离心泵吸入特性
离心泵性能测定实验
四、实验装置
离心泵特性曲线测定示意图 1.水槽,2.泵,3.出口阀,4.放空阀,5.涡轮流量计,6.旁路阀,7.漏斗 8.阀门,9.测温点,10.真空测压点,11.出口测压点,12.挡板,13.底阀
五、实验步聚与方法
Q
4
２
１
P2
1.4.5
T
P1
.6 3.6
1 关闭出口阀和旁路阀。
2 打开漏斗阀门，向泵内灌水， 灌满水后关闭漏斗阀门。
开启电源总开关，校正仪表，
3 然后开启泵电源开关，泵开 始运转。
先打开出口阀，再打开放空
4 阀进行管内排气，气排好后， 关闭放空阀。
打开出口阀，流量从零开始调节，由小到大取10—15组数 据，包括流量、温度、功率、出口压力和进口真空度 （每调一个流量，请稳定１分钟后读数）。
实验结束，先关闭出口阀，
5 然后关阀泵电源开关，最后 关闭电源总开关号：
实验时间： 年 月 日
序号 流量Q/m3/h 水温t/℃ 压力P2/KPa 真空度P1/MPa 1 2 3 4 5 6 7 8
……
功率/W
实验数据处理结果：
序号 流量Q(m3/s) 1 2 3 4 5 6 7 8
同时，因为吸入口、压出口的管径相同，即u入＝u出
于是上式变为：
H
Z出 Z入
P出 P入
g
将 Z出 Z入 和测得的 P出 P入 的值代 入上式即可求得H的值。
⒉ N的测定
功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于 泵由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所 以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即：
2
3
4
5
6
7
离心泵特性
c2
α2
u2 w1
β1
r2
c1
α1
③ 稳态流动。
─→最大扬程──理论扬程，H 在叶片进出口列机械能衡算方程：
r1
u1
Δ p c H g 2g
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
2
──动能、静压能均提高
■
〓
化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性
8
Δp ── ρg
离心力作功
r2
r1
2 2 u u Fc dr 1 r 2 dr (r22 r12 ) 2 1 r1 2 2 r2 2
2 2 w w 1 2 动能→静压能 2
则：
2 2 2 u2 u12 w12 w2 c2 c12 H 2g 2g 2g
代入前面余弦定律
h
f1- 2
6 / 9.807 0.6118 m
■ 〓
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
化工原理-流体输送机械/11.离心泵特性
20
得扬程：
H=5+2.2042/(2×9.807)+24.98+0.6118=30.84m
在1-1、3-3截面间列式，得泵的升扬高度，即
Z3=H-∑hf1-3=30.84-(0.6118+0.8)=29.4m
则有：
2 l u hf d 2g
Δp 2 2 H Δ Z KV A KV g
H
② ①
管路特性曲线为一抛物 线的右半支。如加大K(管 系阻力增大)，该曲线上 翘：①→②。
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
V ' n' V n V ' D' V D
离心泵特性实验报告
离心泵特性测定实验报告一、实验目的1．了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用；2．测定离心泵在恒定转速下的操作特性，做出特性曲线； 3．了解电动调节阀、流量计的工作原理和使用方法。
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泵的扬程H 、轴功率N 及效率η与泵的流量Q 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关系曲线，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和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程：f h gug p z H g u g p z ∑+++=+++2222222111ρρ （1）由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项f h ∑，速度平方差也很小故可忽略，则有 (=H gp p z z ρ1212)-+- 210(H H H ++=表值）（2） 式中： 120z z H -=，表示泵出口和进口间的位差，m ；ρ——流体密度，kg/m 3； g ——重力加速度 m/s 2；p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa ；H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m ； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。
由上式可知，只要直接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k N N ⨯=电 （3）其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取95.0＝k 。
即：电N N 95.0= （4）3．效率η的计算泵的效率η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，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。
11离心泵特性
（1）水力损失 hh hh hp hm hsh
（10-14）
①沿程摩擦阻力损失 hp
此处指液体经过吸液室、叶轮、蜗壳及扩压管等流道时，液体与壁面及液体内部
的摩擦引起的能量损失，它与流量的平方成正比。
②局部阻力损失 hm
当液体经过上述各流道时，因流道截面形状及大小的变化，使液体产生旋涡引起
的能量损失，它与流量的平方成正比。
（2）若考虑叶片的厚度
（10-08）
引入叶片阻塞系数，有
k (D2 Z ) / sin D2
阻塞系数反映叶片厚度对流道面积的影响，于是有
QT kDbcr
（10-09） （10-10）
H T
1 g
u22
u2QT cot 2 2r2b2k
1 g
(
r2
)2
cot 2 2b2gk
QT
（10-11）
H h0 ( pc pb ) / g （10-19） 6.离心泵的功率与效率 （1）离心泵的轴功率N与流量Q的关系 根据能量分析，绘出 N ~ Q 曲线有如下步骤
A.绘出有限叶片时理想液体的水力功率与理论流量曲线（ Ni ~ QT）
Ni
gH TQT
2020/10/14
离心泵特性
7/27
我们希望液体从泵内获得的势扬程越大越好，这样可以减轻转能装置
的负荷。在此，引入反作用度，即液体经叶轮获得的势扬程占理论扬
程的百分比，用 R 表示，即
反作用度
R
H p H T
（10-6）
在离心泵中，一般近似有 cu1 0 ，cr1 cr2，则
H d
c22 c12 2g
2 90
H 时（称前弯叶片），
T
离心泵特性曲线测定实验
实验7 离心泵特性曲线测定实验一、实验目的1. 熟悉离心泵的结构、性能、操作和调节方法，掌握离心泵的工作原理。
2. 掌握离心泵特性曲线的测定方法。
测定单级离心泵在恒定转速下的特性曲线，绘制H e-q V、N a-q V、η-q V曲线，分析离心泵的额定工作点。
3. 掌握离心泵流量调节的方法。
4. 掌握离心泵特性曲线的影响因素。
5. 了解常用的测压仪表。
二、实验原理离心泵是一种液体输送机械，主要构件为旋转的叶轮、固定的泵壳和轴封装置。
离心泵泵体内的叶轮固定在泵轴上，叶轮上有若干弯曲的叶片，泵轴在外力带动下旋转，叶轮同时旋转，泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，侧旁的排出口和排出管路相连接。
启动前，须灌液排出泵壳内的气体，防止出现气缚现象。
启动电机后，泵轴带动叶轮一起高速旋转，充满叶片之间的液体也随着旋转，在惯性离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时也增大了动能。
液体离开叶轮进入壳体，部分动能变成静压能，进一步提高了静压能。
流体获得能量的多少，不仅取决于离心泵的结构和转速，而且和流体的密度有关。
当离心泵内存在空气，空气的密度远比液体小，相应获得的能量不足以形成所需的压强差，液体无法输送，该现象称为“气缚”。
为了保证离心泵的正常操作，在启动前必须在离心泵和吸入管路内充满液体，并确保运转过程中尽量不使空气漏入。
