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的特性曲线。
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
泵是输送液体的机械。工业选泵时，一般根据生产工艺要求的扬程和流量，考虑输送液体的性质和蹦的结构特点及工作特性，来决定绷得类型和型号。对一定的类型的泵而言，蹦的特性主要是指泵在一定转速下，其扬程、功率和效率与流量的关系。
离心泵的特性，通常与泵的结构、泵的转速以及输送液体的性质有关，影响因素很多。因此，离心泵的特性只能采用饰演的方法实际测定。
如果在泵的进口管和出口管处分别安装上真空表和压力表，则可根据柏努
利方程得到扬程的计算公式：
?
式?中，h0—两测压点截面之间的垂直距离，m;
P1——真空表所处截面的绝对压力，MPa；
P2——压力表所处截面的绝对压力，MPa；
u1—泵进口管流速，m/s；
u2—泵出口管流速，m/s;
He—泵的实际扬程，m。
由于压力表和真空表的读数均是表示两测压点处的表压，因此，式?可表示为：
?
其中， 
?
4
式?、 4中的 P2 和 P1 分别是压力表和真空表的显示值。
离心泵的效率为泵的有效功率与轴功率之比值，
5
式5中，η—离心泵的效率；
Ne—离心泵的有效功率，kW；
N轴—离心泵的轴功率，kW 。
有效功率可用下式计算
6
或
7
泵的轴功率是由泵配置的电机提供的，而输入电机的电能在转变成机械能时亦存在一定的损失，因此，工程上有意义的是测定离心泵的总效率（包括电机效率和传动效率）。
8
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
实验设计包括实验操作方案的确定，数据测试点及测试方法和操作控制及控制方法的确定，以及实验装置流程的设计。
1．实验方案
本实验用自来水做实验物料；在离心泵转速一定的情况下，测定不同流量下离心泵进、出口的压力和电机功率，即可由式 5、7、8计算出相应的扬程、功率和效率；在实验布点时，要考虑到泵的效率随流量变化的趋势。
2.测试点及测试方法
根据实验基本原理，需测定的原始数据有：泵两端的压力 P1和 P2，离心泵电机功率N电、流量Q、水温t（以确定水的密度），以及进出口管路的管径d1和d2，据此可配置相应的测试点和测试仪表。
离心泵出口压力 P2由压力表测定
离心泵入口压力 P1由真空表测定
流量由装设在管路中的涡轮流量计测定，涡轮流量计在安装时，必须保证仪
表前后有足够的直管稳定段和水平度， 涡轮流量计的二次显示仪表采用数字电子仪表，其流量计算式为
Q=f/ζ
其中，Q—流量，L/s;
f—流量计转子频率；
ζ—涡轮流量计仪表系数。
电机功率采用数字仪表测量
N电=15×N显（W）
水的温度用水银温度计测定，温度计安装在泵的出口管路上方。
1、循环水槽；2、真空表；3、排气阀；4、离心泵；5、功率表；
6、压力表；7、引水阀；8、温度计；9、涡轮流量计；10、控制阀
五、实验操作要点
1、首先打开引水阀引水灌泵，并打开泵体上的排气阀排除泵内的气体，确认泵已灌满且其中的空气已排净（本实验中为低位泵，无需灌泵），关闭引水阀和泵的排气阀。
2、在启动泵之前，要关闭出口控制阀的显示仪表电源开关，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。
3、启动泵，然后将控制阀开至最大已确定实验范围，在最大的流量范围内合理布置实验点。（中间工作区布点密，两端布点适度稀疏；这样更能体现离心泵的工作特点，以在实际应用中选择合适的工作区间。）
4、将流量调制某一个数值，待系统稳定后，读取并记录所需数据。
5、实验结束时，先将控制阀关闭，在关闭点击电源开关和总电源。
六、实验数据处理和结果讨论分析
1．离心泵特性曲线的测定原始数据记录表
离心泵特性曲线原始数据记录表
设备编号 : 990433 仪表系数: 327.16 离心泵型号: 
出口管直径/㎜： 32 进口管直径/㎜： 40 离心泵转速: 2900rmp
水温/℃： 19.8
2.离心泵特性曲线的测定实验数据整理表
. 离心泵特性曲线的测定实验数据整理表
3.计算示例
4.分别作出扬程、轴功率、效率与流量的关系曲线
5.实验结果分析
1、离心泵的扬程在较大流量范围内随流量的增大而减小；
2、离心泵的轴功率随流量的增大而增大；
3、离心泵的效率随流量的增大先增加后减小，有一最高效率点，且该泵的设计点约为46.27%，泵在该点附近的一定区间内工作较为经济合理。
6.误差分析及结果评价
1. 系统存在一定的系统误差（仪器误差），因为装置并非理想态的；
2. 各个仪表读数时无法保证同时读数，且每人读数时存在一定的视觉误差；
3. 仪表的示数不停波动所引起的读数误差；
4. 本实验所绘的曲线基本符合标准的离心泵特性曲线，但布点上尚存在一定的不足而且少部分点误差较大，总的来说结果较合理。
7.对装置和方案的评价
本实验采用低位泵，启动泵前无需人工灌泵，但真空表读数很不明显，容易引入误差。
