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：z1+++H=z2+++(1-1)
由于两截面间的管子较短，通常可忽略阻力项，速度平方差也很小，故也可忽略，则有
H=(z1-z2)+=H1+H2（表值）+H3
(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/_D_Dd__________πȍϨϨ_______________
η=^ ^/________________________________
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(1-6)
程H’=H(1-7)
轴功率N’=N
(^ )/_D_Dd__________ఒÖϨϨ________________
/____=(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+++=A+BQ2
(1-10)
其中
BQ2=+=+
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
h
d1
d0d2
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
==gh
(1-11)
观景为，孔板锐孔直径为,流体流经孔板后所形成缩脉的直径为流体
密度为__ ___________________由于缩脉位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积难以知道，
而孔口的面积为已知，可用孔板孔径处的,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：
-C(1-12) 对于不可压缩流体，更具连续性方程可知：
(1-13)
经过整理：
(1-14)
令则又简化为根据和即可算出流体体积流量：
/s (1-15)
式中Q—流体的体积流量，
△P—孔板压差
—孔口面积
—流体密度
—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。
当一定时雷诺数超过某一值后，就接近于定值。
通常工业上定型的孔板流量计都在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
离心泵特性曲线装置参数如表所示
名称规格参数备注
入管口DN40 不锈钢管
出管口DN40 不锈钢管
装置参数水泵磁力驱动泵32CQ-15 流量：100L/min，程：15m
驱动功率：1.1kw,电压：
380v
转速：2900r/min
凯达自动化给水设
备
孔板流量计
=0.73，=0.021m
涡转流量计LWGY-25AOD3T/K 公称压力：03MPa，
精确度0.5级
自仪九仪
水箱0.60m×0.40m×
0.60m
不锈钢
高位槽φ0.11m×0.25m 不锈钢
流量调节阀1000WOG 球阀DN40 不锈钢
变频调节器MICRMASTER420 1.5KW,380V SIEMENS
装置控制点仪表序号名称传感元件及仪表参数显示仪表PI01 泵入口压力压阻式AI-708ES NI02 泵电机功率功率传感器AI-708ES PI03 泵出口压力压阻式AI-708ES PI04 涡轮流量涡轮流量计AI-708EYS △PI05 孔板压差WNK1151传感器AI-708ES TI06 水温差PT100 AI-708ES
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～R e之间的关系，并计算孔流系数。
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）
序号转速
/Hz
功率
/KW
水流量
V/(m3▪
h-1)
进口压力
/104Pa
出口压力
/104Pa
水温
/℃
压降
/104P
a
1 10. 0.17 0.93 0.4 0.7 25.9 0.39
2 12 0.19 1.19 0.
3 0.9 25.9 0.40
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
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。