化工原理实验报告-离心泵试验

化工原理

实 验 报 告

班 级: XXXXXX 指导老师: XXX 小 组: XXX 组 员:XXXXXX XXXXXX

实验时间: X年X 月X 日

目录

一、摘要 ................................................. 2 二、实验目的及任务 ....................................... 2 三、基本原理 ............................................. 2 1. 泵的扬程He ............................................ 3 2. 泵的有效功率和效率 ..................................... 3 四、实验装置和流程 ....................................... 4 五、操作要点 ............................................. 4 六、实验数据记录与处理 ................................... 5 1. 泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q) .................... 5 2. 泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q) ................. 6 3. 泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q) ................. 8 4. 计算示例 ............................................... 9 (1)泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q) .............. 9 (2)泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q) .......... 10 (3)泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q) .......... 10 七、实验结果及分析 ...................................... 11 八、误差分析 ............................................ 11 九、思考题 .............................................. 12

实验二 离心泵性能试验

一、摘要

本实验以水为工作流体,使用WB70/055型离心泵实验装置。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,流量通过涡轮流量计测量。实验中直接测量量有P 真空表、P 压力表、电机功率N 电、水流量Q 、水温℃。根据上述测量量来计算泵的扬程He 、泵的有效功率Ne 、泵的总效率η。从而绘制He -Q 、N e-Q 和η-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。

关键词:离心泵 特性曲线

二、实验目的及任务

①了解离心泵的构造,掌握其操作和调节方法。 ②测定离心泵的扬程与流量关系曲线。 ③测定离心泵的轴功率与流量关系曲线。 ④测定离心泵的总效率与流量关系曲线。

⑤综合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。

三、基本原理

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。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笑,且难以通过计算求得,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η-Q 三条曲线称为离心泵的特性

曲线。另外,曲线也可以求出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。

1. 泵的扬程He

He = H 压力表 + H 真空表 + H 0

式中:H 真空表——泵出口的压力,mH 2O ;, H 压力表——泵入口的压力,mH 2O ;

H 0——两测压口间的垂直距离,H 0= 0.2m 。

2. 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

η=

Ne

N 轴

Q ⋅He ⋅ρ

102

N e =

式中 Ne ——泵的有效效率,kW ; Q ——流量,m 3/s ;

He ——扬程,m ; ρ——流体密度,kg/ m3。 由泵输入离心泵的功率N 轴为 N轴 = N 电•η电•η传

式中:N 电——电机的输入功率,kW η电——电机效率,取0.9; η传——传动装置的效率,取1.0;

四、实验装置和流程

1----水箱 2----离心泵 3----涡轮流量计 4----流量调节阀

其中,离心泵型号:WB70/055

H0=0.2m η电=0.9 η传=1.0

五、操作要点

① 打开主管路的切换阀门,关闭流量调节阀门,按变频仪灰色按钮启动泵,

固定转速(频率在50Hz ), 观察泵出口表读数在0.2Mpa 左右时,即可开始实验。

② 通过流量调节阀,调节流量,从0到最大(流量由涡轮流量计测得),

记录相关数据,完成离心泵特性曲线实验

③ 每个实验都可测15组数据,实验完后再测几组数据验证,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。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)。

六、实验数据记录与处理

1. 泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q)

计算公式: H e =H 压力表+H 压力真空表+H 0

H e ~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

H o =0.2m

2. 泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q)

计算公式: N 轴=N 电η电η转

N 轴~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

N 轴为泵轴输入离心泵的功率 η电=0.9 η转=1

3. 泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q)

计算公式:

η=

Ne QHe ρ

Ne =

102N 轴

η

~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

4. 计算示例

(1)泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q)

以第二组数据为例,H 压力表=21.40 m,H 真空压力表=0.40 m, H 0=0.2m,

H e =H 压力表+H 压力真空表+H 0 =21.40+0.40+0.2 =22.00m

(2)泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q)

以第二组为例, N 电=0.45kW,η电=0.9,η转=1,

N 轴=N 电η电η转

=0.45x0.9x1

=0.41kW

(3)泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q)

以第二组为例, Q =0.53m/h, H e =22.00m,ρ=997.396kg/m, 泵的有效功率Ne =QHe ρ

102 33

=0.53×22.00×997.396÷3600÷102

=0.0317kw

η=Ne

N 轴

=0.0317÷0.41

=0.077

七、实验结果及分析

根据上表数据,绘制WB70/055型离心泵的特性曲线如图所示:

结果分析:

由图可知,在恒定转速下, 泵的扬程随流量的增大而减小,泵的轴功率随流量的增大而增大,而泵的效率则随着流量的增大先增大后减小,存在一个最大值。由图可得,当流量等于5.10m 3/h时,泵的功率出现最大值,最大值约为37%。可确定该该泵的最佳工作范围是4.1-6.8m 3/h。

八、误差分析

1. 调解仪器状态时仪器无法处于完全稳定的状态,读数不准确。

2. 电机效率η电取0.9;传动装置的效率η传取1.0

。均为近似值,与真实值有

偏差。

3. 由于液体流动和管壁有摩擦,会产生热量导致温度变化,且该变化在管道中各部也不完全相同,属分布参数,而温度变送器仅检测所在点温度,不具有完全代表性,导致密度计算稍有偏差。

4. 所使用的水已经在蓄水池中存放多时,且并不纯净,不能保证其密度与理想状态相同。

九、思考题

①根据离心泵的工作原理,在启动前为何要关闭调节阀?

