离心泵特性曲线的测定

离心泵特性曲线的测定

一、 实验目的

1、了解离心泵的结构与特性，熟悉离心泵的使用。

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、性能及安转方法。

4、测量孔板流量计的孔流系数C 随雷若数Re 变化的规律。

5、测定管路特性曲线。

二、 基本原理

离心泵的主要性能参数有流量Q 、压头H 、效率和轴功率N ，在一定转速下，离心泵的送液能力（流量）可以通过调节出口阀门使之从零至最大值间变化。而且，当期流量变化时，泵的压头、功率、及效率也随之变化。因此要正确选择和使用离心泵，就必须掌握流量变化时，其压头、功率、和效率的变化规律、即查明离心泵的特性曲线。 1、扬程H 的测定与计算

取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2截面，列机械能衡算方程：

∑+

++=+++f h g

u g p H g u g p 2z 2z 2

2

222111ρρ

因两截面间的管长很短，通常将其阻力项∑f h 归并到泵的损失中，且泵的进出

口为等径管则有

2101

212)z （H H H g

p p z H ++=-+-=ρ

式中 H 0 ：泵出口和进口的位差，对于磁力驱动泵32CQ-15装置，H 0=0.3m

ρ：流体密度，kg/m 3 ；

p 1、p 2：分别为泵进、出口的压强，Pa ； u 1、u 2：分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2：分别为真空表、压力表的安装高度，m 。

2、轴功率N 的测量与计算

N=N 电k

式中—N 电为泵的轴功率，k 为电机传动效率，取k=0.9 3、效率η的计算

泵的效率η是泵的有效功率N e 与轴功率N 的比值。反映泵的水力损失、容

积损失和机械损失的大小。泵的有效功率N e 可用下式计算：

g HQ N ρ=e

故泵的效率为 %100g

?=N

HQ ρη 4、泵转速改变时的换算

在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n ' 下（可取离心泵的额定转速）的数据。换算关系如下：

流量 n

n Q

Q '

='

扬程 2)n

(n H H

'

='

轴功率

3

)n

(n N N '=' 效率 ηρρη==''=

'N

HQ N Q H g

g 5、管路特性曲线H-Q

在一定的管路上，泵提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。若将泵的特性曲线与管路特性曲线绘制在同一坐标图上，两曲线的交点即为泵在该管路的工作点。通过改变泵转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H 计算同上。

∑+=+

?+?+?=22

e

2BQ A h g

u g p

z H f

ρ

其中 g

p

A ρ?+

?=z

2

5222

2

))(8(22u Q d l l g g u h g

BQ

e f ∑∑++?=+?=πλ

当H=H e 时，调节流量，即可得到管路特性曲线H-Q

6、孔板流量计孔流系数的测定

孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用， 造成孔板前后压强差，作为测量依据。 根据伯努利方程式，暂不考虑能量损失， 可得

gh p p u u =-=

-ρ

2

12

1

222

或 gh u u 22

12

2=-

管径为d 1,孔板锐孔直径为d 0，流体流经孔板后所形成的缩脉的直径为d 2，流

体密度为ρ，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为u 1、u 2与p 1、p 1,由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉的截面积A 2难以知道，而孔口的截面积已知，可用孔板孔径处的u 0来代替u 2，考虑到流体因局部阻力损失而造成的能量损失，用校正系数C 校正后，有：

gh u u 2 C 2

120=-

对于不可压缩流体，根据连续性方程有：1

01A A u u = 经过整理可得：2

1

00)(

12u A A gh C

-=

令2

1

00)(

1C C A A -=

则又可简化为：gh C 2u 00=

根据u 0和A 0即可算出流体的体积流量：

gh A C A 2u Q 0000?=?= m 3

/s 或 ρ

p

2A C Q 00?=

= m 3/s

式中 Q ——流体的体积流量，m 3/s Δp ——孔板压差，Pa

A 0——孔口面积，m 2

ρ——流体的密度，kg/m 3 C 0——孔流系数

孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺

数共同决定，具体数值由实验确定。当

d 0/d

1

一定，雷若数超过一定数值后，C

为常数。

三、实验装置与流程

1，实验装置与流程

离心泵特性曲线测定装置流程如下图

四、实验步骤及注意事项

1、实验步骤

（1）实验用水准备：清洗水箱，并加装实验用水

（2）离心泵排气：通过灌泵漏斗给离心泵灌水，排除泵内气体

（3）仪表自检情况，打开泵进口阀，关闭出口阀，试开离心泵，检查电机运转时声音是否正常，离心泵运转的方向是否正确。

（4）开启离心泵，当泵的转速达到额定转速后打开出口阀。

（5）实验时，通过组态软件或仪表逐渐改变出口流量调节阀的开度，待仪表示数稳定后，读取相应数据。（离心泵特性实验主要获取的实验数据为：流量Q，

泵进口压力P

1，泵出口压力p

2

、电机功率N电、泵转速n，及流体温度t和测压

点高度差H

0）（H

=0.30m）。

（6）测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变离心泵电机频率，测定液体的

流量，改变离心泵电机频率，测定液体的流量，离心泵进出、口压力以及电机的频率。

（7）实验时，记录流量及孔板两端的压降，测定孔板流量计的C

~Re之间的关

系，并计算孔流系数C

。

（8）测定十组左右数据后，结束实验，先关闭出口流量调节阀，再停泵。然后记录下离心泵的型号，额定流量、额定转速、扬程和功率等。

2、注意事项

（1）一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时注意

定期对泵进行保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。

（2）泵运转过程中，勿碰触泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。

（3）不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。

四、数据记录与处理

1、记录实验原始数据

2、实验数据处理

处理步骤；（以第一组为例）

g

p p H ρ1

212)z -z （-+

==0.3+(83-4)/ ρg T=20℃时，ρ=998.5kg/m 3 得H=8.37m

（1） N= N 电η电 =0.95N 电=0.95x0.44=0.396（kw ）

（2） 因为离心泵的特性曲线是某型号泵在指示转速下的H ’-Q ’、N ’-Q ’、

η’-Q ’线。如下图所示：

管路全开时

孔板流量计数据记录

五、思考题

1、试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？在实验中，为了得到比较好的实验结果，实验流量范围下限应该小到零，上限应该到最大，为什么？

答：开阀门意味着扬程有极小值，那么电机功率就有极大值，会烧坏机器。流量范围从最小值到最大值变化，可以做到均匀取点，实验数据分布尽可能合理，造成的实验误差尽可能的小，从而使得最终处理而得的实验结果更符合实际。

2、启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？

答：防止气缚现象的发生；电路问题或者泵已经损坏

3、为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？还有其他方法调节流量？

答：优点是操作简单，但是难以达到对流量的精细控制；使用变频调节器可以通过调节泵机转速从而调节流量。

4、泵启动后，出口阀如果打不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量增大，泵进出口压力表分别有什么变化？为什么？

答：出口阀不开，压力表的读数将会上升至铭牌上的额定压力的1.1倍左右。因为铭牌上的扬程是效率最高点处的数据，而流量为零时即所谓的关死点扬程一般是额定扬程的1.1倍左右。随着流量的增大，泵进出口压力表不变。

5、正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？

答：不合理。容易产生节流损失产生压损压力降低，易造成汽蚀的发生。