离心泵特性曲线分析
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离心泵特性曲线的测定实验报告离心泵特性曲线的测定实验报告引言:离心泵是一种常见的流体机械设备,广泛应用于工业生产、农业灌溉和城市供水等领域。
了解离心泵的特性曲线对于正确选择和使用离心泵至关重要。
本实验旨在通过测定离心泵的特性曲线,分析其性能参数,为离心泵的应用提供参考。
一、实验目的1. 了解离心泵的基本原理和工作特性;2. 掌握离心泵特性曲线的测定方法;3. 分析离心泵的性能参数,如扬程、流量和效率等。
二、实验原理离心泵是利用离心力将液体从低压区域输送到高压区域的装置。
其工作原理是通过转子的旋转产生离心力,使液体在离心力的作用下产生压力,从而实现液体的输送。
离心泵的特性曲线是描述离心泵在不同工况下流量、扬程和效率之间关系的曲线。
三、实验仪器和材料1. 离心泵实验装置;2. 流量计;3. 压力计;4. 温度计。
四、实验步骤1. 连接实验装置:将离心泵与流量计、压力计和温度计等仪器连接好,确保密封良好;2. 开始实验:首先调整离心泵的转速,使其达到设定值。
然后逐渐调整流量计的开度,记录不同流量下的压力和温度数据;3. 测定数据:根据实验装置的读数,得到不同流量下的扬程、压力和温度数据;4. 绘制特性曲线:根据测得的数据,绘制离心泵的特性曲线,包括流量-扬程曲线和效率-流量曲线;5. 分析结果:根据特性曲线,计算出离心泵的最大流量、最大扬程和最佳效率点。
五、实验结果和分析根据实验数据绘制的特性曲线显示了离心泵在不同工况下的性能表现。
根据流量-扬程曲线,我们可以得到离心泵的最大流量和最大扬程。
最大流量是指离心泵能够输送的最大液体流量,而最大扬程是指离心泵能够提供的最大扬程高度。
根据效率-流量曲线,我们可以得到离心泵的最佳效率点。
最佳效率点是指离心泵在该点下的效率最高,能够以最小的能量损失输送液体。
通过分析特性曲线,可以选择合适的工况来提高离心泵的效率和使用寿命。
六、结论通过实验测定离心泵的特性曲线,我们可以得到离心泵在不同工况下的性能参数。
离心泵特性曲线实验报告一、目的:掌握离心泵特性曲线(H —Q 曲线,N —Q 曲线,η—Q 曲线)的测定方法。
二、设备简图:三、原理:1.流量测定:流量采用体积法,用电子流量计进行测量。
2.扬程:扬程采用离心泵出口压力表及进口真空表进行测量。
gP g P Z H VM ρρ++∆= 式中:H ——离心泵扬程m ;Z ∆——离心泵出口压力表中心到进口真空表测点之间的高差m ; V M P P +——离心泵出口压力表与真空压力表读值(MPa )。
3.功率:功率采用马达天平法进行测量。
将电机转子固定于轴承上,使电机定子可自由转动,当定子线圈通入电流时,定子与转子之间便产生一个感应力矩M ,该力矩使定子和转子按不同方向各自旋转。
若在定子上安装一套测力矩装置,使之对定子作用一反向力矩M ,当定子不动时,二力矩相等。
因此,只要测读测力表读数及力臂的长度,便可求出感应力矩M ,该力矩与转子旋转角度的乘积即为电机的输出功率。
转子旋转的角速度ω可通过测速表测量求得。
ωM N = FL M = 602nπω= 式中: N ——电机的输出功率w ;M ——电机与转子之间的感应力矩Nm ; ω——转子的旋转角速度l/S ; F ——力传感器读数; L ——力臂的长度m ; n ——电机的转速。
4.效率:效率等于离心泵的有效功率与电机的输出功率或轴功率之比,即: %100⨯=NgQHρη式中: η——离心泵的效率; ρ——水的密度 1000kg/m 3。
四、实验步骤及注意事项:1、实验前检查试验台的准备状况,确保水泵及电机连接螺栓紧固。
用手转动水泵联轴器,确认转动正常。
2、关闭水泵压水管阀门,打开入水管阀门及计量水箱的放水阀门。
3、启动水泵,将压水管阀门开到最大,为便于测量扬程,调节吸水管阀门至真空表读值为0.03MPa ,在以后的实验过程中,吸水管阀门开度固定不动。
