泵特性曲线测定实验.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,离心泵,轴流泵,泵站,1.,泵功能与用途？,2.,泵种类和应用范围？,如何选择泵，其依据是什么？,泵特性曲线测定实验,泵铭牌,离心式清水泵,型号：,12Sh-28A,转数：,1450r/min,扬程：,10m,效率：,78,流量：,684m,3,/h,轴功率：,23.9kW,允许吸上真空高度：,4.5m,重量：,660kg,出厂编号：出厂日期：,生产厂家,如何获得或确定这些参数？,自吸泵的特性曲线,Ho,Q,No,Q,Ho,No,Q,Qo,Q,n,一定,离心泵的特性曲线,一、实验目的与要求,1.,掌握水泵的基本测试技术，了解实验设备及仪器仪表的性能和操作方法；,2.,测定,P,100,自吸泵的工作特性，作出特性曲线。,二、实验装置,水泵由上下两部分组成，下部为,稳压罐,，上部为,水泵电机,。,水泵工作方式为,:,由进水口进水，由压力罐内,1,号管直接将水送入水泵，经水泵增压后，由,2,号管排入压力罐，经稳压后由出水口排出。过程见图中箭头指向。压力罐内,1,号管与压力罐内部不连通，只起到向,水泵供水的作用。,图,1,实验水泵的结构,图,2,泵特性曲线测定装置图,三、实验原理,对应某一额定转速,n,，泵的实际扬程,H,，轴功率,N,，总效率,与泵的出水流,Q,之间的关系以曲线表示，称为泵的特性曲线，它能反映出泵的工作性能，可作为选择泵的依据。,泵的特性曲线可用下列三个函数关系表示,这些函数关系均可由实验测得，其测定方法如下：,1.,流量,Q,（,10,-6,m,3,/s,）,用,文丘里流量计,12,、压差电测仪,16,测量，并据下式确定,Q,值：,式中：,A,、,B,已标定得出的系数，随仪器提供；,h,文丘里流量计的测压管水头差，由压,差电测仪,16,读出（单位：,cm,水柱）；,Q,流量（,10,-6,m,3,/s,）。,2.,实际扬程,H,（,m,水柱）,泵的实际扬程,：指水泵出口断面与进口断面之间总能头差，是在测得泵进、出口压强，流速和测压表表位差后，经计算求得。由于本装置内各点流速较小，,流速水头可忽略不计,，故有：,式中：,H,扬程,(m,水柱,),；,h,d,水泵出口压强,(Mpa),；,h,s,水泵进口压强,(Mpa),，用“,”,表示。,3.,轴功率,(,泵的输入功率,)N(W),式中：,K,功率表表头值转换成实际功率瓦特数的转换系数；,P,功率表读数值（,W,）；,电,电动机效率；,a,、,b,、,c,、,d,电机效率拟合公式系数，预先标定提供。,4.,总效率,式中：,水的容重为,1000kg/m,3,；,g,重力加速度（,g=9.8kg/s,2,）。,5.,实验结果按额定转速的换算,如果泵实验转速,n,与额定转速,n,sp,不同，且转速满足,则应将实验结果按下面各式进行换算；,四、实验步骤与方法,1.,准备,：对照实验装置图，熟悉实验装置各部分名称与作用，检查水系统和电系统的连接是否正确，蓄水箱的水量是否达到规定要求。记录有关常数。,2.,排气,：全开阀,9,与,14,，接通电源开启水泵，,（泵启动前，功率表开关,6,一定要置于“关”的位置）。,待供水管,7,中气体排尽后，关闭阀门,9,，然后拧开传感器,11,上的两只螺丝，对传感器和连接管排气，排气后将螺丝扭紧。,3.,电测仪,16,调零：,在阀,9,全关下，电测仪应显示为零，否则应调节其调零旋钮使其为零。,4.,在阀,14,全开情况下，调节阀门,9,，控制泵的出水流量。此时打开功率表测开关,6,，测记功率表,1,，同时测记电测仪,16,和压力表,10,与,15,的读值。,5.,测记转速：,将光电测速仪射出的光束对准贴在电机转轴端黑纸上之反光纸，即可读出轴的转速。转速须对应每一工况进行测记。,6.,调节不同流量,，测量,7,13,次。,7.,在阀,9,半开（压力表,10,读数值约为,0.15Mpa,）情况下，调节进水阀,14,，在不同开度下，按上述步骤,4,、,5,测量,2,3,次，其中一次应使真空压力表,15,之表值达,-0.08Mpa,左右。