实验三、离心泵性能实验

姓名：杨梦瑶学号：1110700056实验日期：2014年6月6日

同组人：陈艳月黄燕霞刘洋覃雪徐超张骏捷曹梦珺左佳灵

预习问题：

1.         什么是离心泵的特性曲线？ 为什么要测定离心泵的特性曲线？

答：离心泵的特性曲线：泵的He、P、η与Q_V的关系曲线，它反映了泵的基本性能。要测定离心泵的特性曲线是为了得到离心泵最佳工作条件，即合适的流量范围。

2.         为什么离心泵的扬程会随流量变化？

答：当转速变大时，，沿叶轮切线速度会增大，当流量变大时，沿叶轮法向速度会变大，所以根据伯努力方程，泵的扬程：

H=（u₂²- u₁²）/2g + (p_2- p₁) / ρg + (z₂- z₁) +H_f

沿叶轮切线速度变大，扬程变大。反之，亦然。

3.         泵吸入端液面应与泵入口位置有什么相对关系？

   答：其相对关系由汽蚀余量决定，低饱和蒸气压时，泵入口位置低于吸入端液面，流体可以凭借势能差吸入泵内；高饱和蒸气压时，相反。但是两种情况下入口位置均应低于允许安装高度，为避免发生汽蚀和气缚现象。

4.         实验中的哪些量是根据实验条件恒定的？哪些是每次测试都会变化，需要记录的？哪些是需要最后计算得出的？

答：恒定的量是：泵、流体、装置；

每次测试需要记录的是：水温度、出口表压、入口表压、电机功率；

需要计算得出的：扬程、轴功率、效率、需要能量。

一、实验目的：

1.         了解离心泵的构造，熟悉离心泵的操作方法及有关测量仪表的使用方法。

2.         熟练运用柏努利方程。

3.         学习离心泵特性曲线的测定方法，掌握离心泵的性能测定及其图示方法。

4.         了解应用计算机进行数据处理的一般方法。

二、装置流程图：

图5 离心泵性能实验装置流程图

 1 水箱    2 Pt100温度传感器     3 入口压力传感器   4真空表     5 离心泵   6 压力表    

 7 出口压力传感器   8 φ48×3不锈钢管图    9 孔板流量计d=24mm   10压差传感器  

 11 涡轮流量计  12 流量调节阀     13 变频器

三、实验任务：

1． 绘制离心泵在一定转速下的H（扬程）~Q（流量）；N（轴功率）~Q；η（效率）~Q三条特性曲线。

2． 绘制不同频率下离心泵管路特性曲线

四、实验原理：

1．  离心泵的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速，在恒定转速下，离心泵的性能——扬程、功率和效率与其流量呈一定的函数关系。通常用水做实验测出它们之间的关系以曲线表示，即He～Q、N_轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。在实验中只要测出泵的流量、进口与出口压力和泵消耗的功率，即可求出泵的特性曲线。

  根据流体力学方程，亦即柏努利方程：在离心泵进口、出口之间进行能量衡算，则：

          u₁²/2g + p₁/ρg + z₁ + H= u₂²/2g + p₂/ρg + z₂ +H_f  （m）

                H=（u₂²- u₁²）/2g + (p_2- p₁) / ρg + (z₂- z₁) +H_f     （m）

 由于：阻力损失Hf 可以忽略，则：

           H=（u22- u12）/2g + (p2- p1) / ρg + (z2- z1)     （m）

           Ne= QHρg

           η= Ne /N×100℅

p1—进口压力, Mpa，   p2—出口压力, MPa，   H—扬程,m，

1．    Q—流量,m3/s，        Ne—有效功率, W，     N—轴功率，W

2．  管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。本实验中，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：

3．       mH2O

4．  虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。

五、实验准备操作：离心泵的开启

5．  开启总电源，使配电箱带电；打开配电箱上泵开关，使变频器带电

6．  调节变频器为手动。在变频器通电后，按“P”键，当显示“r0000”时，按“△”或“▽”键找到参数“P0700”，再按“P”键，调节“△”或“▽”键将其参数值改为1（调成“自动”时该参数设置为“5”），按“P”键将新的设定值输入；再通过“△”或“▽”键找到参数“P1000”，用同样方法将其设置为“1”；按“Fn”键返回到“r0000”，再按“P”键退出。

7．  流量调节阀和双泵并联阀门处于关闭状态。手动按下变频器控制面板上“绿色按钮”启动水泵，再按“△”或“▽”键改变电源频率，使其示数为“50.00”，完成离心泵启动。

六、实验步骤：

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． 泵特性曲线数据测定。开启离心泵，调节流量调节阀，由小到大逐渐增大流量，按讲义规定测取10组水流量、水温度、功率、进口表压、出口表压数据，注意在数据稳定后再读取记录。

3． 管路特性曲线测定。

固定一个阀门开度，通过变频器间隔4Hz调节频率由50到10Hz测取11组水流量、进口表压、出口表压数据。

改变阀门开度，重复上面操作，得到另外两条不同阀门开度下的管路特性曲线

4．  实验测定完毕，最后按变频器控制面板上“红色按钮”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、功率等），关闭配电箱上泵开关和总电源开关。

