北京化工大学离心泵性能实验报告

..报告题目：离心泵性能试验实验时间：2015年12月16日报告人：同组人：报告摘要本实验以水为工作流体，使用了额定扬程He为20m，转速为2900r/minIS型号的离心泵实验装置。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，流量通过计量槽和秒表测量。实验中直接测量量有P真空表、P压力表、电机功率N电、孔板压差ΔP、计量槽水位上升高度ΔL、时间t,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He-Q、Ne-Q和η-Q三条曲线即泵的特性曲线图,并根据此图求出泵的最佳操作范围；又由P、Q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H-Q曲线图。本实验数据由EXCEL处理，所有图形的绘制由ORIGIN来完成实验目的及任务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。基本理论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，如图4-3中的曲线。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小，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，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。..泵的扬程用下式计算：e0HHHH真空表压力表式中：H真空表——泵出口处的压力，2mHO；H压力表——泵入口处的真空度，2mHO；0H——压力表和真空表测压口之间的垂直距离0.2m。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HeQN式中Ne——泵的有效效率，kW；Q——流量，m3/s；He——扬程，m；——流体密度，kg/m3轴N为由泵输入离心泵的功率：转电电轴NN..式中：电N——电机的输入功率，kW；电——电机效率，取0.9；转——传动装置的效率，一般取1.0；2.孔板流量计孔流系数的测定孔板流量计的结构如图4-4所示。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，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板后形成缩脉的直径为2d，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校正后则有：ghCu2u2120对于不可压缩流体，根据连续性方程有：..1001uuSS经过整理可得：2100)(12SSghCu令2100)(1SSCC，则又可以简化为：ghCu200根据u0和S2即可算出体积流量：ghSCSuV20000s或pSCVS△200式中：sV——流体的体积流量，m3/s；P——孔板压差，Pa；0S——孔口面积，m2；——流体的密度，kg/m3；0C——孔流系数。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。具体数值由实验确定。当10/dd一定，雷诺数Re超过某个数值后，0C就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在0C为常数的流动条件下使用。实验装置流程图图4-5所示为泵性能实验带控制点的工艺流程。..实验操作要点1、打开主管路的切换阀门，关闭流量调节阀门6，按变频仪7绿色按钮启动泵，固定转速（频率在50Hz），观察泵出口压力表读数在0.2MPa左右时，即可开始实验。2、通过流量调节阀6，调节水流量，从0到最大（流量由涡轮流量计3测得），记录相关数据，完成离心泵特性曲线和孔板孔流系数实验。3、打开全部支路阀门，流量调节阀6使流量固定在6，通过改变变频仪频率，实现调节水流量，完成管路特性曲线实验一。4、将频率调回50Hz，流量调节阀6使流量固定在4，通过改变变频仪频率，实现调节水流量，完成管路特性曲线实验二。5、将频率调回50Hz，流量调节阀6使流量固定在2，通过改变变频仪频率，实现调节水流量，完成管路特性曲线实验三。6、每个实验均测10-12组数据，实验完后再测几组验证数据，若基本吻合，则可停泵（按变频仪红色按钮停泵），关闭流量调节阀6，做好卫生工作，同时记录设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程、功率等）。..实验数据整理离心泵性能实验：离心泵型号WB-70/055转速2900r/min入口直径42mm出口直径27mm水流量/(m3/h)出口表压/m(H2O)入口表压/m(H2O)电机功率/kW0.5421.100.300.341.4220.100.100.392.2819.00-0.300.453.1617.90-0.700.504.0916.50-1.200.555.0015.00-1.800.605.7913.30-2.300.636.1412.60-2.500.636.6011.60-2.900.676.8011.10-3.100.667.1410.30-3.300.68入口流速/m*s-1流速出口/m*s-1水温度℃密度/kg*m-30.110.2624.70994.530.280.6924.40994.600.461.1124.30994.630.631.5324.40994.600.821.9924.60994.551.002.4324.70994.531.162.8124.80994.501.232.9825.80994.251.323.2025.00994.451.363.3025.90994.231.433.4725.50994.33扬程/m轴功率/kW有效功率/kW效率21.000.310.030.1020.220.350.080.2219.550.410.120.3018.900.450.160.3618.070.500.200.4017.250.540.230.4316.130.570.250.4515.680.570.260.4615.130.600.270.4514.860.590.270.4614.310.610.280.45..