昆明理工大学实验报告

课题名称：

化工原理实验

实验名称： 离心泵特性曲线的测定

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成绩： 学号：

班级：

实验日期：

实验内容： 测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线。

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、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?，这些参数之间存在着一定的关系。在一定的转速下，H、N、? 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：

A?L Q?（1） ?t

式中，Q为通过离心泵的流量，m3/s；A为计量槽的横截面积，m2；△t流体流入计量槽的时间间隔，s；△L为△t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：

2p1u12p2u2Z1???H???Hf（1?2）?g2g?g2g （2）

整理得：

2p2?p1u2?u12H?（Z2?Z1）???Hf（1?2）?g2g（3）

式中，Z1为离心泵的吸入口处截面1-1的高度，m；Z2为离心泵的排出口处截面2-2的高度，m；p1为离心泵的吸入口处截面1-1的压强，Pa；p2为离心泵的排出口处截面2-2的压强，Pa；u1为离心泵的吸入管内流体的流速，m/s；u2为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为重力加速度，m/s2；Hf(1-2)为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。

??h1?g p1?p??106p1

??h2?g p2?p??106p2（3） （4）

- 1 -

?为真空表读数，Mpa；p2?为压力表读数，Mpa；h1为真空式中，p为当地大气压，Pa；p1

表测压管的高度，m；h2为压力表测压管的高度，m。

实验中有h1=h2，则

2??p1?u2p2?u12H?（Z2?Z1）???g2g（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·?电·?传 （6）

式中，N电为电动机的输入功率，kＷ；?电为电动机的效率，从电动机名牌上查得；?传为传动效率，联轴器连接，?传＝１。

N电由三相功率表直接测定，计算式如下

N电＝?·10-3C （7）

式中，?为功率表偏转格数；C为功率表仪表常数，Ｗ／格；对Ｄ33—W型功率表，C=40W/格。

４．离心泵的效率?

泵的效率是有效功率与轴功率之比。

Ne ??（8） N

式中，Ｎe为泵的有效功率，指单位时间流体从泵获得的功的大小，kＷ

9.81QH?QH? Ne?QH?g??（9） 1000

QH? ??102102（10）

式中，Q为泵流量，m3/s；H为泵扬程，m；N为泵的轴功率，kW。

５．转速ｎ的测定

转速ｎ是指泵轴的旋转速度，单位r/min。泵的特性曲线是指在某单位恒定转速下的曲线。即在一定特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。但对实际感应电动机在流量变化时，其转速也会有变化。这样随流量的变化，各个实验点的转速有差异。实验中转速的大小是用数字式转速表来测定。

在绘制特性曲线之前，须将实验数据换算为指定转速ｎ1下的数据，换算如下 流量

n1 Q1?Q?n2

扬程 （11）

n12 H1?H（?）n2

轴功率 （12）

- 2 -

n13 N1?N（?）n2（13）

三、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)1BA—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?=72.8～74.4；

- 3 - 12

(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；

(7)KL—007多功能数显转速表一块；

(8)压力表(0～0.25MPa)一个，真空表(－0.1～0MPa)一个，为1.5级；

(9)秒表一块；

(10)0～50℃水银温度计一个。

离心泵性能测定装置仿真界面

四、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，然后再按下泵—功率表连锁开关，听到“咔咔”两声，松开手指，功率表同时启动。

5．打开出口阀使流量达到最大，进行系统的排气操作。

6．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。

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7．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。

8．测量水温。取实验前后水温的算术平均值作为测量温度。

五、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。

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3．写出典型数据的计算过程，分析和讨论实验现象。

解：①流量Q

-3-32 计量槽的横截面积A=400×10×800×10=0.32m，△t时间内计量槽液位上升高度

-3△L=34.8×10m Q?A?L?10.676m3/h ?t

②扬程H

离心泵的吸入口处截面1-1的高度Z1=离心泵的排出口处截面2-2的高度Z2，,压力表读数

??0.006??0.185MPa，真空表读数p1，流体在实验温度下的密度M2Pap2

3??998.k2gm/，重力加速度g=9.80665m/s2，,离心泵的排出管内流体的流速u2=离心泵

的吸入管内流体的流速u1。 2??p1?u2p2?u12(0.185?0.0062)?106

H?（Z2?Z1）????18.26540m ?g2g998.2?9.90665

③轴功率N

功率表偏转格数??????，?功率表仪表常数C=40W/格

N电＝?·10-3C=18.8×40×10-3=0.752KW

N=N电·?电·?传=0.752KW

④泵效率η ??QH?10.676/3600?18.26540?998.2??100%?53.00937% 102102

六、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？

- 6 -

答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。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。

