離心泵特性曲線的測(cè)定北京理工大學(xué)化學(xué)學(xué)院董婧1120102745一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握離心泵特性曲線的測(cè)定方法。2、了解離心泵的構(gòu)造、安裝、使用與操作。二、實(shí)驗(yàn)原理離心泵的特性受泵的結(jié)構(gòu)，葉輪形式與轉(zhuǎn)速的影響，特性參數(shù)包括流量Ｑ、揚(yáng)程H、功率N、效率η，對(duì)確定的泵，在一定的轉(zhuǎn)速下，H、N、η都隨流量Ｑ的改變而變化，以曲線形式表示這些參數(shù)之間的關(guān)系就是離心泵的特性曲線。離心泵的特性曲線能清楚的反映離心泵的操作性能，是選用離心泵和確定泵的適宜操作條件的主要依據(jù)。對(duì)任意一臺(tái)離心泵的特性曲線不能用解析法進(jìn)行計(jì)算，只能通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定。1、流量Ｑ的測(cè)定通過離心泵的流量采用渦流流量計(jì)測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中流量計(jì)讀數(shù)與實(shí)際流量間的關(guān)系式為：Q=f式中：Q—流量，mf—渦輪轉(zhuǎn)數(shù)，Hzk—流量計(jì)校正系數(shù)，次/升2、揚(yáng)程H的測(cè)定在泵的吸入口和排出口之間列柏努利方程：Z入H=（上式中Hf入-出是泵的吸入口和H=（式中：H—離心泵的揚(yáng)程，mp出、u出、uZ出、Z入ρ—流體密度，kg/m3g—重力加速度，m/s2將測(cè)得的Z出-Z入和的p出-3、功率N的測(cè)定功率表測(cè)得的功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率N電入（KW），泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，傳動(dòng)效率可視為1，電動(dòng)機(jī)的輸出功率N電出（kW）等于泵的軸功率N（kW），即：N軸N電出所以N=N式中：η—電動(dòng)機(jī)效率，無因次4、泵效率η的測(cè)定η=N式中：η—泵的效率Ne—泵的有效功率，5、轉(zhuǎn)速ｎ的測(cè)定三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)定單級(jí)離心泵在不同轉(zhuǎn)速下的特性參數(shù)，繪制離心泵特性曲線。1-離心泵2-真空表3-壓力表4-變頻器5-功率表6流量調(diào)節(jié)閥7-實(shí)驗(yàn)管路8-溫度計(jì)9-渦輪流量計(jì)10-實(shí)驗(yàn)水箱11-放水閥12-頻率計(jì)四、實(shí)驗(yàn)裝置與流程1、實(shí)驗(yàn)裝置流程圖（見圖3-2）2、流程簡(jiǎn)介如圖3-2所示，水泵1將水槽10內(nèi)的水輸送到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用流量調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)流量，流體經(jīng)渦輪流量計(jì)9計(jì)量后，流回儲(chǔ)水槽。3、設(shè)備的主要技術(shù)數(shù)據(jù)①離心泵：流量，Q=20～120L/min,揚(yáng)程H=13.5～19m，軸功率0.55kW。②真空表測(cè)壓位置管內(nèi)徑。d1=0.025m.③壓強(qiáng)表測(cè)壓位置管內(nèi)徑。d1=0.025m④真空表與壓強(qiáng)表測(cè)壓口之間的垂直距離。h0=0.18m⑤實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)徑,d=0.040m⑥電機(jī)效率為60%。⑦渦輪流量計(jì)儀表常數(shù)：第1套77.910次/升，第2套77.920次/升⑧功率表型號(hào)為PS-139，精度1.0級(jí)。⑨泵吸入口真空表：測(cè)量范圍0.1～0MPa，精度1.5級(jí)。⑩泵出口壓力表：測(cè)量范圍0～0.25MPa，精度1.5級(jí)。五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟1、向儲(chǔ)水槽10內(nèi)注入清水。2、檢查流量調(diào)節(jié)閥6，壓力表3及真空表2的開關(guān)是否關(guān)閉(應(yīng)關(guān)閉)。3、啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置總電源，用變頻調(diào)速器上∧、∨及＜鍵設(shè)定頻率后，按run鍵啟動(dòng)離心泵，緩慢打開調(diào)節(jié)閥6至全開。待系統(tǒng)內(nèi)流體穩(wěn)定，打開壓力表和真空表的開關(guān)，方可測(cè)取數(shù)據(jù)。4、測(cè)取數(shù)據(jù)的順序可從最大流量至0，或反之，一般測(cè)10～20組數(shù)據(jù)。