離心泵化工原理實(shí)驗(yàn)

1、北 京 化 工 大 學(xué)化 工 原 理 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告試驗(yàn)名稱(chēng)： 離心泵性能試驗(yàn)班 級(jí)： 環(huán)工1301姓 名： 王一平學(xué) 號(hào)： 2013011289 序 號(hào)： 1同 組 人： 王娜 王羲威 王柏雄 毛健試驗(yàn)日期： 2015-12-16摘要：本試驗(yàn)以水為介質(zhì)，使用UPRS型離心泵性能試驗(yàn)裝置，測(cè)定了不同流速下，離心泵的性能、孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)以及管路的性能曲線。試驗(yàn)驗(yàn)證了離心泵的揚(yáng)程He隨著流量的增大而減小，且呈2次方的關(guān)系；有效效率有一最大值，實(shí)際操作生產(chǎn)中可依據(jù)該值選取合適的工作范圍；泵的軸功率隨流量的增大而增大；當(dāng)Re大于某值時(shí)，C0為肯定值，使用該孔板流量計(jì)時(shí)，應(yīng)使其在C0為定值的條件下

2、。關(guān)鍵詞：性能參數(shù)（） 離心泵特性曲線 管路特性曲線C0一、 試驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)1.了解離心泵的構(gòu)造，把握其操作和調(diào)整方法。2.測(cè)定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，并確定泵的最佳工作范圍。3.生疏孔板流量計(jì)的構(gòu)造、性能及安裝方法。4.測(cè)定孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)。5.測(cè)定管路特性曲線。二、 基本原理1、 離心泵特性曲線的測(cè)定離心泵性能參數(shù)主要包括流量q，揚(yáng)程He，軸功率N軸，效率。在葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速等固定的狀況下，Heq、N軸q、q關(guān)系曲線。小型離心泵直接裝有電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行時(shí)電機(jī)損失電能一般小于10%，泵損失機(jī)械能一般大于30%，假如操作不當(dāng)甚至達(dá)90%以上，依據(jù)泵特性曲線可以確定合理的操作條件，使工

3、作點(diǎn)位于最高效率點(diǎn)四周，削減機(jī)械能損失。目前泵特性曲線無(wú)法用數(shù)學(xué)模型、因次分析等方法獲得、需由試驗(yàn)測(cè)定。圖2-1-1 離心泵的理論壓與實(shí)際壓頭揚(yáng)程是離心泵對(duì)單位牛頓流體做的有效功，在泵的進(jìn)、出口管路取兩個(gè)距離較近的截面，忽視流體阻力，依據(jù)機(jī)械能衡算方程可知： He=p2g-p1g+Z2-Z1+u22-u122g+hf=H2-H1+Z+u22-u122g m (2-1)式中，H2出口截面靜壓頭，m；H1進(jìn)口截面靜壓頭，m；軸功率取輸入“輸入電機(jī)”功率N電的90%，即：N軸=0.9N電 kW (2-2)有效功率：Ne=*g*qv*He1000=*qv*He102 kW (2-3)泵的效率：=PeP

4、軸 (2-4)總效率：總=PeP電 (2-5)通過(guò)儀器儀表直接測(cè)量電功率、進(jìn)出口截面靜壓頭、液體流量、溫度等，即可確定該泵性能。2、管路特性曲線的測(cè)定管路特性是指在流體輸送管路固定的狀況下，管路需要的能量H=流體損失的能量+流體增加的能量。其中Hqv關(guān)系曲線稱(chēng)為管路特性曲線，該曲線與泵性能無(wú)關(guān)，在管路的起點(diǎn)和終點(diǎn)取兩個(gè)截面，當(dāng)管徑相同，且管內(nèi)流淌達(dá)到阻力平方區(qū)時(shí)，依據(jù)機(jī)械能衡算方程可知管路需要的能量為：H=Z+pg+u22g+hf=pg+hf=A+Bqv2 m (2-6)在任何一個(gè)實(shí)際工作點(diǎn)，離心泵傳遞給液體的有效能量 He，等于管路在該流量qv下運(yùn)送流體所需要的能量H，即 H=He m (2

