流体流动阻力及离心泵特性曲线测定
一．实验目的：
1.通过实验学习直管阻力、直管摩擦系数的测定方法，理解并掌握流体流经直
管时摩擦系数与雷诺数Re的关系。
2.学习局部阻力、局部阻力系数ζ的测定方法。
3.通过实验理解离心泵的工作原理和操作方法，加深对离心泵性能的了解。
4.掌握管路特性曲线的测量方法。
二．实验原理：
1.流体流动阻力
流体在管路中流动时，由于内摩擦力和涡流的存在，不可避免的引起能量的损失。
其损失主要有直管阻力损失和局部阻力损失。
（1）直管阻力损失
流体在水平等径直管中稳定流动时，其阻力损失为：
h f= ΔP f/ρ=(p1-p2)/ρ=λ(L/d)(u2/2) (3-1)
λ=2dΔP f/ρLu2 (3-2)
式中 h f——单位质量流体流经Lm直管的机械损失，J/kg;
流体流经Lm直管的压降，Pa；
λ——直管阻力摩擦系数，量纲为1；
d——直管内径，m；
ρ——流体密度，kg/m3
L——直管长度，m；
u——流体在管内流动的平均流速，m/s。
层流时，λ=64/Re (3-3)
Re=duρ/μ (3-4)
式中 Re——雷诺数，量纲为1；
μ——流体黏度，Pa*s。
湍流时λ既随雷诺数Re变化，又随相对粗糙度（ε/d）变化，情况比较复杂，需由实验确定。
由式（3-2）可知，欲测定λ，需确定L、d、ρ、μ,并测定ΔP f、u等参数。L、d为装置参数（表格中给出)，ρ、μ通过测定流体温度，再查相关手册而得，u可通过测定流体流量，再由流量方程计算得到。采用U形管液柱压差计得：ΔP f=（ρ0-ρ）gR (3-5)
式中 R——柱液高度，m；
ρ0——指示液密度，kg/m3
根据实验装置结构参数L、d，指示液密度ρ0，流体温度t（用于查取流体物性ρ、μ）及实验时测定的流量Vs、液柱压差计得读数R，再通过（3-5）确定ΔP f、式（3-2)确定Re,用式（3-2）求取λ，再将Re和λ的关系绘制在对数坐标图上，从而揭示出不同流动形态的λ——Re关系。
（2）局部阻力损失
局部阻力损失是流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变而引起的机械能损失。通常有两种计算方法，即当量长度法和阻力系数法。
①当量长度法
将流体流过某管件或阀门时所造成的机械能损失折合成与某一长度的同径管道所产生的机械能损失相当，该折合的管道长度称为当量长度，用符
号Le表示。这样就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管
路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度之和称为计算长度
L+ΣLe，则流体在管路中流动时的总机械能损失Σh f为:
Σh f=λ(L+ΣLe)/d * u2/2 (3-6) 阻力系数法
将流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体动能的某一倍数，称这种计算方法为阻力系数法，即
h f ’=Δp ’/ρg =ξu 2/2 (3-7)
故 ξ=2Δp ’/ρgu 2 (3-8) 式中 h f ’——局部能量损失，J/kg ； ξ——局部阻力系数，量纲为1；
Δp ’——局部阻力压降，Pa(本装置中，所测得的压降应扣除两测
压口间直管段的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取）； ρ——流体密度，㎏/ ɡ——重力加速度，9.81m/
u ——流体在小截面管路中的平均流速，m/s 。
图-1 局部阻力测量取压口布置图
待测管件和阀门由现场指定。本实验采用阻力系数法表示 管件或阀门的局部阻力损失。
局部阻力引起的压强降'f p 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口a-a'和b-b ＇，见图-1，使 ab ＝bc ； a ＇b ＇＝b ＇c ＇
则△P f ，a b ＝△P f ，bc ；
△P f ，a ＇b ＇= △P f ，b ＇c ＇
在a~a ＇之间列柏努利方程式：
P a －P a ＇=2△P f ，a b +2△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f ⑸
在b~b ＇之间列柏努利方程式： P b －P b ＇ = △P f ，bc +△P f ，b ＇c ＇+△P ＇f
=△P fab +△P ab +△P f ⑹
联立式⑸和⑹，则：
'f P ＝2(P b －P b ＇)－(P a －P a ＇)
为了实验方便，称(P b －P b ＇)为近点压差，称(P a －P a ＇)为远点压差。其数值用差压传感器来测量。
2.离心泵特性曲线
离心泵是化工生产中应用最广泛的一种流体输送设备。它的主要性能参数包括流量Q,泵的扬程H,轴功率N 及效率η，这些参数间存在着一定的关系，以曲线形式表示出来即为离心泵的特性曲线。离心泵特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据。由于离心泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出离心泵的特性曲线，只能通过实验测定。 （1）扬程H 的测定
以离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列伯努利方程：
z 1+p 1/ρg +u 12/2g +H=z 2+p 2/ρg +u 22/2g+ΣH f (3-9)
由于两截面间得管长较短，通常可忽略阻力项ΣH f ，速度平方差很小也可以忽
略，则有
H=（z 2-z 1)+(p 2-p 1)/ρg (3-10) =H 0+(p 表+p 真） （3-11）
式中 H 0=（z 2-z 1)，表示泵出口和进口间得高度差，m ； ρ——流体密度，kg/m 3； g ——重力加速度，m/s 2；
p 1、p 2——泵进、出口的真空度、表压，Pa ； p 表、p 真——压力表和真空表的读数，Pa ； u 1、u 2——泵进、出口的流速，m/s ； z 2、z 1——真空表、压力表的安装高度，m 。
实验中，只要直接读出真空表和压力表的读数，测定出两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。
（2）轴功率N 的测量和计算
离心泵的轴功率是指泵轴所需要的功率，也就是电机直接传递给泵轴对的功率大小。
N=N电k（w) (3-12)
式中，N电为电功率表显示值；k代表电机传动效率，可取k=0.95。
（3）效率η的计算
泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N之比。
η=Ne/N *100% (3-13) 其中 Ne=HQρg (3-14)
故泵效率为η=HQρg/N *100% (3-15)三．实验装置与流程
1实验装置
图一流体综合实验图
1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐；6、14-测局部阻力近端阀；7、15-测局部阻力远端阀；8、17-粗糙管测压阀；9、21-光滑管测压阀；10-局部阻力阀；11-文丘里流量计（孔板流量计）；12-压力传感器；13-涡流流量计；18、32-阀门；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；24阀门；25-水箱放水阀；26-倒U型管放空阀；27- 倒U型管；28、30-倒U型管排水阀；29、31-倒U型管平衡阀
2 设备及仪器规格
(1)流体阻力
①被测直管段光滑管管径d,0.008(m);管长L,1.70(m);材料,不锈钢
②粗糙管管径d,0.010(m);管长L,1.70(m);材料,不锈钢
③玻璃转子流量计
④压差传感器型号:LXWY,测量范围:0~200kPa.