以第一组数据为例：已知流量和出入口直径，可得到入口流苏0.11m/s，出口流速0.26m/s。经过插入法计算，在温度为24.70℃时，水的密度为994.53kg/m3。He=p2-p1+H0+（u22-u12）/2g=21mN轴=0.9N电=0.31kWNe=(Q/3600*He*ρ)/102=0.03kWη=Ne/N轴=0.1作图可得(去除坏点第九组数据):..孔板流量计：管路直径26mm孔口直径18mm水流量/(m3/h)孔板压降/kPa水温度℃密度/kg*m-30.540.2524.70994.5251.421.8824.40994.6002.285.0024.30994.6253.169.6824.40994.6004.0916.3424.60994.5505.0024.3024.70994.5255.7933.3024.80994.5006.1437.2825.80994.2506.6042.8825.00994.4506.8045.8225.90994.2257.1450.2125.50994.325粘度/Pa*s*10-5体积流量/m3*s-1Re孔流系数90.900.0001580410.8391.510.00039210050.8091.720.00063336520.7991.510.00088467430.7891.100.00114607680.7890.900.00139744540.7890.690.00161864090.7788.650.00171937210.7790.290.00183989390.7888.450.001891040320.7788.450.001981082450.78以第一组数据为例：可以算出S0=0.00025m2用插入法可以算出，在24.7℃时，水的密度为994.53kg/m3，粘度为90.9*10-5Pa*s。Re=duρ/μ=8041C0=Vs/S0/(2Δp/ρ)0.5=0.83作图可得（去除坏点第八组数据）：..管路特性实验大流量：入口直径42mm出口直径27mm频率/Hz流量/(m3/h)水温度/℃出口表压/m入口表压/m入口流速/m*s-1出口流速/m*s-1密度/kg*m-3H/m50.006.0026.4011.90-2.401.202.91994.1014.8647.005.6526.6011.40-2.201.132.74994.0514.1244.005.2926.6010.10-1.901.062.57994.0512.4841.004.9226.608.80-1.600.992.39994.0510.8438.004.5626.707.50-1.400.912.21994.039.3135.004.2026.706.50-1.200.842.04994.038.0832.003.8326.705.40-1.000.771.86994.036.7529.003.4626.704.50-0.800.691.68994.035.6226.003.0826.703.60-0.600.621.50994.034.4923.002.7126.702.80-0.400.541.32994.033.47..中流量：频率/Hz流量/(m3/h)水温度/℃出口表压/m入口表压/m入口流速/m*s-1出口流速/m*s-1密度/kg*m-3H/m50.004.0026.9016.60-1.100.801.94993.9818.0647.003.7727.0014.70-1.000.761.83993.9516.0444.003.5527.0011.90-0.800.711.72993.9513.0341.003.3327.0011.30-0.700.671.62993.9512.3138.003.1027.009.70-0.600.621.50993.9510.6035.002.8627.008.30-0.500.571.39993.959.0832.002.6127.006.90-0.400.521.27993.957.5729.002.3627.005.70-0.200.471.15993.956.1626.002.1127.104.60-0.100.421.02993.934.9423.001.8627.103.60-0.100.370.90993.933.93小流量：频率/Hz流量/(m3/h)水温度/℃出口表压/m入口表压/m入口流速/m*s-1出口流速/m*s-1密度/kg*m-3H/m50.002.0027.2019.40-0.100.400.97993.9019.7447.001.8927.2017.20-0.100.380.92993.9017.5444.001.8027.2015.100.000.360.87993.9015.3341.001.6827.2013.100.000.340.82993.9013.3338.001.5827.2011.300.100.320.77993.9011.4235.001.4627.209.700.100