5、每次在穩(wěn)定的條件下同時(shí)記錄流量、壓力表、真空表、功率表的讀數(shù)及流體溫度。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵，切斷電源。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、該裝置電路采用五線三相制配電，實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)良好地接地。2、使用變頻調(diào)速器時(shí)一定注意FWD指示燈亮，切忌按FWDREV鍵REV指示燈亮，電機(jī)會(huì)反轉(zhuǎn)。3、啟動(dòng)離心泵前，關(guān)閉壓力表和真空表的開關(guān)以免損壞壓力表。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理1、設(shè)定頻率為30Hz數(shù)據(jù)處理及計(jì)算如下(以f=110Hz為例)：本組實(shí)驗(yàn)用的是第二套裝置，k=77.920次/升。①算揚(yáng)程Hf=110Hz,則流量Q=流體溫度T=21.1℃，查教材附表可知在此溫度下水的密度為ρ由于進(jìn)口管和出口管的管徑相等，故在公式H=中，u真空表和壓力表的實(shí)際位置和測(cè)壓點(diǎn)的位置在垂直高度上有一定的距離，設(shè)這一距離為h，則PP那么P又已知：Z所以，揚(yáng)程H==0.18+最后簡(jiǎn)化可得H②計(jì)算功率N由功率表盤可讀出電動(dòng)機(jī)的輸入功率N又已知電動(dòng)機(jī)的效率為60%，故有泵的軸功率為N=③泵效率的計(jì)算由前面的計(jì)算數(shù)據(jù)可求得泵的輸出功率為N故泵的效率為η同理可求得其他各組數(shù)據(jù)，如下表所示：渦輪轉(zhuǎn)數(shù)電機(jī)功率溫度壓力表真空表流量密度揚(yáng)程功率泵效率ηHzkW℃MPaMPaL/skg/m3mkW﹪1100.1621.10.0200.01201.4117997.9253.26880.09647.0568990.1621.20.0300.01101.2705997.9004.18820.09654.2624920.1521.20.0400.00901.1807997.9005.00540.09064.2825850.1521.20.0400.00751.0909997.9004.85220.09057.5733800.1521.20.0440.00501.0267997.9005.00540.09055.8978730.1521.20.0490.00400.9369997.9005.41400.09055.1705640.1421.30.0500.00390.8214997.8755.50610.08452.7036560.1421.30.0550.00300.7187997.8755.92490.08449.6235500.1321.30.0560.00200.6417997.8755.92490.07847.7149440.1321.30.0580.00200.5647997.8756.12920.07843.4371380.1321.30.0600.00200.4877997.8756.33350.07838.7643310.1221.40.0630.00200.3978997.8506.64020.07235.9165200.1121.40.0660.00200.2567997.8506.94660.06626.4451100.1021.40.0690.00200.1283997.8507.25310.06015.186500.0921.50.0710.00000.0000997.8257.25330.0540.0000作出離心泵的特性曲線如下:2、設(shè)定頻率為40Hz同理可得如下數(shù)據(jù)：渦輪轉(zhuǎn)數(shù)電機(jī)功率溫度壓力表真空表流量密度揚(yáng)程H功率N效率ηHzkW℃MPaMPaL/skg/m3mkW％1480.3821.50.0400.0241.8994997.8256.53820.22853.31601360.3721.50.0500.0201.7454997.8257.15110.22255.03451200.3821.50.0650.0161.5400997.8258.27490.22854.71201060.3521.60.0770.0121.3604997.8009.09240.21057.6538930.3321.60.0850.0081.1935997.8009.50100.19856.0598830.3321.70.0920.0061.0652997.77510.01210.19852.7218700.3221.70.1000.0030.8984997.77510.52290.19248.1931610.3021.80.1050.0000.7829997.75010.72750.18045.6665500.2921.80.1070.0000.6417997.75010.93180.17439.4599420.2821.90.