离心泵特性曲线的测定

一、 实验目的

  在化工厂或实验室中，经常需要各种输送机械用来输送流体。根据不同使用场合和操作要求，选择各种型式的流体输送机械。离心泵是其中最为常用的一类液体输送机械。离心泵的特性由厂家通过实验直接测定，并提供给用户在选择和使用泵时参考。

本实验采用单级单吸离心泵装置，实验测定在一定转速下泵的特性曲线。通过实验了解离心系的构造、安装流程和正常的操作过程，掌握离心泵各项主要特性及其相互关系，进而加深对离心泵的性能和操作原理的理解。                

二、实验原理

离心泵主要特性参数有流量、扬程、功率和效率。这些参数不仅表征泵的性能，也是选择和正确使用泵的主要依据。

1.泵的流量

泵的流量即泵的送液能力，是指单位时间内泵所排出的液体体积。泵的流量可直接由一定时间 t内排出液体的体积 V或质量 m来测定。

若泵的输送系统中安装有经过标定的流量计时，泵的流量也可由流量计测定。当系统中装有孔板流量计时，流量大小由压差计显示，流量Vs与倒置U形管压差计读数R之间存在如下关系:

式中C0——孔板流量系数；

S0——孔板的税孔面积，m2；

2．泵的扬程

泵的扬程即总压头，表示单位重是液体从泵中所获得的机械能。

若以泵的压出管路中装有压力表处为B截面，以吸入管路中装有真空表处为A截

面，并在此两截面之间列机械能衡算式，则可得出泵扬程He的计算公式：

式中pB——由压力表测得的表压强，Pa；

pA——由真空表测得的真空度，Pa；

H0——A、B两个截面之间的垂直距离，m；

uA——A截面处的液体流速，m· s-1；

    uB——B截面处的液体流速，m·s-1。

    3.泵的功率

    在单位时间内，液体从泵中实际所获得的功，即为泵的有效功率。若测得泵的流量为

Vs m3·s-1，扬程为He，m，被输送液体的密度为ρ，k g·m-3，则泵的有效功率可按下式计

算：

                              Ne=VsHeρg        W               (5)

    泵轴所作的实际功率不可能全部为被输送液体所获得，其中部分消耗于泵内的各种

能量损失。电动机所消耗的功率又大于泵轴所作出的实际功率。电机所消耗的功率可直接由输入电压U和电流I测得，即

                                    N=UI       W              （6）

    4．泵的总效率

    泵的总效率可由测得的泵有效功率和电机实际消耗功率计算得出，即

图3-1离心泵特性曲线

这时得到的泵的总效率除了泵的效率外，还包括传动效率和电机的效率。

    5．泵的特性曲线

    上述各项泵的特性参数并不是孤立的，而是相互制约的。因此，为了准确全面地表征

离心泵的性能，需在一定转速下，将实验测得的各项参数即：He、N、与Vs之间的变化关

系标绘成一组曲线。这组关系曲线称为离心泵特性曲线，如图3-1所示。离心泵特性曲线对

离心泵的操作性能得到完整的概念，并由此可确定泵的最适宜操作状况。

    通常，离心泵在恒定转速下运转，因此泵的特性曲线是在一定转速下测得的。若改变

了转速，泵的特性曲线也将随之而异。泵的流量Vs，、扬程He和有效功率Ne与转速n之间，大致存在如下比例关系：

三、实验装置

    本实验装置主体设备为一台单级单吸离心水泵。为了便于观察，泵亮端盖用透明材料

制成。电动机直接连接半敞式叶轮。离心泵与循环水槽、分水槽和各种测量仪表构成一个

测试系统。实验装置及其流程如图3-2所示。

                                    图3-2离心泵实验仪流程图

            1．循环水槽；2．底阀；3．离心泵；4．真空表；5．注水槽；6.压力表；7.调节阀；8．孔板流量计9．分流槽；10．电流表；11．调压变压器；12．电压表；13．倒置U形管压差计．

  泵将循环水槽中的水，通过汲入导管汲入泵体。在汲入导管上端装有真空表，下端装有底阀（单向阀）。底阀的作用是当注水槽向泵体内注水时，防止水的漏出。

  水由泵的出口进入压出导管。压出导管沿程装有压力表、调节阀和孔板流量计。由压出导管流出的水，用转向弯管送入分流槽。分流槽分为二格，其中一格的水可流出用以计量，另一格的水可流回循环水槽。根据实验内容不同可用转向弯管进行切换．

  四、实验方法

      在离心泵性能测定前，按下列步骤进行启动操作：

  （1）充水。打开注水槽下的阀门，将水港灌入不泵内。在灌水过程中，需打开调节阀，将泵内空气排除。当从透明端盖中观察到泵内已灌满水后，将注水阀门关闭。

  （2）启动。启动前，先确认泵出口调节阀关闭，变压器调回零点，然后合闸接通电源。缓慢调节变压器至额定电压（220V），泵即随之启动。  

  （3）运行。泵启动后，叶轮旋转无振动和噪声，电压表、电流表、压力表和真空表指示

稳定，则表明运行已经正常，即可投入实验。

实验时，逐渐分步调节泵出口调节阀。每调定一次阀的开启度，待状况稳定后，即可进行以下测量：

      将出水转向弯头由分水槽的回流格拨向排水格同时，用秒表计取时间，用容器接取一定水量。用称量或量取体积的方法测定水的体积流率。（这时要接好循环水槽的自来水源）

      （2）从压强表和真空表上读取压强和真空度的数值。

      （3）记取孔板流量计的压差计读数。

    （4）从电压表和电流表上读取电压和电流值。

    在泵的全部流量范围内，可分成8—10组数据进行测量。

    实验完毕，应先将泵出口调节阀关闭，再将调压变压器调回零点，最后再切断电源。

五、实验数据记录及整理

    1．基本参数

      （1）离心泵

                  流量：Vs=

                  扬程：He=

                  功率：N=

                转速：n=

      （2）管道

                吸入导管内径：d1=           mm

                压出导管内径：d2=           mm

                A、B两截面间垂直距离：H0=       mm

      （3）孔板流量计

                锐孔直径d0 =      mm

                    导管内径：d1=        mm

        2·实验数据

将实测得的数据，可参考下表进行记录。

以2为例：

3．实验结果整理

（1）参考下表将实验数据进行整理：

       （2）将实验数据整理结果标绘成离心泵的特性曲线。