离心泵特性曲线的测定.docx
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1、离心泵特性曲线的测定一、 实验目的及任务i. 了解离心泵结构与特性,熟悉离心泵的使用。ii. 测定离心泵在恒定转速条件下的特性曲线,并确定泵的最佳工作范围。iii. 掌握孔板流量计的构造、性能及安装方法。iv. 测定管路特性曲线。v. 测量孔板流量计的空流系数 C 随雷诺数 Re 变化的规律。二、 基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,其特性曲线是在恒定转速下扬程 H、轴功率 N 及效率 与流量 V 之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂,不能用理论方法推导出泵的特性曲线,只能依靠实验测定。1) 扬程 H 的测定与计算取离心泵进口真空表
2、和出口表处为 1、2 两截面,机械能衡算方程:22+1+1+ =+2+1+ g2gg2g12由于两截面见得管长较短,通常将其阻力项hf 归并到泵的损失中,且泵进出口为等径管,则有=21+2 1=+g012式中 H0 泵出口和进口间的位差,H0=z2-z1(对于磁力驱动泵 32CQ-15 装置,H0=0.3m3;多数情况下,H0 可忽略,即 H0 并归入到泵内损失中); 流体密度,kg/m3;g 重力加速度,m/s2;p1、p2 分别为泵进、出口的真空度和表压,Pa;H1、H2 分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头,m;u1、u2 分别为泵进、出口的流速,m/s;z1、z2 分别真空表、压力
3、表的安装高度,m。由上式可知,只要读出真空表和压力表上的数值及两表的安装高度差,就可计算出泵的扬程。2) 轴功率 N 的测量与计算N=N 电 k(W)式中N 电 电功率表的显示值;k 电机传动效率,可取 k=0.90。3) 效率 的计算泵的效率 是泵的有效功率 Ne 与轴功率 N 的比值。有效功率 Ne 是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功,轴功率 N 是单位时间内泵轴从电机得到的功,两者差值反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率 Ne 可用下式计算:e =g故有效功率为=g 100%4) 转速改变时的换算泵的特性曲线是在恒定转速下测定所得。但是,实际上感应电动机在转矩改变时
4、。其转速也会改变,这样随着流量的 Q 的变化,多个试验点的转速 n 将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,需将实验数据换算为某一定转速 n下(可取离心泵额定转速)的数据。在 n20%的情况下其换算关系如下:流量 = 1-8离心泵特性曲线的测定 2扬程 =3轴功率 =效率 = g=g=5) 管路特性曲线 H-Q当离心泵安装在特定的管路系统中工作时,实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关,还与管路特性有关,也就是说,在液体输送过程中,泵和管路是相互制约的。在一定的管路上,泵所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在同一坐标图上,两线交点即为泵在该管路
5、的工作点。因此,可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线。泵的压头 H 计算同上。= + + 2+ = + 2g2g其中= + g2 = 2+ = 2+8+22g2g2g5当 H=He 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的结构如图 2 所示。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,作为测量的依据。根据伯努利方程,暂不考虑能量损失,可得2221=12= g2=或2 122g2管径为 d1,孔板锐孔直径为 d0,流体流经孔板后形成缩脉的直径为 d2,流体密度为 ,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 与 p1
6、、p2 由于缩脉的位置随流速的变化而变化,故缩脉处截面积 A2 难以知道,而孔口的面积为已知,可用孔板孔径处的 u0 代替 u2,考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失,用校正系数 C 校正以后,则有;22= C2g21对于不可压缩流体,根据连续性方程有:1 = 001整理后可得:图 2孔板流量0 =2g计构造原理图201 1C令 0 =则又可以简化为: 0 = 02g21 01根据 u0 和 A0 即可算出流体的体积流量:=32g0000=2 300式中Q流体体积流量,m3/s;2-8离心泵特性曲线的测定p孔板压差,Pa;A0空口面积,m2; 流体密度,kg/m3;C0孔流系数。孔流系数的大小
7、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 d0/d1 一定,雷诺数 Re 超过某个数值后,C0 就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在 C0 为常数的流动条件下使用。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图 1 所示,流程说明略。2) 装置参数离心泵特性曲线测定装置参数如表 1 所示。名称规格参数备注入口管DN40不锈钢出口管DN40不锈钢Q=110L/min,H=15m,上海凯达自水泵磁力驱动泵 32CQ-15驱动功:1.1kW,电压:动化给水设380V,转速=2900r/min备有限公司装置参数孔板流量计C0=
8、0.73,d0=0.021m公称压力:0.3MPa,上海自仪九涡轮流量计LWGY-25AOD3T/K仪表有限公精确度:0.5 级司水箱0.60m0.40m0.60m不锈钢流量调节阀100WOG球阀 DN40不锈钢变频调节器MICROMASTER 4201.5kW,380VSIEMENS仪表序号名称传感元件及仪表参数显示仪表PI01泵入口压力压阻式AI-708ES装置控制NI02泵电机功率功率传感器AI-708ESPI03泵出口压力压阻式AI-708ES点FI04涡轮流量涡轮流量计AI-708EYSPI05孔板压差WNK1151 传感器AI-708ESTI06水温度Pt100AI-708ES表
9、1离心泵特性曲线测定装置参数四、 实验步骤与注意事项1)实验步骤i. 水箱加水。给离心泵灌水,排出泵内气体。ii. 检查电源和信号线是否与控制柜连接正确,检查各阀门开度和仪表自检情况,图 1离心泵特性曲线测定实验流程图试开状态下检查电机和离心泵是否运转正常。3-8离心泵特性曲线的测定iii. 实验时,逐渐打开调节阀以增大流量,待个仪表读数稳定后,读取相应数据。(离心泵特性实验部分,主要获取实验参数为:流量 Q、泵进口压力 p1、泵出口压力 p2、电机功率 N 电、泵转速 n、及流体温度 t 和两测压电高度差 H0)iv. 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、离
10、心泵进、出口压力以及电机功率。v. 实验时,记录流量计孔板两端的压降,测定孔板流量计的 C0-Re 之间的关系,并计算孔流系数 C0。vi. 测取 10 组数据左右后,可以停泵,同时记录下设备的相关数据(如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等)。vii. 实验结束,关闭出口阀,停止水泵电机,清理装置。2) 注意事项i. 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,以防止叶轮被固体颗粒损坏。ii. 泵运转过程中,勿触碰泵的主轴部分,因其高速转动,可能会缠绕并伤害身体接触部位。五、 实验数据记录与处理离心泵特性曲线平均水温 t 水=24.1查表:=997.27k
11、g/m3序号功率(kW)流量(m3/h)进口压(mH2O)出口压(mH2O)水温()10.730.000.416.523.720.741.060.416.223.730.802.730.214.823.740.823.490.013.823.850.844.28-0.212.223.960.864.93-0.410.824.170.875.49-0.59.424.380.896.17-0.77.524.490.906.51-0.96.524.5100.926.95-1.15.224.6110.947.05-1.14.824.7管路特性曲线阀门开度较小平均水温 t 水=25.1查表:=997.0
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