化工原理实验报告泵性能测试

化工原理实验1实验二离心泵性能实验课程名称：化工原理实验实验日期：2012.11.16班级：化工1001姓名：陈双全同组人：李泽州、杨政鸿学号：2010011018一、实验目的及任务1、了解离心泵的构造，掌握期操作和调节方法。2、测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的昀佳工作范围。3、熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。4、测定孔板流量计的孔流系数。5、测定管路特性曲线。二、实验原理1.离心泵的性能曲线测定离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。其中理论压头与流量的关系，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到。由于流体流经泵时，不可避免的要遇到种种阻力，产生能量损失，如摩擦损失、环流损失等，因此实际压头比理论值小，且难以通过计算求得，因此常采用实验的方法，直接测定其参数键的关系，并将测绘出的H-Q、N-Q和-Q三条曲线称为离心泵的性能曲线。通过这些曲线也可以求出泵的昀佳工作区间，作为选泵的依据。⑴泵的扬程HeHe=H压力表+H真空表+H0式中H压力表------泵出口处的压力；H真空表------泵入口处的真空度；H0------压力表和真空表测压口之间的垂直距离，H0=0.85m。计算泵输出压头：012pHgpHe式中2p——泵出口处的表压，MPa；1p——泵入口处的表压，MPa；0H——两个压力表之间的垂直距离，mH85.00；⑵泵的有效功率和效率由于泵的运转过程中存在种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又比理论值为高，所以泵的总效率为NNegHesVNe化工原理实验2式中Ne-----泵的有效功率，W;Vs------流量，3/ms;He-------扬程，m；--------液体密度，3/kgm；由泵轴输入的离心泵的功率N为N=N电*电*转式中N电-------电机的输入功率，kW；电-------电机效率，取0.9；转-------传动装置的传动效率，一般取1.0。计算中：电轴N9.0N2.孔板流量计孔流系数的测定孔板流量计的构造原理如图1所示。在水平管路装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两端相连，孔板流量计是利用流体通过小孔的的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压差，作为测量依据。管路前段直径为d1,孔板小孔为d0。流体流经孔板后形成的缩脉的直径为d2，流体密度为ρ，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为u1、u2与p1、p2，根据伯努利方程忽略能量损失，可得2121222uppu图1.孔板流量计的构造原理由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积S2难以知道，孔口的面积已知，且测压口的位置在设备完成之后也不再改变，因此，可用孔板孔径处的u0代替u2，考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数校正后，则有212120ppCuu对于不可压缩流体根据连续性方程则有化工原理实验31001uSSu经过整理得210210)(1/)(2SSppCu令2100)(1SSCC，则又可简化为/)(2210ppCu根据u0和S0即可算出流体的体积流量Vs2pVsCoSo式中Vs-------流体的体积流量，3/ms；p------孔板压降，Pa；S0--------空口面积，2m；--------液体密度，3/kgm；C0--------孔板系数。孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体的数值由实验确定。当d0/d1一定时，雷诺数超过某一个数值后，C0就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用。测定孔流系数时，流量是一定测量时间内已知横截面积的水槽液位上升高度来定。式为thhA)(V12s式中Vs为体积流量，m3/s；h2为液位末了高度，m；h1为液位初始高度，m；t为注水时间，s。3.管路特性曲线的测定处于各个工作点时，管路所需的压头和泵提供的压头是相等的，利用这一原理，可通过测泵的扬程来测管路的压头，以此来作管路特性曲线。化工原理实验4三、装置和流程图2离心泵特性曲线实验带控制点的工艺流程1—蓄水池；2—底阀；3、6—压力表；4—离心泵；5—灌泵阀；7—流量调节阀；8—孔板流量计；9—活动接口；10—液位计；11—计量水槽（495495）mm；12—回流水槽；13—计量槽排水阀孔口：mmd2.240管路：mm348序号名称传感元件显示仪表PI01进口压力压阻式压力传感器AI-708ESPI02出口压力压阻式压力传感器AI-708ESNI03功率功率显示器PI04孔板压差压阻式压力传感器AI-708ESTI05水温度Pt100AI-708ES四、实验操作1.进入实验室后，检查离心泵和电机是否正常工作。打开电机的电源开关，进行试触，观察电机和离心泵的运转情况，如果正常，切断电源，准备在实验时使用。2.在进行试验前，首先要灌泵（打开灌泵阀），排除泵内的气体（打开流量调节阀）。灌泵完毕后，有连续的水流出，关闭调节阀及灌泵阀即可启动离心泵，开始试验。3.开始试验后，调节流量调节阀，使压差为20kPa。每组数据需要记录记录压差Δp,压力表读书p1,真空表读数p2,功率表读数N，初始温度T1，结束温度T2，水槽初始高度h1,末了高度h2，注水时间t。4.调整流量大小使压差Δp在0~20kPa变化，重复上述3的操作，记录数据总共10组数据。5.调节阀门开度，通过每次改变的频率改变一次频率，流量会相应的改变。