⑤数显表型号:PD139,测量范围:0~200kPa.
⑥离心泵型号WB70/055,流量20~200L/h,扬程19~13.5，电机功率550W，电流1.35A，电压380V
(2)流量计量计
文丘里流量计：文丘里喉径0.22m，实验管路管径0.045m
(3)离心泵
①离心泵：流量Q=4m3/h，扬程H=8m，轴功率N=168W.
②真空表测压位置管内径d1=0.025m
③压力表测压位置管内径d2=0.045m
④真空表与压力表测压口之间的垂直距离H0=0.355m。
⑤电机效率：60%
⑥流量测量：涡轮流量计。
⑦功率测量：功率表型号为PS-139，精度1.0级
⑧泵吸入口真空度的测量：
⑨真空表，表盘直径100mm，测量范围 -0.1~0MPa，精度1.5级。
⑩泵出口压力的测量
○11压力表，表盘直径100mm，测量范围 0~0.25MPa，精度1.5级。
（4）变频器
型号为N2-401-H，规格：0~50Hz
（5）数显温度计
型号为501BX 3实验流程图
（1）流体阻力的测量
水泵2将储水槽2中的水抽出，经转子流量计22、
23测量流量，然后送入被测直管段测量流体流动的阻力，
经回流管流回储水槽1。被测直管段流体流动阻力ΔP可
根据其数值大小分别采用变送器12或空气—水倒置U型
管来测量（液体流动路线为
A→B→C→D→E→F→G→H→I→J）。
（2）流量计，离心性能的测试：
水泵2将水槽1内的水输送到实验系统,用流量调节阀32调节流量,流体经涡轮流量计13计量，回到储水槽。同时测量文丘里流量计11两端的压差,离心泵进出口压力,离心本电机输入功率.（液体流动路线为A→B→C→F→G→H→I→J）。
(3)管路特性曲线的测量：
流量调节阀18调节流量到某一位置,改变电机频率,记录涡轮流量计的流
量,泵入口压强,泵出口压力.（液体流动路线为A→B→C→F→G→H→I→J）。
四．实验步骤
1. 流体阻力的测量
（1）向储水罐内注满蒸馏水。
（2）首先将全部阀门关闭，打开电源开关，打开图3-2阀门1后，用变频调速器启动离心泵I。将阀门图一中24打开，在大流量状态下把实验管路中的气泡赶出。
（3）打开图一种阀门19。作光滑管阻力实验。当流量为零时打开9，21两个阀门，空气-水倒置U形管内两液柱的高度差不多为零，则说明系统内有气泡存在，需赶净气泡方可测数据。
图二倒U型压差计
3、4-排水阀；11- U型管进水阀；12-压力传感器，26- U型管放空阀；27-U型管
赶气泡的方法：
a.打开11，3，4，10~30秒（层流实验时30~60秒）；
b.关闭11；
c.打开26，将倒U型压差计中的水排净；
d.关闭3，4，26；
e.打开11，使水进入倒U型压差计；
f.闭流量调节阀24，此时若倒U型压差计中的差值为0，则说明管线中的气
已排净。如不为零则表明管路中仍有气泡存在，需要重复进行赶气泡操作。（4）在流量稳定的情况下，测得直管阻力压差。数据顺序可从小流量至大流量，反之也可。应在最大流量和最小流量之间进行实验操作一般测15~20组数，建议当流量读数小于200L/h时只用空气-水倒置U形管测压差，测水箱水温。（5）粗糙管阻力压差测定，将阀门19关闭，打开阀门20，其余测量方法同上。（6）局部阻力测定，将阀门20关闭，打开阀门10，其余测量方法同上。（7）待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。
2. 流量计性能测定
（1）将全部阀门关闭。打开电源开关，打开图2中阀门1后，用变频调速器启动离心泵I。
（2）缓慢打开调节阀18至全开。待系统内流体稳定，即系统内已没有气体，打开文丘里流量计导压管开关，在涡轮流量计流量稳定的情况下，测得文丘里流量计两端压差。
（3）测取数据的顺序可从最大流量至零，或反之。一般测15~20组数据。
（4）每次测量应记录;涡轮流量计流量，文丘里流量计两端压差及流体温度。
3. 离心泵性能测定
（1）首先将全部阀门关闭。打开总电源开关，打开图一中阀门1后，用变频调速器启动离心泵I（单本操作）。
（2）缓慢打开调节阀18至全开。待系统内流体稳定，即系统内已没有气体，打开压力表4和真空表3的开关，方可测取数据。
（3）测取数据的顺序可从最大流量至零，或反之。一般测15~20组数据。
（4）每次测量同时记录;涡轮流量计流量，流量表，压力表，真空表，功率表的读数及流体温度。
（5）两泵串联：关闭图一中阀门1，4，打开阀门2，3。同时启动离心泵I,II,实验数据测量同前。
4.两泵并联：关闭图一中阀门3，打开阀门1，2，4。同时启动离心本I,II,
实验数据测量同前
五．实验数据处理分析与思考
1.离心泵特性曲线测定（数据整理表以及实例计算）
入口流速83.514
.30125.036003
.10)2(36002
211=??=??=
π
d Q u (m/s)， 出口流速80.114
.30225.036003
.10)2
(36002
222=??=??=
π
d Q u (m/s) 压头
36
.681
.9283.580.181.999610034.0040.0355.02(22622=?-+??++=-+-+
-=））（）入出入
出入出g u u g
P P Z Z H ρ(m)
其中Z 出-Z 入=355mm （两取压口之间垂直距离）
泵轴功率N=0.75*1000*0.6=450（w ） 有效功率17881.99963.1036.6=???==g HQ Ne ρ(w)
%5.39450
178
===
N Ne η
实验结果分析讨论
H-V曲线：离心泵的压头在较大流量范围内随流量的增大而减
小
N-V曲线：离心泵的轴功率随流量的增大而增大。
?-V曲线：开始随着泵的流量增大而增大，达到一个最大值后，又随流量的增加而下降。
从中得出一些结论：
1 从N-V曲线上可以看出，当流量V=0时，泵轴消耗功率最
小。因此离心泵启动时应关闭出口阀，使启动功率最小，以保
护电机。
2 从?-V曲线上可以看出，?在离心泵转速一定的情况下有最
大值，即最高效率点，该点称为离心泵的设计点，在该点所对
应的情况下离心泵的工作最为经济，离心泵使用时，应在该点
附近工作。
2.流体流动阻力测定
装置结构尺寸
原始实验数据
数据处理
(1)查数据可知黏度：1.3077×10-3Pa.s
密度：999.7kg/m 3
以光滑管V=1m 3/h 为例， u=
24
1q d v π=
20215.04
1
360070.0?π=0.54m/s
Re=
μρud =310
050.10215
.054.04.998-???=10954.76 根据伯努利方程：2
p
2
u d l ??=?λρ 求得
0351.054.025.10215.04.9981000300.0222=???=??