5、-7)所以，H的測(cè)量原理同He3、孔板流量計(jì)孔流系數(shù)的測(cè)定孔板流量計(jì)的構(gòu)造原理如下圖所示。 圖2-3-1 孔板流量計(jì)的構(gòu)造原理圖孔板流量計(jì)依據(jù)“恒截面，變壓差”原理，可測(cè)量含雜質(zhì)較多的氣體或液體流量，依據(jù)伯努力方程，在孔板前、后平行流線處取兩個(gè)截面，然后用孔口截面代替后一個(gè)截面并修正，最終得到孔板流量計(jì)算式為：qv=C1-m2A02p=CoA02p m3s (2-8)式中 C截面替換修正系數(shù)；m孔口面積與管道面積的比值，A0A1； Co孔流系數(shù)；A0孔口面積，m2；p孔板壓降，Pa；液體密度，kgm3；連接管道的雷諾數(shù)：Re=du (2-9)式中 d管徑，m；u管內(nèi)平均流速，ms；液體密度，k

6、gm3；液體黏度，Pa s三、 試驗(yàn)流程和設(shè)備圖3-1-1 離心泵試驗(yàn)帶把握點(diǎn)工藝流程1.水箱 2、離心泵 3、渦輪番量計(jì) 4、管路切換閥 5、孔板流量計(jì) 6、流量調(diào)整閥7、變頻儀TI01水溫度/ ；QI02水流量/m3·h-1；P03壓降/PaNI04電功率/W；PI05出口表壓/m（H2O）；PI06入口表壓/ m（H2O）試驗(yàn)介質(zhì)：水（循環(huán)使用）。爭(zhēng)辯對(duì)象：粵華型WB70/055型單級(jí)離心泵；孔板流量計(jì)：銳孔直徑d=18.0mm，管道直徑d=27.0mm。儀器儀表：渦輪番量計(jì)，LWGY-25型，0.610m3·h-1,精確度等級(jí)0.5；溫度計(jì)，Pt100,0200，精

7、度等級(jí)0.2；壓差傳感器，WNK3051型，-20100kPa，精確度等級(jí)0.2，測(cè)勢(shì)能差；顯示儀表：AI-708等，精度等級(jí)0.1；變頻儀：西門(mén)子MM420型；天平，0.01g；量筒等。把握系統(tǒng)：把握電柜+電腦+數(shù)據(jù)采集軟件，需380VAC+220VAC四、試驗(yàn)步驟1、打開(kāi)主管路的切換閥門(mén)，關(guān)閉流量調(diào)整閥門(mén)6，按變頻儀7綠色按鈕啟動(dòng)泵，固定轉(zhuǎn)速（頻率在50Hz），觀看泵出口壓力表讀數(shù)在0.2MPa左右時(shí)，即可開(kāi)頭試驗(yàn)。2、通過(guò)流量調(diào)整閥6，調(diào)整水流量，從0到最大（流量由渦輪番量計(jì)3測(cè)得），記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，完成離心泵特性曲線和孔板孔流系數(shù)試驗(yàn)。3、打開(kāi)全部支路閥門(mén)，流量調(diào)整閥6使流量固定在6，通

8、過(guò)轉(zhuǎn)變變頻儀頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)整水流量，完成管路特性曲線試驗(yàn)一。4、將頻率調(diào)回50Hz，流量調(diào)整閥6使流量固定在4，通過(guò)轉(zhuǎn)變變頻儀頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)整水流量，完成管路特性曲線試驗(yàn)二。5、將頻率調(diào)回50Hz，流量調(diào)整閥6使流量固定在2，通過(guò)轉(zhuǎn)變變頻儀頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)整水流量，完成管路特性曲線試驗(yàn)三。6、每個(gè)試驗(yàn)均測(cè)10-12組數(shù)據(jù)，試驗(yàn)完后再測(cè)幾組驗(yàn)證數(shù)據(jù)，若基本吻合，則可停泵（按變頻儀紅色按鈕停泵），關(guān)閉流量調(diào)整閥6，做好衛(wèi)生工作，同時(shí)記錄設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)（如離心泵型號(hào)、額定流量、揚(yáng)程、功率等）。留意事項(xiàng)： 1.泵試驗(yàn)通過(guò)閥門(mén)轉(zhuǎn)變流量，管路試驗(yàn)通過(guò)變頻儀轉(zhuǎn)變流量； 2.泵試驗(yàn)流量最小值等于0，管路試驗(yàn)兩最小值大