总体而言，用该方案测定离心泵的特性曲线操作与流程设计都较为简便，能较准确地得出结果。
七、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？
如果离心泵在启动前没有引水灌泵，那么泵启动时，泵壳内的是空气，而被输送的是液体，则启动后泵产生的压头虽为定制，但因空气的密度太小（远小于水的密度），叶轮中心所形成的低压不足以将水吸入泵内，形成“气缚”现象。因此，离心泵启动前要灌泵以防止气缚发生；
在本实验中，离心泵的安装高度低于水槽液面高度，为低位泵，由于水的重力作用泵可自行满灌，这样就节省了人工灌泵的麻烦。
2、为什么离心泵在启动之前要关闭出口阀和仪表电源开关？而在停泵之前也要先关闭出口阀？
关闭出口阀可以使关闭出口阀是为了使泵启动时流速较小、从而使轴功率也较小，起到保护泵的作用。关闭仪表电源开关可以避免脉冲电流过大对仪表的损坏。
停泵之前，由于出口流量的急剧减少可能会降低管内的压力差，甚至会产生倒流现象，关闭出口阀是为了防止水倒流而损坏轮叶。
3、离心泵的流量可由泵的出口阀调节，为什么？
调节出口阀门开度，实际上是改变管路的阻力情况，从而改变管路特性曲线，以及改变泵的工作点，可以调节其流量。如关小出口阀门时，管路局部阻力增大，使泵再低效率下工作，管路特性曲线变陡，流量减小；反之，开大阀门出口，管路特性曲线变平缓，流量增大。
4、什么情况下会出现“汽蚀”现象？
当泵的安装高度过高，使泵内压力等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽时，液体汽化或使溶解在液体中的气体析出后形成气泡，含气泡的液体进入叶轮的高压区后，气泡迅速凝聚或破裂。气泡的消失产生局部真空，周围液体以高速流向气泡中心，产生压力极大、频率极高的冲击。尤其当气泡的凝聚发生在叶片表面附近时，液体质点犹如许多细小高频水锤撞击着叶片，致使叶轮表面损伤。运转一定时间后，叶轮表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海绵状脱落，使叶轮损坏，这种现象称为离心泵的“气蚀”。
5、离心泵流量增大时，压力表与真空表的数值将会如何变化，为什么？
由伯努利方程P1/ρ+u1/2+gh1+We=P2/ρ+u2/2+gh2+Wf知,流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小。真空表的数值增大，是因为随着流量的增大，吸水管的压力损失增大，管内压力降低；出口处压力表的读数减小是因为离心泵的扬程随着气流量的增大而减小。
6、能否在离心泵的进口管处安装调节阀，为什么？
不能。因为水从水槽输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空度产生的压强差，将水从水槽压入泵体，由于进口管，安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力而使流体无足够的压差实现这一流动。
第二篇：实验二 离心泵特性曲线的测定
实验二离心泵特性曲线的测定
一、实验目的
1．了解离心泵的结构和特性。
2．熟悉离心泵的操作方法。
3．掌握离心泵特性曲线的测定方法及表示方法。
二、实验内容
测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线。
三、基本原理
离心泵是应用最广泛的一种液体输送设备。它的主要特性参数包括流量Ｑ、扬程H、功率N、效率h，这些参数之间存在着一定的关系。在一定的转速下，H、N、h 都随流量Ｑ变化而变化，以曲线形式表示这些参数之间的关系就是离心泵的特性曲线。离心泵的特性曲线是选用离心泵和确定泵的适宜操作条件的主要依据。对任意一台离心泵的特性曲线不能用解析法进行计算，只能通过实验来测定。
１．流量Ｑ的测定
用离心泵的出口阀调节流量。大流量下通过涡流流量传感器和流量演算仪直接读出流量值；小流量下由于涡轮传感器上的信号失真，需要用计量槽和秒表实测流量，具体有：
Ｑ＝
(2—1)
式中 Q——通过离心泵的流量， m3/s；
A——计量槽的横截面积， m2；
——流体流入计量槽的时间间隔， s；
L——时间内计量槽液位上升高度， m.。
２．扬程Ｈ的测定
离心泵的扬程又称离心泵的压头，是指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，其单位为m，一般由实验测定。在离心泵的吸入口（取截面1-1）和排出口（取截面2-2）之间列柏努力方程式得：
Z1+
+H=
+
+Hf(1-2) （2—2）
整理得： H=(Z2-Z1)+
+
+ Hf(1-2)
式中 Z1——离心泵的吸入口处截面1-1的高度， m；
Z2——离心泵的排出口处截面2-2的高度， m；
p1——离心泵的吸入口处截面1-1的压强， Pa；
p2——离心泵的排出口处截面2-2的压强， Pa；
u1——离心泵的吸入管内流体的流速， m/s；
u2——离心泵的排出管内流体的流速， m/s；
