離心泵特性曲線測定實驗使用說明書

一、流體輸送操作單元簡介:
液體和氣體統(tǒng)稱為流體。流體的特征是具有流動性，即其抗剪和抗張的能力很小，無固定形狀，隨容器的形狀而變化；在外力作用下其內(nèi)部發(fā)生相對運(yùn)動。
化工生產(chǎn)中所處理的原料及產(chǎn)品，大多為流體。按照生產(chǎn)工藝的要求，制造產(chǎn)品時往往需要把他們依次輸送到各設(shè)備內(nèi)，進(jìn)行反應(yīng)；產(chǎn)品又常需輸送到貯罐內(nèi)貯存。如果欲達(dá)到上述所規(guī)定的條件，把流體從一個設(shè)備輸送到另一個設(shè)備，首先，設(shè)備之間需用管道聯(lián)接，其次，需要輸送設(shè)備給流體以一定的速度。化工生產(chǎn)中，由于各種因素的制約，如場地、設(shè)備費(fèi)用、工藝要求等等；各設(shè)備之間流體流動需要消耗能量，流體以一定速度在管內(nèi)流動亦需要能量。這樣，就必須有一能給流體提供能量的輸送設(shè)備。我們把為液體提供能量的輸送設(shè)備稱為泵，為氣體提供能量的輸送設(shè)備稱為風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)。泵種類很多，按照工作原理的不同，分為離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵等幾種；風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)有通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵等。其作用均是：對流體做功，提高流體的壓強(qiáng)。本實驗介紹離心泵。
離心泵一般用電機(jī)帶動，在啟動前需向殼內(nèi)罐滿被輸送的液體，啟動電機(jī)后，泵軸帶動葉輪一起旋轉(zhuǎn)，充滿葉片之間的液體也隨著轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高，同時增加了液體的動能。液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，一部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提高，于是液體以較高的壓強(qiáng)，從泵的排出口進(jìn)入管路，輸送至所需的場所。
化工生產(chǎn)中，流體流動的基本原理及其流動規(guī)律被廣泛應(yīng)用，主要有以下幾個方面的應(yīng)用：
1）流體的輸送；
2）壓強(qiáng)、流速和流量的測量；
3）為強(qiáng)化流體的傳熱、傳質(zhì)提供適宜的流動條件
一個完整的流體輸送系統(tǒng)所必須包括的主要設(shè)備及儀表有：
1）泵（或風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)）：對流體作功，提高流體壓強(qiáng)：
2）進(jìn)、出口閥門；控制流體流量；
3）壓力表；測量流體的壓強(qiáng)；
4）管道；流體流動的通道。
二、設(shè)備性能與主要技術(shù)參數(shù)：
1、本實驗裝置主要是由離心泵、不銹鋼水箱、壓力傳感器、渦輪流量計、功率表、不銹鋼框架等組成。
2、離心泵采用25SG2.5-15G型管道離心泵，額定功率：0.37KW，轉(zhuǎn)速：2800r/min，吸程：8m，效率：34%，流量：2.5m3/h，揚(yáng)程：15m，必須汽蝕余量：2.3m。
3、壓力表壓力傳感器量程為（0-0.6Mpa）,真空表采用負(fù)壓傳感器量程為（-0.1-0Mpa）。
4、流量測量采用渦輪流量計：0.6～6 m3 /h。
5、蓄水箱容積約80L，不銹鋼材質(zhì)。
6、金屬操作臺架上裝有一電控箱，除開關(guān)指示燈外，還裝有功率表、壓力顯示儀、流量顯示儀。
三、實驗?zāi)康模?/strong>
1、了解離心泵的結(jié)構(gòu)和特性，熟悉離心泵的操作；
2、掌握離心泵主要參數(shù)的測定方法，測量一定轉(zhuǎn)速下的離心泵特性曲線；
3、了解并熟悉離心泵的工作原理。
四、實驗原理及要求：
1、離心泵的特性曲線
離心泵是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種流體輸送設(shè)備。
它的主要特性參數(shù)包括：流量Q，揚(yáng)程He，功率N，和效率η。這些特性參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，在一定轉(zhuǎn)速下，He、N、η都隨著輸液量Q變化而變化；離心泵的壓頭He、軸功率N、效率η與流量Q之間的對應(yīng)關(guān)系，若以曲線H~Q、N~Q、η~Q表示，則稱為離心泵的特性曲線，可由實驗測定。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用離心泵的重要依據(jù)。
離心泵在出廠前均由制造廠提供該泵的特性曲線，供用戶選用。泵的生產(chǎn) 部門所提供的離心泵的特性曲線一般都是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為介質(zhì)測定。在實際生產(chǎn)中，所輸送的液體多種多樣，其無論性質(zhì)（如密度、粘度等）各異，泵的性能亦將發(fā)生變化，廠家提供的特性曲線將不再適用，如泵的軸功率隨液體密度變化而改變，隨粘度變化，泵的壓頭、效率軸功率等均發(fā)生變化。此外，改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑，泵的性能也會發(fā)生變化。因此，用戶在使用時要根據(jù)介質(zhì)的不同，重新校正其特性曲線后選用。
2、曲線的測定
（1）流量Q的測定
轉(zhuǎn)速一定，用泵出口閥調(diào)節(jié)流量，管路中流過的液體量通過渦輪流量計或用壓差式流量計讀出的壓差值來確定流量；
（2）揚(yáng)程（壓頭）He的測定
根據(jù)泵進(jìn)出口管上安裝的真空表和壓力表讀數(shù)可計算出揚(yáng)程：

