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离心泵特性测定实验报告

发布时间:2020-08-23 12:31

  离心泵特性测定实验报告 姓名:刘开宇 学号:1410400g08 班级:14 食品 2 班 实验日期:2016.10.10 学校:湖北工业大学 实验成绩: 批改教师: 一、实验目的 1.了解离心泵结构与特性,熟悉离心泵的使用; 2.掌握离心泵特性曲线.了解电动调节阀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泵的扬程 H、轴功率 N 及 效率η 与泵的流量 Q 之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂,不能 用理论方法推导出泵的特性关系曲线,只能依靠实验测定。 1.扬程 H 的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为 1、2 两截面,列机械能衡算方程: z1 ? p1 ?g ? u12 2g ? H ? z2 ? p2 ?g ? u22 2g ? ?hf (1-1) 由于两截面间的管长较短,通常可忽略阻力项 ?h f ,速度平方差也很小故可忽略,则有 H ?( z2 ? z1 ) ? p2 ? p1 ?g ? H 0 ? H1 (表值)? H 2 (1-2) 式中: H 0 ? z2 ? z1 ,表示泵出口和进口间的位差,m;和 ρ ——流体密度,kg/m3 ; g——重力加速度 m/s2; p1、p2——分别为泵进、出口的真空度和表压,Pa; H1、H2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头,m; u1、u2——分别为泵进、出口的流速,m/s; z1、z2——分别为真空表、压力表的安装高度,m。 由上式可知,只要直接读出真空表和压力表上的数值,及两表的安装高度差,就可计算出泵的扬程。 2.轴功率 N 的测量与计算 N ? N电 ? k (W) 其中,N 电为电功率表显示值,k 代表电机传动效率,可取 k=0.95 。 (1-3) 3.效率η 的计算 泵的效率η 是泵的有效功率 Ne 与轴功率 N 的比值。有效功率 Ne 是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功, 轴功率 N 是单位时间内泵轴从电机得到的功,两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。 泵的有效功率 Ne 可用下式计算: Ne ? HQ?g (1-4) 故泵效率为 4.转速改变时的换算 ? ? HQ?g ?100% N (1-5) 泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是,实际上感应电动机在转矩改变时,其转速会有变化,这样 随着流量 Q 的变化,多个实验点的转速 n 将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须将实测数据换算为某一定转速 n?下(可取离心泵的额定转速 2900rpm)的数据。换算关系如下: 流量 Q? Q n? n (1-6) 扬程 H ? ? H (n?) 2 n (1-7) 轴功率 N ? ? N(n?)3 n (1-8) 效率 ?? ? Q H ??g ? QH?g ? ? N? N (1-9) 三、实验装置与流程 离心泵特性曲线测定装置流程图如下: 1-水箱; 2-离心泵;3-转速传感器;4-泵出口压力表; 5-玻璃转子流量计;6-出口流量调节闸阀;7 -灌泵漏斗;8-泵进口压力表;9-温度计; 图 1 实验装置流程示意图 四、实验步骤及注意事项 1.实验步骤: (1)清洗水箱,并加装实验用水。通过灌泵漏斗给离心泵灌水,排出泵内气体。 (2)检查各阀门开度和仪表自检情况,试开状态下检查电机和离心泵是否正常运转。开启离心泵之前先将出 口阀关闭,当泵达到额定转速后方可逐步打开出口阀。 (3)实验时,逐渐打开出口流量调节闸阀增大流量,待各仪表读数显示稳定后,读取相应数据。离心泵特性 实验主要获取实验数据为:流量 Q、泵进口压力 p1、泵出口压力 p2、电机功率 N 电、泵转速 n,及流体温度 t 和两测压点间高度差 H0(H0=0.1m)。 (4)改变出口流量调节闸阀的开度,测取 10 组左右数据后,可以停泵,同时记录下设备的相关数据(如离 心泵型号,额定流量、额定转速、扬程和功率等),停泵前先将出口流量调节闸阀关闭。 2.注意事项: (1)一般每次实验前,均需对泵进行灌泵操作,以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养,防止叶 轮被固体颗粒损坏。 (2)泵运转过程中,勿触碰泵主轴部分,因其高速转动,可能会缠绕并伤害身体接触部位。 (3)不要在出口流量调节闸阀关闭状态下长时间使泵运转,一般不超过三分钟,否则泵中液体循环温度升 高,易生气泡,使泵抽空。 五、数据处理 (1)记录实验原始数据如下表 1: 实验日期: 2016.10.10 实验人员: 刘开宇 学号: 1410400g08 装置号: 离心泵型号=MS60/0.55,额定流量=60L/min,额定扬程=19.5,额定功率=0.55kW 泵进出口测压点高度差 H0= 0.1m ,流体温度 t= 30℃ 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 流量 Q m3/h 6 5.6 5.2 4.8 4.4 4 3.6 3.2 2.8 2 1.2 0.6 泵进口压力 p1 kPa -10 -8 -7.9 -7 -6.1 -5.9 -5 -4.5 -4 -3.5 -3 -3 泵出口压力 p2 kPa 135 151 165 178 189 198 206 214 221 231 238 243 电机功率 N 电 kW 0.750 0.730 0.723 0.700 0.686 0.669 0.645 0.615 0.583 0.522 0.468 0.438 泵转速 n r/min 2880 2880 2880 2880 2900 2900 2900 2900 2920 2940 2940 2940 (2)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、轴功率和效率,如表 2: 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 流量 Q’ m3/h 6.27 5.85 5.43 5.02 4.63 4.21 3.79 3.37 2.97 2.13 扬程 H’ m 16.34 17.91 19.47 20.82 22.26 23.26 24.06 24.91 26.01 27.47 轴功率 N’ kW 0.814 0.792 0.784 0.759 0.760 0.741 0.714 0.680 0.659 0.602 泵效率η ’ % 32.44 34.09 34.74 35.42 34.93 34.03 32.86 31.72 30.15 25.06 11 1.28 12 0.64 28.23 28.81 0.540 0.505 17.23 9.40 六、实验报告 1.分别绘制一定转速下的 H~Q、N~Q、η ~Q 曲线 28.2 27.47 26.01 24.91 3.79 24.06 4.21 23.26 4.63 22.3 5.02 20.8 5.43 5.85 6.27 19.47 17.9 16.3 Q/m3/h 轴功率/kW 0.64 1.28 2.13 2.97 3.37 3.79 4.21 4.63 5.02 5.43 5.85 6.27 0.505 0.54 0.602 0.659 0.68 0.714 0.741 0.76 0.759 0.784 0.792 0.814 Q/m3/h 0.64 1.28 2.13 2.97 3.37 3.79 4.21 4.63 5.02 5.43 5.85 6.27 泵效率/% 9.4 17.23 25.06 30.15 31.72 32.86 34.03 34.93 35.42 34.74 34.09 32.44 2.分析实验结果,判断泵最为适宜的工作范围。 流量在 4.63m3/h 到 5.43m3/h 之间泵效率达到最高,因此为最适宜的工作范围。 七、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? 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? 答:因为空气密度小,所产生的离心力很小,在吸入口所形成的真空不足以将液体吸入泵内;泵不启动可 能是电路问题或是泵本身已损坏。 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?是否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. 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。 6. 试分析,用清水泵输送密度为 1200Kg/m 3 的盐水,在相同流量下你认为泵的压力是否变化?轴功率是否 变化? 答:不会变化,泵的压力及轴功率只跟流量有关,流量不变,则泵的压力及轴功率都不会变。

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