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泵的扬程H e、轴功率P a及效率η与液体流量q V之间的关系曲线，如图6-10所示，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。
离心泵的特性曲线与离心泵的设计、加工情况有关，而泵内部流动情况复杂，难以用数学方法计算，只能依靠实验测定。
图6-10 离心泵的特性曲线1. 流量的测定本实验用涡轮流量计测量液体的流量。
测量时，从仪表显示仪上读取的数据是涡轮的频率f ，液体的体积流量为：Cfq V =（6-20） 式中：f 为涡轮流量计的脉冲频率，Hz ；C 为涡轮流量计的流量系数，脉冲数/升。
离心泵性能的测定
1.将实验数据和数据整理结果列在数据表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。
（1）数据列表
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
流量读数f/Hz
208.2
198.8
188.4
175.9
163.4
151.2
138.4
124.9
112.6
99.9
87.4
输入功率
0.76
0.71
0.62
0.54
6
离心泵型号
BL-6
涡轮流量计仪表系数（次/升）
77.4
3.设备流程图
1.水箱；2.水泵；3.入口真空表；4.出口压力表；5、16.缓冲罐；6、14.测局部阻力近端阀；7、15.测局部阻力远端阀；
8、17.粗糙管测压阀；9、21.光滑管测压阀；10.局部阻力阀；11.文丘里流量计；12.压力传感器；13.涡流流量计；18.阀门；
0.68
0.65
0.64
0.59
0.61
0.52
0.5
0.44
0.37
（2）计算过程（同上，略）
2.在合适的坐标系上标绘管路的 特性曲线，并在图上标出离心泵得各种性能（泵的型号、转速和高效区）。
3.将泵的 特性曲线和管路的 特性曲线画在在同一坐标图上，则两曲线的交点即为泵在该管的工作点。
六、实验结果与误差分析
三、实验装置与设备主要参数
1.实验装置：流量用转子流量计或标准涡旋流量计测量。泵的入口真空度和出口压强用真空表和压强表来测量。电动机输入功率用功率表来测量。
2.设备主要参数：
两取压口垂直高度差（mm）
离心泵的基础知识,技术参数及汽蚀、吸附特性
离心泵的定义 离心泵的工作原理 离心泵的结构 离心泵的主要零部件 离心泵的主要工作参数 离心泵内的能量损失
泵的变速-比例定律 离心泵叶轮的切割 离心泵的比转速 离心泵的汽蚀与吸入特性 离心泵的种类
离心泵引就是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将 水甩出,从而达到输送的目的。离心泵有好多种，从使用上可以分为民用与工业用 泵；从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。
离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式1按叶轮吸入方式分： 单吸式离心泵 双吸式离心泵。2按叶轮数目分：单级离心泵 多级离心泵。3按叶轮 结构分：敞开式叶轮离心泵 半开式叶轮离心泵 封闭式叶轮离心泵。4按工作压力分 ：低压离心泵 中压离心泵 高压离心泵边 立式离心泵。 叶轮安装在泵壳2内，并紧固在泵轴3上，泵轴由电机直接带动。泵壳中央 有一液体吸入4与吸入管5连接。液体经底阀6和吸入管进入泵内。泵壳上的液体排 出口8与排出管9连接。在离心泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮 由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶 轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液 体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流 入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定 的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中 。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。
