离心泵性能实验报告带数据处理.doc

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实验三、离心泵性能实验
：杨梦瑶 学号：1110700056 实验日期：2021年6月6日
同组人：陈艳月 黄燕霞 X洋 覃雪 X超 X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QV的关系曲线，它反映了泵的根本性能。要测定离心泵的特性曲线是为了得到离心泵最正确工作条件，即适宜的流量X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) +Hf
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，为防止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. 了解应用计算机进展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

1 水箱 2 Pt100温度传感器 3 入口压力传感器 4真空表 5 离心泵 6 压力表
7出口压力传感器 8 φ48×3不锈钢管图 9 孔板流量计d=24mm 10压差传感器
11涡轮流量计 12 流量调节阀 13 变频器
三、实验任务：
1． 绘制离心泵在一定转速下的H〔扬程〕~Q〔流量〕；N〔轴功率〕~Q；η〔效率〕~Q三条特性曲线。
2． 绘制不同频率下离心泵管路特性曲线

四、实验原理：
1． 离心泵的性能参数取决于泵的内部构造，叶轮形式及转速，在恒定转速下，离心泵的性能——扬程、功率和效率与其流量呈一定的函数关系。通常用水做实验测出它们之间的关系以曲线表示，即He～Q、N轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。在实验中只要测出泵的流量、进口与出口压力和泵消耗的功率，即可求出泵的特性曲线。
根据流体力学方程，亦即柏努利方程：在离心泵进口、出口之间进展能量衡算，那么：
u12/2g + p1/ρg + z1 + H= u22/2g + p2/ρg + z2 +Hf 〔m〕
H=〔u22- u12〕/2g + (p2- p1) /ρg + (z2- z1) +Hf 〔m〕
由于：阻力损失Hf可以忽略，那么：
H=〔u22- u12〕/2g + (p2- p1) /ρg + (z2- z1) 〔m〕
Ne= QHρg
η= Ne /N×100℅
p1—进口压力, Mpa， p2—出口压力,MPa， H—扬程,m，
1． Q—流量,m3/s，Ne—有效功率, W， N—轴功率，W
2． 管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H〔即从A到B流体机械能的差值+阻力损失〕随流量Q的变化关系。本实验中，管路需要的能量与泵提供应管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：
3． mH2O
4． 虽然计算方法一样，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。
五、实验准备操作：离心泵的开启
5． 开启总电源，使配电箱带电；翻开配电箱上泵开关，使变频器带电
6． 调节变频器为手动。在变频器通电后，按“P〞键，当显示“r0000〞时，按“△〞或“▽〞键找到参数“P0700〞，再按“P〞键，调节“△〞或“▽〞键将其参数值改为1〔调成“自动〞时该参数设置为“5〞〕，按“P〞键将新的设定值输入；再通过“△〞或“▽〞键找到参数“P1000〞，用同样方法将其设置为“1〞；按“Fn〞键返回到“r0000〞，再按“P〞键退出。
7． 流量调节阀和双泵并联阀门处于关闭状态。手动按下变频器控制面板上“绿色按钮〞启动水泵，再按“△〞或“▽〞键改变电源频率，使其示数为“50.00〞，完成离心泵启动。
六、实验步骤：
1． 检查电机和离心泵是否正常运转。翻开电机的电源开关，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． 泵特性曲线数据测定。开启离心泵，调节流量调节阀，由小到大逐渐增大流量，按讲义规定测取10组水流量、水温度、功率、进口表压、出口表压数据，注意在数据稳定后再读取记录。
3． 管路特性曲线测定。
固定一个阀门开度，通过变频器间隔4Hz调节频率由50到10Hz测取11组水流量、进口表压、出口表压数据。
改变阀门开度，重复上面操作，得到另外两条不同阀门开度下的管路特性曲线
4． 实验测定完毕，最后按变频器控制面板上“红色按钮〞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、功率等〕，关闭配电箱上泵开关和总电源开关。

七、数据记录及处理：
1. 测量并记录实验根本参数：

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离心泵额定功率：0.55kW
离心泵扬程：21.13m
离心泵流量：1.2-7.2m3/h-1
实验液体：水

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实验数据记录及整理：
泵特性〔转速〕：
序号
水流量Q/m3•h-1
水温度T/℃
出口表压P2 /mH2O
入口表压P1 /mH2O
电机功率N/kW

