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离心泵特性曲线测定实验报告

发布时间:2020-07-27 18:14

  离心泵特性曲线测定实验报告_化学_自然科学_专业资料。化学工程与工艺专业 化工原理实验报告 姓 学 名 院 专业班级 学 号 指导教师 实验日期 评定成绩: 评 阅 人: 1 离心泵特性曲线测定 实验报告 一、实验目的 (1)了解离

  化学工程与工艺专业 化工原理实验报告 姓 学 名 院 专业班级 学 号 指导教师 实验日期 评定成绩: 评 阅 人: 1 离心泵特性曲线测定 实验报告 一、实验目的 (1)了解离心泵的结构和性能,掌握离心泵的工作原理及其操作方法。 (2)掌握离心泵特性曲线的测定方法。 二、实验基本原理 泵是输送液体的设备,在选用泵时,一般是根据生产要求的扬程和流量,参照泵的 性能来决定的。对一定类型的泵来说,泵的性能主要是指一定转速下,泵的流量、扬程、 轴功率和效率等。 离心泵的性能可用特性曲线来表示,即扬程和流量的关系曲线,轴功率和流量的关 系曲线,效率和流量的关系曲线。这一组关系曲线.扬程 H 的测定 实验时在泵的进、出口管上装有真空和压强传感器,在这两个测压点间列伯努利方 程式可计算离心泵的扬程。其计算公式为: H=h0+ + + (1) 当泵进、出口管径一样,两截面之间管路很短时阻力损失可忽略,且压力计和真空 计安装在同一高度,上式可简化为: H= (2) 从式(2)可见,测量出泵进口管路上的压差,就可计算出泵提供给液体的扬程。 按照管路特性曲线和泵特性曲线的交点为泵工作点的原理, 改变管路阻力可以通过调节 阀门开度来实现,使管路特性曲线上的工作点发生移动,再将一系列移动的工作点的轨 迹连接起来,就是泵的扬程和流量的关系曲线.轴功率 P 的测定 实验中采用扭矩测功仪或马达—天平测功仪测定轴功率。 采用扭矩测功仪可直接采 集轴功率数据。 马达—天平测功仪测定轴功率 P 计算公式为: 2 P= = (3) 通过调节阀门开度调节流量,由式(3)求取的数据或扭矩测功仪可直接采集轴功 率数据,就可得出泵的轴功率和流量的关系曲线.离心泵效率的计算 离心泵的有效功率可用下式计算: Pe=qv gH 离心泵的效率为: (5) 通过调节阀门开度调节流量,由式(5)求取的数据就可得出泵的效率和曲线.转速换算 离心泵的特性曲线都是在一定的转速下测定的, 本实验装置所用的电机其转速随流 量的变化而变化。当转速变化小于 20%, 不变,qv、H、P 服从比例定律: (6) (7) (4) (8) 因此需将实验测定的 qv、H、P 数据换算成同一转速下的 qv、H、P 才可用于计算和 泵的特性曲线绘制。 三、实验装置与流程 3 四、实验内容 了解离心泵的操作方法,在实验过程中观察水位变化,从旁侧听仪器中是否有液体 流动声音,直到停止继续下个操作步骤。 使用电脑测定离心泵的特性曲线,并测定多组数据作为原始和实验数据。 五、实验操作步骤记录 (1)开启总电源与各测试仪表的电源,校正仪表、 关进水阀开出口园引水灌泵排气。 (2) 关闭泵出口调节阀开启电源开关.泵运转后可挂砝码盘加砝码。 (3)将出口调节阀开至最大,在流量范围内合理布置实验点,要求由大到小取 10 组 以数据。 (4)将流量调节至某-数值,待系统稳定后读取并记录所需实验数据(包括流量为零时 数据)。 (5)将泵出口调节阀关闭后,断开电源开关,停泵开启出口阀.开启进水阀。 (6)关闭各测试仪表,关闭总电源。 六、实验原始数据记录 4 水温:21.0℃ 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 流量 (m3/h) 9.7 9.3 8.8 8.4 7.5 6.1 5 4.6 2.8 1.7 0.1 进口压力 (KPa) -59.3 -57.3 -48.5 -42 -30.4 -20.4 -12.2 -5.2 -2.9 0.6 1.5 转速:2900r/min 出口压力 (KPa) 25.2 40.2 90.7 121.8 152.2 164.9 184.9 191.9 197.4 201.9 