4、逐次关小阀门,同时实测P M 、P V 、Q 、F 、n 各值并记录。
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线是衡量离心泵性能总体效率的一种重要标准,从它可以了解离心泵的流量、压力、运行电流强度之间的关系。
根据离心泵的结构,可以区分水力性能和电气性能,他们各自的特性曲线不完全一样。
离心泵的水力特性曲线,正输出量随压力的变化构成,是衡量特定离心泵的水力效率的基本依据。
水力特性曲线表明离心泵在静态工作条件下,输出流量与压力之间的变化关系,且一般情况下压力越高,可输出流量越低。
另一方面,电气性能特性曲线,它表述的是当离心泵输出流量变化时,所需的电功率的变化。
电气性能特性曲线表明,一般情况下,当输出液体流量增加,电功率也会增加。
离心泵特性曲线提供了对离心泵功能表现的观察和分析,有帮助于检查污染排放,故障排除,优化设计及宣传技术,运行状态查看等,所以它对于查验离心泵性能非常重要和实用。
此外,离心泵特性曲线也常常被用来研究离心泵的可靠性以及未来配置的升级,如加入变频器,以节约能源。
离心泵特性曲线实验报告引言离心泵是一种常用的流体机械设备,被广泛应用于各个领域。
通过研究离心泵的特性曲线,可以评估其性能和效率,并且为泵的选型和运行提供重要参考。
本实验旨在通过实验分析离心泵的特性曲线,并进行误差分析,为泵的实际应用提供指导。
实验过程实验设备和材料本次实验使用的设备和材料如下:•离心泵•流量计•压力计•水槽•输送管道•计算机实验步骤1.将离心泵安装在水槽中,并连接好流量计和压力计。
2.打开水泵,调整流量计和压力计的刻度,使其能够准确测量水流量和压力。
3.通过调整阀门来改变流量,记录不同流量下的压力值和流量值。
4.将实验数据记录在计算机中,用于后续的数据处理和图表绘制。
数据处理绘制特性曲线根据实验数据,我们可以绘制离心泵的特性曲线。
特性曲线通常以流量为横坐标,压力为纵坐标。
通过绘制特性曲线,可以直观地了解离心泵在不同流量下的性能变化。
计算效率除了压力和流量,泵的效率也是评估其性能的重要指标。
泵的效率可以通过以下公式计算:效率 = (输出功率 / 输入功率) * 100%其中,输出功率可以通过流量和压力计算得出,输入功率是泵的电力输入。
误差分析在实验中,由于测量设备和实验操作等原因,可能会存在误差。
为了准确评估离心泵的性能,我们需要对实验误差进行分析。
1.测量误差:流量计和压力计的测量精度是有限的,可能存在一定的误差。
在实验过程中,应该注意操作的准确性,并尽量减小测量误差。
2.系统误差:由于实验装置和环境等因素,例如管道摩擦、泵内部摩擦等,可能会引入系统误差。
为了减小系统误差,可以通过校正实验来修正特性曲线数据。
结论通过离心泵特性曲线实验分析,我们可以得出以下结论:1.离心泵的特性曲线通常呈现出一种明显的曲线形状,流量和压力之间存在一定的关系。
2.在特性曲线中,泵的效率是一个重要的指标,可以通过计算得出。
3.在实验过程中,应该注意减小测量误差和系统误差,以提高实验结果的准确性。
值得注意的是,本实验报告仅对离心泵的特性曲线实验进行了简要分析,实际应用中还需要综合考虑其他因素,例如泵的可靠性、寿命等。
离心泵特性曲线的测定实验数据处理及相关分析结果离心泵特性曲线是评估离心泵性能的一种核心参数,通常需要进行实验测定并对数据进行处理分析。
本文将介绍对离心泵特性曲线测定实验数据的处理方法以及相关分析结果。
实验数据处理方法1. 绘制静态吸头曲线将泵出口阀门完全关闭,打开泵进口阀门,以每隔10mmHg为间隔连续测量泵入口总压和进口压差,记录数据并计算出对应的泵进口流量(Q)和压头(H),即可绘制静态吸头曲线。
2. 绘制节点管路损失曲线3. 绘制系统特性曲线在绘制系统特性曲线之前,需要通过A/R泄流阀调节管道流量,并测量相应的流量、总压和压差数据。
然后,根据测得的数据计算出对应的流量和压头,并绘制系统特性曲线。
绘制离心泵特性曲线需要结合前面的三条曲线绘制。
