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。