?=u l d p
ρ
λ
实验处理结果
(1)粗糙管
由数据作图得：
(2)柏拉修斯公式: λ=(0.3164)/Re^(0.25)，上式适用范围为Re=3×103~1×105
（3）根据局部阻力实验结果，闸阀全开时的平均ξ为：
ξ=(0.1708+0.5809+0.5710+0.5841+0.5614+0.5408+0.5261+0.5335)/ 8=0.5086
(4)结果分析与讨论
从上面的数据及所作出的图来看，本次实验存在一定误差，可能有几方面的原因：
测定H时读刻度时存在误差，不与凹液面最低处相齐平；流量未控制得当，未在平衡时读数；仪器漏气；系统本身的误差；液柱还没有稳定就开始读数。
六．注意事项
（1）在实验过程中每调节一次流量后，应待流量和只管压降的数据稳定以后方可记录数据。要仔细阅读仪器说明书。
（2）若较长时间内不做实验，放掉系统内及水槽内的水。
（3）启动离心本前，关闭压力表和真空表的开关，以免损坏测压表。
（4）离心泵启动前必须灌水。
（5）实验水质要清洁，以免影响涡轮流量计运行
（6）利用压力传感器测量大流量下△P时,应切断空气—水倒置∪型玻璃管的阀门否则将影响测量数值的准确。
七.思考题
1、试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀
门？
答：减小泵的启动功率，从而达到保护电机的目的。
2、启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不
起来，你认为可能的原因是什么？
答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除
3、为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？
还有其他方法调节流量？
优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。
4、泵启动后，出口阀如果打不开，压力表读数是否会逐渐上升？
为什么？
答：不会，因为水不能运输上去
5、正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什
么？
答：合理如果在装置运行过程中出现了问题，需要拆开检修，如果没有阀门，就不能拆开了。
1、流体流动时为什么会产生摩擦阻力？摩擦阻力以哪几中形式反
映出来？
答：流体的黏性是产生阻力的主要原因，由于管壁间的摩擦易产生摩擦阻力形式有沿程阻力和局部阻力。
2、如何检验测试系统内的空气已经被排除干净？若测压管道中存
有气体将对测量带来什么影响？
答：实验开始前和结束后，都应关闭泵的出口阀，检查倒U型压差计各臂读数是否相同，如不相等，则测压系统中有气泡，需重新排气。
3、以水做介质所测得的？关系能否适用于其他流体？
答：可以用于牛顿流体的类比，牛顿流体的本构关系一致。应该类似平行的曲线，但雷诺数本身并不十分准确，建议取中间段曲线，不要用两边端数据。
4、若要减少流动时的阻力，你认为从哪些方面着手去解决? 答：在管道壁上施加电场来减小流动阻力；让流体以喷淋的方式流动
1.2离心泵性能特性曲线测定实验 1. 2.1实验目的 1）．了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作。 2）．测定恒定转速条件下离心泵的有效扬程(H)、轴功率(N)、以及总效率（η）与有效流量(V)之间的曲线关系。 3）．测定改变转速条件下离心泵的有效扬程(H)、轴功率(N)、以及总效率（η）与有效流量(V)之间的曲线关系。 4）．测定串联、并联条件下离心泵的有效扬程(H)、轴功率(N)、以及总效率（η）与有效流量(V)之间的曲线关系。 5）．掌握离心泵流量调节的方法（阀门、转速和泵组合方式）和涡轮流量传感器及智能流量积算仪的工作原理和使用方法。 6）．学会轴功率的两种测量方法：马达天平法和扭矩法。 7）．了解电动调节阀、压力传感器和变频器的工作原理和使用方法。 8）．学会化工原理实验软件库（组态软件MCGS 和VB 实验数据处理软件系统）的使用。 1.2.2基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下扬程H 、轴功率N 及效率η与流量V 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。 1 ) 流量V 的测定与计算 采用涡轮流量计测量流量，智能流量积算仪显示流量值V m 3/h 。 2) 扬程H 的测定与计算 在泵进、出口取截面列柏努利方程： g u u Z Z g p p H 22122121 2-+ -+-=ρ (1—9) p 1,p 2：分别为泵进、出口的压强 N/m 2 ρ：液体密度 kg/m 3 u 1,u 2：分别为泵进、出口的流量m/s g ：重力加速度 m/s 2 当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为： g p p H ρ1 2-= (1—10) 由式（1-10）可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，就可以计算出泵的扬程。 本实验中，还采用压力传感器来测量泵进口、出口的真空度和压力，由16路巡检仪显示真空度和压力值。 3) 轴功率N 的测量与计算 轴功率可按下式计算： N=M ω=M 60 281.9602n PL n ππ．． = （1—11）
离心泵的性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。它们之间的关系常用特性曲线来表示。特性曲线是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。 （一）离心泵的性能参数 1、流量 离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。 2、压头（扬程) 离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。压头的影响因素在前节已作过介绍。 3、效率 离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使泵的实际（有效）压头和流量均低于理论值，而输入泵的功率比理论值为高。反映能量损失大小的参数称为效率。 离心泵的能量损失包括以下三项，即 (1)容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。 (2)水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。这种损失可用水力效率ηh来反映。额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。 (3)机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。机械损失可用机械效率ηm来反映，其值在0.96～0.99之间。离心泵的总效率由上述三部分构成，即 η=ηvηhηm（2-14） 离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等因素有关。通常，小泵效率为50～70％，而大型泵可达90％。 4、轴功率N 由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为W或kW。离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有 Ne = HgQρ（2-15） 式中 Ne------离心泵的有效功率，W； Q--------离心泵的实际流量，m3/s； H--------离心泵的有效压头，m。 由于泵内存在上述的三项能量损失，轴功率必大于有效功率，即 （2-16） 式中 N ----轴功率，kW。 （二）离心泵的特性曲线 离心泵压头H、轴功率N及效率η均随流量Q而变，它们之间的关系可用泵的特性曲线或离心泵工作性能曲线表示。在离心泵出厂前由泵的制造厂测定出H－Q、N－Q、η－Q