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？

答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。当泵不被损坏时，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造成的。

3．什么情况下会出现气蚀现象？

答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。

4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到？是否还有其他方法来调节流量？ 答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节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，很好用的。

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？

答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。

6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？

答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。

7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？

答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量qV、扬程H及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，qV、H、P随n的变化关系如下式所示

qV2n2H2n2P2n3?，?（2）?（2）， qV1n1H1n1P1n1

式中，qV1、H1、P1及qV2、H2、P2分别为n1及n2时的特性参数。

当泵的转速变化小于20%时，效率基本不变。

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？

答：据离心泵的特征曲线，出口阀门开大后，泵的流速增加，扬程降低，故出口压力降低；进口管道的流速增加，进口管的阻力降增加，故真空度增加，真空计读数增加。 - 7 -

第二篇：二、离心泵特性曲线测定实验

    化 工 原 理 实 验 报 告

实  验  名  称：       离心泵特性曲线测定                                                                                                 

                                                

学          院：       化学工程学院             

专          业：       化学工程与工艺          

班          级：                                

姓          名：       学  号：                

指  导  教  师：                                

日          期：                                

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、基本原理

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：

H=

      

式中：p1，p2：分别为泵进、出口的压强 Pa  ；    

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：

H=

2、轴功率N的测量与计算

N=0.94w

式中：N-泵的轴功率，W；      

w-电机输出功率，W。

由上式可知：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

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如下：

四、实验步骤及注意事项

1、确定所有手动阀门已经关闭。

2、接通电源：

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。

3、离心泵灌水（老师已完成）

打开离心泵出口阀2，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、启动离心泵。

按下离心泵启动按钮，启动离心泵，这时离心泵启动按钮绿灯亮，即可进行离心泵实验。

5、通过调节阀门大小，调节液体的流量，调节到数据测定需要的流量。

6、记录数据

A、等待流动和显示的数据稳定后，测定仪表旁上泵的真空度P1，泵后压力P2，水温t，流量V及泵的功率并记录。（注：仪表上，数字红色的为测定值。）

B、以同样的方法改变流量并测定实验数据，最少测8次。同时注意流量不能低于3m2/h。

C、通过调节泵的出口阀，调节流量，改变流量大小，测定每次流量下泵的真空度P1，泵后压力P2，水温t，流量V及泵的功率并记录。

9、实验完毕，关闭水泵出口阀。关闭水泵电源，关闭仪表盘电源。

五、原始实验数据（附页）

六、数据处理

1、数据的处理：

第一组：H=(P₂-P₁)/gρ=(86.9+27.8)×10³Pa/(1000kg/m³×9.81m/s²)=11.7m

N=0.94×1.63kw=1.5322kw

η=Ne/N=HVρg/N

=(11.7m×12.59m³/h×1000kg/m³×9.81m/s²)/(3600s×1.5322×1000w)

=0.262=26.2%

6-1、8组实验数据的结果

2、绘制一定转速下的H-V、N-V、η-V曲线

1）、H-V特性曲线：

2）、N-V特性曲线：

3）、η-V特性曲线：

七、结果分析与讨论

本次实验的目的是掌握离心泵特性曲线测定方法。从实验数据上看，仍然存在着一定误差，但是实验的分析在误差范围内还是符合实验结论的。

误差存在的原因主要有：

1）、离心泵工作时流量不稳定，读数有误差；

2）、测量离心泵工作范围未取得适当的间隔，读数波动大未及时记录，使得数据有差异。

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？

由于在系统启动时，管路常常为空管，没有管阻压力，会偏大流量运转，常常出现泵振动、噪声，甚至电机超负荷运转，将电机烧毁。

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？

防止气缚的发生；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏。

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？

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？

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?

不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性。

  

曲线是在恒