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1、离心泵性能实验一、离心泵特性曲线的测定(一)实验目的 1、熟悉离心泵的构造和操作 2、测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线。(二)基本原理 在生产上选用一台即满足生产任务又经济合理的离心泵,总是根据生产要求(压头和流量),参照泵的性能来决定。泵的性能,即在一定转速下,离心泵的压头H,轴功率N及效率均随实际流量Q的大小而改变,通常用水做实验测出HQ,NQ,Q之间的关系,称为特性曲线,特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。 如果在泵的操作中,测得其流量Q、进出口压力和泵所消耗的功率(即轴功率),则可求得其特性曲线。泵的压头为: (4-4)式中:H2泵出口处的压力表读数,以m水柱(真
2、空度)表示; H1泵入口处的真空表读数,以m水柱(真空度)表示; h0压力表和真空表测接头之间的垂直距离,m; u2压出管内水的流速,m/s; u1吸入管内水的流速,m/s; g 重力加速度,9.81m/s2 轴功率N,就是泵从电机接受到的实际功率,在本实验中不直接测量轴功率,而是用瓦特计测得电机的输入功率,再由下式求得轴功率。N=N电电传式中:N电电动机的输入功率,kW; 电电动机的效率,由电动机效率曲线求得,无因次; 传联轴节或其他装置的传动效率,无因次,联轴节取=1。泵的效率即为有效功率与其轴功率之比,由下式求得:= (4-5)式中:Q泵的流量,m3/s; H泵的压头,m; 水的密度,k
3、g/m3; N 泵的轴功率,kW(三)实验装置 本实验用B12-5离心泵进行实验,其装置如图4-7所示。离心泵用三相电动机带动,将水从水槽中吸入,然后由压出管排至水槽。在吸入管内进口处装有滤水器。以免污物进入水泵,滤水器上带有单向阀,以便在起动前可使泵内灌满水。在泵的吸入口和压出口处,分别装有真空表和压力表,以测量水的进出口处的压力,泵的出口管线装有文氏流量计,用来计量水的流量,并装有阀门,用来调节水的流量或管内压力,另用三相瓦特计测量电动机输入功率。(四)实验方法 1、了解设备,熟悉流程及所用仪表,特别是瓦特表,要阅读使用说明。 2、检查轴承润滑情况,用手转动联轴节视其是否转动灵活。 3、旋
4、开加水漏斗,向泵内灌水至满,然后关闭漏斗。 4、充满水后,关闭泵的出口阀门,此时U形压差计的平衡夹和放气夹都要打开。上述工作准备妥当,经指导教师同意,可接通电源起动电动机,使泵运转,在运转中要注意安全,防止触电及注意电机是否过热、有噪声或其他故障,如有不正常现象,应立即停车,与指导教师讨论其原因及处理办法。图4-7 离心泵性能实验装置流程图1、离心泵;2、电动机;3、加水漏斗;4、压力表;5、调节阀;6、文丘里流量计;7、U形水银压差计;8、放气夹;9、平衡夹;10、压出管;11、真空表;12、吸入管;13、水箱;14、带单向阀的滤水器。 5、慢慢开启出口阀,使压差计测压接头处保持正压,让水流
5、经测压导管,以排出测压管中的空气,排气结束关闭U形压差计上的放气夹,再关平衡夹,关闭出口阀。检查压差计读数应为零,否则应重新排气。 6、用出口阀调节流量,从零到最大或反之,取810组数据,数据取完后,关闭出口阀,检查U形压差计读数应回零,否则说明实验过程中有漏气现象,应查找原因,并考虑是否重做实验。 7、实验结束后,停电动机,打开U形压差计上部的平衡夹和放气夹。(五)数据处理 在方格坐标纸上作泵的特性曲线,并根据所得曲线标示适宜操作区。离心泵性能实验姓名 同组者 班级 实验日期数据记录水泵型式: 型;转数 转/分序号压差计高差mmHg流量m3/s压力表真空表压头Hm瓦特读数计kw有效功率kw效
6、率左右差kg/cm2H2OmmHgmH2O(六)讨论 1、为什么流量越大,入口处真空表的读数越大,出口处压力表的读数越小? 2、你对离心泵的操作如先充液,封闭起动,选在高效区操作如何理解?二、离心泵综合实验离心泵综合实验台是一种多功能实验装置,其结构示意图如图所示。图 综合实验台结构示意图1-泵I 2-泵II 3-泵II上水阀 4-泵I上水阀 5-蓄水箱 6-计量水箱7-孔板流量计 8-真空表 9-真空压力表 10-串联阀 11-泵I出水阀 12,13-压力表 14-泵II 出水阀 15-电机榆入功率表 16-回水阀17-计量水箱支架 18-蓄水箱排气阀 19-蓄水箱放水阀 20-实验台基架2