离心泵特性曲线测定实验 一、实验目的 1． 了解离心泵的结构特性，掌握离心泵的操作方法； 2． 了解无纸记录仪及压力、流量等传感器的使用方法； 3． 测定离心泵在恒定转速下的运行特性，测定特性曲线。 二、实验装置与流程 实验装置如图1所示，由水箱、离心泵、涡轮流量计、电动调节阀、压力表、真空表、转速传感器、功率表和不锈钢进、出管道等组成。 1－底阀； 2－引水阀； 3－离心泵； 4－真空表前切断阀； 5－真空表； 6－负压传感器；7－压力表前切断阀； 8－压力表； 9－压力传感器； 10－温度传感器； 11－涡轮流量传感器；12－电动调节阀； 13－切断阀； 14－旁路阀； 15－转速表； 16－功率表 ； 17－水箱 图1 离心泵特性曲线测定实验装置流程示意图 水从水箱17经泵底阀1吸入，流过吸入管路到离心泵3，经离心泵增压后，流经涡轮流量计11、电动调节阀12返回水箱，循环使用。在泵的进、出口管线上分别装有真空表5、负压传感器6、压力表8和压力传感器9，在它们的进口管线上分别装有真空表前切断阀4和压力表前切断阀7。管路内流量由涡轮流量计11测量，并由出口电动调节阀12调节流量。 所用离心泵型号为 IT-6，涡轮流量传感器型号为LWGY-40，电动调节阀的开度和流量均 可在无纸记录仪上操作和读数。 三、原理和方法 在转速n 固定不变的情况下，离心泵的实际扬程H 、功率消耗N 及总效率 与泵送液 2 1 1
能力（即流量）Q 之间的关系以曲线表示，称为离心泵的特性曲线，它能反映出泵的运行性能，可作为选择离心泵的依据。 离心泵的特性曲线可用下列三个函数关系表示： H = f 1 (Q ) N = f 2 (Q ) η = f 3 (Q ) ( 1 ) 这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下： 1．流量Q （l/s ） 流体在管内的流量由涡轮流量计测量，并在无纸记录仪上读取。 Q= Q ’×1000/3600 （l/s ） 式中： Q ’—无纸记录仪上的泵流量读数， m 3/h 。 2．实际扬程H （mH 2O ） 在泵进、出口真空表及压力表处列柏努利方程可得： f H g u g p z H g u g p z +++=+++222 2222 111ρρ ( 2 ) 因两截面间的管长很短，通常可忽略阻力损失项H f ，则： g u u g p p z z H 2)(2 12 21212-+-+-=ρ ( 3 ) 式中： h 0 = z 2 - z 1，指真空表、压力表接口间垂直距离，本装置h 0=0.1m ； P 1 —由真空表读出的真空度（读数为负数），Pa ； P 2 —由压力表读出的压力，Pa ； ρ —流体（水）的密度，可近似取 ρ=1000 kg/m 3 g —重力加速度，g = 9.807m/s 2 。 u 1 —泵进口处液体流速，m/s ；本装置进口处内径d 1=0.040m ； 112 4 3600'd Q u ?? = π u 2 —泵出口处液体流速，m/s ；本装置出口处内径d 2=0.031m 。 222 4 3600'd Q u ?? = π 3．轴功率N （W ） 传电电ηη??=N N ( 4 ) 式中： N 电 —电动机的输入功率，由功率表测得，W ； η电 —与电动机的输入功率N 电相对应的电机效率，根据电动机的输入功率N 电的大小， 查实验室提供的电机效率曲线图可得到； η传 —传动效率，本装置为联轴节传动，故η传 =1 。 4．总效率η
一．根据数据绘制离心泵特性曲线（如图（2）所示） 目的：掌握离心泵特性曲线的绘制方法，实现离心泵的合理调节。 1．准备工作： 数据资料；坐标纸；直尺；曲线板；铅笔；橡皮 2. 操作步骤： (1）按比例在坐标纸上绘制横、纵坐标，横坐标表示流量；纵坐标表示扬程H、轴功率N、泵功率η。 (2）绘制特性Q-H曲线： 1)将流量和扬程对应的数据点画在坐标纸上 2）将各点用平滑曲线连接起来 （3）绘制绘制特性Q-N曲线： 1)将流量和功率对应的数据点画在坐标纸上 2）将各点用平滑曲线连接起来 （4）绘制绘制特性Q-η曲线： 1)将流量和效率对应的数据点画在坐标纸上 2）将各点用平滑曲线连接起来 （5）绘制绘制特性Q- NPSHr曲线： 1)将流量和必需的气蚀余量对应的数据点画在坐标纸上 2）将各点用平滑曲线连接起来 （6）在曲线图上标注曲线名称： Q-H曲线 Q-N曲线 Q-η曲线 Q-NPSHr曲线 （7）在曲线图上标出最佳工况点（效率η最大的点） （8）完善图名，清洁图面（离心泵的特性曲线） （9）回收工具，清理现场。 3．注意事项： （1）坐标末端必须标出箭头
（2）连线必须是平滑曲线，不能是直线。 二．离心泵相关知识的介绍 1．主要部件： 1）包括叶轮和泵轴的旋转部件 2）由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件 2．工作原理： 液体随叶轮旋转，在惯性离心力的作用下自叶轮中心被甩向外周并获得了能量，使流向叶轮外周的液体的静压强提高，流速增大。液体离开叶轮进入蜗壳，因蜗壳内流道逐渐扩大而使流体速度减慢，液体的部分动能转换成静压能。于是，具有较高压强的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需的管路系统。 图（1）离心泵结构示意图 3.主要性能参数 （1）流量（Q）:离心泵在单位时间送到管路系统的液体体积，常用单位为L/s 或m3/h；
离心泵的特性曲线的测定 2010-11-28 00:12:33| 分类：默认分类|字号订阅 实验四、离心泵的特性曲线的测定 一、实验目的： 1．掌握离心泵操作，了解离心泵的结构和性能； 2．测定离心泵在一定转速下的特性曲线的测定。 3．测定离心泵的管路特性曲线 4．了解离心泵的工作点与流量调节 二、实验原理： 1．离心泵的特性曲线 离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。其中理论扬程与流量的关系，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到，如图-2３的曲线。由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，例如摩擦损失、环流损失等，因此，实际扬程比理论扬程小，且难以通过计算求得，因此通常采用实验方法，直接测定扬程、功率、效率与流量的关系，并将测得：H e～Q、Ｎ～Ｑ和η～Ｑ三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，根据此曲线可以得出离心泵的最佳操作范围，泵的高效率区作为选用离心泵的依据。 图2-23 离心泵的理论压头与实际压头 (1)泵的扬程He 在离心泵进出口管装设真空表和压力表的管截面列出柏努利方程式，(以单位重量液体为衡算标准)
则： （2-23） 由于两取压口紧靠离心泵进出口，因此直管段摩擦损失很小，其阻力损失归入离心泵的效率，故=0。 （2 -24）若离心泵进出口管径相同，则 u1=u2 上式可写成为： （2-25） （2-26） 式中：H压强表、H真空表——分别为压强表和真空表所测得的表压和真空度，以（m液柱）表示的数值。 h0——压强表和真空表中心之垂直距离。 (2)泵的轴功率N轴 离心泵从电机获得的实际功率（即单位时间内电机向离心泵输入的功）称离心泵的轴功率。 泵的轴功率和电机的电功率之间有如下的关系： N轴=N电·η电·η传（2-27）式中：N电——电动机的电功率，由功率表测得（KW）； η电——电动机效率，取0.9； η传——传动效率，η传=1.0。 (3)泵的效率η 离心泵的有效功率Ne与轴功率之比称为效率。
