实验名称：离心泵性能试验一、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.测定管路的特性曲线。

4.熟悉个孔板流量计的构造、性能和安装方法。

5.测定孔板流量计的孔流系数。

二、实验原理：1. 离心泵特性曲线的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以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，不可不免的会产生阻力损失，如摩擦损失、环流损失等，实际压头小于理论压头，且难以计算。

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、η-Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。

根据曲线可以找到最佳操作范围，作为选择泵的依据。

(1)泵的扬程由伯努利方程，泵的实际压头He如下：H e=p2−p1ρg+u22−u122g+H0+∑H f其中，动能项相比于压头项数量级很小，可以忽略；损失项由于管路较短，损失较小，可以忽略，因此得到：H e=H2−H1+H0式中H2——泵出口处的压力，mH2OH1——泵入口处的压力，mH2OH0——出口压力表和入口压力表的垂直距离，m(2)泵的有效功率和效率泵在运转过程中存在能量损失，因此泵的实际和流量较理论低，而输入功率又比理论值高，有泵的总效率：η=N e/N轴N e=q v H eρg1000=q v H eρ102N 轴=N电η电η转式中 N e ——泵的有效功率，kWq v ——流量，m 3/s H e ——扬程，m ρ——流体密度，kg/ m 3N 轴——泵轴输入离心泵的功率，kW N 电——电机的输入功率，Kw η电——电机效率，取0.9 η转——传动装置的效率，取1.02. 孔板流量计孔流系书的测定 孔板流量计的结构如图1所示。

图1 孔板流量计构造原理在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压力传感器的两端连接。

孔板流量计是根据流通通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压差作为测量依据。

若管路的直径为d 1，锐孔的直径为d 0，流体流经孔板后所形成缩脉的直径为d 2，流体的密度为ρ，孔板前测压导管截面处与缩脉截面处的速度和压强分别为u 1、u 2和p 1、p 2，根据伯努利方程，不考虑能量损失可得：u 22−u 122=p 2−p 1ρ=gℎ 或 √u 22−u 12=√2Δp/ρ=√2gℎ由于缩脉的位置随流速的变化而变化，缩脉处的截面积S 2难以知道，而孔口的面积已知，且测压口的位置不变，因此可以用孔口处的u 0代替u 2，考虑流体因局部阻力造成的能量损失，用校正系数C 校正后，有：√u 22−u 12=C √2Δp/ρ=C √2gℎ对不可压缩流体，根据连续性方程有：u 1=u 0S 0/S 1 整理得：ud d√2gℎu0=√1−(S0S)21⁄)2，则可简化为：令C0=C/√1−(S0S1u0=C0√2gℎ由u0和S0可以算出流体的体积流量：V s=u0S0=C0S0√2gℎ或：V s=C0S0√2Δp/ρ式中V s——流体的体积流量，m3/sΔp——孔板压差，PaS0——孔口面积，m2ρ——流体的密度，kg/ m3C0——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，具体值由实验测得。

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。

三、装置和流程：图2所示为离心泵性能试验带控制点的工艺流程。

图2 泵性能实验带控制点的工艺流程1-水箱；2-离心泵；3-涡轮流量计；4-主管路切换阀；5-孔板流量计；6-流量调节阀；7-变频器四、操作要点：1.开泵：在关闭所有阀门的情况下，按变频器绿色按钮启动泵，固定频率在50Hz，观察泵出口压力表在0.2MPa左右，即可开始实验。

2.排气：由于实验涉及到最大流量操作，所有管路都需排气。

在关闭测压口排气阀的情况下，令流量5~6m3/h进行主管路2min以上，再保持流量1~2m3/h，打开测压口排气阀，进行测压管路的排气。

3.测定泵的特性及孔板流量计孔流系数：打开全部支路阀门，调节流量最大，记录一组数据；关闭部分支路阀门，记录一组数据；仅开启孔板支路，调节流量从最大值到0，记录流量、泵的入口压力、出口压力、电机功率、孔板的压降，测定10~12组数据。

4.测定管路特性：仅开启孔板支路，调节流量到最大值的1/3~1/2，调节变频器从50Hz 到0，记录流量、泵的入口压力、出口压力，测定10~12组数据。

五、原始数据及处理：1.原始数据记录水的物理性质：测定泵的特性时，25℃下，ρ=996.95kg/m3，μ=0.8973mPa/s测定管路特性时，26.5℃下，ρ=996.58g/m3，μ=0.8641mPa/s(1)泵的特性及孔板流量计孔流系数测定实验数据孔径18.0mm管径27.0mm，出入口压力表垂直距离H0=0.2m，压差计零点误差p0=0.04kPa。