扬 程 H/mH2O
轴功率/kW
效 率η/%
1
0.6
27.0
20.6
0.2
0.47

20.6
0.423
7.747
2
1
27.1
20.2
0.2
0.48

20.2
0.432
12.39
3
1.6
27.3
19.6
0.2
0.51

19.6
0.459
18.10
4
2
27.5
19.2
0.2
0.54

19.2
0.486
20.93
5
2.5
28.4
18.6
0.1
0.56

18.7
0.504
24.57
6
3
28.7
18.1
0.1
0.59

18.2
0.531
27.24
7
4
28.9
17.0
0.1
0.65

17.1
0.585
30.97
8
5.5
29.1
15.0
0
0.72

15.2
0.648
34.17

泵的特性曲线 1
管路特性-1〔阀门开度〕：
序号
频 率 /Hz
水流量Q/m3•h-1
水温度
T/℃
出口表压 P2/mH2O
入口表压P1/mH2O
需要能量H/mH2O
1
50
6.35
29.7
13.7
-0.1
14.0
2
46
5.87
29.8
11.8
0
12.0
3
42
5.38
30.0
10.0
0
10.2
4
38
4.87
30.1
8.2
0
8.4
5
34
4.35
30.2
6.6
0.1
6.7
6
30
3.83
30.2
5.2
0.1
5.3
7
26
3.31
30.3
4.0
0.1
4.1
8
22
2.77
30.3
2.9
0.1
3.0
9
18
2.22
30.3
2.0
0.2
2.0
10
14
1.66
30.3
1.2
0.2
1.2

管路特性曲线扬程H-流量Q 1

管路特性-2〔阀门开度〕：
序号
频 率 /Hz
水流量Q/m3•h-1
水温度
T/℃
出口表压 P2/mH2O
入口表压P1/mH2O
需要能量H/mH2O
1
50
3.88
30.4
17.2
0.1
17.3
2
46
3.58
30.5
14.7
0.1
14.8
3
42
3.28
30.6
12.4
0.1
12.5
4
38
2.97
30.6
10.2
0.1
10.3
5
34
2.66
30.7
8.2
0.1
8.3
6
30
2.34
30.7
6.4
0.2
6.4
7
26
2.02
30.7
4.9
0.2
4.9
8
22
1.69
30.8
3.5
0.2
3.5
9
18
1.35
30.8
2.4
0.2
2.4
10
14
1.01
30.9
1.5
0.2
1.5

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管路特性曲线扬程H-流量Q 2

数据处理过程：
以每组数据的第一组数据为例，计算过程如下：
本实验中，管路需要的能量与泵提供应管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：
mH2O

泵特性曲线物理量计算：
扬程He：
水在该温度下的密度：
He=H出口表压-H入口表压+z= H出口表压-H入口表压+0.2mH2O=〔20.6-0.2+0.2〕mH2O =20.6 mH2O
轴功率：N=N电机×90%=0.47kW×90%=0.423kW
泵的效率：
管路特性的物理量计算：
需要能量H/mH2O
He=H出口表压-H入口表压+z= H出口表压-H入口表压+0.2mH2O=〔13.7+0.1+0.2〕mH2O=14.0 mH2O

结果分析和误差来源讨论：
结果分析：
通过实验可以看出离心泵在特定的转速下有其独特的特性曲线，而且不受管路特性曲线的影响。 
在固定的转速下，离心泵的流量、压头和效率不随被输送的液体的性质〔如密度〕而改变，但泵的功率与液体密度成正比关系。
在实验过程中，由于流量的X围取得不够大，使得泵的效率曲线随流量的变化X围在本次测量中表达得不完善。我们从泵的特性曲线 1中可以看到，流量的变化在0—6m3•h-1之间，泵的效率在流量增大到一定程度时，而流量的增加而减小。
误差来源：
实验用的水的水温在泵的流量变化时也会发生变化，而实验最后取得是温度的平均值，这样就会在小地方上出现一定的误差。
真空表和压力表的单位不是MPa就是KPa过大，而刻度分的又不细致，这样用肉眼的读数就会产生一定的系统误差。
由于是湍流，导致真空表和压力表的指针一直在波动，这样就导致了一定的实验误差。
水箱中的水都在波动，而且示数分的不细致在读书中也产生了一定的误差。
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