化工原理实验报告（离心泵性能实验）
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2014年11月
一、报告摘要
本次实验通过测量离心泵工作时，泵入口真空表真P 、泵出口压力表压P 、孔板压差计两端压差∆p 、电机输入功率Ne 以及流量Q 这些参数的关系，根据公式
0He H +H +H =压力表真空表、=N N ηη轴电电转、QHe Ne=102ρ以及Ne =
N η轴
可以得出离心泵的特性曲线；再根据孔板流量计的孔流系数
00/
C u =与雷诺数
Re du
ρμ=
的变化规律作出C0-Re 图，并找出在Re 大到一定程度时C0不随Re 变化时的C0
值；最后测量不同阀门开度下，泵入口真空表真P 、泵出口压力表压P 、孔板压差计两端压差∆p ，根据已知公式可以求出不同阀门开度下的He-Q 关系式，并作图可以得到管路特性曲线图。
二、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征曲线，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 、测定管路特征曲线。 三、实验原理
1、 离心泵特征曲线测定
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，如图中的曲线。由于流体流经泵是，不可避免的会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失，环流损失等等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此常通过实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He-Q ，N-Q ，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。 （1）、泵的扬程He
He H +H +H =压力表真空表
式中 H 压力表——泵出口处的压力，
2H O
m H 真空表
——泵入口处的真空度，
2H O
m
0H ——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，0H =0.85m 。
（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为高，所以泵的总效率为
Ne =
N η轴
QHe Ne=
102ρ
式中 Ne ——泵的有效功率，kW ：
Q ——流量，3
m /s ；
He ——扬程，m ；
ρ——流体密度，3
kg/m 。
由泵轴输入离心泵的功率N 轴
为
=N N ηη轴电电转
式中 N 电——电机的输入功率，kW;
η电 ——电机效率，取0.9；
η转
—— 传动装置的传动效率，一般取1.0。
2、 孔板流量计孔流系数的测定
在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两侧连接。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成孔板前后
压强差，作为测量的依据。若管路的直径为1d ，孔板锐孔直径为0d ，流体流经孔
板后所形成缩脉的直径为2d ,流体密度为ρ，孔板前测压导管截面处和缩脉截面处
的速度和压强分别为
1u 、2u 与1p ，2p ，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得
222112
2u u p p gh ρ--==
或
=由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积
2S 难以知道，孔口面积已
知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的
0u 代替2u ，
考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数C 校正后，则有
=对于不可压缩流体，根据连续性方程有
10
1S u u S =
经过整理可得
02
01)C C S S =
，则又可以简化为
0u =根据
0u 和2S ，即可算出流体的体积流量s V 为
000s V u S C h ==或
0s V C S =式中
s V ——流体的体积流量，3/m s
p ∆——孔板压差，Pa
0S ——孔口面积，2m
ρ——流体的密度，3kg m
0C ——孔流系数。
四、装置和流程
1-蓄水池 2-底阀 3-真空表 4-离心泵 5-管泵阀 6-压力表 7-流量调节阀 8-孔板流量计
9-活动接口 10-液位计 11-计量水槽（495×495）㎜ 12-回流水槽 13-计量槽排水阀 五、操作要点
本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。
流量可通过计
量槽和秒表测得。
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、在进行实验前首先要进行灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量调节阀）。 灌泵完毕后，关闭调节阀和灌水阀即可启动离心泵，开始实验。
3、实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。当流量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测量几次数据。
4、为防止因水面波动引起的误差，测量时液位计高度差值应不小于200mm 。
5、测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等）
6、测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测取8-10组数据，并记录。
7、实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。 六、数据处理
水温T=17.5℃，水密度ρ=998.2 kg/ m 3，粘度μ=1.005mp ·s 管道Φ48×3mm ，孔板锐孔直径d 0=24.2mm
1． 离心泵特性曲线数据处理与绘制
以序号1的数据为例，处理如下：
扬程02+21.4(0.4)0.321.3m H He H H H O ==+-+=入出+ 轴功率==0.480.91=0.432N N KW ηη⨯⨯轴电电传 效率e 0.4221.3998.2=
===0.0562941021020.4323600
N QH N N ρη⨯⨯⨯⨯轴轴 如此计算得出流量、扬程、轴功率、效率，再根据表一中的相关数据绘制离心泵特性曲线如下：
