实验三、离心泵性能实验
：杨梦瑶学号：1110700056 实验日期：2014年6月6日
同组人：陈艳月黄燕霞刘洋覃雪徐超张骏捷曹梦珺左佳灵
预习问题：
1.什么是离心泵的特性曲线？为什么要测定离心泵的特性曲线？
答：离心泵的特性曲线：泵的He、P、η与Q V的关系曲线，它反映了泵的基本性能。要测定离心泵的特性曲线是为了得到离心泵最佳工作条件，即合适的流量范围。
2.为什么离心泵的扬程会随流量变化？
答：当转速变大时，，沿叶轮切线速度会增大，当流量变大时，沿叶轮法向速度会变大，所以根据伯努力方程，泵的扬程：
H=（u22- u12）/2g + (p2- p1) / ρg + (z2- z1) +H f
沿叶轮切线速度变大，扬程变大。反之，亦然。
3.泵吸入端液面应与泵入口位置有什么相对关系？
答：其相对关系由汽蚀余量决定，低饱和蒸气压时，泵入口位置低于吸入端液面，流体可以凭借势能差吸入泵内；高饱和蒸气压时，相反。但是两种情况下入口位置均应低于允许安装高度，为避免发生汽蚀和气缚现象。
4.实验中的哪些量是根据实验条件恒定的？哪些是每次测试都会变化，需要记录的？哪些
是需要最后计算得出的？
答：恒定的量是：泵、流体、装置；
每次测试需要记录的是：水温度、出口表压、入口表压、电机功率；
需要计算得出的：扬程、轴功率、效率、需要能量。
一、实验目的：
1.了解离心泵的构造，熟悉离心泵的操作方法及有关测量仪表的使用方法。
2.熟练运用柏努利方程。
3.学习离心泵特性曲线的测定方法，掌握离心泵的性能测定及其图示方法。
4.了解应用计算机进行数据处理的一般方法。
二、装置流程图：
图5 离心泵性能实验装置流程图
1 水箱
2 Pt100温度传感器
3 入口压力传感器4真空表 5 离心泵 6 压力表
7 出口压力传感器8 φ48×3不锈钢管图9 孔板流量计d=24mm 10压差传感器
11 涡轮流量计12 流量调节阀13 变频器
三、实验任务：
1．绘制离心泵在一定转速下的H（扬程）~Q（流量）；N（轴功率）~Q；η（效率）~Q三条特性曲线。
2．绘制不同频率下离心泵管路特性曲线
四、实验原理：
1．离心泵的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速，在恒定转速下，离心泵的性能——扬程、功率和效率与其流量呈一定的函数关系。通常用水做实验测出它们之间的关系以曲线表示，即He～Q、N轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。在实验中只要测出泵的流量、进口与出口压力和泵消耗的功率，即可求出泵的特性曲线。
根据流体力学方程，亦即柏努利方程：在离心泵进口、出口之间进行能量衡算，则：u12/2g + p1/ρg + z1 + H= u22/2g + p2/ρg + z2 +H f（m）
H=（u22- u12）/2g + (p2- p1) / ρg + (z2- z1) +H f （m）
由于：阻力损失Hf 可以忽略，则：
H=（u22- u12）/2g + (p2- p1) / ρg + (z2- z1) （m）
Ne= QHρg
η= Ne /N×100℅
p1—进口压力, Mpa，p2—出口压力, MPa，H—扬程,m，
1．Q—流量,m3/s，Ne—有效功率, W，N—轴功率，W
2．管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。本实验中，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：
3．
2.0
+
-
=
=
进口表压
出口表压
H
H
H
H
e mH2O
4．虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。五、实验准备操作：离心泵的开启
5．开启总电源，使配电箱带电；打开配电箱上泵开关，使变频器带电
6．调节变频器为手动。在变频器通电后，按“P”键，当显示“r0000”时，按“△”或“▽”
键找到参数“P0700”，再按“P”键，调节“△”或“▽”键将其参数值改为1（调成“自动”时该参数设置为“5”），按“P”键将新的设定值输入；再通过“△”或“▽”
键找到参数“P1000”，用同样方法将其设置为“1”；按“Fn”键返回到“r0000”，再按“P”键退出。
7．流量调节阀和双泵并联阀门处于关闭状态。手动按下变频器控制面板上“绿色按钮”启动水泵，再按“△”或“▽”键改变电源频率，使其示数为“50.00”，完成离心泵启动。
六、实验步骤：
1．检查电机和离心泵是否正常运转。打开电机的电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。
2．泵特性曲线数据测定。开启离心泵，调节流量调节阀，由小到大逐渐增大流量，按讲义规定测取10组水流量、水温度、功率、进口表压、出口表压数据，注意在数据稳定后再读取记录。
3．管路特性曲线测定。
固定一个阀门开度，通过变频器间隔4Hz调节频率由50到10Hz测取11组水流量、进口表压、出口表压数据。
改变阀门开度，重复上面操作，得到另外两条不同阀门开度下的管路特性曲线
4．实验测定完毕，最后按变频器控制面板上“红色按钮”停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程、功率等），关闭配电箱上泵开关和总电源开关。
七、数据记录及处理：
1.测量并记录实验基本参数：
离心泵额定功率：0.55kW 离心泵扬程：21.13m 离心泵流量：1.2-7.2m3/h-1 实验液体：水
实验数据记录及整理：泵特性（转速）：
泵的特性曲线1管路特性-1（阀门开度）：
序号频率
/Hz
水流量
Q/m3?h-1
水温度
T/℃
出口表压
P2/mH2O
入口表压
P1/mH2O
需要能量
H/mH2O
1 50 6.35 29.7 13.7 -0.1 14.0
2 46 5.87 29.8 11.8 0 12.0
3 42 5.38 30.0 10.0 0 10.2
4 38 4.87 30.1 8.2 0 8.4
5 34 4.35 30.2 6.