7、1-计量水箱放水阀实验台主要由泵(测泵特性及串并联实验用)、泵(作泵的串并联实验和汽蚀现象演示实验用)、水箱5、孔板流量计7、计管道及其它阀门等组成。实验台可以用来进空压力表9、压力表12、13、电功率表15、管道及其它阀门组成。实验台可以用来进行1)离心泵特性曲线测定实验;2)离心泵并、串联实验;3)离心泵汽蚀现象演示实验。在进行泵的特性曲线测定实验时,利用各相应阀门的开、闭和调节,形成泵单泵工作回路,在一定流量下测定一组相应的压力表、真空表及流量计的压差计读数(或利用计量水箱和秒表来测量泵的流量),以及利用电功率表15测出相应工况下的电机输入功率Nm。为了测试方便,我们将电机的Nm乘以电机
8、的效率m,可得到电机的轴功率N(即泵的输入功率,亦称泵的实用功率N)。由此,在多个工况下可得到多组泵的流量Q、扬程H、实用功率N等数据。最后可以绘出泵的HQ,NQ和Q等特性曲线。在进行泵的串并联实验时,利用相应阀门的开、闭和调节,形成两个泵的串联或并联回路,测定串并联时的运行特性。在进行泵的汽蚀现象演示实验时,利用相应阀门的开、闭和调节,形成泵2的单泵工作回路,并使水箱成为基本封闭的容器,水泵抽水时,使水箱由于水的抽出而产生真空,从而使泵的进口压力减少,直到发生汽蚀,压力表13的指针发生颤动或急剧下降。(一)离心泵特性曲线测定实验1、实验目的学习离心泵特性曲线(QH曲线,QN曲线和Q曲线)的测
9、定方法。2、实验装置泵的特性曲线测定实验可以使用离心泵综合实验台。实验时涉及到的装置为泵I的运行系统及其扬程、流量和轴功率的测试系统。3、实验原理和方法利用泵I相应阀门的开、闭和调节,形成泵I的单泵工作回路,在泵I出流阀门11的一定开度下,测量一组相应的压力表12、真空压力表9和孔板流量计7的压差计(图中未示出)的读数(或利用计量水箱和秒表来测量相应的流量),由此测得这个工况下泵的扬程H和流量Q;并利用电功率表15读出电机的输入功率Nm,由此可得出泵的相应实用功率N。在多个工况(阀门11的不同开度)下分别测得每个工况的流量Q、扬程H和实用功率N等数据,从而可经计算并绘制出泵的QH、QN和Q等特
10、性曲线。1)扬程H的测试和计算:式中: M1压力表12读数,MPaM2真空压力表9读数,MPa均换算成水柱高,m h0压力表12与真空压力表9接出点之间的高度,(m)1,2泵的进出口流速一般,进口和出口的管径相同,d2=d1, 1=2所以由此: H=M1+M2+ h02)流量Q的测试和计算i)利用孔板流量计测量 (m3/s)式中:h流量计压差计压差读数;(m); (m2.5/s)C0流量系数(排出系数)d2孔径 d1管径流量系数C0需要经过实验来标定。C0值与直径比d2/d1有关,并与雷诺数有关。由实验知,当流过孔口的雷诺数Re=d2u2/大于3000以后,C0值即不随d2/d1而变,C0取其
11、值等于0.61。这种情况下: (m2/s)ii)利用计量水箱实测流量在工况的流量稳定时,利用计量水箱测定一定时间间隔内泵出流的容积V,即可计算出泵的体积流量(m3/s)3)泵的实用功率(即泵的输入功率)N和泵效率的测试和计算。离心泵综合实验台的实验泵I在运行时的实用功率N的测定,是通过电功率表测定泵的驱动电机的输入电功率Nm,再将此Nm乘以电机效率m,即得出泵的实用功率N(也即是电机的输出功率):N=mNm (kW)而泵在一定的工况下的效率:式中:流体密度kg/m3Q泵的流量(m3/s)H泵的扬程(m)N在此工况下的实用功率4、实验步骤1)实验前准备i)记录下实验台的一些参数,h0、K和C0(
12、本实验台的C0可取为0.61)。ii)将蓄水箱充满水。iii)关闭阀门3,10,14,打开阀门4,11,16。2)进行实验i)开动泵I,使泵I系统运转,此时关闭阀门11,为空载状态,测读压力表12读数M1,真空压力表9读数M2。ii)略开阀门11,水泵开始出水,再测读M1、M2、孔板流量计压差值h(或利用计量水箱和秒表测出在此工况下的流量Q)和电功率表读数Nm。iii)逐次调节阀门11,增加出水开度,重复上述步骤测读各相应工况的M1、M2、h和Nm。实验数据可记录在如下的表格中。IV)结束实验NoM1(MPa)M2(MPa)H(M1+M2+h0)( m)Nm(kW)N(kW)h(m)Q(m3/s)备注12345678h0= (m) 流量计系数K= (m2.5/s) C0=5、实验数据处理根据上表的实验记录和计算的数据,即可在座标系中点出各工况的实验点,最后,可光滑地绘制出实验泵的Q-H