首先,以节点管路损失曲线上的任意一点作为起点,在该点的纵坐标值处标记绘制一点。
接着,以该点的流量和压力值,到系统特性曲线上找到对应的点并标记绘制一个点。
然后,再以该点的流量和压力值到静态吸头曲线上找到对应的点并标记绘制一个点。
最后,将这三个点用一条平滑的曲线连接起来,即可得到离心泵特性曲线。
相关分析结果可以通过分析静态吸头曲线来评估离心泵的最大吸头高度,并判断泵是否出现气穴、空气泡等问题。
在曲线中,当吸头高度超过一定范围时,泵的效率会显著下降,严重时会导致泵的故障。
通过分析节点管路损失曲线,可以评估离心泵的出口压力损失和流量变化对泵的影响,以及找出出现管道阻塞、泄漏等故障的原因。
在曲线中,当流量增加时,管路损失也会随之增加,如果损失过大,就会导致泵出口压力不足,甚至出现反流等问题。
通过分析系统特性曲线,可以评估离心泵的运行能力和稳定性,并找出系统中供水主管道和回水主管道的配管是否合理。
在曲线中,当流量增加时,泵的工作点会向左上方移动,同时泵的效率和出口压力也会降低。
4. 离心泵特性曲线综合分析离心泵特性曲线可以评估离心泵的性能、流量范围、运行稳定性等指标,并进行泵的选型和运行参数设计。
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m/h;
(2)压头(H):离心泵对单位重量的液体所能提供的有效能量,其单位为m;
(3)效率(η):由原动机提供给泵轴的能量不能全部为液体所获得,通常用效率来反映能量损失;
(4)轴功率(N):[指离心泵的泵轴所需的功率,单位为W或kW 。
说明:η反映离心泵能量损失,包括:
容积损失:由于崩的泄漏所造成的损失。
一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔漏返回到叶轮入口处的低压区造成的能量损失。
水力损失:进入离心泵的粘性液体产生的摩擦阻力以及在泵的局部处因流速与方向改变引起的环流和冲击而产生的局部阻力。
机械损失:由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生的机械摩擦引起的能量损失。
4.特性曲线:
通常,离心泵的特性曲线由制造厂附于泵的样本或说明书中,是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。
如下图(2)所示:
图(2)离心泵的特性曲线
(1)Q-H曲线:
表示泵的流量与压头的关系,是选择和使用泵的主要依据。
这种曲线有“陡降”、“平坦”、“驼峰”状之分。
平坦状曲线反映的特点是:在流量Q变化
较大时,扬程H变化不大;陡降状曲线反映的特点是:扬程变化较大时,流量变化不大;而驼峰状曲线容易发生不稳定现象。
在陡降、平坦、驼峰状曲线的右分支上,随着流量的增加,扬程均降低,反之亦然。
(2)Q-N曲线:
表示泵的流量与轴功率的关系,是合理选择原动机功率和操作启动泵的依据。
通常应按所需流量变化范围中的最大功率再加上一定的安全余量,选择原动机的功率大小。
泵启动应选在耗功最小的工况下进行,以减小启动电流,保护电机。
一般离心泵在流量Q=0工况下功率最小,故启动时应关闭排出管路上的调节阀。
(3)Q-η曲线:
表示泵的流量与效率的关系,是检查泵工作经济性的依据。
泵应尽可能在高效率区工作,通常效率最低点为额定点,一般该点也是设计工况点。
目前,一般取最高效率以下5%~8%范围内所对应的工况为高效工作区。
泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流量、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。
(4)Q-NPSHr曲线:
表示泵的流量与必需气蚀余量的关系,是检查泵工作是否发生气蚀的依据。
通常是按最大流量下的NPSHr,考虑安全余量及吸入装置的有关参数来确定泵的安装高度。
