2014化工原理实验报告(离心泵性能实验)

化工原理实验报告（离心泵性能实验）班级：姓名：同组人：2014年11月一、报告摘要本次实验通过测量离心泵工作时，泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差∆p、电机输入功率Ne以及流量Q这些参数的关系，根据公式0HeH+H+H压力表真空表、=NN轴电电转、QHeNe=102以及Ne=N轴可以得出离心泵的特性曲线；再根据孔板流量计的孔流系数002/pCu与雷诺数Redu的变化规律作出C0-Re图，并找出在Re大到一定程度时C0不随Re变化时的C0值；最后测量不同阀门开度下，泵入口真空表真P、泵出口压力表压P、孔板压差计两端压差∆p，根据已知公式可以求出不同阀门开度下的He-Q关系式，并作图可以得到管路特性曲线图。二、目的及任务①、了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。②、测定离心泵在恒定转速下的特征曲线，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、测定管路特征曲线。三、实验原理1、离心泵特征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，如图中的曲线。由于流体流经泵是，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失，环流损失等等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此常通过实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q，N-Q，η-Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，根据此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He0HeH+H+H压力表真空表式中H压力表——泵出口处的压力，2HOmH真空表——泵入口处的真空度，2HOm0H——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，0H=0.85m。（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为高，所以泵的总效率为Ne=N轴QHeNe=102式中Ne——泵的有效功率，kW：Q——流量，3m/s；He——扬程，m；ρ——流体密度，3kg/m。由泵轴输入离心泵的功率N轴为=NN轴电电转式中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。2、孔板流量计孔流系数的测定在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两侧连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路的直径为1d，孔板锐孔直径为0d，流体流经孔板后所形成缩脉的直径为2d,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1u、2u与1p，2p，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得2221122uuppgh或22212uugh由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积2S难以知道，孔口面积已知，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0u代替2u，考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数C校正后，则有22012uuCgh对于不可压缩流体，根据连续性方程有0101SuuS经过整理可得02011()CCSS，则又可以简化为02uCgh根据0u和2S，即可算出流体的体积流量sV为00002sVuSCSgh或002spVCS式中sV——流体的体积流量，3/msp——孔板压差，Pa0S——孔口面积，2m——流体的密度，3kgm0C——孔流系数。四、装置和流程1-蓄水池2-底阀3-真空表4-离心泵5-管泵阀6-压力表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）㎜12-回流水槽13-计量槽排水阀五、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得。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、在进行实验前首先要进行灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量调节阀）。灌泵完毕后，关闭调节阀和灌水阀即可启动离心泵，开始实验。3、实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。当流量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测量几次数据。4、为防止因水面波动引起的误差，测量时液位计高度差值应不小于200mm。5、测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等）6、测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测取8-10组数据，并记录。7、实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。六、数据处理水温T=17.5℃，水密度ρ=998.2kg/m3，粘度μ=1.005mp·s管道𝛷48×3mm，孔板锐孔直径d0=24.2mm1．离心泵特性曲线数据处理与绘制表一离心泵特性曲线数据表序号H压力表H真空表HeQNeN电N轴η021.9-0.421.8000.460.4140121.4-0.421.30.420.0243190.480.4320.056294220.8-0.220.91.000.0568150.520.4680.121399320-0.120.21.660.0911540.560.5040.180861419.10.219.62.360.1257430.60.540.232857518.30.4193.000.1549490.640.5760.269009616.70.917.94.110.1999910.70.630.3174467151.416.75.190.2356130.970.8730.269889813.41.915.66.040.2561390.780.7020.364871911.12.513.97.160.2705470.840.7560.357866109.1312.48.050.2713520.860.7740.350584以序号1的数据为例，处理如下：扬程02+21.4(0.4)0.321.3mHHeHHHO入出+轴功率==0.480.91=0.432NNKW轴电电传效率e0.4221.3998.2====0.0562941021020.4323600NQHNN轴轴如此计算得出流量、扬程、轴功率、效率，再根据表一中的相关数据绘制离心泵特性曲线如下：2.孔板流量计的流量系数的描绘QΔpuReu0C00.420.160.0842093512.8460.4584710.8097411.060.2004988363.9191.0915980.7490371.662.950.33282613884.111.8120520.7453382.366.10.47317419738.852.5761710.736891310.060.60149325091.763.2747930.7294224.1118.960.82404534375.714.4864670.7279125.1930.11.04058243408.745.6653920.7295266.0440.981.21100550518.076.593250.727625以第1数据为例，处理如下：雷诺数3440.42998.210e3512.8463.14160.0421.0053600duqRd孔流系数00220u440.420.2220.1610003.14160.801836000999748.2qCppd如此计算得出雷诺数、孔流系数，再根据表二中的数据绘制孔流系数与雷诺数的关系曲线如下：3.管路特性曲线数据处理与绘制QH出H入H开度16.19131.914.95.610.71.612.358.61.29.84.346.60.97.53.714.90.65.53.083.50.43.92.452.30.12.41.811.4-0.11.3开度24.0516.90.817.73.6713.80.614.43.2810.90.411.32.878.40.38.72.476.30.16.42.044.404.41.622.9-0.12.81.21.7-0.21.5开度32.1319.4019.41.9315.8015.81.7312.6-0.112.51.59.7-0.19.61.297.2-0.271.065.1-0.34.80.823.3-0.330.612-0.31.7由不同转速下的流量和所需压头，再根据表三中的数据绘制出管路特性曲线如下：六、实验结论及误差分析1.从图中可以看出，随着流体流量的增加，扬程呈现下降的趋势；而轴功率呈现上升的趋势。2.随着流体流量的增加，泵的总效率呈现先增大后减小的趋势，存在着最大功率。由效率曲线得知，在流量约为5.8时，达到了最大效率。3.查阅资料得知，离心泵的优先工作范围在最佳效率点流量的70﹪~120﹪，所以由此确定离心泵的最佳工作范围是4.0~7.0。4.孔流系数C0随雷诺数的变化逐渐减小，但是依然有幅度，依据理论当雷诺数达到一定程度后后孔板系数会趋于定值，因为达到了完全湍流。实验可能因为出现误差而使得结果和理论有偏差，考虑到我们做实验的过程，我们在测量流量时，选取的时间范围过小，容易产生误差。5.①由管路特性曲线可看出，随着流体流量的增加，管路的压头呈现递增的趋势。②管路特性方程表明，管路中流体的流量与所需补加能量的关系。由图可分析，第四个开度对应的曲线阻力损失较大，第一个开度对应的曲线阻力损失较小。由此，可得出结论：低阻管路系统的特性曲线较为平坦，高阻管路的特性曲线较为陡峭。所以，可判断，为减少能量损失，在管路中，应尽量减少不必要的阀门等器件。七、思考题2.当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？答：真空表负压变大，压力表逐渐减小。3．用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔径尺寸和压差计的量程？答：根据液体的湍流程度，包括液体种类，温度粘度，流速和管道直径。4.试汽缚现象和气蚀现象的区别？答：汽缚现象是因为未灌泵或泵内空气过多，离心力不够，不能输送液体的现象。气蚀现象是因为安装高度太高或液体温度过高，饱和蒸汽压过大造成叶轮出现点蚀的现象。