离心泵实验（第6组）——工程楼102&104摘要本实验以水为介质，使用IHG32-125型离心泵性能实验装置，测定了不同流速下，离心泵的性能、孔板流量计的孔流系数以及管路的性能曲线。

实验验证了离心泵的扬程He随着流量的增大而减小，且呈2次方的关系；有效效率有一最大值，实际操作生产中可根据该值选取合适的工作范围；泵的轴功率随流量的增大而增大；当Re大于某值时，C0为一定值，使用该孔板流量计时，应使其在C0为定值的条件下。

一、实验目的1、熟悉离心泵的结构、性能铭牌及配套电机情况2、了解孔板流量计的结构、使用及变频器的作用3、了解计算机数据采集和控制系统4、掌握最小二乘法回归管路特性方程、扬程方程中的参数A、B5、学会选择、使用离心泵（由物性+泵特性+管路特性等决定）二、实验内容1、测定某一转速条件下的离心泵特性曲线2、测定阀门处于某一开度条件下的管路特性曲线3、测定孔板流量计的孔流系数C0随Re d变化关系二、实验原理1，离心泵特性曲线测定由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种损失，产生能量损失和摩擦损失、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，根据此曲线也可求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。

（1）泵的扬程 HeHe = H压力表+ H真空表+ H0H压力表——泵出口处的压力，mH2o；H真空表——泵入口处的真空度，mH2o；H0——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，H0=0.85m（2）泵的有效功率和效率由于泵在运转过程中存在能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值低，而输入功率又比理论值高，所以泵的总效率为η＝N e N轴N e＝QH 102eNe—泵的有效功率，Kw； Q—流量，m3/s； He—扬程，m；ρ—液体密度，kg/m3由泵轴输入离心泵的功率为N轴= N电*η电*η转N电—电机的输入功率，Kw；η电—电机效率，取0.9；η—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孔板流量计的构造原理如下图所示。

孔板流量计的构造原理图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，作为测量依据。

若管路直径d 1，孔板锐孔直径d 0，流体流经孔板后所形成缩脉的直径d 2，流体密度ρ，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处速度和压强分别为u 1，u 2和p 1，p 2，不考虑能量损失，由伯努利方程得：2221122u u p p gh --==ρ或=由于缩脉位置随流速变化而变化，缩脉处截面积S 2难以知道，孔口的面积已知，且测压口的位置在设备制成后不再改变，因此可用以孔板孔径处u 0代替u 2，考虑到流体因局部阻力造成的能量损失，用校正系数C 校正后，有：=对不可压缩流体，根据连续性方程有：0101S u u S =整理得0u =令0C =，则可简化为0u C =根据u 0和S 2，即可算出流体的体积流量V S 为：000Vs u S C S ==或0Vs C S =式中 V S —流体的体积流量，m 3/s ； Δp —孔板压差，Pa ； S 0—孔口面积，m 2； ρ—流体的密度，kg/m 3； C 0—孔流系数。

孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压头的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由实验测定。

当d 0/d 1一定时，雷诺数Re 超过某个数值后，C 0就接近于定值。

通常工业上定型的孔板流量计都在C 0为常数的流动条件下使用。

3，管路的特性曲线离心泵工作在工作点上时，有H H He H H ==++压力表真空表又 2v H z k q =∆+⋅测定不同频率下，H 与vq 的值，即可求得k 及z ∆的值。

三、实验流程图1、离心泵实验流程四、实验操作 1、检查试验装置2、启动水泵。

先关闭流量调节阀门，再按控制电柜绿色按钮，最后按变频器绿色按钮启动泵，频率自动升到50 Hz ；3、测泵特性。

固定频率(50Hz ≈2800r/min ），改变阀门开度，调节水流量从0到最大，记录出入口表压、轴功率、水流量（液位>200mm 、时间）等相关数据。

同时可测孔流系数。

4、测管路特性。

固定阀门开度，按变频器“△”或“▽”键改变电源频率，调节水流量从小到大，只记录孔板压降、进出口表压即可。

5、实验布点。

一般小流量比大流量密集，斜率变化大的区域或曲线拐点附近较密集，曲线点一般不少于10组；水 箱流量调节阀水 槽水 泵底阀灌泵阀排气阀孔板流量计放水阀变频仪标尺计量槽 S=495×495 mm 26、停泵。

