离心泵实验

离心泵性能实验1一、实验题目离心泵性能实验二、实验摘要本实验使用转速为2900r/min,WB70/055型号的离心泵实验装置，以水为工作流体，通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的性能参数，并画出特性曲线同时标定孔板流量计的孔流系数C0，测定管路的特性曲线。实验中直接测量量有qv、P出、P入、电机输入功率N电、孔板压差ΔP、水温T、频率f，根据上述测量量来计算泵的扬程He、泵的有效功率Ne、轴功率N轴及效率η,从而绘制泵的特性曲线图；又由P、qv求出孔流系数C0、Re，从而绘制C0-Re曲线图，求出孔板孔流系数C0；最后绘制管路特性曲线图。关键词:特性曲线图、孔流系数、He、N轴、η、qv三、实验目的及内容1、解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。2、定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围。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。四、实验原理1、离心泵特性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，如下图的曲线。由于流体流经泵时，不可避免地会遇到各种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头笑，且难以通过计算求得，因此通常采用实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q、N-Q和η-Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。（1）泵的扬程HeH=𝐻2−𝐻1+𝐻0+(𝑢22−𝑢12)/2g式中：𝐻2——泵出口处的压力，mH2O；𝐻1——泵出口处的压力，mH2O；𝐻0——出口压力表与入口压力表的垂直距离，𝐻0=0.2m。（2）泵的有效功率和效率由于泵在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高，所以泵的总效率为轴NNe102eQHeN式中Ne——泵的有效效率，kW；离心泵性能实验2Q——流量，m3/s；He——扬程，m；Ρ——流体密度，kg/m3由泵输入离心泵的功率N轴为𝑁轴=𝑁电𝜂电𝜂转式中：N电——电机的输入功率，kW；η电——电机效率，取0.9；η传——传动装置的效率，取1.0。2、管路特性曲线测定管路特性是指在流体输送管路不变的情况下，管路需要的能量H=流体损失的能量+流体增加的能量，其中H~qV关系曲线称为管路特性曲线。该曲线与泵无关，只受管路和流体影响。在管路的起点和终点取两个截面，当管径相同，且管内流动达到阻力平方区时，根据机械能衡算方程可知管路需要的能量为：H=∆Z+∆𝑝𝜌𝑔+∆𝑢22𝑔+𝐻𝑓=𝐴+𝐵𝑞𝑣2在任何一个实际流量点，离心泵传递给液体的有效能量He，等于管路在该流量qv下运送流体所需要的能量H，即H=He所以H的测量原理同He。3、孔板流量计空留系数的测定。在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器两端连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路直径d1，孔板锐孔直接d0，流体流经孔板后形成缩脉的直径为d2，流体密度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和p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得：ghppu2121222u或ghu2u2122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，孔口的面积为已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，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C后则有ghCu2u2122对于不可压缩流体，根据连续性方程有：1001uuSS经过整理后，可得：离心泵性能实验32100)(12SSghCu令𝐶0=𝐶√1−210)(SS，则可简化为：ghCu200根据u0和S2，可算出体积流量Vs为ghSCSu2q0000v或𝑞𝑣=𝐶0𝐴0√2∆𝑃𝜌式中：Vs——流体的体积流量，m3/s；△p——孔板压差，Pa；S0——孔口面积，m2；ρ——流体的密度，kg/m3；C0——孔流系数。孔流系数的大小由孔板的形状，测压口的位置，孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由试验确定。当𝑑0𝑑1一定时，雷诺数超过某个数值后，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。五、实验装置流程图离心泵实验带控制点工艺流程图1、水箱2、离心泵3、涡轮流量计4、管路切换阀5、孔板流量计6流量调节阀7、变频仪T101——水温度，℃；Q102——水流量m3/h；∆P103——孔板压降，kPa；离心泵性能实验4N104——电功率，kW；P105——出口表压，mH2O；P106——入口表压，mH2O。六、实验操作要点本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的各项性能参数。流量可通过计量槽和秒表测量。1、检查电机和离心泵是否运转正常。打开电机电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，可切断电源，准备实验。2、在进行实验前，首先要灌泵,排出泵内的气体。灌泵完毕后，关闭调节阀及灌水阀即可启动离心泵,开始实验。（本实验时不需要管泵操作）3、试验过程：（1）只开孔板管路的切换阀门和引压管阀门，关闭流量调节阀门；（2）按变频仪绿色按钮盒三角形按键，50HZ启动水泵，再排净主管路和引压管线内空气；（3）固定转速（50或40HZ），通过阀门调节水流量0~~最大（7m3/h）,记录数据完成泵性能实验。