,8.,实验结束，先切断电动机电源，检查电测仪是否为零，如不为零应进行修正。最后切断电测仪电源。,五、实验成果及要求,1,记录有关常数,流量换算公式系数：,A=,B=,1,电动机效率换算公式系数：,a=,，,b=,，,c=,，,d=,1,功率表转换系数：,K,=,4,泵额定转速：,=,（,r/min,）,项目,序号,转速,n(r/min),功率表读值,P,（,W,）,流量计读值,h(cmH,2,O),真空表读值,h,s,(MPa)10,-2,压力表读值,h,d,(MPa)10,-2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,2,记录及计算表格,项目,序号,转速,n(r/min),功率表读值,P,（,W,）,流量计读值,h(cmH,2,O),真空表读值,h,s,(MPa)10,-2,压力表读值,h,d,(MPa)10,-2,1,160,2,140,3,120,4,100,5,80,6,60,7,40,8,20,9,10,10,0,11,-4,12,-8,13,2,记录及计算表格,自吸泵的特性曲线,序,号,实验换算值,Nsp=2900(r/min),时的值,转速,n(r/min),流量,Q,(m,3,/s,10,-6,),总扬程,H(m),泵输入功,率,N(W),流量,Q,（,m,3,/s,10,-6,）,总扬程,H(m),泵输入功,率,N(W),泵效率,（,%,）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,自吸泵的特性曲线,3.,根据实验值在同一图上绘制,H,0,Q,0,、,N,0,Q0,、,0,Q,0,曲线。,本实验曲线应自备毫米方格纸绘制，图中的公用变量,Q,0,为横坐标,，,纵坐标则分别对应,H,0,、,N,0,、,0,，用相应的分度值表示。坐标轴应注明分度值的有效数字、名称和单位，不同曲线分别以函数关系予以标注。,思考题,1.,本实验,P-100,自吸泵与离心泵的特性曲线相比较有何异同？它们,在,使用操作分别注意什么？,2.,当水泵入口处真空度达,78mH,2,O,时，泵的性能明显恶化，试分析其原因。,3.,本实验泵安装高程能否高于吸水井水面,78m,？为什么？,总结和拓展,1.,重点和难点：,学会实验条件设计方法；,根据实验数据绘制曲线，学会数据处理和分析。,2拓展：,水泵串并联特性曲线如何绘制？它与单泵特性曲线有何不同？,不可压缩流体恒定流动量定律实验,环境工程中心实验室 梁延鹏,连续性方程,能量方程,动量方程,知识要点,1.,动量方程是流体三大方程之一，可解决流体对固体壁面、管道的作用力；,2.,动量方程是矢量方程，要考虑力和速度的方向；,3.,动量系数的意义和影响因素。,一、实验目的,1,、通过实验测量相关量，验证不可压缩流体恒定流的动量方程；,2,、通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研讨，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理；,3,、了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。,二、实验装置,三、实验原理,恒定总流动量方程为：,取脱离体如图,3.3,所示，因滑动磨擦阻力水平,分力,可忽略不计，故方向的动量方程可化为：,即,工作时，当射流冲击力,测压管内水柱对活塞的压力时,活塞内移,窄槽,C,关小,测压管内水位升高,水压力增大；反之,当射流冲击力,90,(,即,),的水力现象。调整好位置，使反射水流的回射角度一致。以某台动量实验仪为例，某次实验测得 约等于,135,，作用于活塞套圆心处的水深,=29.2cm,，管嘴作用水头,H,0,=29.45cm,；而相应水流条件下，在取下翼轮的活塞前，,=0,，,=19.6cm,。