化工原理实验离心泵性能测定一、实验目的及任务
1,了解离心泵的 构造,掌握 操作和调节 方法 。
2,测定离心泵在恒定转速下的 示性曲线 并确定该泵的 最佳工作范围 。
3,熟悉 孔板流量计 的构造,性能及装设方法,
测定孔板流量计的 孔流系数 。
二、基本原理
1,离心泵的 基本方程 是从理论上对离心泵中液体质点的运动情况进行分析研究后，得出的离心泵 压头与流量之间 的关系。
离心泵的性能受到泵的 内部结构，叶轮形式，
叶轮转速 的影响。
流体流经离心泵的泵体时，不可避免地会遇到种种 流动阻力,
产生能量损失，实际压头要比理想压头小。
理论压头环流而致之压头减小实际压头冲击损失摩擦损失流量压头与压头损失
由图中看出,H— Q
曲线即是将 磨擦损失，
冲击损失，机械损失等除去以后的实际
H— Q特性曲线。
由于流体在泵内流动的 规律 还没有完全掌握，
对于扬程尚不能从理论上作出精确计算，
因此，在一定转速下泵的 扬程、轴功率和泵的效率 η随流量 Q的变化关系，需由实验测定。
实验将测出的 H—Q,N—Q,η—Q之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线即为泵的特性，
根据曲线可找出泵的 最佳操作范围,作为选泵的依据
泵的 扬程 用下式计算
g
uuhHHH
e 2
2
1
2
2
0
真空表压力表
（ 2— 1）
式中：
压力表H
— 泵出口处的 压力 表读数 [m水柱 ]；
真空表H
— 泵入口处的 真空 表读数 [m水柱 ]；
0h
— 压力表和真空表测压接口之间的垂直距离 [m]；
本实验的
0h
=0.35m。
2u
— 压出管（ Φ42.25ⅹ 3.25mm）内流体的 流速 [m/s]
1u
— 吸入管（ Φ48ⅹ 3.5mm）内流体的流速 [m/s]；
g — 重力加速度 9.81[ ]。2/sm
泵的 有效功率 — 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,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的 总功率轴N
Neη= （ 2 - 2）
其中 Ne为泵 的有效功率,
102
QHeNe= [KW]；
轴N 传电电 kN= （ 2—— 4）
式中：
电 N
—— 电机的输入功率。 [KW]
K—— 用标准功率计校功率表的校正系数
—— 电机效率取 0.9；电?
传?
—— 传动装置的传动效率，一般取 1.0。
轴N — 由电机输入离心泵的功率,
2．孔板流量计孔流系数的测定
孔板流量计的构造原理如图所示在管路上装有一块孔板。孔板两侧接侧压管，分别与 U
型压差计相连接。
Ⅰ Ⅱ
孔板流量计构造原理图
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 。
若管路直径为 d 1,流体流经孔板后所形成缩脉的直径为ｄ２,流体密度 为 。
1u
、
2u
与
1p
、
2p
在截面 Ⅰ,Ⅱ 处的 速度、压强 分别为孔板测压导管处和缩脉处的根据 柏努利方程式,不考虑能量损失可得
hgppuu 21
2
1
2
2
2
（２ —— ５）
或
2122 uu?
=
hg?2 （ 2—— 6 ）
2
1
2
0 uu?
=C
hg?2
（ 2— 7）
由于缩脉的位置因流速而变，截面积,
又难知道，而孔口的面积,是已知的，
测压口的位置在设备一旦制成后也是不变的。
0S
2S
0u
2u
因此用孔板孔径流速,来代替式
（ 2— 6）中的,又考虑到实际流体因局部阻力所造成的能量损失，故需用系数 C加以校正，式（ 2-6）可改写为：
对于不可压缩流体，根据连续性方程式又可得：
1u
=
0 u
1
0
s
s
（ 2— 8）
将式（ 2— 8）代入式（ 2— 7）整理后得：
0u
2
1
0 )
s
s
(1
h2gc
（ 2— 9）
令?
0c
2
1
0 )(1
s
s
c
则式（ 2— 9）简化为：
00 cu? gh2
(2---10)
根据
0u
和
0s
即可算出流体的体积流量
0000 ScSuV s hg?2
[ ]
sm
3
或
00 scV s
)(2?RgR
式中,R— U型压差计的读数 [m]；
R? — 压差计中指示液的密度 [ ]；sm3
就接近与
0 c
—— 孔流系数。它由孔板锐孔的形状，
测压口的位置、孔径与管径比和雷诺准数所决定。具体数值由实验确定。当
1
0
d
d
一定,Re准过 某个数值后，
0 c
定值工业上定型的孔板流量计都规定在 c为常数的流动条件下使用。
三、装置和流程电源开关及功率表电机离心泵底阀水池吸入管
48 35mm
真空表自来水出口阀
42.25 3.25mm?