9、于0； 3.任何時(shí)刻，流量調(diào)整閥全關(guān)或全開(kāi)后，反向旋轉(zhuǎn)1/4圈； 4.兩組泵試驗(yàn)和多組管路試驗(yàn)各記入軟件同一表格，孔板壓降波動(dòng)到平均時(shí)記錄； 5.以上試驗(yàn)用計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)可以多做一些點(diǎn)，便于找到最高效值。五、試驗(yàn)數(shù)據(jù)表及舉例計(jì)算因試驗(yàn)中水溫始終變化，查得粘度計(jì)算公式；查表得水的密度。密度：查表；黏度：查表，內(nèi)差法；一離心泵特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：表一 離心泵特性曲線原始數(shù)據(jù)表參數(shù)：Z=0.2mH2O d1=0.042m, d2=0.027m，50Hz,2850r/min 序號(hào)水流量qv/(m3/h)出口表壓p2/m入口表壓p1/m電機(jī)功率P電/kW水溫度t/10.00 21.9 0.40 0.45

10、27.220.72 21.3 0.40 0.48 25.231.48 20.6 0.30 0.51 25.142.18 19.9 0.30 0.57 25.352.89 19.0 0.20 0.62 25.463.59 18.3 0.00 0.66 25.674.28 17.4 -0.10 0.70 25.984.96 16.4 -0.30 0.73 26.195.60 15.4 -0.50 0.75 26.3106.25 14.2 -0.70 0.79 26.5116.80 13.2 -0.90 0.81 26.7127.42 12.0 -1.10 0.82 26.8表二 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表 序

11、號(hào)密度/kgm-3揚(yáng)程He/m軸功率N軸Pa/kW有效功率Ne/kw效率出口流速u(mài)2（/ms-1）入口流速u(mài)1（/ms-1）1996.46 21.70.40500002996.99 21.10516220.4320.04125829.5505073710.3494880.1444313997.02 20.52181180.4590.082466517.966565120.7183930.2968874996.97 19.84732390.5130.117472522.899118251.0581730.4373065996.64 19.08316920.5580.14968726.825621

12、151.4028080.5797326996.89 18.62833820.5940.181556730.565099481.7425880.7201517996.81 17.88241250.630.207768232.979085342.0775150.8585658996.76 17.14497990.6570.230836535.134925542.4075870.9949729996.70 16.41227930.6750.249470736.958625342.7182431.12335610996.65 15.48897990.7110.262749536.954927883.0

13、337541.25374511996.59 14.76045260.7290.272410737.367724653.3007241.36407512996.57 13.84824530.7380.278870237.787284583.6016721.488446計(jì)算示例（第七組數(shù)據(jù)）：:查表可得；作圖得：圖一 離心泵的特性曲線圖中結(jié)果分析：1、 由泵的特性曲線得，揚(yáng)程He隨著流量的增大而減小，且呈2次方的關(guān)系；2、 分析效率曲線可知，該泵的最大效率為37%左右，此時(shí)的流量為7.42m3/h。3、 由泵的軸功率曲線看出，在流量為0時(shí)，仍有功率存在，并且隨著流量的增加快速增加。所以在啟動(dòng)泵時(shí)，

14、應(yīng)當(dāng)關(guān)閉出口閥，避開(kāi)啟動(dòng)時(shí)軸功率過(guò)大對(duì)電機(jī)造成損傷。4、 泵的效率提高時(shí)，相應(yīng)的揚(yáng)程會(huì)減小，這是設(shè)備的固有沖突，依據(jù)不同的工藝需求和生產(chǎn)任務(wù)，應(yīng)選擇合適的工作區(qū)間保證泵的高效運(yùn)作，必要時(shí)可以調(diào)整泵的工作曲線或更換離心泵。二 管路特性曲線測(cè)定表三 管路特性曲線（1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表1）流量調(diào)整閥固定1/5開(kāi)度序號(hào)水流量qv/(m3/h)出口壓力H出/m入口壓力H入/m出口流速u(mài)2入口流速u(mài)1壓頭H1 2.02 20.0 0.3 0.98050.4052104419.94063222 1.91 17.7 0.3 0.92710.3831445317.63632743 1.81 15.6 0.3 0.