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。

五、实验数据1)离心泵特性Ⅰ以孔流系数的标定（2800r/min）：水温度= 18.6 ℃孔板压降出口入口电机功率q v He NeηC0S0ρq v g轴功率15. 20.015-0.0150.530.0018470.850.015370.0289990.7253880.000459961998.5756.6491129.8070.477140.024-0.0140.530.0017731.8711350.032480.0612820.7253880.000459961998.5756.3830399.8070.47712. 70.037-0.0140.530.0016893.198610.0529010.0998130.7253880.000459961998.5756.0816719.8070.47711. 60.044-0.0130.530.0016154.0155180.0634940.1197990.7253880.000459961998.5755.814489.8070.47710. 20.054-0.0110.510.0015155.240880.0777530.1524570.7253880.000459961998.5755.4555259.8070.45990.062-0.0110.510.0014246.0577880.0844750.1656380.7253880.000459961998.5755.1278899.8070.4597.80.071-0.010.480.0013277.0789230.0919760.1916180.7253880.000459961998.5754.7778399.8070.4326.40.082-0.010.480.0012048.2021720.0966680.2013910.7253880.000459961998.5754.3338579.8070.4325.30.089-0.0090.460.0010979.019080.0968850.2106190.7253880.000459961998.5753.9501619.8070.41440.094-0.0090.440.0009569.5296470.08920.2027270.7253880.000459961998.5753.4419929.8070.3962.80.099-0.0080.420.00080410.142330.0798420.1901010.7253880.000459961998.5752.8947899.8070.3781.30.106-0.0070.390.00055910.959240.0599430.1537010.7253880.000459961998.5752.0113249.8070.351-0. 10.118-0.0060.35012.28671000.7253880.000459961998.57509.8070.3152)离心泵特性Ⅱ（40Hz）： H0= m 水温度=18.7 ℃ 40.02 Hz电机功率轴功率He Neηd0S0C0S q v u1dρg q v0. 530.47719.741#DIV/0!#DIV/0!0.02420.000459961#DIV/0!0.245025#DIV/0!#DIV/0!0.042998.5759.807#DIV/0!0. 680.61217.800840.1031930.1686150.02420.0004599610.7688080.2450250.0005920.4274040.042998.5759.8072.1317180. 680.61217.290270.1403260.2292910.02420.0004599610.7478440.2450250.0008290.5983660.042998.5759.8072.9844050. 690.62116.064910.1586790.2555210.02420.0004599610.7389040.2450250.0010090.7282340.042998.5759.8073.6321350. 740.66616.064910.1704490.2559290.02420.0004599610.7231890.2450250.0010840.7822520.042998.5759.8073.9015520. 750.67514.941660.1832820.2715290.02420.0004599610.7275220.2450250.0012530.9043820.042998.5759.8074.5106880. 770.69314.431090.1941930.2802210.02420.0004599610.7242690.2450250.0013750.9921240.042998.5759.8074.948310. 790.71113.512070.1944750.2735230.02420.0004599610.7177920.2450250.001471.0611410.042998.5759.8075.292540. 810.72912.286710.1950430.2675490.02420.0004599610.7377620.2450250.0016211.1703760.042998.5759.8075.837360. 810.72911.46980.1861210.255310.02420.0004599610.711720.2450250.0016581.1963850.042998.5759.8075.9670790. 830.74710.142330.173780.2326380.02420.0004599610.7109990.2450250.001751.2632630.042998.5759.8076.3006430. 850.7659.019080.1606220.2099640.02420.0004599610.705290.2450250.0018191.3130280.042998.5759.8076.548850. 