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离心泵特性曲线的测定


离心泵测试仪

离心泵特性测定仪使用说明书
一、实验目的 (1) 了解离心泵结构与特性,学会离心泵的操作。 (2) 测定恒定转速条件下离心泵的有效扬程(H)、轴功率(N)、 以及总效率(η ) 与有效流量(V)之间的曲线关系。 (3) 掌握离心泵流量调节的方法和涡轮流量传感器的工作原理和使用方法。 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 定转速下扬程 H、轴功率 N 及效率η 与流量 V 之间的关系曲线,它是流体在泵 内流动规律的外部表现形式。 这项试验可在泵的进口阀全开(参见图 1)用出口阀控制流量点的情况下运 行,在各流量点下记录压力表,真空表、转速表、功率表和涡轮流量计的示值, (见表 1)然后进行整理计算,整理方法如下叙述,实验在 0-40℃水温下进行。 (a) 送液能力(Q)的计算: 、 送液能力(Q)的计算:当流量大于或等于 1.2(升/秒)时,可由涡轮流量 计的示值直接读数,当流量小于 1.2(升/秒)时,须用计量桶和秒表实测流量。 (b)、 压头(扬程)的计算: 参阅图 1 对图中 1、2 两截面列柏努利方程: g ? 1+

u P u1 P ? 1 ? W ? gZ2+ 2 ? 2 ? ? h 2 ? 2 ?

2

2

f (1? 2 )

(2)

由于两测点之间管路很短,摩擦阻力损失( ? h f1—2)可以忽略不计。将两测 点处管径看作一致,流速 u1—u2 于是:
W

=(Z2-Z1)g+

P2 P1 -

?

?

(3)

W

是泵加给每千克流体的能量,单位为(焦耳) ,以 g 除以 3 式: H=(Z2-Z1)+ H——扬程或压头(米)
P2 P1 (米) ?g ?g

(4) g—

Z2、Z1——1、2 两点高度 (m)

重力加速度(m/s2)
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? ——流体密度度(Kg/米 3) P2、P1——测点压强(Pa)
式 4 中:
P2 = P2′×0.102 + h2 + Pa′(米) ?g

(5)

P2′——出口测点压力表示值(KPa) h2——见图 1, (米) Pa′——大气压强(米水柱) (? h1= h2+ h0 ) (米) (6)

p1 ' = Pa′-( p1 ? 0.102)+ h2+ h0 ?g

P1′——进口测点真空表示值(KPa) 将式 5、6 代入式 4, H=( P2′+ P1′)× 0.102 并注意 Z2-Z1=h0: (米) (7)
0.5m h 0.6m h

(C) 功率(N)的计算: 、 N 是电动机传给泵的轴功率: 功率表测得功率为电动机的输入功 率,由于泵由电动机直接带动,传动效

0.1m h

图 1 压头计算示意图 16 压头计算示意图

率可视为 1,所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。电动 机本身消耗一部分功率,视其效率为 0.9167,所以 泵的轴功率 N=0.9167N 表 (d)、 效率( ? )的计算: 泵的效率是泵有效功率 Ne 与轴功率 N 之比。有效功率 是液体实际上自泵得到的功率。 SI 制中: Ne=QH ? g (瓦) (8)

Q——流量(m3/s) H——扬程(m) ρ ——送液液 体密度(kg/m3)
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工程制中:

Ne=QH ? g

(千克力· 米/秒) ( kw)
(11)

(9)

换算为千瓦:Ne=
效率: ? =
N e QH ? = N 102N

QH ? ? 9.81 QH ? ? 1000 102

取: ? =1000

(Kg/m3



(e) 转速改变时的换算: 、 特性曲线是某指定转速下的特性曲线, 如果实验时转速与指定转速有差异, 应将实验结果换算为指定转速下的数值: Q1=Q
n1 ; n

H1=H(

n1 2 ) ; n

N1=N(

n1 3 ); 。 n

(12)

下算 1 表示指定转速(本离心泵:n1=2900) 。 n 是指实验时转速(rap/min); 则:下表序号 3 得:
2900 =1.44( ? / s ) ; 2920 2900 2 H1=22.21×( ) =21.91(m) 2920 2900 3 N1=0.65×( ) =0.64(KW) 2920

Q1=1.45×

根据式 14: ? 1= 三、实验装置

Q1 H1? Q(n1 / n) H (n1 / n) 2 ? QH ? = = = ? =0.486 102 N 102N1 102N (n1 / n) 3

(13)