在运行中应注意监控泵吸入口处的真空压力计读数,使其不超过允许的吸上真空度,以尽量防止气蚀。
说明:
1)离心泵的压头H一般是随流量Q的增大而下降,这是离心泵的一个重要特性。
2)离心泵的有效功率是指液体从叶轮获得的实际能量,通常用Ne表示,其可由泵的流量和扬程求得。
3)有效功率与轴功率的比值为离心泵的效率 :
5.影响离心泵性能的因素:
(1)离心泵的转速对特性曲线的影响
比例定律:
注:转速< 20%时,η不变。
(2)离心泵的直径对特性曲线的影响
切割定律:
(3)液体粘度对特性曲线的影响
μ↑,Q、H ↓,N↑,η↓;
原因: 1) μ↑,hf↓ , H ↓;
2) μ↑ ,u ↓,V ↓;
3) μ↑,叶轮前后能量损失↑,N↑;
(4)液体密度对特性曲线的影响
由离心泵的基本方程可看出,离心泵的压头、流量均与液体的密度无关,说明离心泵特性曲线中的H—Q及η—Q曲线保持不变。
但离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加,即N—Q曲线要变。
6.离心泵的工作点:
图(3)离心泵工作点
7.离心泵的气蚀现象:
(1)发生机理:
离心泵运转时,液体在泵内的压力变化如图(4)所示。
流体的压力随着从泵入口到叶轮入口而下降,在叶片入口附近的K点上,液体压力最低。
此后,由于叶轮对液体做功,压力很快上升。
当叶轮叶片入口附近的压力Pk≤Pv时,液体就汽化,同时,还可能有溶解在液体内的气体逸出,它们形成许多气泡,当气泡随液体流到叶道内压力较高处时,外面的液体压力高出气泡内的汽化压力,则气泡会凝结溃灭形成空穴。
瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来,造成液体相互撞击,使局部的压力突然剧增,这不仅阻碍流体的正常流动,尤为严重的是,如果这些气泡在叶轮壁面附近溃灭,则液体就像无数的小弹头一样,连续撞击金属表面,撞击频率较高,金属表面会因冲击疲劳而剥裂。
若气泡内夹杂其他
某些活性气体,(如氧气),它们借助气泡凝结时放出的热量会形成热电偶并产生电解,对金属起电化学腐蚀的作用,更加加速了金属剥蚀的破坏速度。
上述这种液体汽化、凝结、冲击,形成高压、高温、高频冲击载荷,造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。
(说明:Pv为液体输送温度下的饱和蒸汽压力)。
图(4)离心泵内的压力变化
(2)气蚀的危害:
1)气蚀使过流部件被剥蚀破坏
2)气蚀使泵的性能下降
3)气蚀使泵产生噪声和振动
4)气蚀是水力机械高速发展的障碍
8.气蚀余量
(1)有效气蚀余量NPSHa
NPSHa指吸入液面上的压力水头在克服吸水管路装置中的流动损失并把水提高到的高度后,所剩余的超过汽化压头的能量。
富余量NPSHa越大,泵越不会发生气蚀。
说明:1)压力水头、几何安装高度、液体温度不变时,流量↑,NPSHa↓,则气蚀可能性↑。
2)在非饱和容器内,泵输送的液体温度↑,汽化压力↑,NPSHa↓,则气蚀可能性↑。
(2)泵必需的气蚀余量NPSHr
指自泵吸入口截面S-S到泵内压强最低点的总压降。
影响NPSHr的因素:泵吸入室,叶轮进口处的几何形状,流速大小。
NPSHr越小,泵的防气蚀性能越好。
NPSHr通常由泵制造厂通过实验测出。
(3)临界气蚀余量NPSHc
(4)允许气蚀余量[NPSH]
说明:1)NPSHa>NPSHr时,泵不发生气蚀。
2)NPSHa =NPSHr时,泵开始发生气蚀。
3)NPSHa<NPSHr时,泵严重气蚀。
9.离心泵运行工况的调节方法(详见«过程流体机械»)
(1)改变泵特性曲线的调节
1)转速调节
2)切割叶轮外径调节
3)改变前置导叶叶片调节
4)改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节
5)泵的串联或并联调节
(2)改变装置特性曲线的调节(管网特性曲线)
1)闸阀调节
2)液位调节
3)旁路分流调节。