表明若 不为零，对动量力影响甚大。,因为 不为零，则动量方程为就是 说随 及 递增。故实验中,实际上，既随 及 的变化，又受总水头,H,0,的约束，这是因为由能量方程得：,而,H0,所以：,H,0,从上列各式，当能量转换的损失,hw,较小时，忽略不计，于是有,本实验实测 和,H,0,值正说明了这一点。,（二）定量测量与计算,1,、测读水位 及流量,Q,；,2,、计算 、，验证动量方程。,五、实验方法与步骤,1,、熟悉实验仪器的结构特征、作用性能，,并记录有关常数,d,、,D,；,2,、启动水泵，利用回流水排除离心式水泵内,滞留的空气；,3,、调整测压管位置，使测压管垂直；,4,、测读水位,5,、测量流量,Q,；,6,、改变水头重复实验；,7,、验证 对 的影响。,六、实验成果及要求,1,、记录有关常数：管嘴直径,d=cm,；,活塞直径,D=cm,；,2,、设计实验参数记录、计算表，并填入实,测数据；,3,、取某一流量，绘出脱离体图，阐明分析计算的过程。,测量记录及计算表 （单位：,cm,，,s,，,dny,制）,活塞作,用水头,动量修,正系数,测,次,体积,V,时间,T,管嘴作用水头,H,0,流量,Q,平均流量,Q,流速,v,动量力,F,1,2,3,七、实验分析与讨论,通过分析实验现象及计算结果，,讨论思考题,1,、,2,、,3,、,4,、,5,。,不可压缩流体恒定流能量方程（伯努利方程）实验,环境工程中心实验室,知识要点,1.,基本概念测压管水头，总水头线，测压管水头线，,渐变流，急变流,2.,能量方程的意义：,动能、压能、位能可以相互转化,各断面之间存在能耗损失,（实验目的）,1,、验证流体恒定总流的能量方程；,2,、通过对动水力学诸多水力学现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；,3,、掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能与计算。,（,实验装置,）,本仪器测压管有两种：,1,、毕托管测压管，用以测读毕托管探头对准点的总水头,H(),，须注意一般情况下,H,与断面总水头,H,（）不同（因为一般,u,），,它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；,2,、普通测压管，用以定量量测测压管水头。,3,、实验流量用阀,13,调节，流量重量时间法测量。,（,实验原理）,在实验管路中沿管内水流方向取,n,个过水断面。可以列出进口断面（,1,）至另一断面（,i,）的能量方程（,i=2,，,3,，,，,n,）：,取,=1,，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速 及 ，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。,实验内容（定性分析和定量测量）,（,1,）定性分析,1.,验证同一静止液体的测压管水头线是根水平线，,即 ,C,；,2.,观察不同流速下，某一断面上水力要素变化规律；,3.,验证均匀流断面上，动水压强按静水压强规律分布；,4.,观察沿流程总能坡线的变化规律；,5.,观察测压管水头线的变化规律。,（,2,）定量测量,1.,实验绘制总水头线（,E-E,线）,：测出 流量，算出速度水头，然后加上该断面的测压管水头得出总水头值。,2.,实验绘制测压管水头线（,P-P,线）,：,可直接由实验测量获得。,（,实验方法与步骤,）,1.,熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能区别；,2.,排除管道中的空气，然后关闭调节阀检查所有测压管水面是否齐平；,3.,打开调节阀,13,，观察思考,测压管水头线和总水头线的变化规律、位置水头、压强水头之间的相互关系、,测点（,2,）、（,3,）测管水头是否相同？为什么测点（,10,）、（,11,）测管水头是否不同？