1.汽蚀现象 根据离心泵的工作原理可知,液流是在吸入罐压力Pa和叶轮入口最低压力Pk间形成 的压差(Pa-Pk)作用下流入叶轮的,则叶轮入口处压力Pk越低,吸入能力就越大。但 若Pk降低到某极限值(目前多以液体在输送温度下的饱和蒸汽压力Pt为液体汽化压 力的临界值)时,就会出现汽蚀现象。 2.汽蚀会引起的严重后果: (1)产生振动和噪音。 (2)对泵的工作性能有影响:当汽蚀发展到一定程度时,汽泡大量产生,会堵塞流道, 使泵的流量、扬程、效率等均明显下降。 (3)对流道的材质会有破坏:主要是在叶片入口附近金属的疲劳剥蚀。
离心泵特性曲线
第一节 离心泵2-1-1 离心泵的工作原理离心泵的种类很多， 但工作原理相同， 构造大同小异。
其主要工作部件是旋转叶轮和固 定的泵壳（图 2-1）。
叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有若干后弯叶片，一般为 4~8 片。
离心泵工作时， 叶轮由电机驱动作高速旋转运动（ 1000~3000r/min ），迫使叶片间的 液体也随之作旋转运动。
同时因离心力的作用， 使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。
液体 在流经叶轮的运动过程获得能量， 并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。
在蜗壳内， 由于流 道的逐渐扩大而减速， 又将部分动能转化为静 压能，达到较高的压强， 最后沿切向流入压出 管道。
在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时， 在叶轮中心处形成真空。
泵的吸入管路一端与 叶轮中心处相通， 另一端则浸没在输送的液体 内，在液面压力 （常为大气压） 与泵内压力 （负 压）的压差作用下， 液体经吸入管路进入泵内， 只要叶轮的转动不停， 离心泵便不断地吸入和 排出液体。
由此可见离心泵主要是依靠高速旋 转的叶轮所产生的离心力来输送液体， 故名离 心泵。
离心泵若在启动前未充满液体， 则泵内存 在空气， 由于空气密度很小， 所产生的离心力 也很小。
吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵，但不能输送液体， 此现象称为“气缚” 。
所以离心泵启动前必须向壳体内灌满液体，在吸入管底部安装带滤网 的底阀。
底阀为止逆阀，防止启动前灌入的液体从泵内漏失。
滤网防止固体物质进入泵内。
靠近泵出口处的压出管道上装有调节阀，供调节流量时使用。
2-1-2 离心泵的理论压头一、离心泵的理论压头 从离心泵工作原理知液体从离心泵叶轮获得能量而提高了压强。
单位质量液体从旋转的 叶轮获得多少能量以及影响获得能量的因素， 可以从理论上来分析。
由于液体在叶轮内的运 动比较复杂，故作如下假设：（1）叶轮内叶片的数目无限多，叶片的厚度为无限薄，液体完全沿着叶片的弯曲表面 而流动。
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安装高度： Hg ZAS
则： HgpA gpvNPSHahAS
需用安装高度： HgpA gpv[NPSH]hAS HgpA gpvNPSHrhAS
泵的安装高度计算例题
习题 某厂用IH125-100-400型离心泵输送柴油，在转速
试求：泵的扬程H？泵的有效功率N？ 泵的轴功率NZ ？
泵的许用安装高度ZAS？
此泵当转速为n=1450r/min时，它的Q、H、N又为多少？
解：（1）求泵H、N、NZ
q3660000.016m 637s
C 1 q A 4 0 0 .0 .12 1 2 1 .3 6 5 m 5 s 6,C 9 2 7 4 0 .0 0 .1 21 2 .1 6m 2 s 64 7
现象。
叶轮气蚀位置：
⑶ 汽蚀过程（原理）：
当 pK pv 时，部分液体发生汽化，形成气泡；小气泡
凝结在一起形成大气泡。气泡随液流进入高压区，液体压缩气泡 产生气泡击溃现象（水击现象），水击时的瞬时压力能达到几十 个兆帕（30MPa)，对金属表面产生很大的爆炸冲击作用；同时 伴随电化学腐蚀。这一综合过程为汽蚀过程。
其 中 ： Z A S Z s Z A ,c A 0 ,H 0 ,
即： pgApgs ZAS2csg 2 hAS
式中：Cs、ps ——泵叶轮吸口处液体流速和此处压力。 ZAs —— 泵吸入高度（即泵安装高度）。 ∑hAs —— 泵吸入管内流动阻力损失。
上式可写为： pA gpvZAShASpsgpv2 csg 2
