化工原理实验离心泵

化工原理离心泵课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解离心泵的工作原理，掌握其主要结构及各部分功能；2. 学会计算离心泵的扬程、流量、功率等基本参数，并能运用相关公式解决实际问题；3. 了解离心泵在化工生产中的应用，掌握其选型和使用注意事项。

技能目标：1. 能够正确操作离心泵，进行简单的故障排除和日常维护；2. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，提高学生的实验操作技能；3. 提高学生的团队协作能力和实验报告撰写能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理课程的兴趣，激发学生学习热情；2. 增强学生的环保意识，使其认识到合理使用离心泵在节能减排中的重要性；3. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，提高学生的职业素养。

课程性质：本课程为化工原理课程的实践环节，旨在帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的工程实践能力。

学生特点：高二年级学生，已具备一定的化学基础和实验操作技能，对化工原理有一定了解，但缺乏实际操作经验。

教学要求：结合学生特点，注重实践操作与理论知识的结合，提高学生的动手能力和问题解决能力。

通过课程目标的分解，使学生在实践中掌握离心泵的相关知识，为后续学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 离心泵基础知识：讲解离心泵的工作原理、结构特点及其在化工生产中的应用。

- 教材章节：第二章第一节《流体输送机械》- 内容：流体力学基础、离心泵原理、泵的分类及结构。

2. 离心泵性能参数：学习离心泵的扬程、流量、功率等性能参数的计算方法。

- 教材章节：第二章第二节《离心泵的性能参数》- 内容：扬程、流量、功率的定义及计算公式、性能曲线。

3. 离心泵选型与使用：介绍离心泵的选型原则、使用注意事项及故障排除方法。

- 教材章节：第二章第三节《离心泵的选型与使用》- 内容：选型原则、安装要求、操作注意事项、常见故障及排除方法。

4. 实践操作：组织学生进行离心泵的拆装、操作、维护等实践环节。

- 教材章节：实验指导书《离心泵实验》- 内容：拆装、操作、调试、故障排除、维护保养。

化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工程中常用的一种设备，广泛应用于液体输送、循环和增压等工艺过程中。

