離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)7 離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)、性能、操作和調(diào)節(jié)方法，掌握離心泵的工作原理。2. 掌握離心泵特性曲線的測(cè)定方法。測(cè)定單級(jí)離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，繪制He-qV、Na-qV、-qV曲線，分析離心泵的額定工作點(diǎn)。3. 掌握離心泵流量調(diào)節(jié)的方法。4. 掌握離心泵特性曲線的影響因素。5. 了解常用的測(cè)壓儀表。二、實(shí)驗(yàn)原理離心泵是一種液體輸送機(jī)械，主要構(gòu)件為旋轉(zhuǎn)的葉輪、固定的泵殼和軸封裝置。離心泵泵體內(nèi)的葉輪固定在泵軸上，葉輪上有若干彎曲的葉片，泵軸在外力帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，葉輪同時(shí)旋轉(zhuǎn)，泵殼中央的吸入口與吸入管路相連接，側(cè)旁的排出口和排出管路相連接。啟動(dòng)前，須灌液排出泵

2、殼內(nèi)的氣體，防止出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象。啟動(dòng)電機(jī)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)，充滿葉片之間的液體也隨著旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高，同時(shí)也增大了動(dòng)能。液體離開葉輪進(jìn)入殼體，部分動(dòng)能變成靜壓能，進(jìn)一步提高了靜壓能。流體獲得能量的多少，不僅取決于離心泵的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速，而且和流體的密度有關(guān)。當(dāng)離心泵內(nèi)存在空氣，空氣的密度遠(yuǎn)比液體小，相應(yīng)獲得的能量不足以形成所需的壓強(qiáng)差，液體無法輸送，該現(xiàn)象稱為“氣縛”。為了保證離心泵的正常操作，在啟動(dòng)前必須在離心泵和吸入管路內(nèi)充滿液體，并確保運(yùn)轉(zhuǎn)過程中盡量不使空氣漏入。離心泵的特性曲線是選擇和使用離心泵的重要

3、依據(jù)之一，其特性曲線是在恒定轉(zhuǎn)速下泵的揚(yáng)程He、軸功率Pa及效率與液體流量qV之間的關(guān)系曲線，如圖6-10所示，它是流體在泵內(nèi)流動(dòng)規(guī)律的宏觀表現(xiàn)形式。離心泵的特性曲線與離心泵的設(shè)計(jì)、加工情況有關(guān)，而泵內(nèi)部流動(dòng)情況復(fù)雜，難以用數(shù)學(xué)方法計(jì)算，只能依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定。圖6-10 離心泵的特性曲線1. 流量的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)用渦輪流量計(jì)測(cè)量液體的流量。測(cè)量時(shí)，從儀表顯示儀上讀取的數(shù)據(jù)是渦輪的頻率f，液體的體積流量為： （6-20）式中：f為渦輪流量計(jì)的脈沖頻率，Hz；C為渦輪流量計(jì)的流量系數(shù)，脈沖數(shù)/升。2. 揚(yáng)程He的測(cè)定與計(jì)算見圖6-11，在泵的吸入口截面1-1（真空表處的截面）、壓出口截面2-2（壓力表處的

4、截面）之間列柏努利方程 （6-21）式中 p1、p2分別為泵吸入口、壓出口的壓強(qiáng)，N/m2；為流體密度，kg/m3；u1、u2分別為泵吸入口、壓出口的流量，m/s；g為重力加速度，m/s2；Z2Z1=Z，為截面2-2和截面1-1間的垂直距離，或是進(jìn)出口測(cè)壓計(jì)的高度差，m；為截面1-1和截面2-2間的阻力損失，m。與其它能量項(xiàng)目相比可以不計(jì)。當(dāng)泵進(jìn)、出口管徑一樣，則： （6-22） 由上式可知，只要直接讀出進(jìn)出口壓力表上的數(shù)值，就可以計(jì)算出泵的揚(yáng)程。如果進(jìn)口為真空表，讀數(shù)為p1；出口為壓力表，讀數(shù)為p2。則離心泵的揚(yáng)程為： （6-23）如果進(jìn)出口測(cè)壓計(jì)儀表盤中心的高度為等高，Z=0，則離心泵的揚(yáng)