（4）固定调节阀开度，通过变频仪调节水流量从1~~10m3/h，完成管路实验。（5）变频仪调50HZ，记录零点，通过阀门调水流量0~~最大（7m3/h）,完成孔板实验；（切换阀门形成泵并联组合，频率都是50HZ，通过阀门调节水流量从0到最大，共同记录相关数据，即可同时完成步骤3、5）；（6）实验结束，按变频仪红黑色按钮停泵，关闭流量调节阀门等，做好卫生工作。七、实验数据处理1、离心泵实验数据离心泵f=50HZH0=0.2md入=42mmd出=27mmη电=0.9η传=1.0ρ=995.5kg/m3μ=0.9358mPa·sqvm3/hP出/mH2OP入/mH2ON电/KWT/℃u入/m·s-1u出/m·s-1He/mN轴/KWNe/KWη0.0021.60.400.4222.60.0000.00021.40.3780.0000.0%0.8420.80.400.4623.20.1680.40820.60.4140.04711.3%1.3120.30.300.4823.20.2630.63620.20.4320.07216.6%1.8219.70.300.5123.20.3650.88319.60.4590.09721.1%2.2819.20.200.5423.30.4571.10619.30.4860.11924.5%2.9018.40.100.5723.50.5811.40718.60.5130.14628.5%3.4017.80.000.6023.50.6821.65018.10.5400.16730.9%4.0017.1-0.200.6423.70.8021.94117.70.5760.19133.2%4.4816.3-0.300.6623.80.8982.17317.00.5940.20634.8%5.0115.6-0.500.6923.91.0042.43116.50.6210.22536.2%5.7514.3-0.700.7224.11.1532.79015.50.6480.24237.3%6.5712.2-1.000.7524.31.3173.18713.80.6750.24636.5%7.1311.5-1.300.7724.51.4303.45913.50.6930.26137.7%计算过程：⑴由实验测得水温如上表所示，密度和粘度近似取ρ=995.5kg/m3μ=0.9358mPa·离心泵性能实验5⑵根据公式u=𝑞𝑣𝐴，A=πd2/4将表格中的数据(注意单位换算)代入公式即可得出口和入口流速u入、u出。例：u入=𝑞𝑣𝐴=(0.84/3600)3.14×0.042×0.042/4=0.168m·s-1.⑶根据公式He=𝐻2−𝐻1+𝐻0+(𝑢22−𝑢12)/2g，代入数据可得离心泵的扬程，例：He=20.8-0.40+0.20+（0.4082-0.1682）/2/9.81=20.6m。⑷根据公式𝑁轴=𝑁电𝜂电𝜂转，例：𝑁轴=0.46*0.9*1.0=0.414KW⑸根据公式102eQHeN，例：Ne=0.84/3600*20.6*995.5/102=0.047KW⑹根据公式η=𝑁𝑒𝑁轴，例：η=0.047/0.414=0.113=11.3%2、孔板流量计空流系数的测定数据：离心泵f=50HZH0=0.2mρ=995.5kg/m3μ=0.9358mPa·s管：d0=18.0mmd=27mmqv/m3·h-1Δp/kPau/m·s-1C0Re0.000.020.000000.840.720.4080.76117051.311.860.6360.74182551.823.710.8830.73253612.285.941.1070.72317712.909.511.4080.72413663.4013.321.6500.72484984.0018.091.9420.72570564.4822.672.1750.72639035.0128.682.4320.72714635.7537.952.7910.72820186.5749.403.1890.72937157.1356.283.4610.73104036计算过程：⑴孔板流量计的孔流系数标定数据是同离心泵数据一起测出，则u即为d=27mm时的流速，如上表所示。⑵根据公式𝑞𝑣=𝐶0𝐴0√2∆𝑃𝜌,代入数据即可算出C0，例：𝐶0=𝑞𝑣/𝐴0√2∆𝑃𝜌=0.84/3600/(𝐴0∗√2∗0.72∗1000995.5)=0.76⑶根据公式Re=𝑑𝑢𝜌𝜇=（0.027*0.408*995.5）/(0.9358*0.001)=11705⑷由C0及Re作图，如七所示。3、管路特性曲线数据：离心泵性能实验6管路特性1数据表：序号f/Hzqv/m3·h-1T/℃P出/mH2OP入/mH2Ou入/m·s-1u出/m·s-1H/m1502.0424.819.30.30.4090.99019.22451.8425.015.90.30.3690.89315.83401.6425.112.70.30.3290.79612.64351.4925.19.70.30.2990.7239.65301.2625.17.20.40.2530.6117.06251.0925.15.10.40.2190.5294.97200.8825.13.30.40.1760.4273.1管路特性2数据表：序号f/Hzqv/m3·h-1T/℃P出/mH2OP入/mH2Ou入/m·s-1u出/m·s-1H/m1503.9825.317.0-0.10.7981.93117.52453.6025.314.00.00.7221.74714.33403.2125.411.10.00.6441.55711.44352.8125.48.70.10.5641.3638.95302.4125.46.50.20.4831.1696.66252.0125.44.60.30.4030.9754.57201.5925.53.00.30.3190.7712.9管路特性3数据表：序号f/Hzqv/m3·h-1T/℃P出/mH2OP入/mH2Ou入/m·s-1u出/m·s-1H/m1506.0025.513.9-0.81.2032.91115.32455.4125.611.4-0.6