化工原理离心泵实验

一、实验目的与要求

（1）熟悉离心泵的构造和操作方法。

（2）学会离心泵特性曲线和管路特性曲线的测定方法。

（3）掌握单泵、串联泵、并联泵的实验操作原理和实验组织方法。

（4）将理论知识与工程实际紧密联系在一起，培养工程观念和经济观念。 二、实验内容

（1）单台离心泵的特性曲线。

（2）不同阻力管路的管路特性曲线。

（3）两台同型号离心泵串联和并联的扬程曲线。 三、基本原理

离心泵的特性方程是从理论上对离心泵中液体质点的运动情况进行研究后，得出的离心泵压头与流量的关系。但离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式和转速的影响，故在实际工作中，其内部液体流动的规律比较复杂，实际压头要小于理论压头。因此，离心泵的扬程尚不能从理论上作出精确计算，需要实验测定。

1、离心泵特性曲线

在一定转速下，离心泵的扬程、功率、效率与其流量之间的关系，称为离心泵的特性曲线。泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得：

（1）流量

采用涡轮流量计测定。

（2）扬程

在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程

Z入P出u2入u2入HZ出Hf入出 （1） g2gg2gP入P出P入u2出u2入Hf入出 （2）

2gHZ出Z入g上式中Hf入出是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努力方程中其它项比较，Hf入出值很小，故可忽略。于是上式变为：

1

HZ出Z入 H0P出P入gu2出u2出u2入2g2入P出P入gu2g （3）

Z出Z入为压强表与真空表测压口之间的垂直距离，H0Z出Z入0.45m。

将测得的(P入)的值以及计算所得的u入,u出代入上式即可求得扬程。 出P（3）功率

功率表测得的功率为电动机的输入功率。

N轴N电机电机传动 （4）

式中 N轴——离心泵的轴功率，kW； N电机——电机的输入功率，kW；

电机——电机效率，取0.6；

传动——联轴节传动装置的效率，取1.0；

QH （5） Ne102式中 Ne——离心泵的有效功率，kW

Q——离心泵的流量，m3/s；

——流体的密度，kg/m3。

（4）泵的效率为：

Ne N轴 （6）

2．管路特性曲线

离心泵的特性曲线只是泵本身的特性，与管路状况无关。而离心泵使用时总是安装于某一特定的管路中，它提供了液体在管路中流动所需的机械能量，因此离心泵的实际工作情况是由泵的特性和管路本身的特性共同决定的。管路特性曲线方程为：

HABQ2 （7）

式中：Azp gA——管路两端的总势能差，m； z——管路两端的垂直距离，m； p——管路两端压差，Pa； B——管路特性曲线系数，h2/m5； Q——管路流量，m3/h。

扬程与流量的计算与1相同。

A由管路两端实际条件决定。B由管路状况决定，当液体处于高度湍动时，B为常数。

2

若把离心泵的特性曲线与管路特性曲线标绘于同一坐标中，则两曲线的交点即为离心泵在管路中的工作点。

四、实验装置与流程 1．流程图

离心泵实验装置流程见图1。水箱内的清水，自泵的吸入口进入离心泵，在泵壳内获得能量后，由出口排出，流涡轮流量计和流量调节阀后，返回水箱，循环使用。在实验过程中，需测定液体的流量、离心泵进口和出口处的压力及电机的功率。为了便于查取物性数据，还需测量水的温度。

图1 离心泵实验装置流程图 1-水箱；2-水箱放水阀；3-温度计；4-离心泵(Ⅱ)入口阀； 5-离心泵(Ⅰ)入口阀； 6-离心泵(Ⅱ)入口真空表及开关； 7-离心泵(Ⅰ)入口真空表及开关； 8-离心泵出口压力表及开关； 9-离心泵(Ⅱ)； 10，13-功率表； 11,12-串并联调节阀；14-离心泵(Ⅰ)；15-涡轮流量计； 16-流量调节阀。 图2 仪器面板布置图 2．设备主要技术数据

（1）涡轮流量计：型号：LWGY (单位：m3/h) （2）离心泵：

型号：WB70/055 流量：1.2—7.2（m3／h） 电机功率：550W 电流：1.35A

（3）功率表：型号 PS-139 精度1.0级 （4）真空表测压位置管内径d1=0.025m

（5）压强表测压位置管内径d2=0.045m

（6）真空表与压强表测压口之间的垂直距离H0=0.45m

3

扬程：21—13m 电压：380V

（7）电机效率为60%

（8）真空表：表盘真径100mm 测量范围0.1-0MPa 精度1.5级 （9）压力表：表盘直径100mm 测量范围0-0.4 MPa 精度1.5级 （10）变频器：型号：N2-401-H 规格：（0-50）Hz （11）数显温度计：501BX

五、操作要点

1、离心泵特性曲线的测定

（1）全开离心泵（Ⅰ）的入口阀5，其它阀门全部关闭。打开总电源开关，按变频器上的RUN/STOP键启动离心泵。

（2）缓慢打开调节阀16至全开。待系统内流体稳定，即系统内已没有气体，打开入口真空表的开关7和出口压力表的开关8。

（3）测取数据的顺序可从最大流量至零，或反之。一般测12组数据。

（4）每次测量同时记录：涡轮流量计流量、泵入口真空度，泵出口压强、功率表读数及流体温度。

（5）测试结束，关闭出口调节阀16，按变频器上的RUN/STOP键停泵。 2、管路特性曲线的测定

（1）全开离心泵（Ⅰ）的入口阀5，其它阀门全部关闭。打开总电源开关，按变频器上的RUN/STOP键启动离心泵。将流量调节阀16调至某一状态（使系统的流量为一固定值）。

（2）用变频器调节离心泵电机频率以得到管路特性改变状态。调节范围（50—25Hz）。 注：利用变频器上（<）、（∧）和（∨）键调节频率，调节完后点击（READ/ENTER）键确认即可。

（3）每改变电机频率一次，记录一组数据：涡轮流量计的流量，泵入口真空度，泵出口压强。共记录6组数据。

（4）测试结束，关闭出口调节阀12，按变频器上的RUN/STOP键停泵。 3、离心泵串（并）联性能的测定

（1）全开离心泵（Ⅰ）的入口阀5和离心泵（Ⅱ）的入口阀4，其它阀门全部关闭。打开总电源开关，按变频器上的RUN/STOP键启动离心泵（Ⅰ），按离心泵2的开关启动离心泵（Ⅱ），打开入口真空表的开关6。

（2）并联实验时，打开阀门12，关闭阀门11，通过调节阀门16改变流量，记录泵入口真空度，泵出口压强、两功率表读数及流体温度。

（3）串联实验时，关闭阀门5和阀门12，打开阀门11，通过调节阀门16改变流量，记录泵入口真空度，泵出口压强、两功率表读数及流体温度。

（4）测试结束，关闭出口调节阀16，按变频器上的RUN/STOP键停泵。切断电源。 六．注意事项

（1）离心泵应当在流量调节阀关闭的情况下启动和关闭。

（2）系统要先排净气体，以使流体能够连续流动。

（3）启动离心泵前，须关闭压力表和真空表的开关，以免损坏压强表。

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