北京化工大学离心泵性能实验报告.docx
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1、报告题目:离心泵性能试验实验时间:2015年12月16日报告人:同组人: 报告摘要本实验以水为工作流体,使用了额定扬程He为20m,转速为2900 r/min IS 型号的离心泵实验装置。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,流量通过计量槽和秒表测量。实验中直接测量量有P真空表、P压力表、电机功率N电、孔板压差P、计量槽水位上升高度L、时间t,根据上述测量量来计算泵的扬程He、泵的有效功率Ne、轴功率N轴及效率,从而绘制He-Q、Ne-Q和-Q三条曲线即泵的特性曲线图,并根据此图求出泵的最佳操作范围;又由P、Q求出孔流系数C0、Re,从而绘制C0-Re曲线图,求出孔板孔
2、流系数C0;最后绘制管路特性曲线H-Q曲线图。本实验数据由EXCEL处理,所有图形的绘制由ORIGIN来完成实验目的及任务了解离心泵的构造,掌握其操作和调节方法。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。熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。测定孔板流量计的孔流系数。测定管路特性曲线。基本理论1.离心泵特性曲线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,可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到,如图4-3中的曲线。由于流体流经泵时,不可避免地会遇到各种阻力,产生能量损失,诸如摩擦损失、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
3、,因此通常采用实验方法,直接测定其参数间的关系,并将测出的He-Q、N-Q和-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泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。泵的扬程用下式计算: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0.2m。泵的有效功率和效率由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使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高,所以泵的总效率为:式中 Ne泵的有效效率,kW; Q流量,m3/s; He扬程,m; 流体密度,kg/ m3为由泵输入离心泵的功率: 式中:电机的输入功率,kW; 电机效率,取0.9; 传动装置的效率,
4、一般取1.0;2.孔板流量计孔流系数的测定孔板流量计的结构如图4-4所示。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。若管路直径d1,孔板锐孔直径为d0,流体流经孔板后形成缩脉的直径为,流体密度,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u1、u2和p1、p2,根据伯努利方程,不考虑能量损失,可得:或由于缩脉的位置随流速的变化而变化,故缩脉处截面积S2难以知道,孔口的面积为已知,且测压口的位置在设备制成后也不改变,因此,可用孔板孔径处的u0代替u2,考虑到流体因局部
5、阻力而造成的能量损失,用校正系数C校正后则有:对于不可压缩流体,根据连续性方程有:经过整理可得:令,则又可以简化为:根据u0和S2即可算出体积流量:或式中:流体的体积流量,m3/s; 孔板压差,Pa; 孔口面积,m2; 流体的密度,kg/ m3; 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。当一定,雷诺数Re超过某个数值后,就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在为常数的流动条件下使用。实验装置流程图图4-5所示为泵性能实验带控制点的工艺流程。实验操作要点1、打开主管路的切换阀门,关闭流量调节阀门6,按变频仪7绿色按钮启动泵,固
6、定转速(频率在50Hz),观察泵出口压力表读数在0.2MPa左右时,即可开始实验。2、通过流量调节阀6,调节水流量,从0到最大(流量由涡轮流量计3测得),记录相关数据,完成离心泵特性曲线和孔板孔流系数实验。3、打开全部支路阀门,流量调节阀6使流量固定在6,通过改变变频仪频率,实现调节水流量,完成管路特性曲线实验一。4、将频率调回50Hz,流量调节阀6使流量固定在4,通过改变变频仪频率,实现调节水流量,完成管路特性曲线实验二。5、将频率调回50Hz,流量调节阀6使流量固定在2,通过改变变频仪频率,实现调节水流量,完成管路特性曲线实验三。6、每个实验均测10-12组数据,实验完后再测几组验证数据,
7、若基本吻合,则可停泵(按变频仪红色按钮停泵),关闭流量调节阀6,做好卫生工作,同时记录设备的相关数据(如离心泵型号、额定流量、扬程、功率等)。实验数据整理离心泵性能实验:离心泵型号WB-70/055转速2900r/min入口直径42mm出口直径27mm水流量/( m3/h)出口表压/m(H2O)入口表压/m(H2O)电机功率/kW0.54 21.10 0.30 0.34 1.42 20.10 0.10 0.39 2.28 19.00 -0.30 0.45 3.16 17.90 -0.70 0.50 4.09 16.50 -1.20 0.55 5.00 15.00 -1.80 0.60 5.79
8、 13.30 -2.30 0.63 6.14 12.60 -2.50 0.63 6.60 11.60 -2.90 0.67 6.80 11.10 -3.10 0.66 7.14 10.30 -3.30 0.68 入口流速/m*s-1流速出口/m*s-1水温度密度/kg*m-30.11 0.26 24.70 994.53 0.28 0.69 24.40 994.60 0.46 1.11 24.30 994.63 0.63 1.53 24.40 994.60 0.82 1.99 24.60 994.55 1.00 2.43 24.70 994.53 1.16 2.81 24.80 994.50 1
9、.23 2.98 25.80 994.25 1.32 3.20 25.00 994.45 1.36 3.30 25.90 994.23 1.43 3.47 25.50 994.33 扬程/m轴功率/kW有效功率/kW效率21.00 0.31 0.03 0.10 20.22 0.35 0.08 0.22 19.55 0.41 0.12 0.30 18.90 0.45 0.16 0.36 18.07 0.50 0.20 0.40 17.25 0.54 0.23 0.43 16.13 0.57 0.25 0.45 15.68 0.57 0.26 0.46 15.13 0.60 0.27 0.45 1
10、4.86 0.59 0.27 0.46 14.31 0.61 0.28 0.45 以第一组数据为例:已知流量和出入口直径,可得到入口流苏0.11 m/s,出口流速0.26m/s。经过插入法计算,在温度为24.70时,水的密度为994.53 kg/m3。He=p2-p1+H0+(u22-u12)/2g =21mN轴=0.9N电 =0.31kWNe=(Q/3600*He*)/102 =0.03kW= Ne/ N轴 =0.1作图可得(去除坏点第九组数据):孔板流量计:管路直径26mm孔口直径18mm水流量/( m3/h)孔板压降/kPa水温度密度/kg*m-30.54 0.25 24.70 994.
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