北 京 化 工 大 学实 验 报 告课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2012.11.12 班 级： 姓 名： 同 组 人： 学 号：离心泵性能实验一、实验摘要离心泵的性能参数取决于泵的内部结构,叶轮形式和转速。

通过对离心泵内部流体质点运动的理论分析,可得出理论压头和流量的关系。

但实际流体流经泵时,不可避免的造成一定的能量损失.在本实验中,将直接测定其参数间的关系,并绘出离心泵的三条He-q v .Pa-q v 和η-q v 特征曲线。

流量系数Co 的数值只能通过实验求得。

Co 主要取决于管路流动的雷诺数Re 和面积比m 等。

对于测压方式，结构尺寸，加工状况等均以确定的标准孔板，流量系数Co 只与雷诺数Re 有关。

本实验选用水作为实验的研究对象。

关键词：离心泵特性曲线 泵的有效功率和效率 孔流系数C 0二、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。

三、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。

由于流体流经泵时可能会产生能量损失，如摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小，因此，通常采用实验的方法，直接测定其参数间的关系，并将测绘出的He-q v .Pa-q v 和η-q v 三条曲线称为离心泵的性能曲线。

另外，根据这些曲线也可以求出泵的最佳工作区间，作为选泵的依据。

⑴泵的扬程HeHe=H 压力表+H 真空表+H 0式中 H 压力表------泵出口处的压力，m ;H 真空表------泵入口处的真空度，m ;H 0------压力表和真空表测压口之间的垂直距离，H0=0.2m 。

在计算中：0p p H e H gρ+=+压力表真空表式中 p 压力表——泵出口处的表压，P a ；（实验读取的数据单位为k P a ）p 真空表——泵入口处的真空度，P a ；(实验读取的数据单位为k P a ）0H ——两个压力表之间的垂直距离，H0=0.2m 。

⑵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P aP e η=102v q H e P e ρ=式中 P e --------泵的有效功率，kw ;P a --------泵的轴功率，kw ；v q --------流量，3/m s ;H e-------扬程，m ；ρ--------液体密度，3/kg m 。

由泵轴输入的离心泵的功率Pa 为P a P ηη=电电转式中 P 电-------电机的输入功率，kW ；η电-------电机效率，取0.9；η转-------传动装置的传动效率，一般取1.0。

在计算中：Pa 0.9P =电 2.孔板流量计孔流系数的测定图1 孔板流量计的构造原理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，造成孔板前后的压强差，作为测量的依据。

若管路直径为d 1，孔板锐孔直径为d 0,流体流经孔板后形成的缩脉的直径为d 2,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u 1、u 2与p 1、p 2,根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得或由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积S 2难以知道，孔口的面积为已知，且测压口的位置在设备制成之后也不改变，因此，可用孔板孔径处的u 0代替u 2，考虑到流体因局部阻力而在造成的能量损失，用校正系数C 校正后，则有对于不可压缩流体，根据连续性方程有经过整理可得令，则又可以简化为根据u 0和S 2,，即可算出流体的体积流量V S 为或式中 V s -------流体的体积流量，3/m sp ∆------孔板压降，Pa ； S 0--------孔口面积，2m ；ρ--------液体密度，3/kg m ；C 0--------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，雷诺数Re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。

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，即=H e H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。

四、实验流程示意图图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—计量槽排水阀五、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，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，由于我们组采用的是新型实验装置，离心泵的位置处于水箱液面以下，故不用进行灌泵。

而需首先打开流量调节阀，打开仪表盘上的红色开关，启动电源，之后按下绿色按钮，启动离心泵，（同时也要打开变频器:先按变频器红色按钮，后按下绿色按钮）再按下仪表盘删的红色按钮，启动仪表盘上的孔板压降、水温、电机功率、进出口表压和水流量测量结果显示器。

3.调节流量调节阀，使整个管路及泵内充满水，并打开引出管上的阀门排出整个装置内的气体，当引出管口有连续的水流出时，可以证明装置内气体基本排尽，关闭引出管的阀门，准备实验。

4．开始试验后，逐渐打开调节阀缓慢增大流量，在流量最大时开始做第一组实验。

记录仪表盘上电机功率、出口和入口压力表压、孔板压降、水流量以及水温的读数，注意各测量量的单位分别为kw、mH2O、kPa、m3·h-1和℃。

5．用流量调节阀调整流量大小(选择一定的流量差)，重复上述4的操作，依次记录流量由最大值7.48 m3·h-1到0共十三组数据。

6.利用变频器将离心泵的频率调节至40Hz，重新将流量调节阀缓慢打开至最大流量，记录仪表盘上电机功率、出口和入口压力表压、孔板压降、水流量以及水温的读数。

7. 用流量调节阀调整流量大小(选择一定的流量差)，重复上述6的操作，依次记录流量由最大值6.00m3·h-1到0共十一组数据。

8.重新利用变频器将离心泵的频率调节至50Hz，根据步骤4得到的该频率下的最大水流量为7.48 m3·h-1，利用流量调节阀将流量调节至最大流量的1/4，即控制阀门开度为1/4，定为起始水流量。

