离心泵特性曲线测定实验报告)
离心泵特性曲线实验报告
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:
pupu
z1+1+1+H=z2+2+2+Hf
ρg2gρg2g
因两截面间的管长很短,通常可忽略阻力损失项Hf,流速的平方差也很小故可忽略,则: - p p
H = +H0
2
2
式中 ρ:流体密度,kg/m3 ;
ρ g
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= N电η电 =0.95N电
其中,N电为泵的轴功率,η电为电机功率。 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:
Ne=HQρg 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:
Q'=Q
n'
n
η=
HQρg
⨯100%N
流量
n'
H'=H()2
n 扬程
n'
N'=N()3
n 轴功率
效率
η'=
Q'H'ρgQHρg==ηN'N
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
1-水箱;2-离心泵;3-温度传感器;4-泵进口压力传感器;5-灌泵口; 6-泵出口压力传感器;7-涡轮流量计;8-转速传感器;9-电动调节阀;
10-旁路闸阀;11-泵出口调节阀。
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30逐渐增大到90,每次增加5。在每一个流量下,待系统稳定流动30s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=0.15m)。
(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
表4-2 离心泵特性测定实验数据处理表
处理步骤;(以第一组为例)
p-p
H(1) = +H0=[231.1-(-5.1)]/9.81ρ+0.15 g
查表得t1=20℃时,ρ1=998.2kg/m3 t2=20℃时,ρ2=995.7kg/m3 则ρ=ρ2+(ρ1-ρ2)(t-t2)/(t1-t2)
2
1
=995.7+(998.2-995.7)(27.2-30)/(20-30) =996.4(kg/m)
3
所以H=24.31m
(2) N= N电η电 =0.95N电=0.95x0.51=0.48(kw)
若实验时的转速与指定转速(n=2850 r/min)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,如表4-2 所示。
(3)
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’、η’-Q’线。
如下图所示:
六, 实验结果分析与讨论
分析实验结果,判断泵最佳工作范围。(略) 针对结果做出合理地解释(略)
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:不合理。容易产生节流损失产生压损压力降低,易造成汽蚀的发生