主頁 > 技術(shù)文章 > 離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)使用說明書 2022-09-08

離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)使用說明書

一、流體輸送操作單元簡介:
液體和氣體統(tǒng)稱為流體。流體的特征是具有流動(dòng)性，即其抗剪和抗張的能力很小，無固定形狀，隨容器的形狀而變化；在外力作用下其內(nèi)部發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。
化工生產(chǎn)中所處理的原料及產(chǎn)品，大多為流體。按照生產(chǎn)工藝的要求，制造產(chǎn)品時(shí)往往需要把他們依次輸送到各設(shè)備內(nèi)，進(jìn)行反應(yīng)；產(chǎn)品又常需輸送到貯罐內(nèi)貯存。如果欲達(dá)到上述所規(guī)定的條件，把流體從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備，首先，設(shè)備之間需用管道聯(lián)接，其次，需要輸送設(shè)備給流體以一定的速度。化工生產(chǎn)中，由于各種因素的制約，如場地、設(shè)備費(fèi)用、工藝要求等等；各設(shè)備之間流體流動(dòng)需要消耗能量，流體以一定速度在管內(nèi)流動(dòng)亦需要能量。這樣，就必須有一能給流體提供能量的輸送設(shè)備。我們把為液體提供能量的輸送設(shè)備稱為泵，為氣體提供能量的輸送設(shè)備稱為風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)。泵種類很多，按照工作原理的不同，分為離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵等幾種；風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)有通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵等。其作用均是：對流體做功，提高流體的壓強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)介紹離心泵。
離心泵一般用電機(jī)帶動(dòng)，在啟動(dòng)前需向殼內(nèi)罐滿被輸送的液體，啟動(dòng)電機(jī)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，充滿葉片之間的液體也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高，同時(shí)增加了液體的動(dòng)能。液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提高，于是液體以較高的壓強(qiáng)，從泵的排出口進(jìn)入管路，輸送至所需的場所。
化工生產(chǎn)中，流體流動(dòng)的基本原理及其流動(dòng)規(guī)律被廣泛應(yīng)用，主要有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：
1）流體的輸送；
2）壓強(qiáng)、流速和流量的測量；
3）為強(qiáng)化流體的傳熱、傳質(zhì)提供適宜的流動(dòng)條件
一個(gè)完整的流體輸送系統(tǒng)所必須包括的主要設(shè)備及儀表有：
1）泵（或風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)）：對流體作功，提高流體壓強(qiáng)：
2）進(jìn)、出口閥門；控制流體流量；
3）壓力表；測量流體的壓強(qiáng)；
4）管道；流體流動(dòng)的通道。
二、設(shè)備性能與主要技術(shù)參數(shù)：
1、本實(shí)驗(yàn)裝置主要是由離心泵、不銹鋼水箱、壓力傳感器、渦輪流量計(jì)、功率表、不銹鋼框架等組成。
2、離心泵采用25SG2.5-15G型管道離心泵，額定功率：0.37KW，轉(zhuǎn)速：2800r/min，吸程：8m，效率：34%，流量：2.5m3/h，揚(yáng)程：15m，必須汽蝕余量：2.3m。
3、壓力表壓力傳感器量程為（0-0.6Mpa）,真空表采用負(fù)壓傳感器量程為（-0.1-0Mpa）。
4、流量測量采用渦輪流量計(jì)：0.6～6 m3 /h。
5、蓄水箱容積約80L，不銹鋼材質(zhì)。
6、金屬操作臺架上裝有一電控箱，除開關(guān)指示燈外，還裝有功率表、壓力顯示儀、流量顯示儀。
三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
1、了解離心泵的結(jié)構(gòu)和特性，熟悉離心泵的操作；
2、掌握離心泵主要參數(shù)的測定方法，測量一定轉(zhuǎn)速下的離心泵特性曲線；
3、了解并熟悉離心泵的工作原理。
四、實(shí)驗(yàn)原理及要求：
1、離心泵的特性曲線
離心泵是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種流體輸送設(shè)備。
它的主要特性參數(shù)包括：流量Q，揚(yáng)程He，功率N，和效率η。這些特性參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，在一定轉(zhuǎn)速下，He、N、η都隨著輸液量Q變化而變化；離心泵的壓頭He、軸功率N、效率η與流量Q之間的對應(yīng)關(guān)系，若以曲線H~Q、N~Q、η~Q表示，則稱為離心泵的特性曲線，可由實(shí)驗(yàn)測定。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用離心泵的重要依據(jù)。
離心泵在出廠前均由制造廠提供該泵的特性曲線，供用戶選用。泵的生產(chǎn) 部門所提供的離心泵的特性曲線一般都是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為介質(zhì)測定。在實(shí)際生產(chǎn)中，所輸送的液體多種多樣，其無論性質(zhì)（如密度、粘度等）各異，泵的性能亦將發(fā)生變化，廠家提供的特性曲線將不再適用，如泵的軸功率隨液體密度變化而改變，隨粘度變化，泵的壓頭、效率軸功率等均發(fā)生變化。此外，改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑，泵的性能也會發(fā)生變化。因此，用戶在使用時(shí)要根據(jù)介質(zhì)的不同，重新校正其特性曲線后選用。
2、曲線的測定
（1）流量Q的測定
轉(zhuǎn)速一定，用泵出口閥調(diào)節(jié)流量，管路中流過的液體量通過渦輪流量計(jì)或用壓差式流量計(jì)讀出的壓差值來確定流量；
（2）揚(yáng)程（壓頭）He的測定
根據(jù)泵進(jìn)出口管上安裝的真空表和壓力表讀數(shù)可計(jì)算出揚(yáng)程：