吸液面上压力为： pA ( pa)
叶轮进口的吸入真空度：
p真 p A PK (皆为绝对压力）
pA P真
pA
pK
pv
某温度下液体的饱和蒸汽压（汽化压力）为： p v
当吸入口最低压力小于此液体的饱和蒸汽压时，便出现汽蚀。
⑴ 发生汽蚀的条件： pK pv
⑵ 汽蚀特征：
离心泵工作时出现特殊的噪音、震动、伴随排量和压头 下降，严重时排量中断。这种现象通常是泵内出现了汽蚀
泵制造厂给出：最小汽蚀余量： NPSH r
泵气蚀判断：
NPSHa NPSHr NPSHa NPSHr NPSHa NPSHr
泵不汽蚀 开始发生汽蚀 严重汽蚀
安全系数：n=1.1~1.3
许用汽蚀余量：〔NPSH〕=（1.1~1.3）NPSHr
离心泵不发生汽蚀的条件：NPSHa≥〔NPSH〕
泵的安装高度计算
（6）防止汽蚀的措施
两种方法：改进泵的结构形式或尺寸。
设计吸入管及吸入条件。
（一）改进泵的结构形式或尺寸 ⑴ 增大泵吸入口直径及叶轮叶片入口宽度和结构。 ⑵ 采用前置诱导轮，提高叶轮进口处吸入压力。 ⑶ 采用双吸式叶轮，使进口截面增大，流速减小。 ⑷ 合理设计叶片进口角度，减小流动损失。 ⑸ 采用抗汽蚀的材料，如不锈钢、稀土合金铸铁、高镍铬合
（二） 泵的汽蚀余量、安装高度
液体被吸入泵内是由于：
即： p A ＞ p K ( 液 面 压 力 大 于 叶 轮 进 口 压 力 )
pApKp p真
p
克服吸入管阻力损失，推动液体进入泵内。
从液面A到泵叶轮吸入口S 建立伯努利方程：
p g A Z A2 cg A 2 H p g s Z s2 c g s 2 h A S
金等。
前置诱导轮：
前置诱导轮
前置诱导轮式叶轮
(二）.合理设计吸入管及吸入条件
⑴ 降低泵安装高度，缩短吸入管线。 增大液面压力，采用倒灌方式或其它灌注形式。
青岛建筑
n=2900r/min时，泵排量Q=16.67 l/s（60m3/h），泵出口压 力表读数360kPa; 进口真空表读数20kPa。 泵进口管内直径 为 0.125m，出口管内直径 0.1 m，泵进出口压力表距离为 0.5m。泵的气蚀余量NPSHa=3.4m，吸入管阻力损失为 1.5m，吸液面上的压力为1个大气压（101.33kPa），泵总 效率η=0.86，取g=9.81 柴油的参数： 75k0 g m3 ,pv3k7Pa
即：液体汽化→气泡凝结→高压水击→电化学腐蚀。
⑷ 造成汽蚀的主要原因：
① 泵的安装高度过高，即吸入高度过高。 ② 吸入管汇不合理，阻力太大。
如:管路太细、弯 头、闸阀多等。 ③ 液面压力太低。 ④ 液体温度高或易挥发液体。
⑸ 防止汽蚀的充要条件： pK pv
泵吸液的必要条件： pK pA
泵正常工作的充分和必要条件： Pv pKpA
H p m gp r Z2 1 gC 2 2 C 1 25.2 2m 8
N gq 7H 5 9 .8 0 0 1 .01 5 6 .2 2 6 6 8 .47 1 kw 2 10001000
NZ N60..4816 27.46kw
（2）安装高度ZAS
Z A S p A g p v N P h A S S 1 7 . 3 H 0 3 9 5 . 3 8 1 1 7 3 0 1 3 0 . 4 1 . 5 3 . 8 m 4
不同水温的汽化压头 Pv
水温
0
（℃）
饱和蒸汽压 0.59
（kPa） Pv
汽化压头 0.06
（m）
20 40 2.35 7.36 0.24 0.75
60
80 100
19.82 47.28 101.34
2.02 4.82 10.33
（一）. 离心泵的汽蚀
PA
p 离心泵叶轮吸入口压力最低为： k （真空压力，绝对压力）
4.2 离心泵的吸入特性
pk
离心泵叶轮吸入口的吸入压力： 一般低于一个大气压叫吸入真空度。
pk
吸入压力最低不得小于所吸液体 的饱和蒸汽压 （汽化压力）， 否则，泵吸入口p会v 发生汽蚀现象。
泵的吸入特性：研究泵的允许吸入 真空度，确定泵的安装高度。
饱和蒸汽压（汽化压力）
如水，水开始沸腾，有蒸汽泡出现（开始汽化），此时温度不变 叫饱和温度；此时的水叫饱和水；此时的蒸汽叫饱和蒸汽；此 时的压力叫饱和蒸汽压力。
令：
NPS aHpsgpv
cs2 2g
m
上式：
NPS aHpsgpv
cs2 2g
m
称为汽蚀余量（有效汽蚀余量） NPSHa ：
从叶轮吸入口压力Ps 到饱和蒸汽压 Pv 之间的范围宽度加上 流动动能影响，被称为汽蚀余量或有效汽蚀余量，用：NPSHa
表示。
汽蚀余量的意义：
标志泵抗汽蚀性能的好坏，它与吸入管特性和液体的 汽化压力有关；与泵本身无关。