离心泵特性曲线的测定 一、 实验目的 1、了解离心泵的结构与特性，熟悉离心泵的使用。 2、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。 3、熟悉孔板流量计的构造、性能及安转方法。 4、测量孔板流量计的孔流系数C 随雷若数Re 变化的规律。 5、测定管路特性曲线。 二、 基本原理 离心泵的主要性能参数有流量Q 、压头H 、效率和轴功率N ，在一定转速下，离心泵的送液能力（流量）可以通过调节出口阀门使之从零至最大值间变化。而且，当期流量变化时，泵的压头、功率、及效率也随之变化。因此要正确选择和使用离心泵，就必须掌握流量变化时，其压头、功率、和效率的变化规律、即查明离心泵的特性曲线。 1、扬程H 的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2截面，列机械能衡算方程： ∑+++=+++f h g u g p H g u g p 2z 2z 2 2 222111ρρ 因两截面间的管长很短，通常将其阻力项∑f h 归并到泵的损失中，且泵的进出口为等径 管则有 式中 H 0 ：泵出口和进口的位差，对于磁力驱动泵32CQ-15装置，H 0= ρ：流体密度，kg/m 3 ； p 1、p 2：分别为泵进、出口的压强，Pa ； u 1、u 2：分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2：分别为真空表、压力表的安装高度，m 。 2、轴功率N 的测量与计算 N=N 电k 式中—N 电为泵的轴功率，k 为电机传动效率，取k= 3、效率η的计算 泵的效率η是泵的有效功率N e 与轴功率N 的比值。反映泵的水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率N e 可用下式计算： 故泵的效率为 %100g ?=N HQ ρη 4、泵转速改变时的换算 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
离心泵特性曲线实验 1 离心泵特性曲线实验 、实验目的 了解离心泵的结构组成及特性，掌握理性泵的操作方法; 掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解; 2、吸水阀； 6、真空表； 10、压力计 图1离心泵特性曲线实验装置图 1、 2、 观察离心泵的气体现象; 3、 熟悉离心泵操作方法和特性曲线的应用; 4、 5、 测定离心泵在一定转速下的特性曲线: 二、实验装置 本实验用离心泵进行实验, 其装置如图1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，以便启动前灌满水; 在泵的吸入口和出口分别装有真空 表和压力表，以测量离心泵的进出 口处压力；泵的出口管路装有孔板 流量计用做流量测量，并装有阀门 以调节流量。 3、水槽； 4、泵； 7、功率表盒；8、压力表; 1、排水阀； 5、引水漏斗; 9、文士管； N-Q 、H-Q 、n -Q 曲线。
离心泵特性曲线实验 2 三、实验原理 在离心泵进出口管装设真空表和压力表，在相应的两截面列出机械能衡算方程式（以单位重量 液体为衡算基准）： 2 P i U i P 2 z 1 — — H z 2 — g 2g g 的能量损失H f =O 。令: 所以式（1）变为: u i —吸入管内水的流速， m / S ； u 2 —排出管内水的流速，m / S ； g —重力加速度，9. 81m / S 2。 由式（3）计算出扬程，此即为离心泵给单位重量流体提供的能量，由于体积流量可由涡轮流 量计测得，因此流体获得的有效功率 N e 为: Ne = Q ? H -p- g 根据离心泵效率的定义及有效功率表达式（ 5）,有: QH g iOOON 式中：Q —流量，m 3/s ; H —压头，m ; p —被输送液体密度，kg / m 3; 试验过程中，各参数的测定方法如下: 1、流量Q 采用孔板流量计读数。 工 H 由于在测试离心泵特性曲线时, 直管段摩擦损失很小, 其损失归入离心泵的效率， 所以上式（1） H 2 P 2 g h 0 z 2 Z i H H i H 2 h o 2 U 2 2 U i (3) 式中：H i —泵入口真空表读数, 换算为 mH 20表示; H 2—泵出口压力表读数, 换算为 mH 20表示; h o -压力表与真空表测压孔之间的垂直距离， m ; (4) (5) N —泵的轴功率, kW 。
离心泵特性曲线的测定 1. 实验目的 ①掌握离心泵特性曲线的测定方法。 ②了解离心泵的构造、安装、使用与操作。 2. 实验原理 离心泵的特性受泵的结构，叶轮形式与转速的影响，特性参数包括流量Ｑ、扬程H 、功率N 、效率η，对确定的泵，在一定的转速下，H 、N 、η 都随流量Ｑ的改变而变化，以曲线形式表示这些参数之间的关系就是离心泵的特性曲线。离心泵的特性曲线能清楚的反映离心泵的操作性能，是选用离心泵和确定泵的适宜操作条件的主要依据。对任意一台离心泵的特性曲线不能用解析法进行计算，只能通过实验来测定。 （1） 流量Ｑ的测定 通过离心泵的流量采用涡流流量计测量，本实验系统中流量计读数与实际流量间的关系式为： k f Q = （错误！文档中没有指定样式的文字。-1） 式中：Q — 流量，s m 3 || f — 涡轮转数，Hz || k — 流量计校正系数，升次 （2） 扬程H 的测定 在泵的吸入口和排出口之间列柏努利方程： 出入出 出 出入 入 入-+++=+++f H g u g p Z H g u g p Z 2222ρρ （错误！文档中没有指定样式 的文字。-2） ()出入出 入入 出入出-+-+-+-=f H g u u g p p Z Z H 222ρ （错误！文档中没有指定样式 的文字。-3） 上式中出入-f H 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努利方程式中其它项比较，出入-f H 值很小，可以忽略，上式变为： ()g u u g p p Z Z H 222入 出入 出入出-+-+-=ρ （错误！文档中没有指定样式的文 字。-4） 式中：H — 离心泵的扬程，m 入出、P P — 出口、入口处压强，Pa || 入出、u u — 出口、入口处流速，s m 入出、Z Z — 出口、入口测压点高度，m || ρ — 流体密度，3m kg g — 重力加速度，2s m 将测得的() 入出Z Z -和入出P P -的值以及计算所得的出入、u u 代入上式即可求得H 的数值。
报告题目：离心泵性能试验 实验时间：2015年12月16日 报告人： 同组人： 报告摘要 本实验以水为工作流体，使用了额定扬程He为20m，转速为2900 r/min IS 型号的离心泵实验装置。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，流量通过计量槽和秒表测量。实验中直接测量量有P真空表、P 压力表、电机功率N电、孔板压差ΔP、计量槽水位上升高度ΔL、时间t,根据上述测量量来计算泵的扬程He、泵的有效功率Ne、轴功率 N轴及效率η,从而绘制He-Q、Ne-Q和η-Q三条曲线即泵的特性曲线图,并根据此图求出泵的最佳操作范围；又由P、Q求出孔流系数C0、Re，从而绘制C0-Re曲线图，求出孔板孔流系数C0；最后绘制管路特性曲线H-Q曲线图。 本实验数据由EXCEL处理，所有图形的绘制由ORIGIN来完成 实验目的及任务 ①了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。 ②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。 ③熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 ④测定孔板流量计的孔流系数。 ⑤测定管路特性曲线。 基本理论 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，如图4-3中的曲线。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小，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，根据此曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。