七、数据记录及处理：

1.              测量并记录实验基本参数：

离心泵额定功率：0.55kW

离心泵扬程：21.13m

离心泵流量：1.2-7.2m³/h^-1

实验液体：水

实验数据记录及整理：

泵特性（转速）：

泵的特性曲线 1

管路特性-1（阀门开度）：

 

管路特性曲线扬程H-流量Q 1

管路特性-2（阀门开度）：

 

管路特性曲线扬程H-流量Q 2

数据处理过程：

以每组数据的第一组数据为例，计算过程如下：

本实验中，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：

     mH₂O

泵特性曲线物理量计算：

扬程H_e：

水在该温度下的密度：

H_e=H_出口表压-H_入口表压+z= H_出口表压-H_入口表压+0.2mH₂O=（20.6-0.2+0.2）mH₂O =20.6 mH₂O

轴功率：N=N_电机×90%=0.47kW×90%=0.423kW

泵的效率：

管路特性的物理量计算：

需要能量H/mH₂O

H_e=H_出口表压-H_入口表压+z= H_出口表压-H_入口表压+0.2mH₂O=（13.7+0.1+0.2）mH₂O=14.0 mH₂O

结果分析和误差来源讨论：

结果分析：

通过实验可以看出离心泵在特定的转速下有其独特的特性曲线，而且不受管路特性曲线的影响。 

在固定的转速下，离心泵的流量、压头和效率不随被输送的液体的性质（如密度）而改变，但泵的功率与液体密度成正比关系。

在实验过程中，由于流量的范围取得不够大，使得泵的效率曲线随流量的变化范围在本次测量中体现得不完善。我们从泵的特性曲线 1中可以看到，流量的变化在0—6m³?h^-1之间，泵的效率在流量增大到一定程度时，而流量的增加而减小。

误差来源：

实验用的水的水温在泵的流量变化时也会发生变化，而实验最后取得是温度的平均值，这样就会在小地方上出现一定的误差。

真空表和压力表的单位不是MPa就是KPa过大，而刻度分的又不细致，这样用肉眼的读数就会产生一定的系统误差。

由于是湍流，导致真空表和压力表的指针一直在波动，这样就导致了一定的实验误差。

水箱中的水都在波动，而且示数分的不细致在读书中也产生了一定的误差。

第二篇：离心泵性能性能曲线的测定 实验报告

实验二 离心泵性能曲线的测定

          

一、实验目的

1. 熟悉离心泵的结构和操作方法。

2.  学会离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解。

二、实验原理

通过实验测出的Q、N、n、P的值算出H、η并作H～Q、N～Q、η～Q图。

1.  扬程H的确定

在泵的吸入口和压出口之间列伯努利方程

  由于两点之间管路很短，摩擦阻力损失可以忽略。又可认为流速相等。故有

                       其中 

2.  功率N的计算

 

3.  效率η的计算

 

 

4.  转速改变时的计算

三、实验装置与流程

1. 实验装置

    实验装置主要由离心泵、流量计、各种阀门、不同管径、材质的管子以及突然扩大和突然缩小组合而成。水由离心泵从水槽中抽出后，经过流量计被送至几根并联的管道，水流经管道和管件后返回水槽。直管阻力损失用U形压差计测定其压差。管内水的流量用涡轮流量计测定。用调节阀调节流量的大小。

2. 实验设备使用注意事项

（1）离心泵在启动前应灌泵排气。

（2）离心泵要在出口阀关闭的情况下启动。

（3）停车前要先关出口阀。

四、实验原始记录

实验日期 2012.4.18

设备编号                       管径d    36.5      mm

水    温   14.5   ℃          大气压  1.01×10⁵    Pa

表2-1  泵性能参数的实验值

五、实验报告                                  

1. 对实验数据进行处理，处理过程必须有一组数据的计算实例；

2. 根据实验结果在直角坐标上描绘H～Q、N～Q、η～Q关系曲线；

3.     对实验结果进行讨论。

六、思考题

1. 离心泵启动前为什么要灌水排气？

2.     离心泵的特性曲线是否与连接的管路系统有关?

3.     启动离心泵应注意哪些问题？

数据处理如下：

思考题

1. 离心泵启动前为什么要灌水排气？

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储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此时应该在启动前向壳内灌满液体。做好壳体的密封工作，灌水的阀门和莲蓬头不能漏水密封性要好。

4.     离心泵的特性曲线是否与连接的管路系统有关?

     没有关系。因为由H计算公式可以推知，H与管路系统并没有直接的联系。故而离心泵的特性曲线与连接的管路系统没有关系

5.     启动离心泵应注意哪些问题？

     启动离心泵应注意要先灌泵排气。另外，还应注意首先将进口阀全部打开，关闭出口阀，启动电机，待转速正常后，才能逐步打开出口阀，调整到所需工况。