其中：出P、入P—— 分別為泵出口壓力表和入口真空表測得的讀數(shù)（P_a）
ρ ——輸送液體密度（Kg/3m）
h₀──兩測壓口間的垂直距離，（m）
（3）功率N的測定
由三相功率表直接測定電機(jī)功率N（Kw）；
（4）功率η的測定
Ne=HeQρg/102
η_泵=Ne/N_軸×100%
或：η_總=Ne/N_電×100%
η_總=η_電η_傳η_泵
其中:He──揚(yáng)程，m；
u1、u2──泵進(jìn)、出口管內(nèi)流體流速，m/s。
Ne──離心泵有效功率，Kw。
Q──泵的流量，m3/s；
ρ──流體密度，Kg/m3。
N_軸、N_軸──泵的軸功率，電機(jī)的輸入功率；
η_電、η_傳、η_泵──電機(jī)效率、傳動(dòng)效率、泵的效率。
3、離心泵的工作點(diǎn)與調(diào)節(jié)
（1）管路特性曲線與泵的工作點(diǎn)：
當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中時(shí)，實(shí)際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路特性有關(guān)，即在輸送液體的過程中，泵和管路是相互制約的，對一特定的管路系統(tǒng)，可得出：He=K+BQ²。
其中：操作條件一定時(shí)，K為常數(shù)。由上式看出，在固定管路中輸送流體時(shí)，管路所輸送的流體的壓頭He隨被輸送流體的流量Q的平方而變（湍流狀態(tài)），該關(guān)系標(biāo)在相應(yīng)坐標(biāo)紙上，即為管路特性曲線，該線的形狀取決于系數(shù)K、B，即取決于操作條件和管路的幾何條件，與泵的性能無關(guān)。
將離心泵的特性曲線H~Q與其所在管路的特性曲線繪于同一坐標(biāo)圖上，兩線交點(diǎn)M稱為泵在該管路上的工作點(diǎn)，該點(diǎn)所對應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所能提供。
（2）離心泵的流量調(diào)節(jié)：
離心泵在指定的管路上工作時(shí)，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生變化，或已選好的泵在特定管路中運(yùn)轉(zhuǎn)所提供的流量不符合要求的，都需要對離心泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)上是改變泵的工作點(diǎn)，因此，改變兩種特性曲線之一均可達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。調(diào)節(jié)流量最直接的方法是：改變離心泵出口管路上調(diào)節(jié)閥門的開度，閥門開大，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦，工作點(diǎn)流量加大，揚(yáng)程減小，反之亦然；調(diào)節(jié)流量的另一方法時(shí)：改變泵的轉(zhuǎn)速以改變泵的特性曲線，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。
五、實(shí)驗(yàn)流程圖

六、實(shí)驗(yàn)操作步驟與注意事項(xiàng)
1、檢查水槽內(nèi)的水是否保持在一定的液位，水不能太少，必要時(shí)應(yīng)向水槽加水；
2、泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)應(yīng)注滿被輸送的液體（本實(shí)驗(yàn)為水）；并且泵的出口閥需關(guān)閉，避免泵剛啟動(dòng)時(shí)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)。若出現(xiàn)泵無法輸送液體，則說明泵未灌滿或者其內(nèi)有空氣，氣體排盡后必然可以輸送液體。
3、泵啟動(dòng)后，待泵的出口有一定的壓力后再開啟泵出口閥但幅度不要太大。記錄下泵在一定轉(zhuǎn)速下的壓力、流量等于原始記錄表格中。
4、關(guān)泵時(shí)，應(yīng)注意泵的出口閥門必須關(guān)閉，再停泵。
5、須定期清洗水箱，以免污圬過多。
七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

序號渦輪流量計(jì)（m³/h）壓力表（MPa）真空表（MPa）功率表 W

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