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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）：2P iU iP 2 z 1 —— H z 2 — g2g 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 2P 2 gh 0 z 2 Z iH H i H 2h o2U 22U 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。
实验四 离心泵特性曲线的测定一． 实验目的1.熟悉离心泵的构造和操作；2.掌握离心泵在一定转速下特性曲线的测定方法。
二． 基本原理离心泵的主要性能参数有流量Q 、压头H 、效率η和轴功率N 。
在一定转速下，离心泵的输液能力（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，当其流量变化时，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、效率和功率的变化规律，即查明离心泵的特性曲线。
用实验方法测出某离心泵在一定转速下的Q 、H 、N 、η，并做出H-Q 、N-Q 、η-Q 曲线，称为该离心泵的特性曲线。
1. 流量Q 的测定泵的流量可以用容积法或标准流量计测量。
本实验采用涡轮流量计测量离心泵的流量。
涡轮流量计显示表显示的是瞬时流量值，单位是升/秒。
2. 泵的压头H 的测定离心泵的压头是指泵对单位重量流体所提供的有效能量，单位为m 。
在进口真空表和出口压力表两测压点截面间列伯努利方程，忽略阻力损失，两测压点处管径一致时，有：)(H 1212Z Z gp g p -+-=ρρ m若两侧压表头在同一水平处，上式变为：gp p H ρ12-=m （4—1）式中：p2---离心泵的出口压力表示值，Pa ； -p1--离心泵的入口真空表示值，Pa ； ρ---离心泵输送液体的密度，kg/m3。
3. 轴功率N 的测定离心泵的轴功率是泵轴所需的功率，也是电机传给泵轴的功率。
本实验装置采用马达-天平测功器测定此轴功率。
马达-天平测功器是水泵实验常用的测功方法之一，其有准确和使用可靠的优点。
它是在拖动泵的交流电动机外壳（定子）两端加装轴承，使外壳能自由转动。
外壳连有测功臂和平衡锤，后者用以调整零位。
当电动机带动水泵运转时，由于反作用力的作用会使外壳反方向旋转；此反向力矩相同。
如果在测功臂上加上适当的砝码，即可保持外壳不转动。
此时所加砝码重量乘以测功臂长度，就是电动机输出的转矩，即电动机输出的功率为：7.97310006081.92N PLn PLn =⨯⨯=π kW （4-2）式中：P---测功臂上所加砝码的数量，kg ； L---测功臂长度，m ；本装置L=0.4869m; n---转速，转/分。
实验五离心泵特性曲线的绘制表1离心泵特性曲线绘制数据记录表次数﹪334.01540 4.060.0470.016379.31 1.37 5.1430.1911540.12427.01450 4.520.050.014320.80 1.15 5.1530.1621540.11713.51560 6.720.0580.008232.140.84 5.1730.1181540.0888.51220 6.740.0610.006181.010.65 5.1840.0921540.06水温t=14.8℃，p=998.98kg/m3,电压u=220v，电流I=0.70A，孔板直径d=14mm，H0=4.5cm。
流量标定曲线的绘制：图1流量标定曲线利用表中的数据可以做出离心泵的特性曲线如图1所示：图2He—qv曲线图3离心泵特性曲线实验6裸管与绝热管的传热实验表1裸蒸汽管、固体材料保温管和空气夹层保温管数据记录表项目裸蒸汽管固体材料保温管空气夹层保温管n/次数1234平均值1234平均值1234平均值Tm/℃18.218.518.018.118.20——————————V/ml 4.0 5.4 4.6 4.0 4.50 3.6 3.2 3.0 3.0 3.20 4.0 3.4 3.6 2.6 3.4 t/s240210180180203210210210210210240240240240240 T1/℃62.162.062.561.862.1059.059.258.061.259.463.060.060.062.561.4 p1/kg/m3982.1982.1981.9982.2982.1983.7983.6984.2982.6983.5981.6983.2(983.2981.9982.5 U/mv 2.71 2.42 2.70 2.75 2.6511.9711.3011.2111.8011.57 3.49 3.48 3.48 3.47 3.48 