实验设计与数据处理课程论文

离心泵特性曲线特性研究吕秋芸（郑州大学化工与能源学院2011级环境科学二班）摘要：泵是输送液体常用的机械。在选用一台离心泵时，既要满足一定工艺要求的流量、压头，还要有较高的效率。要正确地选择和使用离心泵，就必须掌握离心泵送液能力（q）变化时，泵的压头（H）、有效功率（P）、效率（η）的变化规律，也就是要查明离心泵的特性曲线。关键词：扬程，转速，功率，最高效率一、概述离心泵的特性曲线取决于泵的结构、尺寸和转速。对于一定的离心泵，在一定的转速下，泵的扬程H与流量q之间存在一定的关系。此外，离心泵的轴功率和效率亦随泵的流量而改变。因此H-q，P-q和η-q三条关系曲线反应了离心泵的特性，称为离心泵的特性曲线。二、实验设计：1.实验目的：测定一定条件（一定大气压、一定水温、一定转速）下离心泵的特性曲线。2、实验指标：当转速一定时H、N、P与Q的关系曲线，最高效率点为工作点。3、实验流程：循环槽进口阀真空表离心泵压力表出口阀孔板流量计上弯摆管计量槽循环槽离心泵性能测定实验装置流程图三．实验结果1、按实验设计方案实施后，所得的实验结果如表1所示2、实验结果图表1离心泵性能测定水箱面积A=0.1718管内径d1=48孔内经d0=30.36β=0.4水温tρμ[CP]Ad1[mm]d0[mm]18998.51.05104160.171848.030.36流量测量扬程测量转速功率压差中间泵性能曲线Noh1[mm]h2[mm]t[s]P1[-MPa]P2[MPa]n[r/min]P[Kw]ΔP[Pa]q'[l/s]q[l/s]H[m]P[Kw]η153.053.01.00.01000.205029570.88000.0000.00021.110.8300.000253.0108.020.00.01000.205029490.940700.4720.46521.230.8940.1083112.0220.019.80.01200.200029451.0101800.9370.92320.990.9640.1974218.0400.020.00.01800.195029351.1404801.5631.54521.231.1000.292562.0314.020.00.02380.185029251.2609502.1652.14620.951.2280.359669.0442.020.00.03800.165029101.44020003.2043.19320.581.4250.452747.0386.014.50.05000.145028981.58030404.0174.01919.931.5830.496882.0376.011.00.06400.125028851.69041704.5924.61619.501.7160.514963.0382.011.00.07600.105028751.77049904.9825.02618.801.8170.5091063.0366.010.10.09000.070028691.78053005.1545.21016.691.8380.46314-真空表15-压力表16-泵出口阀17-转速传感器18-转速表20-支架8-摆头式出水管口9-孔板流量计10-U型管压差计11-计量槽12-排水阀13-液位计1,3-40CQ-32型离心泵2-压差计平衡阀4-进口闸阀5-水槽6-功率表7-回水管20离心泵特性曲线图四、实验计算过程以第6组数据为例，进行实验结果计算与误差分析1、实验计算过程○1流量q：已知h1=69.00mmh2=442.0mmt=20.0sA=0.1718㎡q’=(h2-h1)*A/t={(442.0-69.0)*0.1718}/20.0=3.204l/s已知额定转速n’=2900r/min实际转速n=2910r/minq=(n’/n)*q’=(2900/2910)*3.204=3.193l/s○2扬程H：已知P1=-0.0380P2=0.1650ρ=998.5kg/m流量测量扬程测量转速功率压差Noh1[mm]h2[mm]t[s]P1[-MPa]P2[MPa]n[r/min]N[Kw]ΔP[Pa]669.0442.020.00.03800.165029101.4402000g=9.81N/kgH’={(P2-P1)/ρg}*10^6={(o.1650+0.0380)/998.5/9.81}*10^6=20.72m校正：H={(n’/n)^2}*H=20.58m○3电功率P:已知P’=1.44KW校正：P={(n’/n)^3}*P=1.425KW○4泵的总效率η：已知q=3.193*10^-3m³/sH=20.58mP=1.425KWρ=998.5kg/mg=9.81N/kgη={(qHρg/P/1000}*100%={[(3.193*10^-3)*20.58*998.5*9.81]1.425/1000}*100%=45.2%2、误差分析εt:t=20.0sεt=Δt/t=0.1/20.0=5*10^-3εh:h1=69.00mmh2=442.0mmεh=2Δh/(h2-h1)=2.68*10^-3εq:q’={(h2-h1)*A}/tq=(n’/n)*q’则εq’=Δq/q=εh+εt=7.68*10^-3εn=|Δn/n|=1/2910=0.344*10^-3εq=εq’+εn=8.02*10^-3εH:H’={(P2-P1)/ρg}*10^6εH’=ΔP/P=(0.002+0.001)/(0.1650+0.0380)=0.0148εH=εH’+2εn=0.0155εP:εP=P*(n’/n)^3=|ΔP/P|+3|Δn/n|=3.30*10^-3εη:η={(qHρg)/P/1000}*100%εη=εq+εH+εP=0.026则实测值为：q真=q±Δq=(20.0±0.1）l/sH真=H±ΔH=(20.72±0.31）mP真=P±ΔP=(1.425±0.005）KWη真=η±Δη=（45.20±0.006）%五、实验结果分析1、H-q曲线：随着流量q增大，扬程H逐渐减小，由此可知，流量q不能太大。2、P-q曲线：随着流量q增大，功率逐渐增大，流量最小为0时，功率最小为0.880KW。小结：由实验结果与离心泵特性曲线图可得出结果，随着流量q的增大，效率η随q先增大后减小，最高效率点是η=51.4%，是泵的设计点，在该点下所对用的扬程和流量下操作最为经济。六、学习本课程的体会本学期学习了实验设计与数据处理这门课程，深切体会到这门课程的重要性。课程上老师细致严谨的教学，使我学会了很多受益终身的知识，也对我在现在和今后的实验数据处理方面打开了一扇方便之门。我从以前的只会记录数据，到自己也可以应用老师所教的知识，运用Excel、Origin等软件处理数据，缩短的数据处理时间，减少了工作量。对我的启发和教导极为深刻。感谢老师的细心教导！