化工原理实验报告。
实验名称： 离心泵性能实验
班级： 化工0808
姓名： 黄思达学号： 200811237
同组人员： 彭杨黄鑫刘依农
实验名称： 离心泵性能实验
一、目的及任务。
了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。
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。
熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。
测定孔板流量计的孔流系数。
测定管路特性曲线。
二、基本原理。
1.离心泵特性曲线测定。
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 + h0
式中：h真空表——泵出口的压力，mh2o；，h压力表——泵入口的压力，mh2o；
h0——两测压口间的垂直距离，h0= 0.3m 。
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。
式中 ne——泵的有效效率，kw；
q——流量，m3/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
电——电机效率，取0.9；
η传——传动装置的效率，取1.0；
2.孔板流量计空留系数的测定。
在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器两端连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路直径d1，孔板锐孔直接d0，流体流经孔板后形成缩脉的直径为d2，流体密度ρ，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为u1、u2和p1、p2，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得：
或。由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积s2难以知道，孔口的面积为已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的u0代替u2，考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数c后则有。
对于不可压缩流体，根据连续性方程有。
经过整理后，可得：
令，则可简化为：
根据u0和s2，可算出体积流量vs为。
或。式中：vs——流体的体积流量，m3/s；
△p——孔板压差，pa；
s0——孔口面积，m2；
ρ——流体的密度，kg/ m3；
c0——孔流系数。
孔流系数的大小由孔板的形状，测压口的位置，孔径与管径比和雷诺数共同决定。
三、装置和流程。
图。一、离心离心泵性能实验装置和流程。
1 水箱 2 离心泵 3涡轮流量计。
4 孔板流量计d0=21mm 5流量调节阀。
四、操作要点。
本实验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。流量可通过计量槽和秒表测量。
1.检查电机和离心泵是否运转正常。打开电机电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，可切断电源，准备实验。
2.测定离心泵特性曲线实验时，先将流量调到最大，然后由大到小平均测取10组数据，第9组流量为0.7 m3/h，最后一组数据为0流量。
3.测定管路特性曲线时，固定流量分别为 m3/h，改变频率，测取10组数据。
4.测定孔流系数时，先将流量调节到最大，然后由大到小平均间隔测取20组数据，且最后一组数据为0.7 m3/h。
5.记录好数据。
6.实验结束，停泵，清理现场。
五、数据处理。
原始数据记录如下：
水温：16.4℃
该温度下，水密度：ρ=998.2 kg/ m3，粘度μ=1.004mpa*s
表1. 泵的特性曲线测定数据记录表。
表2. 管路特性曲线数据记录表1
表3.管路特性曲线数据记录表2
表4.管路特性曲线数据记录表3
1)离心泵特性曲线。
扬程计算：he = h压力表 + h真空表 + h0
流量计算：q=0.459^2*(h末-h始)/t
泵的有效功率计算：
n轴 = n电η电η传。
2)管路特性曲线。
he = h压力表 + h真空表 + h0
(3)孔流系数。
雷诺数re计算：
孔流系数计算：
相关计算结果如下：
通过计算作图所知，离心泵特性曲线数据中第8组合第10组误差较大，故将其舍去。
离心泵特性曲线计算结果表。
孔流系数计算结果表。
管路特性曲线扬程计算结果表。
六、实验结论及误差分析。
将上述计算结果用matlab拟合相关曲线如下。
结果分析：由图可知，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，而泵的效率则存在最大值。
由图可得实验所用离心泵较为适宜的工作范围是体积流量qv在0.001m3/s到0.002m3/s之间。在该流量范围内离心泵的总效率较高。
由图co-re曲线可得，co在一定范围内可视为不变，可由图估得co=0.867。代入得到在不同下的qv，进而得到不同流量下的管路特性曲线。
误差分析：系统误差，人为操作所造成的误差，读取数据时的跳跃值取其一也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。
七、思考题。
1.根据离心泵的工作原理，分析为什么离心泵启动前要灌泵，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，离心泵启动前要管泵；关闭流量调节阀门，可以让液体充满泵，排净空气。
2.试分析气缚现象与气蚀现象的区别。
答：“气缚”现象是指泵启动时泵体内存有气体，由于气体的密度比液体的小得多，叶轮转动时产生的离心力很小，叶轮中心形成的负压很小，不足以将液体引入叶轮中心，也就不能输送介质。解决方法石材用灌泵等方法将气体赶出来。
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