记录仪表盘上电机功率、出口和入口压力表压、孔板压降、水流量、水温和频率的读数。

9. 维持操作8中的阀门开度，利用变频器依次调节离心泵的频率，从50Hz至23Hz，每次降低3Hz，分别记录仪表盘上出口和入口压力表压、孔板压降、水流量、水温和频率的读数。

10.重新利用变频器将离心泵的频率调节至50Hz，利用流量调节阀将流量调节至最大流量的1/2，即控制阀门开度为1/2，定为起始水流量。

记录仪表盘上电机功率、出口和入口压力表压、孔板压降、水流量、水温和频率的读数。

11.维持操作10中的阀门开度，重复操作9。

12．数据记录结束后，找老师检查数据，确定无误后，关闭仪器（先按变频器红色按钮，再按控制电柜红色按钮停泵，最后关闭流量调解阀），结束实验。

13．记录实验设备的铭牌以及相关数据，如孔板流量计和管路的直径、离心泵的转速、孔板流量计的面积比和高度差H0。

10．整理好实验室，离开。

六、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，液面高度的读取应该在液面稳定后读取；3.改变活动接口时要迅速；4.当没有完成灌泵时启动泵会发生气缚现象；5.当关泵完成后在出口阀全开的情况下启动泵可能会发生烧泵事故。

七、实验数据处理1.离心泵特性曲线的测定Ⅰ数据记录表及数据处理以第三组实验数据为例，计算过程如下： 当t 水=18.9 ℃，查表得ρ=998.34kg ·m -3,且可以由仪器的读数知道水的流量为q v = 6.25 m 3·h -1,H 出口压力表压=14.2 mH20,H 入口真空表压=-0.5 mH20，H 0=0.20 m.可以求得He= H 出口压力表压 + H 入口真空表压 + H 0=14.2+(-0.5)+0.20=13.9 mH20 N 轴=N 电·η电·η转=0.63×0.9×1=0.567 kw N e ==6.25/3600×13.9×998.34／102=0.236 kwη==×100%=41.66%2.孔流系数的标定数据记录表及数据处理以第三组实验数据为例，计算过程如下：当t 水=18.9 ℃，查表得ρ=998.34kg ·m -3,μ=1.033 mPa ·s 且可以由仪器的读数知道水的流量为q v = 6.25 m 3·h -1 小孔孔径d 0=18.0 mm,管道直径d=26.0 mm可以知道流体在管道中的流速为：u===3.272 m/s雷诺数Re===82238且由实验数据孔板流量计的压降为Δp=37.24 kPa 知孔流系数实验值C 0==由化工原理书四十九页图1-52标准孔板流量系数图可以查得在该雷诺数情况下，理论孔板系数应该为0.697故实验孔流系数与理论值的相对误差为 ω=×100%=││×100%=13.38% 实验孔流系数的平均值为C 0==0.777该平均值在旧式仪器计算流速的时候具有重要的作用，由于我们组使用的是新式仪器故在计算流速时可以直接利用实验读数而不必用C 0校正3. 离心泵特性曲线的测定Ⅱ数据记录表及数据处理（频率为40Hz ）以第三组实验数据为例，计算过程如下： 当t 水=20.3 ℃，查表得ρ=998.07kg ·m -3,且可以由仪器的读数知道水的流量为q v =5.00 m 3·h -1 ,H出口压力表压=9.4 mH20,H入口真空表压=-0.2mH20，H 0=0.20 m.可以求得He= H 出口压力表压 + H 入口真空表压 + H 0=9.4+(-0.2)+0.20=9.4 mH20 N 轴=N 电·η电·η转=0.36×0.9×1=0.324 kw N e ==5.00/3600×9.4×998.07／102=0.128 kwη==×100%=39.43%4.管路特性曲线的测定Ⅰ数据记录表及数据处理（固定阀门开度1/4）当t 水=22.8℃时由实验得到的泵的扬程与管路所需要的能量在工作点时应该相等，故 He= H 出口压力表压 + H入口真空表压 + H 0=15.6+0.4+0.20=16.2 mH20=H5.管路特性曲线的测定Ⅱ数据记录表及数据处理（固定阀门开度2/4）以第三组数据为例，计算过程如下：当t 水=23.5℃时由实验得到的泵的扬程与管路所需要的能量在工作点时应该相等，故 He= H 出口压力表压 + H 入口真空表压 + H 0=14.2+0.2+0.20=14.6 mH20=H八、实验结果作图及分析：1、离心泵特性曲线由表（1）中数据，做离心泵特性He-q v .Pa-q v和η-q v曲线图，如下图所示：图一离心泵特性曲线的测定ⅠHe-q v .Pa-q v和η-q v曲线图注：纵轴：左轴为He/m，右一轴为Pa/kw，右二轴为η；横轴：q v/m3/h。