5、程為： （6-24）3. 離心泵功率Pa測(cè)定和計(jì)算功率表測(cè)定的功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率。功率表有兩種，一種是顯示三相功率，就是電動(dòng)機(jī)的輸入功率；另一種是顯示單相功率，則電動(dòng)機(jī)的輸入功率等于3倍的功率表讀數(shù)。由于泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，傳動(dòng)效率約為1，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。而電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于電動(dòng)機(jī)的輸入功率×電動(dòng)機(jī)的效率，所以有：泵的軸功率=電動(dòng)機(jī)的輸入功率×電動(dòng)機(jī)的效率4. 離心泵效率的計(jì)算離心泵的效率是泵的有效功率Pe與軸功率Pa的比值。有效功率Pe是單位時(shí)間內(nèi)流體自泵得到的功，軸功率Pa是單位時(shí)間內(nèi)泵從電機(jī)得到的功，兩者差異反映了水力損失、容積損失和機(jī)械損失的大

6、小。泵的有效功率Ne可用下式計(jì)算： （6-25）故 （6-26）5. 轉(zhuǎn)速改變時(shí)的換算泵的特性曲線是在指定轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù)，就是說在某一特性曲線上的一切實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，其轉(zhuǎn)速都是相同的。但是，實(shí)際上感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，其轉(zhuǎn)速會(huì)有變化，這樣隨著流量的變化，多個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速將有所差異，因此在繪制特性曲線之前，須將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)換算為平均轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù)。換算關(guān)系如下：流量 （6-27）揚(yáng)程 （6-28）軸功率 （6-29）效率 （6-30）三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)、性能、操作和調(diào)節(jié)方法。2. 測(cè)定單級(jí)離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程、軸功率、效率和流量之間的關(guān)系，繪制離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。四、實(shí)驗(yàn)裝置與流

7、程水泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)按其回路系統(tǒng)形式一般分為開式和閉式兩種。本實(shí)驗(yàn)裝置為開式實(shí)驗(yàn)裝置，由水槽、底閥、吸入管、灌水閥、電機(jī)、轉(zhuǎn)速傳感器、功率傳感器、離心泵、排出管、流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥門、真空表及壓力表組成。離心泵將水從水槽中吸入，然后由排出管排至水槽，循環(huán)使用。在離心泵的吸入口和排出口處，分別裝有真空表和壓力表，以測(cè)取進(jìn)出口壓強(qiáng)，出口管路上裝有流量計(jì)，測(cè)取管路體積流量，壓力表下游裝有泵的出口閥用來調(diào)節(jié)水的流量，此外有功率表連接，測(cè)取電機(jī)的功率。開式實(shí)驗(yàn)裝置有兩種類型，實(shí)驗(yàn)流程圖6-11所示。6-11離心泵特性曲線測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置流程圖實(shí)驗(yàn)裝置一的相關(guān)參數(shù)泵進(jìn)口管子規(guī)格48×3.5 mm；測(cè)壓點(diǎn)高度

8、差Z=0.15 m；電動(dòng)機(jī)效率87 %；離心泵的型號(hào)ISWH40-125，渦輪流量計(jì)。實(shí)驗(yàn)裝置二的相關(guān)參數(shù)泵進(jìn)口管徑40 mm；出口管徑25 mm；測(cè)壓點(diǎn)高度差Z=0 m；離心泵的型號(hào)；電動(dòng)機(jī)效率87 %；LW-25智能渦輪流量計(jì)，量程1.610 m3/h；DP3 (1)-W1100單相功率表。五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 水箱預(yù)先充滿2/3的水，關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥。打開水泵出口排氣閥和進(jìn)口引水閥，用自來水對(duì)離心泵進(jìn)行灌水排氣。當(dāng)排氣閥有水流出，關(guān)閉進(jìn)口引水閥和出口排氣閥。2. 打開總電源開關(guān)，啟動(dòng)離心泵，打開管路的出口調(diào)節(jié)閥排盡管路里的空氣，關(guān)閉出口閥，再打開儀表電源。3. 緩緩開啟出口調(diào)節(jié)閥至全開，使水的

