泵特性综合实验系统指导书与报告.docx
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泵特性综合实验系统指导书与报告
泵特性综合实验系统
指导书与实验报告
毛根海
国家工科力学基地
水利实验室
浙江大学
2006年6月
单泵特性曲线测定实验
指导书与实验报告
一、实验目的与要求
1、掌握水泵的基本测试技术，了解实验设备及仪器仪表的性能和操作方法；
2、测定P—100自吸泵单泵的工作特性，作出特性曲线；
二、仪器简介
1、仪器装置简图如图2.1所示。
（单泵实验选定1#泵为实验泵）
图2.1泵特性综合实验仪装置图
1．5#流量调节阀2．2#实验泵3．功率表4．1#实验泵
5．4#流量调节阀6．输水管道7．文透利流量计8．压差电测仪
9．蓄水箱10．2#泵压力表11．2#泵稳压罐12．光电转速仪
13．2#进水阀14．3#进水阀15．1#泵稳压罐16．进水管道
17．压力真空表18．1#泵压力表19．1#进水阀
2、实验条件设置：
单泵特性曲线测定实验，选定1#泵作为实验泵，需关闭2#、3#、5#阀门。
三、实验原理
对应某一额定转速n，泵的实际扬程H，轴功率N，总效率η与泵的出水流量Q之间的关系以曲线表示，称为泵的特性曲线，它能反映出泵的工作性能，可作为选择泵的依据。
泵的特性曲线可用下列三个函数关系表示
H=f1（Q）；N=f2（Q）；η=f3（Q）
这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下：
1）、流量Q（10-6m3/s）
用文透利流量计7、压差电测仪8测量，并据下式确定Q值
Q=A（Δh）B
（1）
式中：
A、B——预先经标定得出的系数，随仪器提供；
Δh——文丘里流量计的测压管水头差，由压差电测仪8读出（单位cm水柱）；
Q——流量（10-6m3/s）
2）、实际扬程H（m水柱）
泵的实际扬程系指水泵出口断面与进口断面之间总能头差，是在测得泵进、出口压强，流速和测压表表位差后，经计算求得。
由于本装置内各点流速较小，流速水头可忽略不记，故有：
H=102（hd-hs）
（2）
式中H——扬程（m水柱）；
hd——水泵出口压强（MPa）；
hs——水泵进口压强（MPa），真空值用“－”表示。
3）、轴功率（泵的输入功率）N（W）
（3）
（4）
（5）
式中：
K——功率表表头值转换成实际功率瓦特数的转换系数；
P——功率表读数值（W）；
——电动机效率；
a、b、c、d——电机效率拟合公式系数，预先标定提供。
4）、总效率η
（6）
式中：
ρ——水的容重1000kg/m3；
g——重力加速度（g=9.8m/s2）。
5）、实验结果按额定转速的换算
如果泵实验转速n与额定转速nsp不同，且转速满足
，则应将实验结果按下面各式进行换算；
（7）
（8）
（9）
（10）
式（7）~（10）中带下标“0”的各参数都指额定转速下的值。
四、实验步骤与方法
1）实验前，必须先对照图2.1，熟悉实验装置各部分名称与作用，检查水系统和电系统的连接是否正确，蓄水箱的水量是否达到规定要求。
记录有关常数。
2）泵启动与系统排气：
全开1#、4#阀，启动1#实验泵，再打开功率表开关（泵启动前，功率表开关3一定要置于“关”的位置）。
待输水管道6中气体排尽后，关闭4#阀，排除电测仪8中压差传感器两连接管内的气泡。
3）压差电测仪8调零：
在4#阀全关（即流量为零）状况下，电测仪应显示为零，否则应调节其调零旋钮使其显示为零。
4）在1#阀全开情况下，调节4#阀，控制1#实验泵的出水流量。
5）测记功率表3的表值，同时测记电测仪8、压力表18与真空压力表17的表值。
6）测记转速：
将光电测速仪射出的光束对准贴在电机转轴端黑纸上之反光纸，即可读出轴的转速。
转速须对应每一工况分别测记。
7）按上述步骤4）～6），调节不同流量，测量7～13次。
8）在4#阀半开情况下（压力表18读数值约在0.05MPa左右），调节1#进水阀来控制泵的出水流量，在不同开度下，按上述第4、5、6步骤测量2～3次，其中一次应使真空压力表17之表值达-0.07MPa左右。
9）实验结束，先关闭功率表电源，再关闭水泵电源，检查电测仪8是否为零，如不为零应进行修正。
最后关闭电测仪电源。
五、实验成果及要求
1）有关常数实验装置台号No.