204 电机转速 (r/min) 2838.6 2837.7 2834.9 2833.6 2836.1 2853.2 2862.6 2862.6 2874.9 2885.2 2885.2 电机扭矩 (N.m) 3.66 3.656 3.741 3.756 3.688 3.336 3.123 2.846 2.846 2.615 2.615 电机功率 (KW) 0.544 0.543 0.555 0.557 0.548 0.498 0.468 0.428 0.428 0.395 0.395 序号 流量(m3/h) 扬程 H/m 轴功率 P/kW 效率 1 9.91 8.99 0.58 0.39 2 9.5 10.38 0.58 0.43 3 9 14.85 0.59 0.57 4 8.6 17.49 0.6 0.54 5 7.67 19.46 0.59 0.65 6 6.2 19.51 0.52 0.6 7 5.07 20.2 0.49 0.55 8 4.66 19.89 0.49 0.5 9 2.82 20.21 0.44 0.34 10 2.82 20.76 0.44 0.35 11 1.71 20.73 0.4 0.24 12 0.1 20.85 0.4 0.01 5 七、实验数据处理 H=(pM-pV)/ρ g=8.99(m) P=2π *9.81Gnl/60=Gnl/0.974=58% Pe=qvρ gH=9.91m3/h×0.998(kg/m3)×8.99m=58% η =Pe /P=23%/58%=39% 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 Q 6 7 8 9 10 H 八、实验结果与分析讨论 离心泵有个重要特性:当压力(扬程)很低时,其流量会很大,这从泵的特性曲线上 可以看出。而泵的功率与流量成正比,泵起动时,管道内没有压力,则造成泵的流量很 大,则泵的功率很大,加上电机、泵的转动部分从静止到高速运转,需要很大的加速度, 这样势必造成起动电流很大, 因此采取关闭出口阀门的方法, 使泵在起动时不输出水量, 使泵的功率最小,当泵达到额定转速后,慢慢开启出口阀,逐渐增加水流量,使电机电 流逐渐增加到额定电流。 离心泵在固定的转速下扬程是固定的,调节出口阀就调节了导流面积,可以使用这 种方法调节流量。优点是简单易行,缺点是节流阀消耗能量。使用变频器调节电机转速 也可以调节流量,优点是节约电能。 6 传热膜系数的测定 实验报告 一、实验目的 (1)掌握传热膜系数的测定方法。 (2)通过实验掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数 A 和指数 m、n 的方法。 二、实验基本原理 (1) 传热的核心问题是求算传热膜系数α ,当流体无相变时对流传热准数关联式的 一般形式为: · · 对于强制湍流而言,Gr 准数可忽略,故: · 本实验中,可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式的指数 m、n 和系数 A。 用图解法对多变量方程进行关联时,要对不同变量 Re 和 Pr 分别回归。本实验可简 化上式,即取 n=0.4(流体被加热)。这样,上式即变为单变量方程,再两边取对数, 即得到直线方程: =lgA+mlgRe 在双对数坐标中作图,找出直线斜率,即为方程的指数 m。在直线上任取一点的函 数值代入方程中,即可得到系数 A,即: A= 用图解法,根据实验点确定直线位置有一定的人为性。而用最小二乘法回归,可以 得到最佳关联结果。应用微机,对多变量方程进行一次回归,就能同时得到 m、n。 (2)对于方程的关联,首先要有 Nu、Re、Pr 的数据组。其准数定义式分别为: Pr Nu 实验中改变空气的流量以改变 Re 准数的值。根据定性温度(空气进、出口温度的 7 算术平均值)计算对应的 Pr 准数值。同时,由牛顿冷却定律,求出不同流速下的传热 膜系数α 值,进而计算得 Nu 准数值。 牛顿冷却定律: Q=α ·S·Δ tm 流量由经标定的流量计测量, 温度测量用铂电阻 Pt100 配 WX-8 型的温度显仪测温。 