泵的特性曲线实验报告.docx
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泵的特性曲线实验报告
实验二：
离心泵性能实验
实验时间：
2014年11月20日星期四
报告人：
李睿健
同组人：
李泓睿李振宇杨敬王
摘要：
本实验采用图一所示离心泵装置，实验测定在一定转速下泵的特性曲线和管路特性曲线。
通过实验了解离心系的正常的操作过程，掌握离心泵各项主要特性及其相互关系，进而加深对离心泵的性能和操作原理的理解。
1、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熟悉孔板流量计的构造，性能和安装方法。
4测定孔板流量计的孔流系数。
5测定管路特性曲线。
2、基本理论
1.离心泵特性曲线测定
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，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到，如图
（1）中的曲线。
由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失，环流损失等，因此通常采用实验方法，直接测定参数间的关系，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。
另外，根据此曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为泵的选择依据。
（1）泵的扬程He
He=
式中H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种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又比理论值为高，所以泵的总效率为
式中Ne——泵的有效功率，kW；
Q——流量，m3/s；
He——扬程，m；
ρ——流体密度，kg/m3。
由泵轴输入离心泵的功率N轴为
式中N电——电机的输入功率，kW；
η电——电机效率，取0.9；
η轴——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
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相连。
孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。
若管路直径为d1，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板前后所形成缩脉的直径为d2，流体密度为ρ，孔板前侧压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为u1、u2与p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得
或
由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积S2难以知道，孔口的面积为已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的u0代替u2，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
对于不可压缩流体，根据连续性方程有
经过整理可得
令
，则又可以简化为
根据u0和S2，即可算出流体的体积流量Vs为
或
式中Vs——流体的体积流量，m3/s；
p——孔板压差，Pa；
S0——孔口面积，m3；
ρ——流体的密度，kg/m3；
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数共同决定，具体数值由实验测定。
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。
3、实验装置流程图
1、蓄水池；2、底阀；3、真空表；4、离心泵；5、灌泵阀；6、压力表；7、流量调节阀；8、孔板流量计；9、活动接口；10、液位计；11、计量水槽（495×495）mm；12、回流水槽；13、计量槽排水阀
四、实验操作要点
本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下的离心泵的各项性能参数。
流量可通过计量槽和秒表测量。
1、检查电机和离心泵是否正常运转。
打开电机的电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。
2、在进行实验前，首先要灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量调节阀）。
灌泵完毕后，关闭调节阀及灌水阀即可启动离心泵，开始实验。
3、实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。
当流量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测取几次数据。
4、为防止因水面波动而引起的误差，测量时液位计高度差值应不小于200mm。
5、测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等）。
6、测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，每次测定8～10组数据，并记录。
7、实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。
五、实验数据整理
1、离心泵数据处理
表一离心泵原始数据表
f=50HZd0=18.0mmd出=42.0mmd入=27.0mmΔP0=-0.16KPa
序号
Qvm3/h
P出m
P吸m
P功Kw
ΔPKPa
T?
1
0
22.1
0.5
0.43
-0.4
29.2
2
7.45
11.4
-1.9
0.8
63.51
26.3
3
6.99
12.3
-1.6
0.8
56.01
26.4
4
6.35
13.6
-1.3
0.77
46.22
26.5
5
5.71
14.8
-1
0.76
37.17
26.6
6
5.04
15.8
-0.7
0.73
29.38
26.8
7
4.46
16.9
-0.4
0.69
22.35
27
8
3.84
17.8
-0.2
0.65
16.52
27.1
9
3.21
18.5
0
0.61
11.43
27.2
10
2.54
19.4
0.2
0.58
6.95
27.4
11
1.97
20.1
0.3
0.54
4.11
27.6
12
1.29
20.8
0.4
0.51
1.7
27.8
13
0.7
21.5
0.5
0.46
0.3
26.3
表二离心泵的数据处理
ρ=996.457kg/m3μ=94.5*10^-5Pa*sΔP0=-0.16KPa
序号
U1m/s
U2m/s
Hfm
Hem
Nem
η%
ΔPKPa
U0m/s
Re
C0
1
0.000
0.000
0.0000
23.450
0.00
0.000
-0.4
0.00
0.00
_____
2
1.494
3.616
0.5527
10.903
0.22
44.529
63.35
8.14
154431.37
0.722
3
1.402
3.393
0.4865
12.037
0.23
46.124
55.85
7.63
144896.01
0.721
4
1.274
3.082
0.4015
13.552
0.23
47.175
46.06
6.94
131629.42
0.721
5
1.145
2.772
0.3247
14.975
0.23
46.875
37.01
6.24
118362.84
0.724
6
1.011
2.446
0.2529
16.203
0.22
44.769
24.22
5.50
104474.38
0.789
7
0.895
2.165
0.1981
17.548
0.21
42.906
22.19
4.87
92451.53
0.730
8
0.770
1.864
0.1468
18.597
0.19
39.149
16.36
4.19
79599.53
0.732
9
0.644
1.558
0.1026
19.453
0.17
34.232
11.27
3.51
66540.23
0.737
10
0.510
1.233
0.0642
20.514
0.14
28.565
6.79
2.77
52651.77
0.751
11
0.395
0.956
0.0386
21.289
0.11
22.991
3.95
2.15
40836.21
0.764
12
0.259
0.626
0.0166
22.067
0.08
15.605
1.54
1.41
26740.47
0.801
13
0.140
0.340
0.0049
22.855
0.04
8.771
0.14
0.76
14510.33
_____
2、管路的特性曲线数据处理
表三阀门开度较小时
序号
fHZ
QVm3/h
P出m
P入m
P功m
T?