为什么？,当流量增加或减少时测压管水头如何变化？,4.,分别调节阀,13,开度，形成大、中、小三种不同流量，待各流量稳定后，记录各测压管液面读数于表,2.2,中，同时测量实验流量（,大流量时，要求,7,、,19,号测压管的液面尽可能的低，但必须有读数）。,（,实验成果及计算,）,1,、记录有关常数：,D1,、,D2,、,D3,；,2,、量测各测压管读数并记录于表,2.2,；,3,、计算流速水头和总水头并填入表,2.3,；,4,、绘制上述成果中,最大流量下,的总水头线,E-E,和测压管水头线,P-P,于同一图上。,（,成果分析及讨论,）,指导书中的,1,、,2,、,3,、,5,题。,局部水头损失实验,知识要点,1.,管道或渠道：异径管、三通、闸阀、弯道、格栅,均匀流遭受破坏,流速分布的急剧变化（漩涡）,形状阻力和摩擦阻力,局部水头损失,2.,局部水头损失系数影响因素：雷诺数和突变形式,局部突变处漩涡的干扰,提前进入阻力平方区,只取决于局部突变的形式，与雷诺数无关,3.,减少局部阻力损失的方法,A,减少管径比，降低突扩段的漩涡区域,B,突缩进口直角改成园角，以消除突缩段后的漩,涡环带,实验目的及要求,1.,通过实验掌握,三点法、四点法,量测局部阻力系数的技能；,2.,通过对园管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径；,3.,加深对局部阻力损失机理的理解。,实验装置,实验原理,只要列出局部阻力前后两断面的能量方程，,求得总水头损失，扣除两断面间的沿程水头损失,，即可得该局部阻力的局部水头损失。,（,1,）突扩断面：,采用三点法计算。三测点,1,、,2,、,3,之间,1,、,2,点间距为,2,、,3,点的一半，故按流长比例换算得出，。,根据实测，建立,1-1,，,2-2,两断面能量方程：,又据理论公式,-,包达公式有：,（,2,）突缩断面：,采用四点法布阵计算。,B,点为突缩点，四点,3,、,4,、,5,、,6,之间，,4,、,B,点间距与,3,、,4,点间距一半，,B,、,5,点间距与,5,、,6,点间距相等。,由 按长度比例换算得出，,由 按长度比例换算得出，,根据实测，建立,B,点突缩前后两断面能量方程：,又由突缩断面局部水头损失经验公式有：,实验内容,观察演示仪,所显示管形突变后的流动图谱；,实验测量 、，计算相应 及 ，并与理论值比较。,实验方法与步骤,1.,侧记实验有关常数；,2.,排除管道中的气体；,3.,调平测压管液面；,4.,实验测量：打开泄水阀至最大开度，待流量稳定,后，测记各测压管读数，同时用体积法测量流量；,5.,改变阀开度,3 4,次，分别测记各管读数及流量；,6.,实验测量完成后关闭泄水阀，检查测压管液面是否,齐平否则，重做。,实验分析与讨论,实验指导书中的,1,、,2,、,3,水力学、水泵与水泵站实验,桂林理工大学水污染控制实验教学中心,环境工程中心实验室 梁延鹏,课程简介,实验学时：,16,课程要求：必修,教学内容：文丘里流量计实验、动量定律实验、雷诺实验、沿程水头损失实验、水泵结构认识、泵特性曲线测定实验。,考核：实验操作考试（,50%,）,平时实验成绩,:,实验表现,+,报告（,50%,）,文丘里流量计实验,实验二,实验目的与要求,1.,了解文丘里流量计的工作原理及其构造；,2.,通过测定流量系数，掌握文丘里流量计量 测管道流量的技术和应用气,水多管压差计量测压差的技术；,3.,通过实验与量纲分析，了解应用量纲分析与实验结合研究水力学问题的途径，进而掌握文丘里流量计的水力特性。,实验装置,实验原理,取,1-1,断面和,2-2,断面,水静力学方程得：,实验步骤,1.,测记各有关常数。,2.,打开电源开关，全关阀,12,，检核测管液面读数,h,1,h,2,h,3,h,4,是否为,0,，不为,0,时，需查出原因并予以排除，并将电测仪调零。,3.,全开阀,12,检查各测管液面是否都处在滑尺读数范围内？