1140.0000.5390997.72511.64730.16836.5760290.2521.90.1160.0000.3722997.72511.85160.15028.7817110.2321.90.1210.0000.1412997.72512.36250.13812.378000.2021.90.1260.0000.0000997.72512.87330.1200.0000特性曲線如下：3、設(shè)定功率為50Hz同理可得如下數(shù)據(jù)：渦輪轉(zhuǎn)數(shù)電機(jī)功率溫度壓力表真空表流量密度揚(yáng)程H功率N效率ηHzkW℃MPaMPaL/skg/m3mkW％1730.6722.00.0550.03402.2202997.7009.09330.402049.15431580.6922.10.0830.02802.0277997.67511.34140.414054.36641370.6722.20.1070.02001.7582997.65012.97650.402055.54561220.6622.20.1210.01601.5657997.65013.99820.396054.16721050.6322.30.1350.01101.3475997.62514.91820.378052.0477920.6122.30.1450.01001.1807997.62515.83780.366050.0022780.5822.40.1550.00581.0010997.60016.43090.348046.2543660.5622.40.1600.00400.8470997.60016.75790.336041.3428550.5422.50.1660.00400.7059997.57517.37140.324037.0355440.5122.60.1740.00300.5647997.55018.08710.306032.6630280.4622.60.1800.00000.3593997.55018.39370.276023.4354140.4422.70.1850.00000.1797997.52518.90510.264012.590600.3922.70.1920.00000.0000997.52519.62040.23400.0000做出特性曲線如下：4、不同轉(zhuǎn)速下，最大揚(yáng)程、最大功率和最大泵效率的比較轉(zhuǎn)速頻率最大流量Q最大揚(yáng)程H最大功率N最大泵效率ηHzL/smkW%301.41177.25330.09664.2825401.899412.87330.22855.0345502.220219.62040.41455.5456Q50QQ40QQ50QH50HH40HH50HN50NN40NN50N從以上計(jì)算結(jié)果可以看出渦輪轉(zhuǎn)速對(duì)離心泵特性的影響基本符合關(guān)系式：QHN結(jié)果討論（1）、從離心泵的特性曲線可以看出：當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，揚(yáng)程H隨流量Q的增大而減小；軸功率N隨流量Q的增大而增大，開始時(shí)呈線性增長，當(dāng)流量很大時(shí)趨于穩(wěn)定；泵效率隨流量Q的增大，先逐漸增大直至出現(xiàn)最大值，然后逐漸減小。（2）、不同轉(zhuǎn)速時(shí)，測(cè)得泵的同一種特性曲線不同。隨著轉(zhuǎn)速的增加，離心泵的最大揚(yáng)程H增大，最大軸功率增大，泵效率最大值也增大。誤差分析（1）、流速較大時(shí)，真空表和壓力表讀數(shù)不穩(wěn)定，造成一定誤差；（2）、離心泵轉(zhuǎn)速較大（設(shè)定頻率50Hz）時(shí)，泵出、入口出水形成湍流，流量不穩(wěn)定，造成一定誤差；（3）、實(shí)驗(yàn)測(cè)定過程，流量間隔設(shè)計(jì)得不是特別合理，而且一定轉(zhuǎn)速只測(cè)定12-15組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不夠多，繪制的圖像有誤差；（4）、真空表量程太大，讀數(shù)產(chǎn)生誤差。（5）、實(shí)驗(yàn)管路中含有若干90°彎頭，會(huì)對(duì)流體的流動(dòng)產(chǎn)生影響，而在實(shí)驗(yàn)過程中沒有考慮這部分的影響，這樣實(shí)際就對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度造成了一定的誤差。八、思考題1、測(cè)定離心泵的特性曲線并繪出曲線圖時(shí)為什么要注明轉(zhuǎn)速數(shù)值？答：因?yàn)樘匦郧€會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的不同而發(fā)生變化。一般，相同流量時(shí)，轉(zhuǎn)速越大，揚(yáng)程和軸功率越大。2、隨著離心泵流量的增大，進(jìn)口真空表和出口壓力表指示的數(shù)值怎么變化？功率表讀數(shù)如何變化？答：進(jìn)口真空表指示的數(shù)值開始為0，流量增大大一定值后，讀數(shù)不再為