记录频率f,压差Δp,压力表读书p1,真空表读数p2。改变频率使之在20~50Hz内变化，记录6组数据。6.改变阀门开度，重复步骤5操作，记录另一管路特性，再次改变阀门开度。重复步骤化工原理实验55操作。7.记录实验相关数据。数据记录结束后，确定无误后，关闭仪器。整理好实验室，离开。步骤中的注意事项1.在测量离心泵的特性曲线数据时要测量零点；2.读取数据时，压力表不稳定应读取波动的中心位置，液面的读取应该在页面稳定后读取；3.改变活动接口时要迅速。五、实验数据处理1，实验数据原始记录表1：泵性能曲线和空流系数的测定原始记录表序号Δpp真空p压力NT1T2th1h2kPaMPaMPakW℃℃smmmm1000.1950.4617.217.200020.80.0040.190.5617.417.412354.326331.50.0040.1850.617.317.49143.525442.30.0040.170.6217.317.37847.5290.5540.0050.160.6617.317.36458.5292.566.30.0060.150.7117.317.35571.5327.5790.0080.1350.7617.317.34155285.5812.20.0090.120.8217.217.23546270.59160.010.1050.8517.317.23061283.510200.0120.090.8917.217.22748.5268.5泵出口管径d1=42mm，孔板直径d0=24.2mm,水槽截面A=0.495m*0.495m;Δp为孔板压降，泵入口p真空为真空表读数，p压力为泵出口压力表读数，N为电功，T1为读数过程初始读数，T2为读数过程末了温度，t为注水时间，h1、h2分别为水槽初始和末了液位高度。压力表真空表安装高度h0=0.85m表2：管路特性曲线测定原始记录表在此此测量过程中T=17.3℃，近似不变。组1组2组3fΔpP压力P真空ΔpP压力P真空ΔpP压力P真空HzkPaMPaMPakPaMPaMPakPaMPaMPa200.40.0180.0030.90.0120.0031.20.0210.003260.90.0420.0031.80.040.0042.70.0320.004321.50.0610.00330.0590.0054.50.0510.004382.30.0920.0044.50.0820.0056.60.0710.005443.10.1210.0056.20.1110.0069.20.0950.0095040.160.00680.1420.006120.120.018化工原理实验62，实验数据处理与分析表3性能曲线和空流系数的测定数据处理表序号T℃ρkg/m3μmPa*sVsm3/sHemN轴功kWNekWηReC0117.2998.341.089020.760.4140.0000.00000217.4998.331.0830.00041620.660.5040.0840.167116180.7140317.35998.331.08450.00056720.150.540.1120.207158170.7108417.3998.341.0860.00076318.620.5580.1390.249212730.7731517.3998.341.0860.00089617.700.5940.1550.261249660.6880617.3998.341.0860.00114016.780.6390.1870.293317830.6979717.3998.341.0860.00137815.450.6840.2080.305383890.7053817.2998.341.0890.00157214.020.7380.2160.292436790.6912917.25998.341.08750.00181712.590.7650.2240.293505740.69791017.2998.341.0890.00199611.260.8010.2200.275554860.6857以第2组数据为例，计算过程如下：T为T1、T2的平均值：C0214.172TTT
；T水=20℃，查表得ρ=998.2kg.m-3μ=1.005mPa.sT水=10℃,查表得ρ=999.7kg.m-3μ=1.305mPa.sT=17.4℃时:ρ=998.33kg.m-3μ=1.083mPa.s用内插法计算：当温度为T时的ρ=（30-T）*998.2/10-(20-T)*999.7/10μ=(30-T）*1.005/10-(20-T)*1.305/10流量：s/000416.01231000/3.54-263495.0*495.0)(V312smthhA
扬程：mHgpHe66.2085.081.9*33.99810*)195.0004.0(p6012轴功：N=N电*电*转=0.56*0.9*1.0=0.504kW有效功率：kWgHe084.01000/81.9*33.998*66.20*000416.0VNes效率：η=Ne/N=0.084/0.504=0.167雷诺数：1168110*083.1*042.0*33.998*000416.0*4*4uRe3-1dVsd孔流系数：7140.01000*8.033.9980242.0*000416.0*424C2200pdVs化工原理实验7作泵性能曲线图如图1：图3，泵性能曲线图图3表明，压头随着流量的增大而减小，轴功随流量的增大而增大，随流量的增大呈线性关系，效率随着流量的增大先增大后减小，故存在效率昀大值，即昀佳工作范围。作孔板流量系数与Re图如图2：图4，孔板系数与Re关系图2表明：随着雷诺数的增大，超过临界Re，C0稳定，取后6组数据的平均值C0=0.6493。化工原理实验8表4，管路特性曲线测定数据处理表组1组2组3序号HemVsm3/sHemVsm3/sHemVsm3/s12.990.0002862.380.0004293.300.00049525.440.0004295.340.0006064.530.00074237.390.0005537.390.0007826.470.000958410.650.0006859.730.