本教案将介绍离心泵的工作原理，包括离心泵的结构和工作原理、离心泵的性能参数以及离心泵的应用范围等内容。

二、离心泵的结构和工作原理离心泵主要由泵体、叶轮、轴、轴承和密封装置等组成。

泵体是离心泵的壳体，内部有进口和出口，用于液体的进出。

叶轮是离心泵的核心部件，通过轴与电机相连，叶轮的旋转产生离心力，使液体被抛离叶轮并向出口方向流动。

轴是连接叶轮和电机的部件，承受叶轮的旋转力和液体的压力。

轴承用于支撑轴的转动，减少摩擦和磨损。

密封装置用于防止液体泄漏。

离心泵的工作原理是利用离心力将液体从进口吸入，并通过叶轮的旋转产生的离心力将液体抛离叶轮，使液体沿着泵体的流道流向出口。

当离心泵启动后，电机带动轴和叶轮一起旋转，液体被吸入泵体并经过叶轮的加速，然后被抛离叶轮，产生的离心力使液体压力增加，最终从出口排出。

三、离心泵的性能参数1. 流量：离心泵单位时间内输送的液体体积，通常用立方米/小时或加仑/分钟表示。

2. 扬程：离心泵输送液体时所克服的垂直高度差，通常用米或英尺表示。

3. 功率：离心泵所需的功率，通常用千瓦或马力表示。

4. 效率：离心泵的效率是指输送液体所消耗的功率与输入功率之比，通常以百分比表示。

5. NPSH：离心泵所需的净正吸入头，是指液体进入泵前的压力与液体饱和蒸汽压力之差，通常用米或英尺表示。

四、离心泵的应用范围离心泵广泛应用于化工工程中的各个领域，包括石油化工、制药、冶金、电力、水处理等。

具体应用包括：1. 液体输送：离心泵可以将液体从一个地方输送到另一个地方，如将原油从油井输送到炼油厂。

2. 循环系统：离心泵可以用于循环系统中，如水循环系统中的循环泵。

3. 增压系统：离心泵可以用于增压系统，如给水泵将水从低压区域输送到高压区域。

4. 冷却系统：离心泵可以用于冷却系统，如冷却水泵将冷却水循环输送到冷却设备中。

离心泵性能综合实验一、实验目的1、观察离心泵汽蚀、气缚现象，了解汽蚀、气缚现象产生原因及其防止方法；2、学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，了解转子流量计的工作原理；3、测定离心泵特性曲线，绘制出扬程、功率和效率与流量的关系曲线图。

二、实验原理1、气缚现象离心泵靠离心力输送液体。

离心力大小，除与叶轮直径及叶轮旋转速度有关外，还与流体重度有关。

若离心泵启动时，泵壳内存在大量空气，则由于空气的重度远远低于液体的重度，叶轮旋转所造成的离心力也很小，导致泵入口与水池液面间的压差太小，不能把水池内液体抽压到叶轮中心，就会发生离心泵空转却送不出液体的状况，这种现象称“气缚”。

所以，离心泵若安装在液面上方时，启动前必须先使泵体及吸入管路中充满液体(所谓“灌泵”)。

同时，在运转过程中也要防止外界空气大量漏入，以免产生气缚。

2、汽蚀现象离心泵之所以能吸取液体，是由于泵的叶轮旋转时，将液体抛向外沿，而中心形成真空，而贮槽液面上的压力却为大气压，因此，泵就依靠此压差将液体压入泵内，如果输送的是水，并设叶轮进口处为绝对真空，管路阻力为零，液面上为一个标准大气压，那么最大几何吸上高度也不超过10.33米。

图1离心泵吸上真空度参照图1，列0~0，1~1截面间柏努利方程式：0120112s f p p u Z h g g g ρρ-⎛⎫=-++∑ ⎪⎝⎭(1)式中s Z 为几何安装高度。

设：01s p p H gρ-=，s H 为吸上真空高度，则012112o s s f p p u H Z h g gρ--==++∑(2)由此可知，1p 愈小，s H 愈大。

但当1p 低达v p (输送液体的饱和蒸汽压)时，液体就要汽化，就产生汽蚀现象，使泵无法工作，所以对1p 的降低幅度应有限制。

由上式可见，1p 随着泵的几何安装高度s Z 提高而降低，故最终应对泵的几何安装高度加以限制。

在离心泵的铭牌(性能表)上一般都列有允许吸上真空高度s H 允许和汽蚀余量h ∆允许，二者均是对泵的安装高度加以限制，以避免汽蚀现象发生。

化工原理：2-1离心泵的工作压力及性能参数（液体密度粘度对水泵性能的影响）特别说明：由于360摘手不能对全文剪切复制，现以形式剪切上传。

【2-1】在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m3/h时，离心泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kW，转速为2900r/min。

若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。

试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

[答：泵的效率为53.1%，其它性能略]【2-2】如本题附图所示的输水系统，管路直径为φ80×2mm，当流量为26m3/h时，吸入管路的能量损失为6J/kg，排出管路的压头损失为0.8m，压强表读数为245kPa，吸入管轴线到U形管汞面的垂直距离h = 0.5m，当地大气压强为98.1kPa，试计算：（1）泵的升扬高度与扬程；（2）泵的轴功率（η=70%）；（3）泵吸入口压差计读数R。

[答：(1)ΔZ = 24.9m, H =30.84m; (2)N = 4.32kW; (3)R = 0.3573m]离心泵在化工生产中应用最为广泛，这是由于其具有性能适用范围广（包括流量、压头及对介质性质的适应性）、体积小、结构简单、操作容易、流量均匀、故障少、寿命长、购置费和操作费均较低等突出优点。