答:在同一压头下,泵进、出口的压差却与流体的密度成正比,如果泵启动

时,泵体内是空气,而被输送的是液体,则启动后泵产生的压头虽为定值,但因空气密度太小,造成的压差或泵吸入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内。因此,离心泵启动前关闭流量调节阀门,可以让液体充满泵,排净空气。

②当改变流量调节阀开度时,压力表和真空表的读数按什么规律变化? 答:出口阀门开大时,出口压力减小,压力表读数增大,流量随之增大(这

是离心泵的一种特性)。真空表的读数增大,这是因为随着流量增大,吸水管的压力损失增大,管内压强降低,反映在进口真空表的读数增大(注意真空值增大,压强是减小的)。

④试分析气缚现象与气蚀现象的区别。

答:气蚀现象是流体在高速流动和压力变化条件下,与流体接触的金属表面

上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。它是离心泵设计不足或运行工况偏离设计产生的一种不正常状况。常发生在如离心泵叶片叶端的高速减压区,在此形成空穴,空穴在高压区被压破并产生冲击压力,破坏金属表面上的保护膜,而使腐蚀速度加快。气蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点,然后逐渐扩大成洞穴。

气缚现象是离心泵启动时,若泵内存有空气,由于空气密度很低,

旋转后产生的离心力小,因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内,虽启动离心泵也不能输送液体。表示离心泵无自吸能力,所以必须在启动前向壳内灌满液体。

⑤根据什么条件来选择离心泵?

答:(1)先根据所输送的液体及操作条件确定泵的类型;

(2)再根据所要求的流量与压头确定泵的型号;

(3)若被输送液体的粘度和密度与水相差较大时,应核算泵的特性参数:

流量、压头和轴功率。

⑨若要实现计算机在线测控,应如何选用测试传感器及仪表?

答:流量测量采用电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、质量流量计都可

以,带一体化表头,也可带模拟量输出配数字显示仪表。压力采用压力变送器配数字显示仪表。

化工原理

实 验 报 告

班 级: XXXXXX 指导老师: XXX 小 组: XXX 组 员:XXXXXX XXXXXX

实验时间: X年X 月X 日

目录

一、摘要 ................................................. 2 二、实验目的及任务 ....................................... 2 三、基本原理 ............................................. 2 1. 泵的扬程He ............................................ 3 2. 泵的有效功率和效率 ..................................... 3 四、实验装置和流程 ....................................... 4 五、操作要点 ............................................. 4 六、实验数据记录与处理 ................................... 5 1. 泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q) .................... 5 2. 泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q) ................. 6 3. 泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q) ................. 8 4. 计算示例 ............................................... 9 (1)泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q) .............. 9 (2)泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q) .......... 10 (3)泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q) .......... 10 七、实验结果及分析 ...................................... 11 八、误差分析 ............................................ 11 九、思考题 .............................................. 12

实验二 离心泵性能试验

一、摘要

本实验以水为工作流体,使用WB70/055型离心泵实验装置。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,流量通过涡轮流量计测量。实验中直接测量量有P 真空表、P 压力表、电机功率N 电、水流量Q 、水温℃。根据上述测量量来计算泵的扬程He 、泵的有效功率Ne 、泵的总效率η。从而绘制He -Q 、N e-Q 和η-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。

关键词:离心泵 特性曲线

二、实验目的及任务

①了解离心泵的构造,掌握其操作和调节方法。 ②测定离心泵的扬程与流量关系曲线。 ③测定离心泵的轴功率与流量关系曲线。 ④测定离心泵的总效率与流量关系曲线。

⑤综合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。

三、基本原理

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。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笑,且难以通过计算求得,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η-Q 三条曲线称为离心泵的特性

曲线。另外,曲线也可以求出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。

1. 泵的扬程He

He = H 压力表 + H 真空表 + H 0

式中:H 真空表——泵出口的压力,mH 2O ;, H 压力表——泵入口的压力,mH 2O ;

H 0——两测压口间的垂直距离,H 0= 0.2m 。

2. 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

η=

Ne

N 轴

Q ⋅He ⋅ρ

102

N e =

式中 Ne ——泵的有效效率,kW ; Q ——流量,m 3/s ;

He ——扬程,m ; ρ——流体密度,kg/ m3。 由泵输入离心泵的功率N 轴为 N轴 = N 电•η电•η传

式中:N 电——电机的输入功率,kW η电——电机效率,取0.9; η传——传动装置的效率,取1.0;