860.7747.6916040.1482630.1915540.02420.0004599610.7314620.2450250.0019691.4211710.042998.5759.8077.0882230. 880.7926.3641290.1254010.1583340.02420.0004599610.7188680.2450250.0020131.4527530.042998.5759.8077.2457390. 890.8015.0366530.1014010.1265930.02420.0004599610.7117740.2450250.0020561.4843340.042998.5759.8077.4032550. 910.8191.4626810.0308760.03770.02420.0004599610.7046150.2450250.0021561.556340.042998.5759.8077.7623923)管路特性Ⅰ（固定阀门1/4开度）：水温度=18.6 ℃频率孔板压降出口入口q v H C0S0ρq v g50 1.60.175-0.0070.00061618.005070.7253880.00046998.575 2.2163719.80746 1.30.147-0.0070.00055915.145890.7253880.00046998.575 2.0113249.80742.05 1.10.122-0.0060.00051712.695170.7253880.00046998.575 1.8621249.80738.030.80.098-0.0060.00044810.244440.7253880.00046998.575 1.6126479.80737.060.60.076-0.0060.0003957.9979450.7253880.00046998.575 1.4222219.80735.080.60.081-0.0060.0003958.5085120.7253880.00046998.575 1.4222219.80731.040.40.061-0.0060.000334 6.4662420.7253880.00046998.575 1.2019969.80730.070.40.057-0.0060.000334 6.0577880.7253880.00046998.575 1.2019969.80727.080.20.044-0.0060.000259 4.7303130.7253880.00046998.5750.9310629.80725.990.20.039-0.0060.000259 4.2197450.7253880.00046998.5750.9310629.80722.06 0.10.02 -0.006 0.000211 2.279589 0.725388 0.00046 998.575 0.760209 9.8074)管路特性Ⅱ（固定阀门4/4开度）：水温度=18.6 ℃频率 孔板压降 出口 入口 q v H C0 S0ρ q vg 50 22 0.027 -0.016 0.00222 1.973248 0.725388 0.000459961 998.575 7.991238 9.807 47.05 20 0.024 -0.016 0.002117 1.666908 0.725388 0.000459961 998.575 7.62107 9.807 44.05 17.9 0.022 -0.015 0.002003 1.564794 0.725388 0.000459961 998.575 7.211975 9.807 41.01 15.8 0.019 -0.014 0.001883 1.360567 0.725388 0.000459961 998.575 6.778233 9.807 38.03 13.3 0.017 -0.013 0.001728 1.258454 0.725388 0.000459961 998.575 6.222578 9.807 35.03 11.2 0.015 -0.013 0.001587 1.054227 0.725388 0.000459961 998.575 5.714223 9.807 32.08 9.2 0.012 -0.011 0.00144 0.952113 0.725388 0.000459961 998.575 5.183933 9.807 29.05 7.1 0.008 -0.01 0.001267 0.645773 0.725388 0.000459961 998.575 4.561253 9.807 25.98 5.3 0.005 -0.009 0.001097 0.441546 0.725388 0.000459961 998.575 3.950161 9.807 23.08 3.7 0.004 -0.008 0.00092 0.441546 0.725388 0.000459961 998.575 3.313674 9.807 20.02 2.4 0.003 -0.007 0.000747 0.441546 0.725388 0.000459961998.575 2.687744 9.807六、实验结果作图及分析0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.00扬程扬程 /m水流量 / m 3*h -1轴功率 K W效率50HZ 泵特性曲线0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0扬程 /m水流量 / m 3*h -1轴功率 K W效率40HZ 泵特性曲线扬程 /m流量q v / m3*h -1离心泵特性曲线七、思考题1、离心泵启动前为何要灌泵，且要关闭流量调节阀？这跟“气蚀”有关系吗？答：离心泵是靠叶轮旋转产生的离心力把水排出，泵内的水排出后形成真空，又把水吸进泵中，依次循环工作。