15、87860.3630846115.5326234 1.69 13.6 0.3 0.82030.339012713.52844075 1.58 11.8 0.3 0.76690.3169467811.72485896 1.46 10.1 0.3 0.70870.2928748810.02122627 1.32 8.5 0.3 0.64070.264790988.417350628 1.20 7.0 0.4 0.58250.240719086.814339359 1.07 5.7 0.4 0.51940.214641185.5114007810 0.94 4.5 0.4 0.45630.18856

16、3284.30879879表四 管路特性曲線（2）試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表2）流量調(diào)整閥固定2/5開(kāi)度序號(hào)水流量qv/(m3/h)出口壓力H出p2/m入口壓力H入p1/m出口流速u(mài)2/ms-1入口流速u(mài)1/ms-1壓頭H/mH2O1 4.00 17.8-0.1 1.94160.8023969218.25932622 3.80 15.80.0 1.84450.7622770716.14379193 3.58 13.90.0 1.73770.7181452414.22762424 3.35 12.10.1 1.62610.6720074212.31175245 3.12 10.50.1 1.51440.62

17、5869610.6969346 2.88 8.90.2 1.3980.577725788.982594687 2.64 7.60.2 1.28150.529581977.669402478 2.39 6.20.2 1.16010.479432166.256880439 2.13 5.10.3 1.03390.427276365.0451779310 1.89 40.3 0.91740.379132543.93557056表五 管路特性曲線（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表3）流量調(diào)整閥固定3/5開(kāi)度序號(hào)水流量qv/(m3/h)出口壓力H出p2/m入口壓力H入p1/m出口流速u(mài)2/ms-1入口流速u(mài)1/ms-

18、1壓頭H/mH2O1 7.00 12.9 -0.9 3.39781.4041946114.48793632 6.59 11.5 -0.8 3.19881.3219489312.9324523 6.17 10.2 -0.6 2.99491.2376972511.37908574 5.75 8.9 -0.5 2.79111.153445579.929232565 5.35 7.7 -0.4 2.59691.073205888.585019556 4.92 6.6 -0.3 2.38820.986948217.341044547 4.50 5.6 -0.2 2.18430.902696546.201

19、647168 4.09 4.6 -0.1 1.98530.820450855.066576499 3.66 3.8 0.0 1.77660.734193184.1333918410 3.23 3.0 0.1 1.56780.647935513.20388961各項(xiàng)參數(shù)：Z=0.2m, d1=0.042m, d2=0.027m計(jì)算示例（1/5開(kāi)度第七組數(shù)據(jù)）：查表996.809 作圖得： 管路特性曲線圖圖中結(jié)果分析：1、管路的特性曲線為，由上圖可知H與Q成二次方關(guān)系（曲線為拋物線），該式成立；2、比較這條曲線，可得在同樣的頻率下，關(guān)小閥門(mén)，H增大；3、H隨流量的增加而增大，當(dāng)流量為0時(shí)，H為肯定

20、值，這是由管路的固有勢(shì)能損失打算的。三孔板流量計(jì)孔流系數(shù)確定表六 孔流系數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)處理表參數(shù)：d0=0.018m, d=0.026m孔板序號(hào)水流量qv/(m3/h)孔板壓降P/kPa水溫度t/黏度/Pas水流速u(mài)/(m/s)密度/kgm-3雷諾數(shù)Re孔板系數(shù)C010.00 0.00 27.20.00085080996.456 020.72 0.66 25.20.00088970.3769996.992 10980.83 0.68339931.48 2.46 25.10.00089170.7747997.018 22521.66 0.72763542.18 5.38 25.30.00088771

21、.1411996.966 33321.54 0.72472552.89 9.52 25.40.00088571.5128996.640 44259.25 0.72213263.59 14.71 25.60.00088170.0019996.888 55.24 0.72173774.28 21.11 25.90.00087572.2404996.809 66306.31 0.71824684.96 28.27 26.10.000871782.5963996.755 77182.30 0.71925295.60 36.25 26.30.000867942.9314996.702 87522.18 0.717108106.25 45.20 26.50.00086413.2716996.648 98109.78 0.71672116.80 53.66 26.70.000860263.5595996.594 107214.11 0.71566