口测压点高度差H0=      流体温度=

      表4-2 离心泵特性测定实验数据处理表

2.在普通坐标轴纸上绘制泵的特性曲线。

       因为离心泵的特性曲线是某型号泵在指示转速下的H-Q、N-Q、n-Q曲线，若实验时的转速与指定转速（n=2900 转/每分）有差异时，应将实验结果按式（4-8）、式（4-9）、式（4-10）和式（4-10）换算为指定转速的数据。

六，    实验结果分析与讨论

1、分别绘制一定转速下的H~Q、N~Q、n~Q曲线；

2、分析实验结果，判断泵最佳工作范围。

七，    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：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。

6、试从理论上分析说明当用实验的这台泵输送密度为1200kg/m3的盐水（忽略粘度的影响）时，在相同流量下泵的压头是否会有变化？功率又如何？

第二篇：离心泵特性曲线测定

离心泵的特性曲线

一、    实验目的

1、了解离心泵结构于特性，学会离心泵的操作。

2、掌握离心泵特性曲线测定方法。

二、    实验原理

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扬程H、轴功率N及效率η与流量V之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。

1、扬程H的测定与计算

在泵进、出口取截面列柏努利方程:

p₁,p₂：分别为泵进、出口的压强 N/m²     ρ：液体密度 kg/m³

    u₁,u₂：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：

 

2、轴功率N的测量与计算

N=0.94w    

w-电机输出功率；W

    可知：测定泵的轴功率，只需测定电机的输出功率，乘上功率转换中的倍率即可。

3、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。

泵的有效功率Ne可用下式计算：  Ne=HVρg                                   

   故

η=Ne/N=HVρg/N                       

4、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：

  

三、    实验装置流程

离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图和离心泵性能特性曲线测定实验仪控柜面板图如图所示：

 

四、    实验步骤及注意事项

1、关闭进口阀及管道阀门。

2、打开总开关，打开仪表开关通电，把离心泵电源转换到“直接”位置。停止按钮灯亮。

3、打开进口阀，打开离心泵灌水罚，进行水泵灌水（注意：在打开灌水阀时要慢，且只打开一定的开度，不要开太大，否则会损坏压力表）。灌好水后关闭泵的出口阀与灌水阀门。

4、一切准备就绪后，按下开启按钮。启动按钮绿灯亮，即可进行实验。

5、打开泵的出水阀（全开），流量达到最大。

6、等待流动和显示的数据稳定后，测定泵的真空度P1，泵后压力P2，水温t，流量V及泵的功率并记录。

7、调节泵的出口阀，调节流量，改变流量大小，测定不同流量下的P1,P2,t，V。

8、同样方法测定8次，同时注意流量不低于3m³/h.

9、实验完毕，关闭水泵出口阀。按下仪表台上的水泵停止按钮，停止运行。

10、进入实验数据处理软件，处理数据。

五、    原始实验数据（附页）

六、    数据处理

以其中第一组数据为例：

H=(P₂-P₁)/gρ=(166.0+7.0)×1000Pa/(1000kg/m³×9.81m/s²)=17.64m

N=0.94×1.58kw=1.4852kw

η=Ne/N=HVρg/N=(17.64m×1.41m³/h×1000 kg/m³×9.81m/s²)/(3600s×1.4852×1000w)=0.0456

所有结果列于下表中

绘制一定转速下的H-V、N-V、η-V曲线

H-V特性曲线

                 N-V特性曲线

                   η-V特性曲线

七、    结果分析与讨论

发现我们的η-V特性曲线是单调递增的，与理论上先增后减不符。可能是我们进行的实验流量都普遍较小，还没有到达η的最大点。

本实验的目的是掌握离心泵特性曲线测定方法。实验时应注意尽量控制流量在整数位便于计算，流量的最小值不能小于3。由于离心泵工作时流量不稳定，读数有误差，还有可能测量离心泵工作范围未取得适当的间隔，使得数据差异有所偏大。在实验控制流量时，泵的出水阀开关可能未完全打开而出口阀控制的不稳定导致了一定误差。

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：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机。

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： 离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。

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？

 答：用出口阀门调解流量而不用泵前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频 装置。

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，因为当泵完好时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响。

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： 不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性。