——流体在实验温度下的密度， Kg/m3；
g——重力加速度， m/s2；
Hf(1-2)——离心泵的入口和出口之间管路内流体的流动阻力，m。
而Hf(1-2)为管路内流动阻力，不包括泵本身内部的流动阻力。当所选截面很接近时，此值很小，可忽略不计。而压强p1，p2可通过真空表和压力表的读数求出，读数单位为Mpa。
p1=pa－p1’×106+h1g (2—3)
p2=pa+p2’×106+h2g (2—4)
式中 Pa——当地大气压， Pa；
P1’——真空表读数， Mpa；
P2’——压力表读数， Mpa；
h1——真空表测压管的高度， m；
h2——压力表测压管的高度， m。
实验中有 h1= h2，则
H=(Z2 -Z1)+
+ (2—5)
３．轴功率Ｎ的测定
离心泵的轴功率是指泵轴所需的功率，也就是电动机直接传递给泵轴的功率大小。实验中不直接测定泵轴功率，而是用三相功率表测量电动机的输入功率。
N=N电·h电·h传（2—6）
式中 N电——电动机的输入功率， ＫＷ；
h电——电动机的效率，从电动机名牌上查得；
h传——传动效率，联轴器连接，h传＝１。
N电由三相功率表直接测定，计算式如下
N电＝a·C·×10-3 （2—7）
式中 a——功率表偏转格数；
C——功率表仪表常数，Ｗ／格；对Ｄ33—W型功率表，C=40W/格；
４．离心泵的效率h
泵的效率是有效功率与轴功率之比。
h=
（2—8）
式中 Ｎe——泵的有效功率，指单位时间流体从泵获得的功的大小，ＫＷ
Ｎe=QHrg=
（2—9）
h=
（2—10）
式中 Q——泵流量， m3/s；
H——泵扬程， m；
N——泵的轴功率， KW。
四、实验装置与流程：
1． 实验流程
装置及流程如图所示，水从水池经底阀吸入水泵，增压后经出口阀调节流量大小，流经涡轮流量传感器、计量槽再流回水池。
2． 主要设备尺寸及仪表规格
(1)循环水池，规格：长2000mm×宽1500mm×高1100mm；
(2)不锈钢计量槽，规格：长800mm×宽400mm×高800mm；
(3)1
BA—6离心泵一台，进口管为DN50，d内=52.5mm；出口管为DN40，d内=41mm；
(4)LWGY涡轮流量传感器一台，仪表常数j=72.8~74.4；
(5)LCD—2型可编程流量演算仪一台；
(6)D33—W型三相功率表一块；
离心泵性能测定实验装置流程示意图
1- 离心泵 2-真空表 3-压力表 4-变频器 5-功率表 6-流量调节阀 7-实验管路 8-温度计9-涡轮流量计10-实验水箱11-放水阀 12-频率计
五、实验步骤
1．熟悉设备、流程及所用三相功率表、流量演算仪的使用方法。
2．检查泵轴的润滑情况，用手转动联轴器看是否转动灵活。如转动灵活，表明离心泵可以启动。
3．打开泵的出口调节阀和充水阀，向泵壳内灌水，直至泵壳内空气排净。然后关闭泵的出口调节阀和充水阀。
4．启动离心泵，缓慢打开调节阀至全开，使流量达到最大，进行系统的排气操作。
5．数据测量。将离心泵的出口阀全部开启，流量达到最大，开始记录数据。从最大流量到最小流量（零）依此测取数据，大流量下流量值从演算仪上读取；小流量下改用实测流量。实验中每调节一个流量后稳定一段时间，然后同时记录流量值、压力表读数、真空表读数、功率表偏转格数及转速值，直到出口阀全部关闭，即流量为零时为止。注意不要忘记读取流量为零时的各有关参数。
6．实验完毕，关闭泵的出口阀，停泵并关闭电源。做好清洁卫生工作。
7．测量水温。取实验前后水温的算术平均值作为测量温度。
六、实验报告
1．绘制原始数据表和数据整理表。
2．在直角坐标纸上绘制一定转速下泵的特性曲线。
3．写出典型数据的计算过程，分析和讨论实验现象。
七、思考题
1． 为什么启动离心泵前要先灌泵？如果灌水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因？
2． 为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关？启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否会一直上升，为什么？
3． 什么情况下会出现气蚀现象？
4． 为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到？是否还有其它方法来调节流量？
5． 正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理？为什么？
6． 为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？
7． 测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？
8． 为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越小？
注意事项：
（1）该装置应良好地接地。
（2）启动离心泵前，关闭压力表和真空表的开关 以免损坏压强表。
数据处理