表1 泵特性及孔流系数测定原始数据表序号q v/(m3*h-1) H2/m H1/m N电/kW Δp/kPa1 9.32 7.2 -2.7 0.842 9.07 7.8 -2.6 0.833 7.36 11.7 -1.7 0.80 53.584 6.62 13.3 -1.3 0.77 43.255 5.92 14.6 -1.0 0.76 34.626 5.21 15.8 -0.7 0.72 26.937 4.50 16.9 -0.5 0.68 20.008 3.59 18.0 -0.2 0.63 12.749 2.83 18.9 0.0 0.58 7.8810 2.10 19.7 0.1 0.55 4.4611 1.44 20.3 0.2 0.51 2.1612 0.67 21.1 0.3 0.48 0.5413 0.00 21.8 0.3 0.46(2)管路特性实验出入口压力表的垂直距离H0=0.2m。

表1 管路特性实验原始数据表序号q v/(m3*h-1) H2/m H1/m1 3.35 18.40 -0.12 3.10 15.00 0.03 2.66 12.10 0.04 2.31 9.40 0.15 1.96 7.00 0.16 1.62 5.00 0.27 1.28 3.40 0.28 0.95 2.10 0.39 0.63 1.10 0.310 0.28 0.60 0.32.数据处理表3 离心泵特性实验数据处理表序号q v/(m3*h-1) H2/m H1/m N电/kW H e/m N e/kW N轴/Kw η1 9.32 7.2 -2.7 0.84 10.1 0.256 0.756 0.3382 9.07 7.8 -2.6 0.83 10.6 0.261 0.747 0.3493 7.36 11.7 -1.7 0.80 13.6 0.272 0.720 0.3774 6.62 13.3 -1.3 0.77 14.8 0.266 0.693 0.3845 5.92 14.6 -1.0 0.76 15.8 0.254 0.684 0.3716 5.21 15.8 -0.7 0.72 16.7 0.236 0.648 0.3657 4.50 16.9 -0.5 0.68 17.6 0.215 0.612 0.3518 3.59 18.0 -0.2 0.63 18.4 0.179 0.567 0.3169 2.83 18.9 0.0 0.58 19.1 0.147 0.522 0.28110 2.10 19.7 0.1 0.55 19.8 0.113 0.495 0.22811 1.44 20.3 0.2 0.51 20.3 0.079 0.459 0.17312 0.67 21.1 0.3 0.48 21.0 0.038 0.432 0.08813 0.00 21.8 0.3 0.46 21.7 0.000 0.414 0.000 计算示例：由表3中第1组数据为例，H e=H2−H1+H0=(7.2−(−2.7)+0.2)m=10.1mN e=q v H eρ102=9.32×10.1×996.95(102×3600)kW=0.256kWN 轴=N电η电η转=0.84×0.9×1kW=0.756kWη=N eN轴=0.2560.756=0.338表4 管路特性实验数据处理表序号q v/(m3*h-1) H2/m H1/m H/m1 3.35 18.4 -0.1 18.72 3.10 15.0 0.0 15.23 2.66 12.1 0.0 12.34 2.31 9.4 0.1 9.55 1.96 7.0 0.1 7.16 1.62 5.0 0.2 5.07 1.28 3.4 0.2 3.48 0.95 2.1 0.3 2.09 0.63 1.1 0.3 1.010 0.28 0.6 0.3 0.5 计算示例：由表4中第1组数据为例，H=H2−H1+H0=(18.4−(−0.1)+0.2)m=18.7m图2 泵特性曲线及管路特性曲线由图知，q v=6.6 m3*h-1时，有最高效率0.39在最高效率的92%以内，得到工作区间5.20~8.42 m3*h-1表5 孔板流量计孔流系数数据处理表序号 V s /(m 3*h -1) Δp/kPa Re C 0 1 7.36 53.58 107171 0.775 2 6.62 43.25 96396 0.776 3 5.92 34.62 86203 0.776 4 5.21 26.93 75864 0.775 5 4.50 20.00 65526 0.777 6 3.59 12.74 52275 0.777 7 2.83 7.88 41208 0.779 8 2.10 4.46 30579 0.770 9 1.44 2.16 20968 0.762 100.670.5497560.730计算示例：由表5中第1组数据为例，由V s =C 0S 0√2Δp/ρ ，得到C 0的计算式：C V S 0√2Δpρ=7.363.144×0.0182√2×(53.58−0.04)×1000996.9513600=0.775 u =V s A =4V s πd 12=4×7.363.14×0.0272×3600m/s =3.57m/s Re =d 1uρμ=0.027×3.57×996.950.8973×10−3=107171图3 孔流系数·Re 曲线五、结果讨论分析1.泵特性曲线通过实验，得到了离心泵的He-Q 、N-Q 、η-Q 三条曲线。