本实验装置主体设备为一台单级单吸离心水泵。电动机直接连接半敞式叶 轮。离心泵与循环水槽、分水槽和各种测量仪表构成一个测试系统。 四、实验步骤及注意事项 1.实验步骤: (1) 仪表上电:打开总电源开关,打开仪表电源开关;打开三相空气开关,把 离心泵电源转换开关旋到直接位置,即为由电源直接启动,这时离心泵停止按钮 灯亮。 (2) 打开离心泵出口阀门,打开离心泵灌水阀,对水泵进行灌水,注意在打开

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灌水阀时要慢慢打开,不要开的太大,否则会损坏真空表的。灌好水后关闭泵的 出口阀与灌水阀门。 (3) 检查扭矩传感器的挂绳有没有脱离水泵(如没有脱离,一定要让挂绳脱离 水泵否则会拉坏扭矩传感器的。 ) (4) 当一切准备就绪后,按下离心泵启动按钮,启动离心泵,这时离心泵启动按 钮绿灯亮。启动离心泵后把出水阀开到最大,开始进行离心泵实验。 (5) 流量调节:手动调节:通过泵出口闸阀调节流量 (6) 如果要改变离心泵的转速,测定另一转速下的性能特性曲线,则可以用变频 器来调节离心泵的转速。 (7) 如果要测定离心泵的串联或并联的组合性能特性曲线,则可以通过管路上的 阀门把两台泵组合为串联或并联。 (8)关闭以前打开的所有设备电源。 2.注意事项 (1) 实验开始时,灌泵用的进水阀门开度要小,以防进水压力过大损坏真空表。 (2)在实验开始时扭矩传感仪钩子要取下,在测数据时再装上,每测量一组数据 后立刻取下,当测下一组数据时再装上 五、 实验数据记录及数据处理结果示例 数据的记录 表1
实验次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 流量 Q m3/h 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.80 泵进口压力 p1 MPa 0.004 0.004 0.004 0.004 0.005 0.005 0.006 0.006 0.007 0.008 泵出口压力 p2 MPa 0.233 0.228 0.221 0.213 0.205 0.194 0.182 0.165 0.148 0.118 电机功率 N 电 kW 0.4728 0.5058 0.5400 0.5733 0.6086 0.6367 0.6671 0.6915 0.7125 0.7387 泵转速 n r/min 2920 2920 2900 2900 2880 2880 2880 2880 2860 2840

整理结果
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根据原理部分的公式,按比例定律校合转速后,计算各流量下的泵扬程、轴功率、有效功率 和效率,如表 2 表2 实验 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 流量 Q m3/h 0.9932 1.4898 2.0000 2.5000 3.0207 3.5242 4.0276 4.5311 5.0700 5.9224 扬程 H m 23.846 23.343 22.950 22.134 21.717 20.579 19.442 17.684 16.256 13.400 轴功率 N kW 0.4246 0.4543 0.4950 0.5255 0.5695 0.5959 0.6242 0.6471 0.6809 0.7209 有效功率 Ne kW 0.0645 0.0947 0.1250 0.1507 0.1787 0.1975 0.2132 0.2182 0.2244 0.2161 泵效率η % 15.192 20.845 25.253 28.677 31.378 33.143 34.156 33.720 32.956 29.976

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? (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? 一、结果分析与讨论 发现我们的η -V 特性曲线是单调递增的,与理论上先增后减不符。可能是我们 进行的实验流量都普遍较小,还没有到达η 的最大点。 本实验的目的是掌握离心泵特性曲线测定方法。 实验时应注意尽量控制流量在整 数位便于计算。由于离心泵工作时流量不稳定,读数有误差,还有可能测量离心 泵工作范围未取得适当的间隔,使得数据差异有所偏大。在实验控制流量时,泵 的出水阀开关可能未完全打开而出口阀控制的不稳定导致了一定误差。 二、 思考题解答

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:关闭阀门的原因从试验数据上分析:开阀门时,扬程极小,电机功率极大, 可能会烧坏电机。 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?
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答: 离心泵不灌水很难排掉泵内的空气,导致泵空转而不能排水;泵不启动可 能是电路问题或是泵本身已损坏, 即使电机的三相电接反了, 泵也会启动的。 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:用出口阀门调解流量而不用泵前阀门调解流量保证泵内始终充满水,用泵 前阀门调节过度时会造成泵内出现负压,使叶轮氧化,腐蚀泵。还有的调节 方式就是增加变频装置。 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,因为当泵完好时,真空表和压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转 不受外网特性曲线影响。 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,安装阀门会增大摩擦阻力,影响流量的准确性。

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