一、离心泵的特性曲线定义 当转速n为常量时，列出扬程（H）、轴功率（N）、效率（η）以及允许吸上真空高度（HS）等随流量（Q）变化的函数关系，即：H=f（Q）；N=F（Q）；Hs= Ψ（Q）；η = φ（Q），我们把这些方程关系用曲线来表示，就称这些曲线为离心泵的特性曲线。 离心泵的特性曲线是液体在泵内运动规律的外在表现形式，这三条曲线需要根据试验的方法（采用离心泵特性曲线的测定装置，逐渐开启水泵出口阀门改变其流量，测得一系列的流量及相应的扬程和轴功率，然后将H-Q、N-Q、η一Q曲线绘制在同一张坐标纸上，即为一定型式离心泵在一定转速下的特性曲线），不同的水泵特性曲线不同，水泵的特性曲线由设备生产厂家提供。严格意义上讲，每一台水泵都有特定的特性曲线。 在水泵特性曲线上，对应任意流量点都可以找到一组与其相对应的扬程、轴功率和效率值，通常把这一组相对应的参数称为工况，其对应最高效率点的一组工况称为最佳工况。 在生产实践中，水泵的运行工况点是通过管路的特性曲线与水泵的特性曲线确定的（M工况点，见下图）。在选择和使用泵时，使水泵在高效区运行，以保证运转的经济和安全。 二、影响离心泵特性曲线的因素 离心泵的特性曲线与很多因素有关，如液体的粘度与密度、叶轮出口宽度、叶片的出口安放角与叶片数及离心泵的压出室形状等均会对离心泵的特性曲线产生影响。 1、叶轮出口直径对性能曲线的影响 在叶轮其他几何形状相同的情况下，如果改变叶轮的出口直径，则离心泵的特性曲线平行移动，见下图。
根据这一特性，水泵制造厂和使用单位可采用车削离心泵叶轮外径的方法改变一台泵的性能范围，以使泵的性能更适合实际运行需要。例如，某厂的一台离心式循环泵，其运行压力偏高，为降低压力，将叶轮外径由270mm车削到250mm后，在流量相同的情况下，压力下降，给水泵的电机电流减小，满足了运行的要求。 2、转速与性能曲线的关系 同一台离心泵输送同一种液体，泵的各项性能参数与转速之间的关系式为： Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=（n1/n2）2 N1/N2=（n1/n2）2
离心泵及管路特性曲线测定
实验四离心泵及管路特性曲线测定 一．实验目的 1. 熟悉离心泵的操作方法及实验中开闭阀门顺序； 2. 掌握实验原理； 3. 掌握离心泵特性曲线和管路特性曲线的 测定方法，表示方法，加深对离心泵性 能的了解； 4. 熟悉各种仪表的使用； 5. 掌握如何处理实验数据。 二. 实验仪器和药品 天津市鹏翔科技有限公司离心泵及管路特性实验装置1台 实验介质自来水 三. 实验原理 （一）离心泵特性曲线 离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功 率N及效率η均随流量Q而改变。通常 通过实验测定出H—Q、N—Q及η—Q 关系，并用曲线表示之，成为离心泵特 性曲线。离心泵特定曲线是确定泵的适
泵的轴功率N=电动机的输出功率，KW 电动机的输出功率=电动机的输入功率×电动机的效率 泵的轴功率=功率表的读数×电动机效率，KW 1. η的测定 N Ne =η 其中102 1000ρρHQ g HQ Ne == KW 式中：η---泵的效率； N---泵的轴功率，KW Ne---泵的有效功率，KW H---泵的压头，m Q---泵的流量，m 3/s ρ---水的密度，Kg/m 3 (二)管路特性曲线 当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者是相互制约的。 管路特性曲线是指流体流经管路系统的流量与所需压头之间的关系。若将泵的特性曲线与
管路特性曲线绘在同一坐标图上，；两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此，如同通过改变阀门开度来改变管路特性曲线，求出泵的特性曲线一样，可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头计算同上。 实验装置流程如下： 1—流量调节阀；2—管路调节阀；3—注水口阀门；4—放液阀； 5—单向阀：6—离心泵7—转子流量计；8 —放气口；9—水槽； 10—真空表P0；11—离心泵出口压力 P1；12管路压力P2； 13—漏斗
化工原理实验报告 实验名称：离心泵特性曲线测定 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工09－5班 姓名：陈茜茜学号 001 同组者姓名：陈俊燕孙彬芳 指导教师：金谊 日期： 2011年9月22日 一、实验目的 1、了解离心泵结构于特性，学会离心泵的操作。 2、掌握离心泵特性曲线测定方法。
二、实验原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下扬程H、轴功率N及效率η与流量V之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。 1、扬程H的测定与计算 在泵进、出口取截面列柏努利方程: p 1,p 2 ：分别为泵进、出口的压强 N/m2ρ：液体密度 kg/m3 u 1,u 2 ：分别为泵进、出口的流量m/s g：重力加速度 m/s2 当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为： 2、轴功率N的测量与计算 N= w-电机输出功率；W 可知：测定泵的轴功率，只需测定电机的输出功率，乘上功率转换中的倍率即可。 3、效率η的计算 泵的效率η为泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是流体单位时间内自泵得到的功，轴功率N是单位时间内泵从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算： Ne=HVρg 故 η=Ne/N=HVρg/N 三、实验装置流程 离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图和离心泵性能特性曲线测定实验仪控柜面板图如图所示： 四、实验步骤及注意事项 1、关闭进口阀及管道阀门。
一、 实验名称： 离心泵特性曲线的测定 二、实验目的： 1、 了解水泵的结构； 2、 熟悉离心泵的机械结构和操作方法； 3、 测定离心泵在一定转速下的流量和压头、功率及总效率的关系，并绘制泵 的特性曲线。 三、实验原理： 离心泵的特性曲线是指在一定转速下，流量和压头、流量和轴功率、流量和总效率之间的变化关系，由于流体在泵内运动的复杂性，泵的特性曲线只能用实验的方法来测定。 泵的性能和管路的布局无关，前者在一定转速下是固定的，后者总是安装在一定的管路上工作，泵所提供的压头和流量必须和管路所需的压头和流量一致，为此目的，人们是用管路的特性去选择适用的泵。管路特性曲线和泵特性曲线的交点叫工作点，现测定离心泵性能是用改变管路特性曲线（即改变工作点）的方法而获得。改变管路特性曲线最简单的手段是调节管路上的流量控制阀，流量改变，管路特性曲线即变，用改变泵特性曲线的办法（改变泵转速或把叶轮削小可实现）去改变工作点，在理论上是讲得通，但生产实际不能使用（为什么？）。 1、流量V 的测定 本实验室甲乙二套泵的流量用孔板流量计测定，第三四套用文氏流量计测定，五、六套用涡轮流量计测定，由流量计的压差计读数去查流量曲线或公式计算即得流量V[m 3/h]。 2、泵压头（扬程）H 的测定 以离心泵吸入口中心线水平为基准面。并顺着流向，以泵吸入管安装真空表处管截面为1截面，以泵压出管安装压力表处管截面为2截面，在两截面之间列柏努利方程并整理得： ζρh g u u g p p Z Z H +-+-+ -=2)(2 12 21212 （1） 令：h 0=(Z 2—Z 1)——两测压截面之间的垂直距离，约0.1[m]