流量换算公式系数A=B=
电动机效率换算公式系数：
a= b= c= d=
功率表转换系数K=
泵额定转速nsp= （r/min）
2）记录及计算表格
表1实验记录表
项目
序号
转速n
（r/min）
功率表
读值
P（W）
流量计
读值
h
（cmH2O）
真空表
读值
hs（MPa）
×10-2
压力表
读值
hd（MPa）
×10-2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
表2泵特性曲线测定实验结果
序号
实验换算值
Nsp=（r/min）时的值
转速n
（r/min）
流量
Q
（m3/s
×10-6）
总
扬程
H（m）
泵输入
功率
N（W）
流量
Q0
（m3/s
×10-6）
总
扬程
H0（m）
泵输入
功率
N0
（W）
泵
效率
η（%）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3）根据实验值在同一图上绘制H0～Q0、N0～Q0、η0～Q0曲线。
本实验曲线应自备毫米方格纸绘制，图中的公用变量Q0为横坐标，纵坐标则分别对应H0、N0、η0，用相应的分度值表示。
坐标轴应注明分度值的有效数字、名称和单位；不同曲线分别以函数关系予以标注。
六、试验分析与计论
1）对本试验装置而言，泵的实际扬程（总扬程）即为进出口压强差，如式
（2）所示，为什么？
2）本实验P—100自吸泵与离心泵的特性曲线相比较有何异同？
它们在启动操作和运行过程中应分别注意什么？
3）当水泵入口处真空度达7～8mH2O左右时，泵的性能明显恶化，试分析原因。
4）由实验知泵的出水流量越大，泵进口处的真空度也越大，为什么？
5）本实验泵装机高程能否高于吸水井水面8m？
为什么？
6）本实验设备中，压力表前为何要设置稳压筒，有何作用？
压力表的安装高度有何要求？
7）1#进水阀在本试验装置中有何作用？
去掉该阀，本试验装置又将如何布置？
双泵串联实验
指导书与实验报告
一、实验目的与要求
1）掌握串联泵的测试技术；
2）测定P—100自吸泵在双泵串联工况下扬程H~流量Q特性曲线，掌握双串联泵特性曲线与单泵特性曲线之间的关系。
二、仪器简介
1．仪器装置简图如图3.1所示
图3.1串联泵特性曲线测定装置图
1．5#流量调节阀2．2#实验泵3．功率表4．1#实验泵
5．4#流量调节阀6．输水管道7．文透利流量计8．压差电测仪
9．蓄水箱10．2#泵压力表11．2#泵稳压罐12．光电转速仪
13．2#进水阀14．3#进水阀15．1#泵稳压罐16．进水管道
17．压力真空表18．1#泵压力表19．1#进水阀
2、设置实验条件：
关闭功率表。
在关闭2#、4#阀，开启1#、#3#、5#阀状态下，开启1#实验泵与2#实验泵，两台实验泵形成串联工作回路。
三、实验原理
前一台水泵的出口向后一台泵的入口输送流体的工作方式，称之为水泵的串联工作。
水泵的串联意味着水流再一次得到新的能量，前一台水泵把扬程提到H1后，后一台水泵再把扬程提高H2。
即已知水泵串联工作的两台或两台以上水泵的性能曲线函数分别为H1=f1（Q1）、H2=f1（Q2）、…，则水泵串联工作后的性能曲线函数为在流量相同情况下各串联水泵的扬程叠加：
H=f（Q）=f1（Q1）+f2（Q2）+…=H1+H2+…
这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下：
1）流量Q（10-6m3/s）
用文透利流量计7、压差电测仪8测量，并据下式确定Q值
Q=A（Δh）B
式中：
A、B——预先经标定得出的系数，随仪器提供；
Δh——文丘里流量计的测压管水头差，由电测仪8读出（单位cm水柱）；
Q——流量（10-6m3/s）
2）实际扬程H（m水柱）
泵的实际扬程系指水泵出口断面与进口断面之间总能头差，是在测得泵进、出口压强，流速和测压表表位差后，经计算求得。