Tw/℃65.559.065.066.564.0250.0237.0235.5246.0242.183.483.083.083.183.1 U′/mv—————0.490.530.580.600.550.900.840.900.930.89 T′w/℃—————12.513.515.015.514.122.021.522.023.522.25表二数据处理结果表/W Aw/m2△T/Kα/W/m-2k-1λ/W/mkλf/W/mk项目Ms*105/kg/s Qt/W Q裸蒸汽管 2.18 6.400.0000.022645.8 6.1815——固体材料保温管0.87 2.550.874—228.0—0.002214—空气夹层保温管0.40 1.190.874—60.9——0.001135=πdl=4.75*6.5cm2；固体材料保温管：内径d=9mm，外径实验参数：蒸汽管规格：12*1.5mm，L=800mm，Aw0d=50-2*4.6mm，L=800mm，空气夹层保温管:外径d=9mm，内径d=32-2*2.5mm，水蒸气冷凝热r=294kJ/kg.实验七液液交换系数和膜系数的测定表1相关数据记录表n/次数V/ml t/s q′m/kg/s q/L/h U1/mv T1/℃Uw1/mv Tw1/℃U‵1/mv T′1/℃U2/mv T2/℃Uw2/mv Tw2/℃U‵2/mv T′2/℃m11050110.0954240 1.8445.50.8521.50.08 2.00 1.3533.50.8120.6-0.23-6.0 21200140.0856200 1.7142.50.7118.00.06 1.78 1.2030.00.5414.0-0.21-5.9 31045110.0949160 1.6239.50.5815.00.05 1.56 1.0927.60.4611.5-0.19-5.0 41040110.0945120 1.5839.60.5213.50.020.580.9925.00.369.3-0.04-1.0 51210140.086480 1.5137.50.389.60.000.000.8722.00.26 6.8-0.14-3.5 61018110.092540 1.4335.50.22 5.6-0.05-1.500.7519.00.12 3.0-0.16 4.0表2总传热系数K和传热膜系数a的数据处理结果表n/次数q/L/h q m/kg/s△T1/K△T2/K△Tm/K Q/W K/W/m-2k-1T1-Tw1/K T2-Tw2/K△T′m/Kα/kW/m-2k-1m12400.065543.539.541.503303.551490.70524.0012.9018.45 6.3322000.054640.735.938.312867.671401.76524.5016.0020.25 5.0031600.043737.932.635.272184.011159.60224.5016.1020.30 3.8041200.032839.026.032.512009.661157.61626.1015.7020.90 3.405800.021837.525.531.501422.36845.58727.9015.2021.55 2.336400.010937.015.024.37757.06581.74929.9016.0022.95 1.17表3管内传热膜系数的准数关联式数据处理表n/次数〒/℃p/kg/m3μ*105/pa·sλ*102/W/mk u/m/sα/KW/m-2k-1Re LnRe Nu LnNu Pr 139.5992.265.3263.33 1.048 6.33143339.570389.91 4.4989 6.58236.3993.570.8762.690.874 5.00110249.307871.84 4.2744 6.66333.6994.574.8762.260.699 3.8083569.030854.96 4.0066 6.71432.3994.976.7262.050.524 3.4061188.719049.28 3.8975 6.73529.8995.780.1261.710.349 2.3339098.271034.01 3.5268 6.78627.3996.485.6061.200.175 1.1718317.512417.14 2.8415 6.84由Nu=aRe m Pr n因为Pr数值变化不大，所以可以得到Nu=A Re m，lgNu=mlgRe+lgA,简化为y=mx+c，其中y=lgNu，x=lgRe，c=lgA.利用表3中的lgNu对lgRe作图可以得到如下所示的图：图1lgNu对lgRe关系图在图中可以求得直线的斜率为：k=1.2657，截距为y=，所以有m=k=1.2657，lgA=y，A=,在表中pr的平均值为6.72，n=3，A=aPr n，所以a=，注：实验设备的基本参数：内管规格：12*1.5mm，套管规格：20*2.0mm，内管横截面积s=（3.14*0.009）/4=63.56mm2，管长L=1m，管内壁表面积Aw=3.14*0.009*1=0.0283m2,内管外壁表面积Aw‘=3.14*0.008*1=0.0251m2，流量计内的热水水温t=60℃，密度p=983.2kg/m3。
