化工原理实验(二)离心泵特性曲线测定

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测定方法； 3．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：

pupuz111Hz222hfg2gg2g（1－1）

由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项hf，速度平方差也很小故可忽略，则有 H(z2z1)22

p2p1 gH2 H0H1(表值）（1－2）

式中： H0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（1－3）

（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。

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 （1－5）

4．转速改变时的换算

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：

HQg100% N流

（1－6）

量

Q'Qn n扬

（1－7）

程

nHH()2

n轴功率

n3NN()

n（1－8）

效率

（1－9）

Q'HgQHg NN

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H（。 0H0＝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。

五、数据处理

（1）记录实验原始数据如下表1：

实验日期： 实验人员： 学号： 装置号：

离心泵型号＝ ，额定流量＝ ，额定扬程＝ ，额定功率＝

泵进出口测压点高度差H0= ，流体温度t＝ 序号

流量Q m3/h 泵进口压力p1 kPa 泵出口压力p2 kPa 电机功率N电 kW 泵转速n r/min

（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

流量Q’ m3/h 扬程H’ m 轴功率N’ kW 泵效率η’ % 六、实验报告

1．分别绘制一定转速下的H～Q、N～Q、η～Q曲线

2．分析实验结果，判断泵最为适宜的工作范围。

七、思考题

1. 1、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？