北京化工大学 化工原理实验 化学工程学院 化学工程与工艺专业

化工原理实验

实验题目： ——离心泵性能实验

姓名：沈延顺

同组人：覃成鹏 臧婉婷 王俊烨

实验时间：2011.11.21

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一、 实验题目：离心泵性能实验。 二、 实验时间：2011.11.21 三、 姓名：沈延顺

四、 同组人：覃成鹏、臧婉婷、王俊烨 五、 实验报告摘要：

通过实验学习和练习离心泵的灌泵等注意事项和离心泵的使用，通过孔板 压计对压将的测量和水温等的测量，得到实验数据绘制离心泵的特性曲线。通过改变离心泵的转速来测的压头和流速的关系来测绘实验的管道特性曲线。通过实验也从实验的方向来了解化工原理的知识点，从感性的方向来了解书本上的知识点。

六、实验目的及任务：

1、 了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。

2、 测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围。 3、 熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 4、 测定孔板流量计的孔流系数。 5、 测定管路特性曲线。

七、基本原理：

1、 离心泵特性曲线的测定。

离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。其中理论压头与流量的关系，可通孤傲对泵内液体之地那运动的理论分析得到，如图所示的曲线。

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由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦阻力、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此通常采用实验方法，直接测定其参数见的关系，并将测出的He~Q、N~Q、和η~Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，根据此曲线也可以求出最佳操作范围，作为选泵的依据。 图

（1）、泵的扬程He

式中：

——泵出口处的压力。

——泵入口处的真空度。

——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，

=0.85m。

（2）、泵的有效功率和效率。

由于泵在运转中存在种种能量损失，是泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又比理论值为高，所以泵的总效率为：

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式中： Ne——泵的有效功率，Kw Q——流量， He——扬程，

ρ——流体的密度，kg/m3 由泵轴输入离心泵的功率

为：

式中：

——电机的输入功率，kw

——电机效率，取0.9

——传动装臵的转动效率，一般取1.0

2、 孔板流量计孔流系数的测定 孔板流量计的构造原理如图所示， 图

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在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两端连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路的直径为体流经孔板后所形成缩脉的得：

与

，孔板锐孔直径为

，流

，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可

或

由于缩脉的位臵随流速的变化而变化，故缩脉处截面积难以知道，孔口的面积已知，且测压口的位臵在设备制成后也不改变，因此，可以用孔板孔径处的代替则有：

，考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数C校正后，

对于不可压缩流体，根据连续性方程有

经过整理可得：

令，则又可以化简为：

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根据和，即可算出流体的体积流量，为：

或

式中：

——流体的体积流量，——孔板压差，Pa ——孔口的面积，——流体的密度，——孔流系数

孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位臵、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由实验确定。当

一定，雷诺数Re超出某个值后，就

为常数的流动条件下使用。

接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在

八、装置图

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九、流程图

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十、操作要点：

本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的各项性能参数。 流量可通过计量槽和秒表测量。

1、 检查电机和离心泵是否正常运转。打开电机的电源开关，观察电机和离

心泵的运转情况，如果无异常，就可以切断电源，准备在实验时使用。 2、 在经行实验前，首先要灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量

调节阀）。灌泵完成后，关闭阀门调节阀即可开启离心泵，开始实验。 3、 实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。当流

量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测取几次数据。 4、 为防止因水面波动而引起的误差，测量时液面计高度差值应不小于

200mm。

5、 测取10组数据并测验其中几组数据，若基本吻合后，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、扬程和功率等）。

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6、 测地给你管路特性去想时，固定阀门开赌，改变频率，测取8~10组数据，

并记录。

7、 实验完毕，停泵，记录相关数据，岂敢能力现场。

十一、实验原始数据：

1、 基础数据

泵的型号：IHG32-125 电动机型号：Y801-2 转速：2009

水温：17.6℃ 流量计孔径：24.2mm 测压截面垂直距离：=0.85m

2、 离心泵特性曲线测量

3、 管路特性曲线测量

第一次：

第二次：

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第三次：

十二、实验数据处理：

1

、 离心泵特性曲线处理

(1)、查表：

则在t=17.6 时：

(2)、处理过程：

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(3)、处理结果

绘制成的离心泵特性曲线如下：

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流量计

曲线处理如下：

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2、 管路特性曲线实验数据处理：

(1)、的处理：

，当雷诺数超过某一值是就趋于一定值：

对于孔流系数则：

(2)数据处理过程：第一次：

第二次：

第三次：

(3)、处理结果：

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管路特性曲线如下：

十三、实验结果与结论：

1、 通过实验可以看出离心泵在特定的转速下有其独特的特性曲线，而且不受管路特性曲线的影响。

2、 在固定的转速下，离心泵的流量、压头和效率不随被输送的液体的性质（如密度）而改变，但泵的功率与液体密度成正比关系。

3、 离心泵的轴功率P在流量为零时为最小，随着流量的增大而上升，因而在启动离心泵时应关闭泵的出口阀，以减少启动电流，保护点击，待运转正常后，再打开泵的出口阀并条机流量至规定值。同理在停泵时，也要先关

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闭出口阀，这样可以防止排除管中液体倒流，保护叶轮。 4、 离心泵的丫头一般随流量加大而下降。

5、 改变离心泵出口管路上阀门的开赌，便可以改变管路特性曲线。 6、 改变电机的频率，就是改变电机的转速，就改变了管路的特性曲线。

十四、实验误差分析：

1、 实验用的水的水温在泵的流量变化时也会发生变化，而实验最后取得是温度的平均值，这样就会在小地方上出现一定的误差。

2、 真空表和压力表的单位不是MPa就是KPa过大，而刻度分的又不细致，这样用肉眼的读数就会产生一定的系统误差。

3、 由于是湍流，导致真空表和压力表的指针一直在波动，这样就导致了一定的实验误差。

4、 水箱中的水都在波动，而且示数分的不细致在读书中也产生了一定的误差。

十五、思考题：

1、 离心泵的轴功率P在流量为零时为最小，随着流量的增大而升高，因而

在启动离心泵时应关闭泵的出口阀，以减少启动电流，保护点击，待运转正常后，再打开泵的出口阀并条机流量至规定值。同理在停泵时，也要先关闭出口阀，这样可以防止排除管中液体倒流，保护叶轮。 2、

根据伯努利方程

和

可得到

压力表和真空表的读数是随着开度的增大而减小的。

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3、 根据流量系数与Re关系图，通过计算雷诺数的大小，和原有管路的横截

面积的大小计算孔口的面积之比，使计算出的孔流系数在Re大于一个值后为一定值。

4、 气蚀又称穴蚀。流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属

表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。常发生在如离心泵叶片叶端的高速减压区，在此形成空穴，空穴在高压区被压破并产生冲击压力，破坏金属表面上的保护膜，而使腐蚀速度加快。气蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点，然后逐渐扩大成洞穴。气缚：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以必须在启动前向壳内灌满液体。

5、 离心泵的选择要注意以下几点：一、根据被输送的液体的性质和操作条

件，确定适宜的类型。二、根据管路系统在最大流量下的流量q和压头H确定泵的型号。再选泵的型号时，要使所选的泵提供的流量q和压头H比管路要求的值要稍大一点，并使泵在高效范围内运行。三、当单泵不能满足管路要求时，要考虑泵的串联和并联。四、核算泵的轴功率。若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率。

7、根据标准规定，将必须气蚀余量在加上0.5m以上的安全量作为设计泵的

允许吸上高度的实际气蚀余量就是允许气蚀余量。而离心泵的实际安装高度应比允许安装高度降低0.5m~1m。