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实验设计与数据处理课程论文


离心泵特性曲线特性研究
吕秋芸 (郑州大学化工与能源学院 2011 级环境科学二班) 摘要:泵是输送液体常用的机械。在选用一台离心泵时,既要满足一 定工艺要求的流量、压头,还要有较高的效率。要正确地选择和使用 离心泵,就必须掌握离心泵送液能力(q)变化时,泵的压头(H) 、 有效功率(P) 、效率(η )的变化规律,也就是要查明离心泵的特性 曲线。 关键词:扬程,转速,

功率,最高效率 一、概述 离心泵的特性曲线取决于泵的结构、尺寸和转速。对于一定的离 心泵,在一定的转速下,泵的扬程 H 与流量 q 之间存在一定的关系。 此外,离心泵的轴功率和效率亦随泵的流量而改变。因此 H-q,P-q 和η -q 三条关系曲线反应了离心泵的特性,称为离心泵的特性曲线。 二、实验设计: 1.实验目的: 测定一定条件 (一定大气压、 一定水温、 一定转速) 下离心泵的特性曲线。 2、实验指标:当转速一定时 H、N、P 与 Q 的关系曲线,最高 效率点为工作点。 3、实验流程: 循环槽 口阀 进口阀 真空表 上弯摆管 离心泵 计量槽 压力表 循环槽 出

孔板流量计

20

离心泵性能测定实验装置流程图 1,3-40CQ-32型离心泵 2-压差计平衡阀 4-进口闸阀 5-水槽 6-功率表 7-回水管 三.实验结果
8-摆头式出水管口 9-孔板流量计 10-U型管压差计 11-计量槽 12-排水阀 13-液位计 14-真空表 15-压力表 16-泵出口阀 17-转速传感器 18-转速表 20-支架

1、按实验设计方案实施后,所得的实验结果如表 1 所示

表1 离心泵性能测定
水箱面积 A=0.1718 水温 t 18 ρ 管内径 d1=48 μ [CP] 孔内经 d0=30.36 A 0.1718 48.0 β =0.4 30.36 泵性能曲线 q[l/s] 0.000 0.465 0.923 1.545 2.146 3.193 4.019 4.616 5.026 5.210 H[m] 21.11 21.23 20.99 21.23 20.95 20.58 19.93 19.50 18.80 16.69 P[Kw] 0.830 0.894 0.964 1.100 1.228 1.425 1.583 1.716 1.817 1.838 η 0.000 0.108 0.197 0.292 0.359 0.452 0.496 0.514 0.509 0.463 d1[mm] d0[mm] 998.5 1.0510416

流量测量 扬程测量 转速 功率 压差 中间 No h1[mm] h2[mm] t[s] P1[-MPa] P2[MPa] n[r/min] P[Kw] Δ P[Pa] q'[l/s] 0.000 1 53.0 53.0 1.0 0.0100 0.2050 2957 0.880 0 0.472 2 53.0 108.0 20.0 0.0100 0.2050 2949 0.940 70 0.937 3 112.0 220.0 19.8 0.0120 0.2000 2945 1.010 180 1.563 4 218.0 400.0 20.0 0.0180 0.1950 2935 1.140 480 2.165 5 62.0 314.0 20.0 0.0238 0.1850 2925 1.260 950 3.204 6 69.0 442.0 20.0 0.0380 0.1650 2910 1.440 2000 4.017 7 47.0 386.0 14.5 0.0500 0.1450 2898 1.580 3040 4.592 8 82.0 376.0 11.0 0.0640 0.1250 2885 1.690 4170 4.982 9 63.0 382.0 11.0 0.0760 0.1050 2875 1.770 4990 5.154 10 63.0 366.0 10.1 0.0900 0.0700 2869 1.780 5300

2、实验结果图

离心泵特性曲线图 四、实验计算过程 以第 6 组数据为例,进行实验结果计算与误差分析
流量测量 扬程测量 转速 功率 压差 No h1[mm] h2[mm] t[s] P1[-MPa] P2[MPa] n[r/min] N[Kw] Δ P[Pa] 6 69.0 442.0 20.0 0.0380 0.1650 2910 1.440 2000

1、实验计算过程
1 流量 q:已知 h1=69.00mm ○

h2=442.0mm

t=20.0s

A=0.1718 ㎡ q’=(h2-h1)*A/t={(442.0-69.0)*0.1718}/20.0=3.204 l/s 已知额定转速 n’=2900r/min 实际转速 n=2910r/min

q=(n’/n)*q’=(2900/2910)*3.204=3.193 l/s
2 扬程 H:已知 P1=-0.0380 ○

P2=0.1650

ρ =998.5kg/m

g=9.81N/kg H’={(P2-P1)/ρ g}*10^6={(o.1650+0.0380)/998.5/9.81}*10^6=20.72m 校正:H={(n’/n)^2}*H=20.58m
3 电功率 P:已知 P’=1.44KW ○

校正:P={(n’/n)^3}*P=1.425KW H=20.58m P=1.425KW

4 泵的总效率η : ○ 已知 q=3.193*10^-3m?/s

ρ =998.5kg/m

g=9.81N/kg

η ={(qHρ g/P/1000}*100% ={[(3.193*10^-3)*20.58*998.5*9.81]1.425/1000}*100% =45.2% 2、误差分析 ε t:t=20.0s ε h:h1=69.00mm ε t=Δ t/t=0.1/20.0=5*10^-3 h2=442.0mm ε h=2Δ h/(h2-h1)=2.68*10^-3 q=(n’/n)*q’

ε q:q’={(h2-h1)*A}/t

则 ε q’=Δ q/q=ε h+ε t=7.68*10^-3 ε n=|Δ n/n|=1/2910=0.344*10^-3 ε q=ε q’+ε n=8.02*10^-3 ε H:H’={(P2-P1)/ρ g}*10^6 ε H’=Δ P/P=(0.002+0.001)/(0.1650+0.0380)=0.0148 ε H=ε H’+2ε n=0.0155 ε P:ε P=P*(n’/n)^3=|Δ P/P|+3|Δ n/n|=3.30*10^-3 ε η :η ={(qHρ g)/P/1000}*100% ε η =ε q+ε H+ε P=0.026

则实测值为: q 真=q±Δ q=(20.0±0.1)l/s H 真=H±Δ H=(20.72±0.31)m P 真=P±Δ P=(1.425±0.005)KW η 真=η ±Δ η =(45.20±0.006)% 五、实验结果分析 1、H-q 曲线:随着流量 q 增大,扬程 H 逐渐减小,由此可知,流量 q 不能太大。 2、P-q 曲线:随着流量 q 增大,功率逐渐增大,流量最小为 0 时,功 率最小为 0.880KW。 小结:由实验结果与离心泵特性曲线图可得出结果,随着流量 q 的增大,效率η 随 q 先增大后减小,最高效率点是η =51.4%,是泵的 设计点,在该点下所对用的扬程和流量下操作最为经济。 六、学习本课程的体会 本学期学习了实验设计与数据处理这门课程, 深切体会到这门课 程的重要性。课程上老师细致严谨的教学,使我学会了很多受益终身 的知识, 也对我在现在和今后的实验数据处理方面打开了一扇方便之 门。我从以前的只会记录数据,到自己也可以应用老师所教的知识, 运用 Excel、Origin 等软件处理数据,缩短的数据处理时间,减少了 工作量。对我的启发和教导极为深刻。 感谢老师的细心教导!


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