因而，本章将离心泵作为流体力学原理应用的典型实例加以重点介绍。

一. 离心泵的基本结构和工作原理讨论离心泵的基本结构和工作原理，要紧紧扣住将动能有效转化为静压能这个主题来展开。

（一）离心泵的基本结构离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。

具有若干个（通常为4～12个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。

叶轮是直接对泵内液体做功的部件，为离心泵的供能装置。

泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底部装有单向底阀。

泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。

化⼯原理实验1离⼼泵特性曲线的测定实验⼀：离⼼泵特性曲线的测定本实验要求掌握：离⼼泵特性曲线的概念离⼼泵性能参数的测定⽅法流量 Q的测定扬程H的测定轴功率N的测定效率η转速n的测定离⼼泵特性曲线的概念:离⼼泵的主要性能参数有流量Q（也叫送液能⼒）、扬程H(也叫压头)、轴功率 N和效率η。

在⼀定的转速下，离⼼泵的扬程H、轴功率N和效率η均随实际流速Q的⼤⼩⽽改变。

通常⽤⽔经过实验测出Q-H、Q-N及Q-η之间的关系，并以三条曲线分别表⽰出来，这三条曲线就称之为离⼼泵的特性曲线。

离⼼泵的特性曲线是确定泵适宜的操作条件和选⽤离⼼泵的重要依据。

但是，离⼼泵的特性曲线⽬前还不能⽤解析⽅法进⾏精确计算，仅能通过实验来测定，⽽且离⼼泵的性能全都与转速有关；在实际应⽤过程中，⼤多数离⼼泵⼜是在恒定转速下运⾏，所以我们要学习离⼼泵恒定转速下特性曲线的测定⽅法。

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？答：关闭出⼝阀是为了让泵能正常运⾏起来。

因为，离⼼泵在启动前是没有⽔的，⽽在其启动后，扬程会很低，流量却很⼤，使离⼼泵的功率也很⼤，容易超载，使泵的电机及线路损坏。

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：启动离⼼泵之前要引⽔灌泵是为了避免⽓缚现象的发⽣。

如果发⽣⽓缚现象，会使离⼼泵⽆法输出液体。

如果，引⽔灌泵后仍然⽆法启动，那就有可能离⼼泵坏了。

3、为什么⽤泵的出⼝阀调节流量？这种⽅法有什么优缺点？是否还有其他⽅法调节流量？答：在固定的转速下扬程是固定的的情况下，离⼼泵可以通过调节出⼝阀就是调节导流⾯积来改变流量，这个⽅法⽐较简单可⾏，但是，同时较为消耗能量。

我们也可以使⽤变频器调节电机转速来调节流量，⼜能减少能量，节约⽤电。

4、离⼼泵泵启动后，出⼝阀如果不开，压⼒表读数是否会不断上升？为什么？答：是。

因为离⼼泵的进⼝和出⼝是有间隙的，达到⼀定压⼒后，⽔只在出⼝和进⼝处循环，所以压⼒会上升到⼀定程度就不再上升并保持在这个压⼒上。

化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工程中常用的一种流体输送设备，其工作原理是基于离心力的作用。