其中：出P、入P—— 分別為泵出口壓力表和入口真空表測得的讀數(shù)（P_a）
ρ ——輸送液體密度（Kg/3m）
h₀──兩測壓口間的垂直距離，（m）
（3）功率N的測定
由三相功率表直接測定電機(jī)功率N（Kw）；
（4）功率η的測定
Ne=HeQρg/102
η_泵=Ne/N_軸×100%
或：η_總=Ne/N_電×100%
η_總=η_電η_傳η_泵
其中:He──揚(yáng)程，m；
u1、u2──泵進(jìn)、出口管內(nèi)流體流速，m/s。
Ne──離心泵有效功率，Kw。
Q──泵的流量，m3/s；
ρ──流體密度，Kg/m3。
N_軸、N_軸──泵的軸功率，電機(jī)的輸入功率；
η_電、η_傳、η_泵──電機(jī)效率、傳動效率、泵的效率。
3、離心泵的工作點(diǎn)與調(diào)節(jié)
（1）管路特性曲線與泵的工作點(diǎn)：
當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路特性有關(guān)，即在輸送液體的過程中，泵和管路是相互制約的，對一特定的管路系統(tǒng)，可得出：He=K+BQ²。
其中：操作條件一定時，K為常數(shù)。由上式看出，在固定管路中輸送流體時，管路所輸送的流體的壓頭He隨被輸送流體的流量Q的平方而變（湍流狀態(tài)），該關(guān)系標(biāo)在相應(yīng)坐標(biāo)紙上，即為管路特性曲線，該線的形狀取決于系數(shù)K、B，即取決于操作條件和管路的幾何條件，與泵的性能無關(guān)。
將離心泵的特性曲線H~Q與其所在管路的特性曲線繪于同一坐標(biāo)圖上，兩線交點(diǎn)M稱為泵在該管路上的工作點(diǎn)，該點(diǎn)所對應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所能提供。
（2）離心泵的流量調(diào)節(jié)：
離心泵在指定的管路上工作時，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生變化，或已選好的泵在特定管路中運(yùn)轉(zhuǎn)所提供的流量不符合要求的，都需要對離心泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，實質(zhì)上是改變泵的工作點(diǎn)，因此，改變兩種特性曲線之一均可達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。調(diào)節(jié)流量最直接的方法是：改變離心泵出口管路上調(diào)節(jié)閥門的開度，閥門開大，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦，工作點(diǎn)流量加大，揚(yáng)程減小，反之亦然；調(diào)節(jié)流量的另一方法時：改變泵的轉(zhuǎn)速以改變泵的特性曲線，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。
五、實驗流程圖

六、實驗操作步驟與注意事項
1、檢查水槽內(nèi)的水是否保持在一定的液位，水不能太少，必要時應(yīng)向水槽加水；
2、泵啟動前，泵殼內(nèi)應(yīng)注滿被輸送的液體（本實驗為水）；并且泵的出口閥需關(guān)閉，避免泵剛啟動時的空載運(yùn)轉(zhuǎn)。若出現(xiàn)泵無法輸送液體，則說明泵未灌滿或者其內(nèi)有空氣，氣體排盡后必然可以輸送液體。
3、泵啟動后，待泵的出口有一定的壓力后再開啟泵出口閥但幅度不要太大。記錄下泵在一定轉(zhuǎn)速下的壓力、流量等于原始記錄表格中。
4、關(guān)泵時，應(yīng)注意泵的出口閥門必須關(guān)閉，再停泵。
5、須定期清洗水箱，以免污圬過多。
七、實驗數(shù)據(jù)記錄表

序號渦輪流量計（m³/h）壓力表（MPa）真空表（MPa）功率表 W

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