离心泵性能试验Word文件下载.docx
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③
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;
泵轴输入离心泵的功率N轴为
N轴=N电η电η转④
式中N电————电机的输入功率，kW；
η电————电机效率，取0.9；
η转————传动装置的传动效率，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连
接。
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，流体流经孔板后形成缩脉的直径为d2，流体密度为ρ，孔板前侧导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为μ1、μ2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μ0代替μ2,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
经过整理有
令
，再根据μ0和S2，可得出流量Vs
式中Vs————流体的体积流量，m3/s；
ΔP————孔板压差，Pa；
S0————孔口面积，m2;
C0————孔流系数。
三、装置和流程
本实验装置图如下：
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运转正常。
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，排出泵内的气体。
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，并多次测取几次数据。
4为防止因水面波动引起的误差，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，可以停泵，同时记
录下泵的相关数据。
6测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测取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、数据处理
实验原始数据如下表：
离
心
泵
性
能
曲
线
孔板压降/KPa
0.9
2.2
3.6
4.9
7.4
9.3
11.7
14.9
18.4
水面上升/mm
216
210
213
212
214
215
218
计时/s
119
75
59
52
43
37
33
30
26
功率/kw
0.55
0.59
0.61
0.62
0.69
0.71
0.78
真空表/MPa
-0.004
-0.0051
-0.008
-0.009
-0.01
压力表/MPa
0.192
0.191
0.186
0.179
0.175
0.161
0.151
0.135
0.117
0.102
管
路
特
1
3.8
3.1
2.5
1.9
1.3
0.8
0.3
t=15.9。
C
0.178
0.146
0.112
0.085
0.061
0.039
0.012
d0=24.2mm
2
10.1
8.3
6.5
4.7
3.3
2.1
1.0
-0.007
-0.005
Ф48*3mm
压力表/Mpa
0.148
0.118
0.073
0.069
0.049
0.031
0.018
3
14.3
11.6
8.7
6.1
水槽面S=495*495
-0.012
-0.011
-0.006
0.105
0.082
0.067
0.035
0.022
0.011
根据实验时的水温，查表可得，ρ=998.8kg/m3，μ=1.128mPa.s。
（1）离心泵的特性曲线
根据公式①②③④，处理相关的数据，得到He、N轴、η与Q的数据，如
下表：
Q*10^4/m3.s-1
4.45
6.86
8.85
9.99
12.19
14.17
15.96
17.81
20.54
He/m
20.85
20.75
20.24
19.64
19.23
17.8
16.78
15.44
13.71
12.28
N轴/kw
0.495
0.531
0.549
0.558
0.621
0.639
0.702
η
0.183
0.256
0.31
0.337
0.342
0.364
0.378
0.34
0.352
根据表中的数据，作出离心泵的特性曲线，如下图：
显然，泵的最佳工作范围应该为η最大的范围内。
从图中可以看出，在
Qv：
14~16（*10^4m3/s）范围内，η值最大，即为泵的最佳工作范围。
（2）C0-Re曲线
根据公式
，用前面所得的Vs的数据，及孔板压降和
代入公式，得出Co的值。
再根据
得出Re的值，如下表：
Re
11944
18425
23757
26828
32750
38060
42873
47819
55175
0.721
0.711
0.717
0.694
0.689
0.714
0.709
0.736
根据数据，作出图形，如下图：
从图中可以看出，在误差范围内，C0的值随Re的变化大致保持稳定，取其平均值，得C0=0.712。
（3）管路特性曲线
首先，将
（1）中的He-Qv数据进行拟合，得出拟合的结果。
拟合图形如下图：
由相关的数据算出Qv的值,再根据公式①计算出H的值。
得出的数据如下表：
Qv*10^4/m3.s-1
9.03
8.16
7.32
6.38
5.28
4.14
8。
.07
H1/m
19.42
16.16
12.69
9.93
7.48
5.24
2.48
6.94
6.61
6.22
5.74
5.25
4.69
3.90
H2/m
16.67
13.61
9.01
8.61
6.57
4.52
3.20
8.07
7.58
7.19
6.69
6.12
5.44
4.57
H3/m
12.79
10.34
8.81
6.77
3.81
2.59
根据数据，以及拟合时的He-Qv数据，作出He，H1，H2，H3与Qv的关系
图，如下图：
从图中可以看出，所得的管路曲线与泵的曲线无交点，因此需要对管路的
数据进行拟合，作出延长线与泵的曲线相交，从而找出最佳的工作点。
拟合的结果为：
。
根据He、H1、H2、H3的公式作图，如下图：
六、实验结果及结论
1、管路特性曲线
从管路特性曲线图中可也得出，随着流量的增大，泵的扬程将减小，泵的轴
功率将增加。
而对于泵的效率，随流量先增加再减小，有最大的效率。
此实验中，流量在14~16（*10^4m3/s）范围内，泵的效率最大，即为泵的最佳工作范围。
2、C0-Re曲线
随着雷诺数Re的变化，在误差范围内C0的变化不大，可以认为保持稳定。
此实验得出的C0的值为0.712。
3、管路特性曲线
管路所需压头随流量的增大而增加，泵的扬程曲线与管路特性曲线的交点为
泵的工作点。
从图中可以看出，当阀门开度改变时，泵的工作点也将改变。
七、分析讨论
本实验中由于测量时，所测的数据都不是很稳定的读数，如测量压降、压力等，因此所记录的值存在一定的误差，会影响某些值的准确性。
八、思考题
1、根据离心泵的工作原理，分析为什么离心泵启动前要灌泵？
在启动前为何要关闭调节阀？
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负压，又把水吸入泵，周而复始进行工作。
在管道内形不成真空且离心泵精度低的情况下，需要把内部空气排出，所以使用前要先灌泵。
关闭调节阀是为了避免启动电流过大，保护电机。
2、当改变流量调节阀的开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？
真空表负压变大，压力表逐渐减小。
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？
孔板流量计的孔口尺寸越小，读数R越大，但是阻力损失也就越大。
因此应选择适当的面积比以兼顾适宜的读数和阻力损失。
4、试分析气缚现象与气蚀现象的区别？
气缚：
离心泵启动时，若泵内存在有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叫轮中心区所形成的低压不足以将储罐内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体，此现象叫做气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向泵内灌满液体。
气蚀：
液体在一定温度下，降低压力至该温度下的气化压力时，液体便产生气泡，这种现象叫做气蚀。
气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。
5、根据什么条件来选择离心泵？
（1）根据被输送的液体的性质及操作条件确定类型；
（2）根据流量级计算管路中所需压头，确定泵的型号；
（3）若被输送液体的黏度和密度与水相差较大时，应核算泵的特性常数：
流量压头和轴功率；
选泵时，可能有几种型号的泵同时满足最佳工作范围的要求，这时，可
分别计算各泵工作点上的效率，择优选取。
6、试分析允许汽蚀余量与泵的安装高度的区别？
允许汽蚀余量是指临界汽蚀余量加上一定的安全值所得的值，而临界气蚀余量是指在泵内刚好发生气蚀的临界条件下，泵入口液体的机械能比液体气化时的势能超出的量。
泵的安装高度是指泵被抬高的距离。
当泵的安装位置达到一定高度时将发生气蚀现象，此高度叫做最大安装高度。
7、允许汽蚀余量Hs=7m，若选用密度比水轻的苯作介质，允许汽蚀余量将如何变化？
为什么？
，查得苯的密度ρ=878.6kg/m3,Pv=13.33kPa。
代入数据可得Hs将变大。
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