流体力学综合实验报告(DOC)

流体力学-离心泵性能的测定

一．实验目的

1. 熟悉离心泵的构造和操作。

2. 测定离心泵在一定转速下的特性曲线。

二．基本原理

离心泵的主要性能参数有流量Q 、压头H 、效率η和轴功率Na ，通过实验测出在一定的转速下H-Q 、Na-Q 及η-Q 之间的关系，并以曲线表示，该曲线称为离心泵的特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。

1. 流量Q 的测定 在一定转速下，用出口阀调节离心泵的流量Q ，用涡轮流量计计量离心

泵的流量Q （m 3

/h ）

2. 压头H 的测定 离心泵的压头是指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，其单位为m 。 在进口真空表和出口压力表两测压点截面间列机械能衡算式得

g

u u h g P g P H 22

1

22

12-++-=ρρ（m 液柱） (1) 式中：1P ——泵进口处真空表读数（负值）, Pa ； 2P ——泵出口处压力表读数, Pa ；

h ——压力表和真空表两测压截面间的垂直距离, m ； 1u ——吸入管内水的流速, m/s ； 2u ——压出管内水的流速, m/s ； g ——重力加速度, m/s 2

。

3. 轴功率Na 的测定 离心泵的轴功率是泵轴所需的功率，也就是电动机传给泵轴的功率。

在本实验中不直接测量轴功率，而是用三相功率表测量电机的输入功率，再由下式求得轴功率

传电ηη⋅⋅=N N a (2)

式中： N ——电动机的输入功率, kW

电η——电动机的效率，由电机样本查得 传η——传动效率，联轴节联接 传η=1

4. 离心泵的效率η 泵的效率为有效功率与轴功率之比a

e

N N =η (3) 式中：e N ——泵的有效功率, kW ； a N ——轴功率, kW 。

e N ——用kW 来计量，则：

，102100081.9ρ

ρρe e e e QH QH g QH N =⨯=

= a

e N QH 102ρη= (4)

式中：Q ——泵的流量, m 3

/s ； e H ——泵的压头, m ；

ρ——水的密度, kg/m 3；

g ——重力加速度, m/s 2

。 5. 转速改变时的换算

特性曲线是某指定转速下的特性曲线，如果实验时转速与指定转速有差异，应将实验结

果换算为指定转速下的数值：

泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量Q 的变化，多个实验点的转速n 将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n ′下（可取离心泵的额定转速2900rpm ）的数据。换算关系如下：

)(

11n n Q Q =；211)(n n H H =；311)(n

n

N N = 三．实验装置流程和主要设备

1. 实验装置流程

离心泵性能测定实验装置的流程如下图所示。

1－离心泵；2－进口压力变送器；3－铂热电阻（测量水温）；4－出口压力变送 器；5－电气仪表控制箱；6－均压环；7－粗糙管；8－光滑管（离心泵实验中 充当离心泵管路）；9－局部阻力管；10－管路选择球阀；11－涡轮流量计；12 －局部阻力管上的闸阀；13－电动调节阀；14－差压变送器；15－水箱

图 1 实验装置流程示意图

（二）注意事项：（1）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。流体力学综合实验装置（LB201D ）——实验指导书同时注意定期对泵进行保养，防止叶轮被固

体颗粒损坏。

（2）泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。 （3）不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温

度升高，易生气泡，使泵抽空。

五．实验数据记录与处理

1. 预习教材中离心泵的有关内容。

2. 搞清实验装置的流程、设备、仪表和操作方法，确定需查找的各种参数、需测的各种参数和测取手段。

3. 绘出泵的特性曲线。

离心泵特性曲线测定记录表

实验次数

流量 Q （m 3/h ） 进口p 1 （kpa ） 出口p2（kpa ） 电机功率N （kw ） 泵转速 n （r/m ）

1 0.75 -3.8 224.6 0.498 2860

2 1.17 -4 219.8 0.509 2860

3 1.53 -4.2 215.5 0.526 2860

4 2.0

5 -4.5 208.8 0.558 2860 5 2.5 -4.9 201.3 0.587 2860

6 2.96 -5.4 191.8 0.614 2860

7 3.53 -6.1 177 0.64 2860

实验次数

流量Q （m 3/h ） 扬程H （m ） 轴功率

N(kw) 泵效率%h

1 0.75 23.3563271 0.4731 10.0612978

2 2 1.17 22.9014266 0.48355 15.05733637

3 1.53 22.4976386 0.4997 18.71803082

4 2.0

5 21.873045 0.5301 22.98510239 5 2.5 21.1789384 0.55765 25.80023312

6 2.96 20.2967382 0.5833 27.98769453

7 3.53 18.9085251 0.60

8 29.83114492

曲线：

四．实验步骤

１．实验准备：

（1）实验用水准备：清洗水箱，并加装实验用水。

（2）离心泵排气：通过灌泵漏斗给离心泵灌水，排出泵内气体。 2、开始实验：

（1）仪表自检情况，打开泵进口阀，关闭泵出口阀，试开离心泵，检查电机运转时 声音是否正常，，离心泵运转的方向是否正确。

（2）开启离心泵，当泵的转速达到额定转速后，打开出口阀。

（3）实验时，通过组态软件或仪表逐渐改变出口流量调节阀的开度，使泵出口流量从 1000L/h 逐渐增大到 4000L/h ，每次增加 500L/h 。在每一个流量下，待系统稳定流 动 5 分钟后，读取相应数据。离心泵特性实验主要需获取的实验数据为：流量Q 、泵进口压力p 1、泵出口压力p 2、电机功率N 电、泵转速n ，及流体温度t 和两测压点间高度差H 0（H 0＝0.1m ）。 （4）实验结束，先关闭出口流量调节阀，再停泵。然后记录下离心泵的型号，额定流量、额定转速、扬程和功率等。