1
50
2.02
20.1
0.3
0.53
29.1
2
46.5
1.89
17.5
0.3
0.45
29.1
3
43
1.76
15
0.4
0.38
29.1
4
39.5
1.62
12.8
0.4
0.32
29.1
5
36
1.49
10.7
0.4
0.27
29.1
6
32.5
1.35
8.8
0.4
0.23
29.4
7
29
1.21
7.1
0.4
0.18
29
8
25.5
1.05
5.6
0.4
0.16
29
9
22
0.89
4.3
0.5
0.13
29
10
18.5
0.76
3.2
0.5
0.11
29
表四阀门开度适中时
序号
fHZ
QVm3/h
P出m
P入m
P功m
T?
1
50
3.75
17.9
-0.2
0.64
27.8
2
46.5
3.51
15.6
-0.1
0.54
28
3
43
3.28
13.4
-0.1
0.45
28
4
39.5
3.02
11.5
0
0.38
28.1
5
36
2.78
9.6
0.1
0.31
28.1
6
32.5
2.51
7.9
0.2
0.25
28.1
7
29
2.25
6.4
0.2
0.21
28.1
8
25.5
1.98
5.1
0.3
0.17
28.1
9
22
1.7
3.9
0.3
0.15
28.1
10
18.5
1.42
2.9
0.4
0.12
28.1
表五阀门开度较大时
序号
fHZ
QVm3/h
P出m
P入m
P功m
T?
1
50
6.99
12.3
-1.7
0.8
28.9
2
46.5
6.53
10.7
-1.4
0.66
29.0
3
43
6.04
9.3
-1.1
0.55
29.0
4
39.5
5.55
7.9
-0.9
0.44
29.0
5
36
5.05
6.7
-0.7
0.36
29.0
6
32.5
4.56
5.6
-0.4
0.3
29.0
7
29
4.08
4.5
-0.3
0.23
29.0
8
25.5
3.58
3.6
-0.1
0.19
29.0
9
22
3.08
2.8
0
0.15
29.0
10
18.5
2.58
2.1
0.2
0.12
29.0
表六阀门开度较小时的数据处理
序号
U1m/s
U2m/s
Hfm
Hem
1
0.405
0.981
0.0406
21.291
2
0.379
0.917
0.0356
18.686
3
0.353
0.854
0.0308
16.281
4
0.325
0.786
0.0261
14.076
5
0.299
0.723
0.0221
11.972
6
0.271
0.655
0.0181
10.068
7
0.243
0.587
0.0146
8.365
8
0.211
0.510
0.0110
6.861
9
0.179
0.432
0.0079
5.658
10
0.152
0.369
0.0058
4.556
表七阀门开度较适中时的数据处理
序号
U1m/s
U2m/s
Hfm
Hem
1
0.752
1.820
0.1400
18.690
2
0.704
1.704
0.1227
16.473
3
0.658
1.592
0.1071
14.257
4
0.606
1.466
0.0908
12.441
5
0.558
1.349
0.0770
10.627
6
0.504
1.218
0.0627
9.013
7
0.451
1.092
0.0504
7.500
8
0.397
0.961
0.0390
6.289
9
0.341
0.825
0.0288
5.079
10
0.285
0.689
0.0201
4.170
表八阀门开度较大时的数据处理
序号
U1m/s
U2m/s
Hfm
Hem
1
0.4865
11.937
0.4865
11.937
2
0.4246
10.575
0.4246
10.575
3
0.3633
9.413
0.3633
9.413
4
0.3067
8.157
0.3067
8.157
5
0.2540
7.104
0.2540
7.104
6
0.2071
6.257
0.2071
6.257
7
0.1658
5.216
0.1658
5.216
8
0.1276
4.478
0.1276
4.478
9
0.0945
3.744
0.0945
3.744
10
0.0663
3.216
0.0663
3.216
数据处理实例，以第二组数据为例,
t水=26.97?
，用内插法求得μ=94.5*10^-5Pa*sρ=996.457kg/m3
出口处的流速
入口处流速
则动压头之差
扬程
m
泵的有效功率
KW
而效率
在缩脉处的流速
则此处对应的雷诺数
孔流系数
六实验及结果讨论
1、离心泵的特性曲线
结论：
（1）随着流体流量的增大，离心泵的扬程逐渐减小，且减小的越来越快，轴功率增大；
（2）随着流体流量的增大，离心泵的效率先增大，后减小，存在极值，在流量为6.355m3/h左右时达到最大。
2.C0-Re曲线
结论：
从上图分析，刚开始时，C0与Re变化幅度较大，而后趋于平稳。
据曲线的变化趋势，稳定时的C0约为0.7214。
3.管路特性曲线
结论：
由图可以看出管路特性曲线H随Q的增大而增大。
流量Q相同时，管路开度越小，H就越大，泵的工作点随之左上移，工作点下的流量随之增大。
七思考题
2、当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？
答：
当改变流量调节阀开度，流量增加，由柏努力方程可推知，压力表和真空表的读数都逐渐减小。
3、用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？
答：
应根据测量所要求的精度值和能量损失的要求，以及使孔流系数C0不随雷诺数Re改变这三个方面来选择孔口尺寸和压差计的量程。
4、试分析气缚现象与汽蚀现象的区别。
答：
泵在运转时，吸入管路和泵的轴心常处于负压状态，若管路及轴封密封不良，则因漏入空气而使泵内流体的平均密度下降。
若平均密度下降严重，泵将无法吸上液体，此成为气缚现象；而汽蚀现象是指泵的安装位置过高，使叶轮进口处的压强降至液体的饱和蒸汽压，引起液体部分气化的现象，汽蚀现象会使泵体振动并发生噪声，流量、扬程和效率都明显下降，严重时甚至吸不上液体还会对金属材料发生腐蚀现象，在这种情况下导致叶片过早损坏。
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