4离心泵特性曲线的测定

4离心泵特性曲线的测定 离心泵特性曲线的测定 一、实验目的 1、 熟悉离心泵的开停泵及操作方法; 2、 学会离心泵特性曲线的测定方法。 二、实验内容 测定离心泵在一定转速下(2900rpm)的特性曲线。(在直角坐标系中作图) 三、基本原理 1、离心泵特性曲线的测定 (1)离心泵特性曲线的测定意义: 泵是输送液体的常用机械，在选用一台水泵时，既要有满足一定工艺要求的流量、压头，还要有较高的工作效率。 要正确地选择和使用离心泵，就必须掌握离心泵送液能力(Q)变化时，泵的压头(H)、轴功率(N)、e效率(η)的变化规律，也就是要查明离心泵的特性曲线。 泵的特性曲线主要是指在一定转速下，泵的扬程、功率和效率与流量之间的关系。 (1)压头——流量曲线(H,Q曲线); e (2)轴功率——流量曲线(N,Q曲线); (3)效率——流量曲线(η,Q曲线); 泵的特性曲线是选用离心泵的重要依据，也是判定泵工作状况是否适宜的标准。根据H,Q曲线预测在一e定的管路系统中，这台离心泵的实际送液能力有多大，能否满足需要;根据N,Q曲线预测这种类型的离心泵在某一送液能力下运行时，驱动它要消耗多少能量，可以配置一台大小合适的动力设备;根据η,Q曲线预测这台离心泵在某一送液能力下运行时效率的高低，使离心泵能够在适宜的条件下运行，以发挥其最大效率。 (2)离心泵特性曲线的测定原理 由于离心泵的结构和流体本身的非理想性以及流体在流 动过程中的种种阻力损失，至今为止，还没有人能推导出计算 扬程的纯理论数学方程式。泵的特性曲线只能用实验方法来测 定。对泵的进出口取1-1截面与2-2截面， 建立机械能衡算式:: 22uuPP1212+Z++H=+Z+ ，H (1) 1e2f1-2,g,g2g,g H=0 f1-2 22PPuu2121HZZ,,，,，, (2) e21,g,g2g2g NQeu, ,,N,QH,g,2e Nd 4 式中: 在泵的进出口管上分别装有真空表P和压力表P; 12 由温度计测量流体温度，从而确定流体的密度ρ; 由功率表计量电机输出功率;轴功率N,系数×输出功率; 管路中需安装涡轮流量计，确定流体的流速u ;欲改变u需阀门控制。 除以上仪表外，配上管件、水槽等部件组合成循环管路。 四、实验流程及主要设备参数 1、 实验流程 本实验用离心泵进行实验，其装置如图所示，离心泵用三相电动机带动，水从水池吸入，经整个管线返回水池。 在吸入管进口处装有阀2以便启动前灌满水;在泵的吸入口处和出口处分别装有真空表P和压力表P，以12测量离心泵的进出口处的压力; 泵的出口管路装有涡轮流量计用做流量测量，并装有阀门3以调节流量。 本实验用测功器来测定轴功率，用转速表测定转速n。 2、主要设备 11 离心式清水泵 型号:BA---6， 2 涡轮流量计、 数显功率表、 压力表、真空表、阀门、转速表、压差计。 五、实验步骤 1.、关闭调节阀1，打开出口阀3，打开灌水阀2，排气。 2、 关闭灌水阀2和出口阀3，打开总开关，启动泵。 3、 打开进口阀1(一定要全开)，打开出口阀3调节流量，实验中流量的调节顺序从大到小，将阀门开至 最大时，作为第一组实验数据共采集10组数据。 4、 实验布点服从大流量多布点，小流量少布点规则，原因是离心泵效率极值点出现在大流量。 6、 若发现流量显示仪读数达不到零，可采用将调节阀3开至最大，再快速关闭调节阀3，流量显示仪读 数将为零，可能此读数不久还会上升，上升的数据不采集，以零计。此时其余的仪表读数不随显示仪 读数而变。 7、 实验结束后，关闭出口阀，关闭电源。 注意事项 1、离心泵在引水灌泵时，要关闭泵的进口阀，打开出口阀，以便使气体排出。 2、在最大流量与最小流量范围内进行合理布点，必须从最大流量依次测到最小流量。 3、在每次流量调节稳定后，方能读取各参数的数据。 六、原始数据记录与处理 1、用计算机进行数据处理。 2、在直角坐标纸上绘出离心泵特性曲线。 3、列出一组数据，说明计算的全过程。 4、对实验结果进行分析讨论。 原始数据记录表格 装置号: 水温: 进口管径: 出口管径: 离心泵的型号: 流量Q 真空表读数P 压力表读数P转速表的读数n 功率表读数 12 序号 ( ) ( ) ( ) (rpm) ( ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 七、思考题: 1、离心泵在启动前为什么要引水灌泵? 答:如果离心泵启动前未灌满液体，泵内有空气，由于空气的密度小，叶轮旋转产生的离心力小，致使液体难以被吸入，此时叶轮虽在旋转，却不能输送液体并产生噪声。该现象为气缚。 2、为什么离心泵启动时要关闭出口阀? 答:离心泵工作时，其轴功率N随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，e 保护电机，不致于超负荷而受到损失，同时也避免出口管线的水力冲击。 