6 0.1 6.7
6 30 3.83 30.2 5.2 0.1 5.3
7 26 3.31 30.3 4.0 0.1 4.1
8 22 2.77 30.3 2.9 0.1 3.0
9 18 2.22 30.3 2.0 0.2 2.0
10 14 1.66 30.3 1.2 0.2 1.2
管路特性曲线扬程H-流量Q 1
管路特性-2（阀门开度）：
序号频率
/Hz
水流量
Q/m3?h-1
水温度
T/℃
出口表压
P2/mH2O
入口表压
P1/mH2O
需要能量
H/mH2O
1 50 3.88 30.4 17.
2 0.1 17.3
2 46 3.58 30.5 14.7 0.1 14.8
3 42 3.28 30.6 12.
4 0.1 12.5
4 38 2.97 30.6 10.2 0.1 10.3
5 34 2.6
6 30.
7 8.2 0.1 8.3
6 30 2.34 30.
7 6.4 0.2 6.4
7 26 2.02 30.7 4.9 0.2 4.9
8 22 1.69 30.8 3.5 0.2 3.5
9 18 1.35 30.8 2.4 0.2 2.4
10 14 1.01 30.9 1.5 0.2 1.5
管路特性曲线扬程H-流量Q 2
数据处理过程：
以每组数据的第一组数据为例，计算过程如下：
本实验中，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H 的方法同He ：
2.0+-==进口表压出口表压H H H H e mH 2O
泵特性曲线物理量计算： 扬程H e ：
水在该温度下的密度：3
3
9731000))208.25(04.0205.1(m kg m kg ?=??-?-=ρ H e =H 出口表压-H 入口表压+z= H 出口表压-H 入口表压+0.2mH 2O=（20.6-0.2+0.2）mH 2O =20.6 mH 2O 轴功率：N=N 电机×90%=0.47kW ×90%=0.423kW 泵的效率：%747.7%100423
.010********.99736.06.20=??????===
N g Q H N N e e ρη 管路特性的物理量计算：
需要能量H/mH 2O
H e =H 出口表压-H 入口表压+z= H 出口表压-H 入口表压+0.2mH 2O=（13.7+0.1+0.2）mH 2O=14.0 mH 2O
结果分析和误差来源讨论：
结果分析：
通过实验可以看出离心泵在特定的转速下有其独特的特性曲线，而且不受管路特性曲线的影响。
在固定的转速下，离心泵的流量、压头和效率不随被输送的液体的性质（如密度）而改变，但泵的功率与液体密度成正比关系。
在实验过程中，由于流量的范围取得不够大，使得泵的效率曲线随流量的变化范围在本次测量中体现得不完善。我们从泵的特性曲线 1中可以看到，流量的变化在0—6m 3?h -1之间，泵的效率在流量增大到一定程度时，而流量的增加而减小。
误差来源：
实验用的水的水温在泵的流量变化时也会发生变化，而实验最后取得是温度的平均值，这样就会在小地方上出现一定的误差。
真空表和压力表的单位不是MPa 就是KPa 过大，而刻度分的又不细致，这样用肉眼的读数就会产生一定的系统误差。
由于是湍流，导致真空表和压力表的指针一直在波动，这样就导致了一定的实验误差。 水箱中的水都在波动，而且示数分的不细致在读书中也产生了一定的误差。