否则，按下列步序调节：拧开气阀,8,，将清水注入测管,2,、,3,，待,h,2,=,h,3,24cm,，打开电源开关充水，待连通管无气泡，渐关阀,12,，并调开关,3,，至,h,1,=,h,428.5cm,，即速拧紧气阀,8,。,实验步骤,4.,全开调节阀门,12,，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数,h,1,、,h,2,、,h,3,、,h,4,，并用秒表、小桶测定流量（重量时间法：,Q=V/t,，,m=V,）。,5.,逐次关小调节阀，改变流量,7,9,次，重复步骤,4,，注意调节阀门应缓慢。,6.,把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。,7.,如测管内液面波动时，应取时均值。,8.,实验结束，需按步骤,2,校核压差计是否回零。,实验成果及数据处理,数据记录与计算表,仪器常数,d,1,=,d,2,=,K,=,2.5,/s,实验次数,测压管读数,(cm),水量,V(cm,3,),时间,t(s),Q,(cm,3,/s),h1,h2,h3,h4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,实验成果及数据处理,次序,Q,(cm,/s),h,h,1,h,2,h,3,h,4,(cm),Re,1,（,cm,/s,）,=Q/Q,1,2,3,4,5,6,7,8,9,用方格纸绘制,Q,h,与,Re,曲线图。分别取,h,、,为纵坐标。,问题与讨论,1.,本实验中，影响管流量系数大小的因素有哪些？哪个因素最敏感？对本实验的管道而言，若因加工精度影响，误将（,d,2,0.01,）,cm,值取代上述,d,2,值时，本实验在最大流量下的,值将变为多少？,2.,为什么计算流量,Q,与实际流量,Q,不相等？,3.,试证气,水多管压差计（图,2.2,）有下列关系：,h=,(,Z,1,p,1,/),(,Z,2,p,2,/)=,h,1,h,2,h,3,h,4,沿程水头损失实验,环境工程中心流体力学实验室,知识要点,1.,沿程水头损失定义与成因；,2.,沿程阻力系数的影响因素分析：,流动的特性,流动介质的特性,管道的特性,粗糙度,粗糙度,3.,尼古拉兹实验,（,1933,年）,雷诺数,层流区,层流区向紊流过渡的过渡区,水力光滑区,水力光滑区与粗糙区之间的过渡区,粗糙区,雷诺数,Re,莫迪图 阻力系数,相对粗糙度,达西公式,4.,工程应用,一、实验目的与要求,1.,通过实验加深了解圆管层流和紊流的沿程损失,随平均流速变化的规律，绘制 曲线；,2.,掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气,水压差计及电测仪测量压差的方法；,3.,将测得的,Re,关系值与莫迪图对比，分析其,合理性，进一步提高实验成果分析能力；,二、实验装置,压差计测压差；,电测仪测压差。,三、实验原理,达西公式：,对于定管径，定长度的圆管，可得：,由能量方程对水平等直径圆管可得：,四、实验内容,1.,实验测定沿程水头损失系数 及其,Re,；,2.,确定不锈钢管的当量粗糙度,Ks,。,(P276),五、实验方法与步骤,1.,辩清实验仪器各组成部件的名称，,作用及其工作原理，记录有关常数；,2.,排除管道中的气体；,3.,调平水压计液面；,4.,电测仪调零；,5.,实验测量：改变流量，需稳定,23min,；,测流量时间,810,秒,测记 和温度,T,层流段：量程：,0,20mm H,2,O,测记：,3,5,组数据,紊流段：以 ,100 cm H,2,O,递增至,Max,测记相应的 和温度,T,6.,结束实验前，检查水压计与电测仪是否归零,六、实验成果及要求,1.,记录有关常数：圆管直径,d=cm,，,量测段长度,L=cm,；,2.,实验测量数据,V,、,T,、,t,、于表,6.1,中，并进行计算；,3.,绘图分析：绘制曲线,4.,完成实验指导书中的,1,、,2,、,4,思考题。,