离心泵特性测定实验报告 一、实验目的 1．了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用； 2．测定离心泵在恒定转速下的操作特性，做出特性曲线； 3．了解电动调节阀、流量计的工作原理和使用方法。 二、基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。 1．扬程H 的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： f h g u g p z H g u g p z ∑+++=+++222 2222111ρρ （1） 由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项f h ∑，速度平方差也很小故可忽略，则有 (=H g p p z z ρ1 212)-+ - 210(H H H ++=表值） （2） 式中： 120z z H -=，表示泵出口和进口间的位差，m ； ρ——流体密度，kg/m 3 ； g ——重力加速度 m/s 2； p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa ； H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m ； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。 由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。 2．轴功率N 的测量与计算 k N N ?=电 （3） 其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取95.0＝k 。
实验名称：离心泵的性能测试 班级： 姓名： 学号： 一、 实验目的 1、 熟悉离心泵的操作，了解离心泵的结构和特性。 2、 学会离心泵特性曲线的测定方法。 3、了解单级离心泵在一定转速下的扬程、轴功率、效率和流量之间的关系。 二、 实验原理 离心泵的特性主要是指泵的流量、扬程、功率和效率，在一定转速下，离心泵的流量、扬程、功率和效率均随流量的大小改变。即扬程和流量的特性曲线H=f （Q ）；功率消耗和流量的特性曲线N 轴=f （Q e ）;及效率和流量的特性曲线?=f(Qe);这三条曲线为离心泵的特性曲线。他们与离心泵的设计、加工情况有关，必须由实验测定。 三条特性曲线中的Qe 和N 轴由实验测定。He 和?由以下各式计算，由伯努利方程可知： He=H 压强表+H 真空表+h 0+g u u 22 1 20- 式中： He ——泵的扬程（m ——液柱） H 压强表——压强表测得的表压（m ——液柱） H 真空表——真空表测得的真空度（m ——液柱） h 0——压强表和真空表中心的垂直距离（m ） u 0——泵的出口管内流体的速度（m/s ） u1——泵的进口管内流体的速度（m/s ） g ——重力加速度（m/s 2 ） 流体流过泵之后，实际得到的有效功率：Ne= 102ρ HeQe ;离心泵的效率：轴 N N e =η。在实验中，泵的周效率由所测得的电机的输入功率N 入计算：N 轴=η传η电N 入 式中： Ne ——离心泵的有效功率（kw ） Qe ——离心泵的输液量(m3/s) ρ——被输进液体的密度（kg/m3） N 入——电机的输入功率（kw ） N 轴——离心泵的轴效率（kw ） η——离心泵的效率 η传——传动效率，联轴器直接传动时取1.00 η电——电机效率，一般取0.90 三、 实验装置和流程
一、 实验题目 离心泵性能实验 二、 实验摘要 本实验使用转速为2900 r/min ,WB70/055型号的离心泵实验装置，以水为工作流体，通过调节阀门改变流量，测得不同流量下离心泵的性能参数，并画出特性曲线同时标定孔板流量计的孔流系数C 0，测定管路的特性曲线。实验中直接测量量有q v 、P 出、P 入、电机输入功率N 电、孔板压差ΔP 、水温T 、频率f ，根据上述测量量来计算泵的扬程He 、泵的有效功率Ne 、轴功率N 轴及效率η,从而绘制泵的特性曲线图；又由P 、q v 求出孔流系数C 0、Re ，从而绘制C 0-Re 曲线图，求出孔板孔流系数C 0；最后绘制管路特性曲线图。 关键词: 特性曲线图、孔流系数、He 、N 轴、η、q v 三、 实验目的及内容 1、解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。 2、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。 3、熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 4、测定孔板流量计的孔流系数。 5、测定管路特性曲线。 四、实验原理 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，如下图的曲线。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 式中： ——泵出口处的压力，mH 2O ； ——泵出口处的压力， mH 2O ； ——出口压力表与入口压力表的垂直距离， =0.2m 。 （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 轴 N Ne = η 102 e ρ QHe N = 式中 Ne ——泵的有效效率，kW ；
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* ２－４离心泵的特性曲线 一、离心泵的特性曲线 压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。这些参数之间的关系，可通过实验测定。离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线（characteristic curves）。以供使用部门选泵和操作时参考。 特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值，图2-6为国产 4B20型离心泵在n=2900r/min时特性曲线。图上绘有三种曲线，即 １．Ｈ－Q曲线 Ｈ－Q曲线表示泵的流量Q和压头Ｈ的关系。离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。如有的曲线较平坦，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；有的曲线比较陡峭，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。 ２．Ｎ－Q曲线 Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ随Q的增大而增大。显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。因此，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。 ３．η－Q曲线 η－Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。该曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。所以该点为离心泵的设计点。