由于本装置内各点流速较小，流速水头可忽略不记，故有：
H=102（hd-hs）
式中：
H——扬程（m水柱）；
hd——水泵出口压强（MPa）；
hs——水泵进口压强（MPa），真空值用“－”表示。
四、实验步骤与方法
1）实验前，必须先对照图3.1，熟悉实验装置各部分名称与作用，检查水系统和电系统的连接是否正确，蓄水箱的水量是否达到规定要求。
记录有关常数。
2）压差电测仪8调零：
在流速为零状态下，压差电测仪8显示数值应为零，否则应调节其调零旋钮使其显示为零。
3）测定1#实验泵流量~扬程：
关闭2#、3#、5#阀，全开1#阀，关闭2#实验泵，开启1#实验泵，开启4#阀，待流量稳定后，测记流量（即压差电测仪8表值）及扬程（即压力表18表值与压力真空表17表值之差）。
调节4#阀开度，改变流量，在不同流量下重复测量7~10次，分别记录相应流量、扬程。
4）测定2#实验泵流量~扬程：
先关闭1#实验泵，再关闭3#、4#阀，全开1#、2#阀，开启2#实验泵，调节5#阀，改变流量多次，每次分别使流量达到上述第3步各次设定的流量值（即压差电测仪8表值对应相等），测记各流量下扬程（即压力表10表值与压力真空表17表值之差）。
5）测定1#、2#实验泵串联工作流量~扬程：
先关闭2#实验泵电源，再关闭2#、4#阀，全开1#、3#阀，同时开启1#、2#实验泵，调节5#阀，改变流量多次，每次分别使流量也达到上述第3步设定的流量（即压差电测仪8表值对应相等），测记各流量下扬程（即压力表10表值与压力真空表17表值之差）。
6）实验结束，先打开所有阀门，再关闭水泵电源，检查电测仪8是否为零，如不为零应进行修正。
最后关闭电测仪电源。
7）根据实验数据分别绘制单泵与双泵流量Q~扬程H特性曲线。
五、实验成果及要求
1）有关常数实验装置台号No.
流量换算公式系数：
A=B=
2）记录及计算表格
表3串联实验记录表
项目
序号
流量
1#实验泵
2#实验泵
Σ
串联工作
电测仪
h
（cmH2O）
流量
Q
（ml/s）
压力表
hd（MPa）
×10-2
真空表
hs（MPa）
×10-2
扬程
H1
（m）
压力表
hd（MPa）
×10-2
真空表
hs（MPa）
×10-2
扬程
H2
（m）
H1+H2
（m）
压力表
hd（MPa）
×10-2
真空表
hs（MPa）
×10-2
总扬程
H
（m）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
六、试验分析与计论
1）结合实验成果，分析讨论两台同性能泵在串联工作时，其其扬程能否增加一倍？
试分析原因。
2）试分析泵串联系统中两泵之间的管道损失对实验数据的影响。
3）当两台泵的特性曲线存在差异时，两泵串联系统的特性曲线与单泵的特性曲线之间应当存在怎样关系？
4）若要将Q~H曲线转换成Q0~H0曲线，应如何实验？
实验结果有和异同？
双泵并联实验
指导书与实验报告
一、实验目的与要求
1）掌握并联泵的测试技术；
2）测定P—100自吸泵在双泵并联工况下扬程H~流量Q特性曲线，掌握双并联泵特性曲线与单泵特性曲线之间的关系。
二、仪器简介
1、仪器装置简图如图4.1所示。
图4.1双泵并联实验装置图
1．5#流量调节阀2．2#实验泵3．功率表4．1#实验泵
5．4#流量调节阀6．输水管道7．文透利流量计8．压差电测仪
9．蓄水箱10．2#泵压力表11．2#泵稳压罐12．光电转速仪
13．2#进水阀14．3#进水阀15．1#泵稳压罐16．进水管道
17．压力真空表18．1#泵压力表19．1#进水阀
2、实验条件设置：
关闭功率表。
在关闭3#阀，开启1#、2#、4#、5#、阀状态下，开启1#实验泵与2#实验泵，两台实验泵形成并联工作回路。
三、实验原理
两台或两台以上的水泵向同一压力管道输送流体的工作方式，称之为水泵的并联工作。