9、流量達(dá)到最大。根據(jù)測(cè)量的流量范圍均勻分割調(diào)節(jié)流量，測(cè)量順序從最大流量到0，記錄1520組數(shù)據(jù)。4. 每次改變流量至穩(wěn)定后，記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速n、水溫t、軸功率Pa、泵入口真空表讀數(shù)p1和出口壓力表讀數(shù)p2。如果讀數(shù)有波動(dòng)，可測(cè)量3次，取其平均值。5. 實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉泵的出口閥，關(guān)閉儀表電源，按下儀表臺(tái)上的水泵停止按鈕，停止水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。6. 最后關(guān)閉儀表臺(tái)上的電源開關(guān)。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 實(shí)驗(yàn)過程中，必須在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)或停泵。2 離心泵啟動(dòng)前要灌泵排氣，防止出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象。3 離心泵不能空轉(zhuǎn)（泵內(nèi)為空氣）和長時(shí)間零流量（泵內(nèi)充滿液體）時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，離心泵也不能反轉(zhuǎn)，防止損壞離心泵。4 整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)

10、嚴(yán)格按步驟進(jìn)行，愛護(hù)設(shè)備，注意動(dòng)力設(shè)備的安全。5 在最大流量和零流量間合理分割流量，在每一次流量調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，再讀取實(shí)驗(yàn)參數(shù)的讀數(shù)，特別不要忘記流量為零時(shí)的各有關(guān)參數(shù)。6 保持水箱水質(zhì)清潔，特別不允許有纖維狀雜質(zhì)。7 渦輪流量計(jì)要定時(shí)拆下清洗。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理表6-7 離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)裝置號(hào) ；進(jìn)口管徑d1 = mm；出口管徑d2 = mm；測(cè)壓點(diǎn)高度差Z= m；離心泵的型號(hào) ；流量系數(shù)= ；電機(jī)效率 ；水溫= 。序 號(hào)流量計(jì)讀數(shù)轉(zhuǎn)速n/（r/min）電機(jī)功率P電/kW真空度p1/MPa出口表壓力p2/MPa102320表6-8 離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表水溫

11、t= ；水的密度= kg/m3；水的粘度= Pa×s；平均轉(zhuǎn)速= r/min序 號(hào)流量qV/（m3/h）流量/（m3/h）揚(yáng)程H/m揚(yáng)程/m軸功率Pa/kW軸功率Pa'/kW效率/%10002320注：、為平均轉(zhuǎn)速下的流量、揚(yáng)程和軸功率。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1. 將整理后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，換算成平均轉(zhuǎn)速下的數(shù)據(jù)。2. 在同一坐標(biāo)軸上描繪平均轉(zhuǎn)速下的HeqV、PaqV、qV曲線，圖中標(biāo)明離心泵的型號(hào)和轉(zhuǎn)速。平均轉(zhuǎn)速：。3. 列出一組數(shù)據(jù)計(jì)算示例。4. 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷泵較為適宜的工作范圍，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的好與差。5. 對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出自己的設(shè)想和建議。九、思考題1 離心泵在啟動(dòng)時(shí)為什么要關(guān)閉出口閥門和儀表電源？2 啟動(dòng)離心泵之前為什么要引水灌泵？如果灌泵后依然啟動(dòng)不起來，你認(rèn)為可能的原因是什么？3 為什么用泵的出口閥門調(diào)節(jié)流量？這種方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？是否還有其他方法調(diào)節(jié)流量？4 泵啟動(dòng)后，出口閥如果打不開，壓力