选泵时，总是希望泵在最高效率工作，因为在此条件下操作最为经济合理。但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，如图2-6波折线所示。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。泵在铭牌上所标明的都是最高效率下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。 二．离心泵的转数对特性曲线的影响 离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为 , , (2-6) 式（2-6）称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。 三．叶轮直径对特性曲线的影响 当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为 , , (2-7) 式（2-7）称为切割定律。 四．液体物理性质的影响 泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。 １．粘度的影响所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大，所以特性曲线改变。 ２．密度的影响离心泵的压头与密度无关，这可以从概念上加以说明。液体在一定转速下，所受的离心力与液体的密度成正比。但液体由于离心力的作用而取得的压头，相当于由离心力除以叶轮出口截面积所形成的压力，再除以液体密度和重力加速度的乘积。这样密度对压头的影响就
离心泵特性曲线 首先离心泵的特性曲线图如下 接下来是对于这个图的一些解读： 离心泵的性能曲线包括流量-扬程（Q-H）曲线、流量-功率曲线（Q-N）、流量-效率曲线（Q-?）以及流量-汽蚀余量（Q-NPSHr）曲线。水泵的性能参数之间的相互变化关系及相互制约性：首先以该水泵的额顶转速为先决条件的。水泵性能曲线主要有三条曲线：流量—扬程曲线，流量—功率曲线，流量—效率曲线。 它是离心泵的基本的性能曲线。比转速小于80的离心泵具有上升和下降的特点称驼峰性能曲线。比转速在80～150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。比转数在150以上的离心泵具有陡降性能曲线。一般的说，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。上述曲线都是在一定的转速下，以试验的方法求得的。不同的转速，可以通过公式进行换算。在性能曲线上，对于一个任意的流量点，都可以找出一组与其相对应的扬程、功率、效率以及汽蚀余量值。通常，把这一组相对应的参数称为工作状况，简称工况或工况点。对于离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点。 泵在最高效率点工况下运行是最理想的。但是用户要求的性能千差万别，不一定和最高效率
点下的性能相一致。要想使每一个用户要求的泵都在泵最高效率点下运行，那样做需要的泵规格就太多了。为此，规定一个范围（通常以效率下降5%~8%为界），称为泵的工作范围。我们利用叶轮的切割或者变频技术可以扩大泵的工作范围。 我们把同一类型的水泵，将它的各种不同比转数以及相同比转数不同口径的泵的工作区域集中画在同一个Q-H坐标平面上。为了使图面上大泵的方块不致太大，坐标可以采用对数坐标，于是就得到了该类型泵的系列型谱。各类型的泵均有各自的型谱，使用户选用水泵十分方便。 每种系列用几种比转数的水力模型，泵的口径按一定的流量间隔比变化。同一口径的泵扬程也按一定的间隔变化。ISO 2858规定了标准的型谱
实验三、离心泵性能实验姓名：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
长江大学 化工原理实验报告 实验四离心泵特性曲线的测定 1.实验目的及任务 1.1了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用。 1.2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。 1.3熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 1.4测量孔板流量计的孔流系数C随雷诺数Re变化的规律。 1.5测定管路特性曲线。 2.基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及泵的流量Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。 2.1扬程H的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： z1+p1 ρg +u12 2g +H=z2+p2 ρg +u22 2g +Σ?f (1.1) 由于两截面间的管长较短，通常将其阻力项hf归并到泵的损失中，且泵进出口为等径管，则有 H=(z2?z1)+p2?p1 ρg =H0+H1+H2 (1.2)式中H0--泵出口和进口间的位差，H=z2?z1（对于磁力驱动泵32CQ=15装置，H0=0.3m；多数情况下，H可忽略，即H并归入到泵内损失中）； ρ—流体密度， g—重力加速度， p1、p2—分别为泵进、出口的真空压和表压， H1、H2 ---分别为泵进、出口的真空压和表压对应的压头， u1、u2 ---分别为泵进、出口的流速， z1、z2---分别为真空表、压力表的安装高度， 由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。 2.轴功率N的测量与计算 N=N 电k(1.3) 式中N电 ---电功率表显示值； k---电机传动功率，可取k=0.90 2.2效率η的计算 泵的效率n是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际 功，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械能损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算: N 电 =HQρg (1.4) 故泵效率为 ρ=HQρg N ×100% (1.5) 2.3转速改变时的换算 泵的特性曲线是在恒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）的数据。在n=20%的情况下其换算关系如下： 流量 Q′=Q n′ n (1.6) 扬程 H′=H(n′ n )2 (1.7) 轴功率 N′=N(n′ n )3 (1.8) 效率 η’=Q′H′ρg N′ =QHρg N =η (1.9) 2.4管路特性曲线H-Q 当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与 管路特性有关，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者是相互制约的。 在一定的管路上，泵所提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。若将泵的特性曲线与管路 特性曲线绘在同一坐标图上，两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此，可通过改变泵转速来改变泵的特 性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上。 He=Δz+Δp ρg +Δu2 2g +Σhf=A+BQ2(1.10) 其中 BQ2=Δu2 2g +Σhf=Δu2 2g +(8λ π2 g )(l+Σl e d5 )Q2(1.11) 当H=He时，调节流量，即可得到管路特性曲线H?Q。 2.5孔板流量计孔流系数的测定 孔板流量计的结构如图所示。