本教案将详细介绍离心泵的工作原理、结构特点、分类以及应用领域。

二、工作原理离心泵的工作原理是利用离心力将流体从泵的进口处吸入，并通过离心力的作用将流体加速，最后从泵的出口处排出。

其主要组成部分包括泵体、叶轮、轴、轴承和密封装置。

1. 泵体：泵体是离心泵的主要承载部分，通常由铸铁、不锈钢等材料制成。

泵体内部包含进口口和出口口，通过这两个口实现流体的进出。

2. 叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，其形状类似于一个圆盘，有多个叶片。

当泵转动时，叶轮也会随之转动，通过叶轮的旋转将流体加速。

3. 轴：轴是连接叶轮和电机的部件，起到传递动力的作用。

轴通常由高强度的合金钢制成，能够承受较大的转矩和压力。

4. 轴承：轴承用于支撑轴的转动，减小摩擦力和能量损失。

常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。

5. 密封装置：密封装置用于防止流体泄漏，常见的密封装置包括填料密封和机械密封。

离心泵的工作原理可以简单描述为：当电机启动时，通过轴传递动力给叶轮，叶轮开始旋转。

同时，泵体内的流体被叶轮的离心力吸入，并在叶轮的旋转下加速。

最后，流体从出口排出，完成一次循环。

三、结构特点离心泵具有以下结构特点：1. 结构简单：离心泵的结构相对简单，由少量的主要部件组成，易于制造和维修。

2. 流量大：离心泵的流量较大，适用于大型工程和工业生产中的流体输送。

3. 扬程高：离心泵的扬程较高，能够将流体输送到较远的距离。

4. 运行平稳：离心泵的运行平稳，噪音小，振动小。

5. 适应性强：离心泵适用于输送各种液体，包括清水、污水、化学药品等。

四、分类离心泵根据叶轮的进口方向和出口方向的关系，可分为以下几种类型：1. 横向离心泵：叶轮的进口和出口在同一水平面上，适用于流量较大的场合。

2. 竖向离心泵：叶轮的进口和出口在垂直方向上，适用于扬程较高的场合。

化⼯原理实验报告（离⼼泵）北京化⼯⼤学化⼯原理实验报告实验名称：离⼼泵性能测定班级：化实1101学号：2011011499姓名：张旸同组⼈：黄凤磊、陈⽂汉、杨波实验⽇期：2013.11.1⼀、报告摘要在本次实验中测定泵的特性曲线和管路特性曲线，并且得到本次试验中的孔流系数。

在泵的特性曲线中可以得出H--q曲线是下降的曲线，即随流量q的增⼤，扬程He逐渐减⼩；离⼼泵的轴功率随流量增加⽽逐渐增加，曲线有上升的特点；当流量为零时，轴功率最⼩，因此，为便于离⼼泵的启动和防⽌动⼒机超载，启动时，应将出⽔管路上的闸阀关闭，启动后，再将闸阀逐渐打开，即⽔泵的闭阀启动；效率曲线为从最⾼点向两侧下降的变化趋势。

孔流系数C在⼀定范围内是⼀定值。

泵的特性曲线与管路特性曲线交点称为该管路上的⼯作点，转速变⼩时，H—q曲线变陡，⼯作点往上移，流量变⼩；转速变⼤时，H—q曲线变得平坦，⼯作点下移，流量变⼤。

⼆、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。

三、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。

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。

离⼼泵的理论压头与实际压头(1)泵的扬程HeHe = H压⼒表+ H真空表+ H式中：H真空表——泵出⼝的压⼒，m H2O；，H压⼒表——泵⼊⼝的压⼒，mH2O；H 0——两测压⼝间的垂直距离，H= 0.2m 。

实验一流动过程综合实验实验1-1 流体阻力测定实验一、实验装置⒈实验装置流程图如图1-2所示。

⒉流量测量：在图1-2中由转子流量计22、23测量。

⒊直管段压强降的测量：差压变送器和倒置U形管直接测取压差值。

图一、流体综合实验装置流程示意图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;12:压力传感器;13:涡流流量计;18:阀门;19光滑管阀;20:粗糙管阀;22:小流量计;23:大流量计;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；32：功率表；33：变频调速器设备主要参数二、实验内容⒈测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。

⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间的关系曲线。

⒊在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。

三、实验原理⒈直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定h f = ρfP ∆=22u d l λ （1-1）λ=22u P l d f∆⋅⋅ρ （1-2） Re =μρ⋅⋅u d （1-3）式中：-d 管径，m ；-∆f P 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 管长，m ； -u 流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3； -μ流体的粘度，Pa ·s 。

⒉局部阻力系数ζ的测定 22'u P h ff ζρ=∆=' （1-4）2'2u P f∆⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ρζ （1-5）式中：-ζ局部阻力系数，无因次； -∆'f P 局部阻力引起的压强降，Pa ；-'f h 局部阻力引起的能量损失，J ／kg 。

图1-1 局部阻力测量取压口布置图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1-1，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（1-6）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 f ，a b +△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f （1-7） 联立式(1-6)和(1-7)，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。