四、实验装置和流程

1----水箱 2----离心泵 3----涡轮流量计 4----流量调节阀

其中,离心泵型号:WB70/055

H0=0.2m η电=0.9 η传=1.0

五、操作要点

① 打开主管路的切换阀门,关闭流量调节阀门,按变频仪灰色按钮启动泵,

固定转速(频率在50Hz ), 观察泵出口表读数在0.2Mpa 左右时,即可开始实验。

② 通过流量调节阀,调节流量,从0到最大(流量由涡轮流量计测得),

记录相关数据,完成离心泵特性曲线实验

③ 每个实验都可测15组数据,实验完后再测几组数据验证,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。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)。

六、实验数据记录与处理

1. 泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q)

计算公式: H e =H 压力表+H 压力真空表+H 0

H e ~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

H o =0.2m

2. 泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q)

计算公式: N 轴=N 电η电η转

N 轴~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

N 轴为泵轴输入离心泵的功率 η电=0.9 η转=1

3. 泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q)

计算公式:

η=

Ne QHe ρ

Ne =

102N 轴

η

~Q关系曲线的测定数据处理与记录表

4. 计算示例

(1)泵的扬程与流量关系曲线的测定(H e ~Q)

以第二组数据为例,H 压力表=21.40 m,H 真空压力表=0.40 m, H 0=0.2m,

H e =H 压力表+H 压力真空表+H 0 =21.40+0.40+0.2 =22.00m

(2)泵的轴功率与流量关系曲线的测定(N 轴~Q)

以第二组为例, N 电=0.45kW,η电=0.9,η转=1,

N 轴=N 电η电η转

=0.45x0.9x1

=0.41kW

(3)泵的总效率与流量关系曲线的测定(η~Q)

以第二组为例, Q =0.53m/h, H e =22.00m,ρ=997.396kg/m, 泵的有效功率Ne =QHe ρ

102 33

=0.53×22.00×997.396÷3600÷102

=0.0317kw

η=Ne

N 轴

=0.0317÷0.41

=0.077

七、实验结果及分析

根据上表数据,绘制WB70/055型离心泵的特性曲线如图所示:

结果分析:

由图可知,在恒定转速下, 泵的扬程随流量的增大而减小,泵的轴功率随流量的增大而增大,而泵的效率则随着流量的增大先增大后减小,存在一个最大值。由图可得,当流量等于5.10m 3/h时,泵的功率出现最大值,最大值约为37%。可确定该该泵的最佳工作范围是4.1-6.8m 3/h。

八、误差分析

1. 调解仪器状态时仪器无法处于完全稳定的状态,读数不准确。

2. 电机效率η电取0.9;传动装置的效率η传取1.0

。均为近似值,与真实值有

偏差。

3. 由于液体流动和管壁有摩擦,会产生热量导致温度变化,且该变化在管道中各部也不完全相同,属分布参数,而温度变送器仅检测所在点温度,不具有完全代表性,导致密度计算稍有偏差。

4. 所使用的水已经在蓄水池中存放多时,且并不纯净,不能保证其密度与理想状态相同。

九、思考题

①根据离心泵的工作原理,在启动前为何要关闭调节阀?

答:在同一压头下,泵进、出口的压差却与流体的密度成正比,如果泵启动

时,泵体内是空气,而被输送的是液体,则启动后泵产生的压头虽为定值,但因空气密度太小,造成的压差或泵吸入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内。因此,离心泵启动前关闭流量调节阀门,可以让液体充满泵,排净空气。

②当改变流量调节阀开度时,压力表和真空表的读数按什么规律变化? 答:出口阀门开大时,出口压力减小,压力表读数增大,流量随之增大(这

是离心泵的一种特性)。真空表的读数增大,这是因为随着流量增大,吸水管的压力损失增大,管内压强降低,反映在进口真空表的读数增大(注意真空值增大,压强是减小的)。

④试分析气缚现象与气蚀现象的区别。

答:气蚀现象是流体在高速流动和压力变化条件下,与流体接触的金属表面

上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。它是离心泵设计不足或运行工况偏离设计产生的一种不正常状况。常发生在如离心泵叶片叶端的高速减压区,在此形成空穴,空穴在高压区被压破并产生冲击压力,破坏金属表面上的保护膜,而使腐蚀速度加快。气蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点,然后逐渐扩大成洞穴。

气缚现象是离心泵启动时,若泵内存有空气,由于空气密度很低,

旋转后产生的离心力小,因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内,虽启动离心泵也不能输送液体。表示离心泵无自吸能力,所以必须在启动前向壳内灌满液体。

⑤根据什么条件来选择离心泵?

答:(1)先根据所输送的液体及操作条件确定泵的类型;

(2)再根据所要求的流量与压头确定泵的型号;

(3)若被输送液体的粘度和密度与水相差较大时,应核算泵的特性参数:

流量、压头和轴功率。

⑨若要实现计算机在线测控,应如何选用测试传感器及仪表?

答:流量测量采用电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计、质量流量计都可

以,带一体化表头,也可带模拟量输出配数字显示仪表。压力采用压力变送器配数字显示仪表。


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