水泵在并联工作下的性能曲线，就是把对应同一扬程H值的各个水泵的流量Q值叠加起来。
若两台或两台以上水泵的性能曲线函数关系已知，分别为H1=f1（Q1）、H2=f1（Q2）、…，这样就可得到两台或两台以上水泵并联工作的性能曲线函数关系：
H=f’1（Q1+Q2）
这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下：
1）流量Q（10-6m3/s）
用文透利流量计7、压差电测仪8测量，并据下式确定Q值
Q=A（Δh）B
式中：
A、B——预先经标定得出的系数，随仪器提供；
Δh——文丘里流量计的测压管水头差，由电测仪8读出（单位cm水柱）；
Q——流量（10-6m3/s）
2）实际扬程H（m水柱）
泵的实际扬程系指水泵出口断面与进口断面之间总能头差，是在测得泵进、出口压强，流速和测压表表位差后，经计算求得。
由于本装置内各点流速较小，流速水头可忽略不记，故有：
H=102（hd-hs）
式中：
H——扬程（m水柱）；
hd——水泵出口压强（MPa）；
hs——水泵进口压强（MPa），真空值用“－”表示。
四、实验步骤与方法
1）实验前，必须先对照图4.1，熟悉实验装置各部分名称与作用，检查水系统和电系统的连接是否正确，蓄水箱的水量是否达到规定要求。
记录有关常数。
2）压差电测仪8调零：
在流速为领状态下，压差电测仪8显示数值应为零，否则应调节其调零旋钮使其显示为零。
3）测定1#实验泵扬程~流量：
关闭、2#、3#、5#阀，全开1#阀，开动1#实验泵，调节4#阀，使扬程达到某一设定扬程（即压力表18表值与压力真空表17表值之差），测记电测仪8表值。
改变扬程7~10次，并测记电测仪8在相应扬程下各读值，并换算出相应流量。
4）测定2#实验泵扬程~流量：
先关闭1#实验泵电源，再关闭3#、4#阀，全开1#阀，开启2#实验泵，调节5#阀，改变扬程多次，使每次扬程分别达到上述第3步设定的各次扬程值，分别测记压差电测仪8表值，并换算出相应流量。
5）测定1#、2#实验泵并联工作扬程~流量：
先关闭2#实验泵，再关闭3#阀，全开1#、2#阀，同时开启1#、2#实验泵，分别调节4#、5#阀，改变扬程多次，使每次两实验泵扬程均达到上述第3步设定的各次对应扬程值，分别记录压差电测仪8表值，并换算出各相应流量。
6）实验结束，先打开所有阀门，再关闭水泵电源，检查电测仪8是否为零，如不为零应进行修正。
最后关闭电测仪电源。
7）根据实验数据分别绘制单泵与双泵扬程H~流量Q特性曲线。
五、实验成果及要求
1、有关常数实验装置台号No.
流量换算公式系数：
A=B=
2、记录及计算表格
表4并联实验记录表
项目
序号
1#泵
压力表
hd1（MPa）
×10-2
2#泵
压力表
hd2（MPa）
×10-2
真空表
hs（MPa）
×10-2
扬程
H
（m）
1#实验泵
2#实验泵
Σ
并联工作
电测仪
h1
（cmH2O）
流量
Q1
（ml/s）
电测仪
h2
（cmH2O）
流量
Q2
（ml/s）
Q1+Q2
电测仪
h
（cmH2O）
流量
Q
（ml/s）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
六、试验分析与计论
1）结合实验成果，分析讨论两台同性能泵在并联工作时，其流量能否增加一倍？
试分析原因。
2）对泵的并联系统，试分析连接两泵的并联管道的损失实验结果所产生的影响。
3）试分析并联管道上两管道交叉管的局部损失对流动影响。
4）当两台泵的特性曲线存在差异时，两泵并联系统的特性曲线与单泵的特性曲线之间应当存在怎样关系？
5）若要将Q~H曲线转换成Q0~H0曲线，应如何实验？
实验结果有和异同？
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