三、实验装置与流程 本实验装置中空气走内管, 蒸汽走环隙。 其管为黄铜管, 内径为 0.02m, 管长 1.25m。 空气进、出口温度和管壁温度分别由铂电阻测量,测量空气进、出口温度的铂电阻应置 于进、出管的中心,测量管壁温度的铂电阻用导热绝缘胶固定在管外壁两端。本实验蒸 汽发生器中安有玻璃液位计,加热功率 1.5kW,实验风机采用 XGB 型旋涡气泵,最大 压力为 11.7kPa,最大流量 75m?/h。 四、实验内容 (1)求算传热膜系数α 。 (2)通过图解法和最小二乘法求得指数 m、n 和系数 A。 (3)计算 Nu 准数值。澳门赌场。 五、实验操作步骤记录 (1)实验开始前,先弄清配电箱上各按钮与设备的对应关系,以便正确开启按钮; (2)检查蒸汽发生器中水位,使其保持在水罐高度的 1/2~2/3; (3)打开总电源开关,再打开数显仪开关,看其是否正常; (4)实验开始时,关闭蒸汽发生器补水阀,启动风机,并接通蒸汽发生器的加热 8 电源,打开放气阀; (5)将空气流量控制在某一值,待数显仪中各个窗口的数值稳定后,记录温度值 和压差计读书,改变空气流量(8~10 次) ,重复实验,记录数据; (6)实验结束后,先停蒸汽发生器电源,再停风机,清理现场。 六、实验原始数据记录 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 内壁温 外壁温 空气进温 t1 空气出温 t2 空气流量 qv/(m?/s) T1 T2 100.6 100.2 22.0 65.8 42.84 100.6 100.2 24.5 66.3 43.45 100.6 100.2 27.5 64.2 41.37 100.6 100.3 29.0 64.0 40.72 100.7 100.2 29.3 63.9 39.86 100.7 100.3 30.0 63.7 39.03 100.8 100.3 29.9 63.5 38.21 100.9 100.2 29.8 63.7 37.11 七、实验数据处理 μ ρ 序号 t 定性 Cp λ Δ tm 1 43.9 2.01E-5 1.069 1.005 0.0289 40.004 2 45.4 2.01E-5 1.064 1.005 0.0288 41.7703 3 45.85 2.01E-5 1.062 1.005 0.0287 43.0699 4 46.5 2.01E-5 1.0615 1.005 0.0286 45,098 5 46.6 2.01E-5 1.0643 1.005 0.0286 47.683 6 46.85 2.01E-5 1.0708 1.005 0.0285 48.146 7 46.7 2.01E-5 1.0753 1.005 0.0287 46.365 8 46.75 2.01E-5 1.0758 1.005 0.0284 49.587 Q α Nu 559 114.1906 47.2 575 105.5243 58.2 570 96.1814 66.9 568 90.4461 73.6 584 102.6 79.4 572 110.6 88.9 564 123.8 97.0 578 135.2 106.2 八、实验结果与分析讨论 u Re Pr Nu/Pr0.4 17.11 20245.85 0.605 36.7 17.11 23631 0.605 44.9 17.11 27306 0.605 51.6 17.11 30515 0.605 57.4 17.11 34649 0.605 62.5 17.11 37104 0.605 71.4 17.11 38075 0.605 79.0 17.11 39012 0.605 88.5 9 由实验结果进行误差分析: (1)由于实验设备的影响,玻璃管内有冷凝液积存于黄铜管上,增大了传热阻力, 从而降低了传热系数。 (2)实验过程中,改变频率后读数时间太短,传热体系还未达到稳定状态就读数, 造成了一定操作误差。 10

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