化工原理实验报告
实验名称：离心泵特性曲线实验报告：克川
专业：化学工程与工艺（石油炼制）班级：化工11203
学号：201202681
离心泵特性曲线实验报告
一、 实验目的
1. 了解离心泵的结构与特征，熟悉离心泵的使用。

2. 测定离心泵在恒定转速下的特征曲线，并确定离心泵的最佳工作围。

3. 熟悉孔板流量计的构造与性能以及安装方法。

4. 测量孔板流量计的孔流系数C 岁雷诺数R e 变化的规律。

5. 测量管路特性曲线。

二、 基本原理
离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒 定转速下泵的扬程H 、功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵流动规律的宏观表现形式。

由于泵部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。

2.1扬程H 的测定与计算
取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： z 1+
P 1ρg +U 12
2g
+H=z 2+
P 2
ρg +U 22
2g
+∑h f (1-1)
由于两截面间的管子较短，通常可忽略阻力项∑h f ，速度平方差也很小，故也可忽略，则有
H=(z 1-z 2)+
p 1−p 2ρg
=H 1+H 2（表值）+H 3 (1-2)
由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。

2.2轴功率N 的测量与计算
N=N 电k(w) (1-3)
其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取0.90
2.3效率η的计算
泵的效率η是泵的有效功率Ne 与轴功率N 的比值。

有效功率Ne 是单位时间流体经过泵时所获得的实际功率，轴功率N 是单位时间泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。

泵的有效功率Ne 可用下式计算：
N e =HQ ρg (1-4)
η=
HQρg N
×100％ (1-5)
2.4 转速改变时各参数的换算
泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。

但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q 的变化，多个实验点的转速n 将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n′（可取离心泵的额定转速2900rpm ）的数据。

换算关系如下：
流量 Q ,
=Q n ,
n (1-6) 程 H ’=H (n ,
n )2 (1-7) 轴功率 N
’
=N (n ,n )2
(1-8)
效率 η=
ρgH’Q , N
=
QHgρ
N
(1-9)
2.5管路特性曲线H-Q
当离心泵安装在特定的管路系统时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵 身的特性有关，海域管路特性有关，也就是说，在液体输送的过程中，泵与管路二者是相互制约的。

在一定的管路上，泵所提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。

将泵的特性曲线与管路的特性曲线绘在同一坐标图上。

两曲线交点即为泵在该管路上的工作点。

因此。

可通过改变泵转速来改变泵的特征曲线，从而得出管路特性曲线。

泵的压头H 计算同上
H=△z+
∆P ρg +
∆u 2
2g
+∑h f =A+BQ 2 (1-10) 其中 BQ 2
=
∆u 22g
+∑h f =
∆u 22g
+(8λ
π2g
)(l +∑l e d 5
)Q 2
当H=H 时，调节流量，即可得到管路特性曲线H-Q 。

2.6孔板流量计孔流系数的测定
孔板流量计的结构如图所示
d
d 0
d 2
孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，造成孔板前后压强差,作为测 量的依据。

根据波努利方程，暂不考虑能量损失，可得
u 22−u 122=P 1−P 2
ρ
=gh (1-11) 观景为d 1，孔板锐孔直径为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u 1,u 2与P 1,P 2由于缩脉位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积A 2难以知道， 而孔口的面积为已知，可用孔板孔径处的u 0来代替u 2,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：
√u 02−u 12-C √2gh (1-12)
对于不可压缩流体，更具连续性方程可知：u 1=u 0A
0A 1
(1-13)
经过整理：u 0=√2gh
√1−(0A 1
)2
(1-14)
令C 0=√1−(0A 1
)2
则又简化为u 0=C 0√2gh
根据u 0和A 0即可算出流体体积流量：
Q =u 0·A 0=C 0·A 0·√2gh m 3/s (1-15) 式中 Q —流体的体积流量， △P —孔板压差
A 0—孔口面积
ρ— 流体密度
C0—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准
数共同决定的，具体数值由实验确定。

当d0
d1
⁄一定时雷诺数超过某一值后，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．实验装置与流程
3.1实验装置与流程
离心泵特性曲线测定装置流程如图
3.2装置参数
四．实验步骤与注意事项
4.1实验步骤
1.水箱加水。

给离心泵灌水，排出泵气体。

2.检查电源和信号线是否与控制柜连接正确，检查各阀门开度和仪表自检情况，试开状态下检查点击和离心泵是否运转正常。

3.实验时，逐渐打开阀门以增大流量，待各仪表读数显示稳定后，读取相应的数据。

4.测定管路特征曲线时，固定阀门开度，改变离心泵电机频率，测定液体的流量、离心泵进、出口压力以及电机频率。

5.记录流量及孔板两端压降，测定孔板流量计的C0～R e之间的关系，并计算
孔流系数C0。

6.测十组数据后，可以停泵，同时记下设备的相关数据。

4.2注意事项
1.一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防离心泵气缚。

同时注意定期对泵保养，以防叶轮被固体颗粒损坏。

2.泵运转过程中，勿碰泵的主轴部分，因其高速运转，可能会缠绕并伤害身体接触部位。

五．实验数据记录与处理
1.记录实验原始数据
表4 离心泵特性曲线数据记录表
表一 管路特性曲线测定数据记录表（固定阀门中等）
表二
孔板压差数据记录表
表三 离心泵性能测定数据记录表（用阀门改变流量）
2、数据处理
表四 离心泵性能测定数据处理表
表五 离心泵性能测定数据修正表
表六 管路特性曲线测定数据处理表 表七 孔流系数的处理表
3、作图
一定转速下的H ～Q 、N ～Q 、η～Q 曲线
流量Q/m 3·s -1
压头H e /m
1020
304050607080
有效功率Ne/W 效率η/%
图1 离心泵特性曲线
分析实验结果，判断泵最佳工作围
由泵的效率与流量关系图可得，在流量0.70-7.00m 3/h 围，泵的效率逐渐升高，但在5.0-7.0区间，泵的效率趋于平缓；而在电机功率与流量关系图中，电机的效率随着流量的升高而升高。

由此在实验围我们可判定泵的最佳工作围在流量控制在5.0-7.0m 3/h 。

管路特性曲线
压头H e /m
流量Q/m 3·s -1
B
图2 管路特性曲线
六、 思考题
1、试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？ 答：减小泵的启动功率，从而达到保护电机的目的。

2、启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？
答：（1）防止气缚现象的发生 （2）水管中还有空气没有排除
3、为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？还有其他方法调节流量？
答：优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。

4、泵启动后，出口阀如果打不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？ 答：不会，因为水不能运输上去。

5、正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？ 答：不合理。

容易产生节流损失产生压损压力降低，易造成汽蚀的发生。