3、为什么调节离心泵的出口阀可调节其流量，若在进口管上设阀门调流量是否合理? 答:调节出口阀门开度，实际上是改变管路特性曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。这种方法优点是方便、快捷、流量可以连续变化，缺点是阀门关小时，增大流动阻力，多消耗一部分能量、不很经济。 在其进口管上设置阀门不合理，因为水从水池或水箱输送到水泵靠的是液面上的大气压与泵入口处真空 度产生的压强差，将水从水箱压入泵体，如果进口管安装阀门，无疑增大这一段管路的阻力 而使流体无 足够的压强差实现这一流动过程。 4、为什么在离心泵进口管下安装底阀?从节能观点来说安装底阀是否有利? 答:底阀是单向止逆阀，水只能从水箱或水池抽到泵体，而绝不能从泵流回水箱，目的是保持泵内始终充满水，防止气缚现象发生。从节能观点看，底阀的装设肯定产生阻力而耗能。 5、什么情况下会出现“汽蚀”现象, 答:当泵入口压强低于被输送液体的饱和蒸汽压时，被吸入的流体在泵的入口处汽化，形成气泡混杂在液体 中，由泵中心的低压区进入泵外缘高压区，由于气泡受压而迅速凝结，使流体内部出现局部真空，周围 的液体则以极大的速度填补气泡凝结后出现的空间，可产生很大的冲击力，损害泵壳和叶轮，该现象是 气蚀。 6、随流量变化，泵的压力表及真空表的数据有什么变化规律, 答:流量越大，入口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小。这是由于流量越大，需要推动力即水池面上的大气压强与泵入口处真空度之间的压强差就越大。大气压不变，入口处强压就应该越小，而真空度越大，离心泵的轴功率N是一定的N=电动机输出功率=电动机输入功率×电动机效率，而轴功率N又为: ， 当N=恒量， Q与H之间关系为:Q?H?而而H?P?所以流量增大，，，，，N,N,,,QH102,H,p,ge 出口处压强表的读数变小。 7、本实验中，打开电机后，不出水，可能的原因, 答:一般简单判断: 1、看泵出口压力表，达到额定压力，电流不上，说明泵出口阀没开。 2、压力表不到额定压力，说明进口阀没开或是有汽蚀，需要重新灌泵，或检查底阀。 详细判断: 一、进水管和泵体内有空气 (1) 水泵启动前未灌满足够的水，有时看上去灌的水已从放气孔溢出，但未转动泵轴让空气完全排出，致使少许空气残留在进水管或泵体中。 (2) 与水泵接触的进水管的水平段逆水流方向应用0.5%以上的下降坡度，连接水泵进口的一端为最高，不要完全水平。如果向上翘起，进水管内会存留空气，降低了水管和水泵中的真空度，影响吸水。 (3) 水泵的填料因长期使用已经磨损或填料压得过松，造成大量的水从填料与泵轴轴套的间隙中喷出，其结果是外部的空气就从这些间隙进入水泵的内部，影响了提水。 (4) 进水管因长期潜在水下，管壁腐蚀出现孔洞，水泵工作后水面不断下降，当这些孔洞露出水面后，空气就从孔洞进入民进水管。( (5) 进水管弯管处出现裂痕，进水管与水泵连接处出现微小的间隙，都有可能使空气进入进水管。 二、水泵转速过低 (1) 人为的因素。有部分用户因原配电机损坏，就随意配上另一台电动机带动，结果造成了流量小、扬程低甚至不上水的后果。 (2) 水泵本身的机械故障。叶轮与泵轴紧固螺母松脱或泵轴变形弯曲，造成叶轮偏移，直接与泵体磨擦，或轴承损坏，都有可能降低水泵的转速。 (3) 动力机维修不灵。电动机因绕组烧毁，而失磁，维修中绕组匝数、线径、接线方法的改变，或维修中故障未彻底排除因素也会使水泵转速改变。 三、吸程太大， (1) 有些水源较深、有些水源的外围地势较平坦处，而忽略了水泵的容许吸程，因而产生了吸水少或根本吸不上水的结果。要知道水泵吸水口处能建立的真空度是有限度的，绝对真空的吸程约为10米水柱高，而水泵不可能建立绝对的真空。而且真空度过大，易使泵内的水汽化，对水泵工作不利。所以各离心泵都有其最大容许吸程，一般在3,8.5米之间。 (2) 安装水泵时切不可只图方便简单。水流的进出水管中的阻力损失过大，有些用户经过测量，虽然蓄水池或水塔到水源水面的垂直距离还略小于水泵扬程，但还是提水量小或提不上水。其原因常是管道太长、水管弯道多，水流在管道中阻力损失过大。其原因常是管道太长、水管弯道多，水流在管道中阻力损失过大。一般情况下90度弯管比120度弯管阻力大，每一90度弯管扬程损失约0.5-1米，每20米管道的阻力可使扬程损失约1 米。此外，有部分用户还随意水泵进、出管的管径，这些对扬程也有一定的影响。 四、其它因素的影响 (1) 底阀打不开。通常是由于水泵搁置时间太长，底阀垫圈被粘死，无垫圈的底阀可能会锈死。 (2) 底阀滤器网被堵塞;或底阀潜在水中污泥层中造成滤网堵塞。 (3) 叶轮磨损严重。叶轮叶片经长期使用而磨损，影响了水泵性能。 (4) 闸阀可止回阀有故障或堵塞会造成流量减小甚至抽不上水。 (5) 出口管道的泄漏也会影响提水量。