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
四. 实验步骤
1. 先熟悉实验设备的操作过程和掌握仪表的使用方法；
2. 关闭离心泵进水口放液阀4，打开注水口阀门3，打开流量调节阀1及管路上阀门2，从漏斗处13向离心泵注水；待注水完毕后，关闭注水口阀门3，同时关闭流量调节阀1；
3. 接通总电源，打开面板上总电源开关；
4. 启动离心泵电源开关；
5. 测量离心泵特性曲线时，先设定变频器频率为某一固定值，启动变频器运转按钮，打开流量调节阀1，注水口阀门3仍关闭，使流量从零至最大或从最大至零变化，测取10组数据，每组数据分别记录流量计读数(在转子流量计上读取)、泵进口真空度P0、泵出口压力P1、功率及两个水温读数（在面板上读取），共读取6个数据，其中在数据处理中物性温度为平均温度；
6. 测量管路特性曲线时，先置流量调节阀1和管路阀门2为某一开度，使系统流量为某一合适值，通过改变变频器设置的频率来改变管路的特性，使频率由低到高或由高到低变化，测取10组数据，每组数据分别记录流量计读数(在转子流量计上读取)、泵进口真空度
2、.试分析实验数据，随着泵出口流量调节阀开度的增加，泵入口真空度读数是增加还是减少，泵出口压强读数是增加还是减少？
3、离心泵的流量，为什么可以通过出口阀来调节？。
离心泵性能特性曲线的测定姓名：郭政 班级：环科院应用化学1班 学号：20121337031 实验日期：2015-5-72.1实验目的（1）了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作；（2）测定恒定转速下离心泵的流量(V)与有效扬程(H e )、轴功率(N a )、及总效率(η)之间的曲线关系。
（3）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。
2.2实验原理流体经过离心泵后流体的机械能会获得增值。
离心泵的特性曲线实质上是流体流经离心泵时机械能按一定规律变化的宏观表现形式，其内容是表达在一定转速n 下离心泵的流量V 与其扬程H e 、轴功率Na 和效率η之间的定量关系，这些函数关系目前还无法分别用数学模型进行表达，只能通过实验测定的方法才能得到。
2.2.1离心泵流量V 的测量实验时,采用涡轮流量计测量流体在管道内的流量,用智能流量积算仪直接显示出流体流量V 的数值, 其单位为m 3/h.2.2.2 离心泵扬程H 的测定与计算在离心泵的进口1截面至离心泵的出口2截面间列机械能守恒方程:gu Z g p H g u Z g p e 2222222111++=+++ρρ (2-1) 当离心泵的进、出管管径相同，且压力表和真空表的安装高度差可忽略不计时，由式（2-1）可导出离心泵扬程的计算公式： gp p g p p H e ρρ表表1212+=-=(2-2) 由式（2-2）可知，只要分别测出压力表和真空表的数值表2p 和表1p ，就可计算出泵的扬程H e （m ）。
2.2.3 离心泵轴功率a N 的计算本实验主要采用马达天平测量泵轴转矩M 的方法来计算泵的轴功率，计算公式如下： 60281.9602nPL n M N a ππ⋅=⋅= (2-3) 由式(2-3)可知，只要测出测功臂上所加砝码重量P （Kg ）、测功臂长L(m)及相应的泵的转速n （r.p.m ）, 就可计算出泵的轴功率a N (W)。
离心泵特性曲线压头、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。
图文解析离心泵的特性曲线一、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一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它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以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/n2H1/H2 = (n1/n2)2Nl/N2 = (n1/n2)2三、理论特性曲线的定性分析1、理论扬程特性曲线的定性分析由HT =中，将C2u = u2 - C2rctgβ2 代入，可得：HT =（u2 - C2rctgβ2）叶轮中通过的水量可用此式表示：QT = F2C2r，也即：C2r =式中QT：泵理论流量（m3/s）；F2：叶轮的出口面积（m2）；C2r：叶轮出口处水流绝对速度的径向（m/s）。