水银压差计排气阀孔板孔径 18.61mm调节阀活动接管液面计计量槽 49.5 4 95mm?
排水阀压力表离心泵性能实验装置四,操作要点
1,检查电机及 离心泵 是否能正常运转。一般是先用手盘车看是否转动轻快，如轻快随即按下电动机的电源开关，观察电机及离心泵的转动情况，如无异常，切断电源以各实验使用
2．灌水、排气、关闭出口阀门后即可 启动
3,关闭旁路管线的 调节阀,使泵输出的液体全部通过孔板流量计,当该调节阀全部打开后,
若流量不够大,需将另一路管线的阀门也打开 。
当 大流量 时,计量槽显得不够大,在操作上应注意及时按秒表和迅速移动活动接管,并 多取几组数据 。
4,测取十组数据并再验证其中几组数据,若基本重合后,交指导教师审查后停车,清理现场,记下设备各 有关数据 。
五、报告要求
1,画出离心泵的特性曲线,判断该泵的较为适宜的工作范围；
2,在双对数坐标纸上,作出孔板流量计的校正曲线；
3,在单对数坐标纸上作出 C—Re曲线 。
六,讨论题
1,根据离心泵的 工作原理,说明离心泵启动前需要灌水,以及关闭出口阀的原因 。
2,当调节出口阀时,压力表和真空表 的读数按什么规律变化？ 为什么？
3,用孔板流量计测流量时,应根据什么选择孔板流量计的 孔口尺寸 以及相应的 压差计尺寸 和指示液？
4,试分析 气缚和气蚀 现象的区别 。
5,根据什么条件来选择离心泵？
*6,从你所测定的特性曲线中分析,如果 增加 该泵的流量范围,你认为可采取哪些措施 。
*7,试分析允许吸上真空高度与泵的安装高度的区别 。
*8,允许吸上真空高度 Hs=7m,若选用密度比水轻的苯作介质,允许吸上真空高度将如何变化？
为什么？
制作人 杨小伟 周坤牛娅丽 贾海峰
单位 九九化工系
指导教师 梁英华 李国江
1,了解离心泵的 构造,掌握 操作和调节 方法 。
2,测定离心泵在恒定转速下的 示性曲线 并确定该泵的 最佳工作范围 。
3,熟悉 孔板流量计 的构造,性能及装设方法,
测定孔板流量计的 孔流系数 。
二、基本原理
1,离心泵的 基本方程 是从理论上对离心泵中液体质点的运动情况进行分析研究后，得出的离心泵 压头与流量之间 的关系。
离心泵的性能受到泵的 内部结构，叶轮形式，
叶轮转速 的影响。
流体流经离心泵的泵体时，不可避免地会遇到种种 流动阻力,
产生能量损失，实际压头要比理想压头小。
理论压头环流而致之压头减小实际压头冲击损失摩擦损失流量压头与压头损失
由图中看出,H— Q
曲线即是将 磨擦损失，
冲击损失，机械损失等除去以后的实际
H— Q特性曲线。
由于流体在泵内流动的 规律 还没有完全掌握，
对于扬程尚不能从理论上作出精确计算，
因此，在一定转速下泵的 扬程、轴功率和泵的效率 η随流量 Q的变化关系，需由实验测定。
实验将测出的 H—Q,N—Q,η—Q之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线即为泵的特性，
根据曲线可找出泵的 最佳操作范围,作为选泵的依据
泵的 扬程 用下式计算
g
uuhHHH
e 2
2
1
2
2
0
真空表压力表
（ 2— 1）
式中：
压力表H
— 泵出口处的 压力 表读数 [m水柱 ]；
真空表H
— 泵入口处的 真空 表读数 [m水柱 ]；
0h
— 压力表和真空表测压接口之间的垂直距离 [m]；
本实验的
0h
=0.35m。
2u
— 压出管（ Φ42.25ⅹ 3.25mm）内流体的 流速 [m/s]
1u
— 吸入管（ Φ48ⅹ 3.5mm）内流体的流速 [m/s]；
g — 重力加速度 9.81[ ]。2/sm
泵的 有效功率 — 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,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的 总功率轴N
Neη= （ 2 - 2）
其中 Ne为泵 的有效功率,
102
QHeNe= [KW]；
轴N 传电电 kN= （ 2—— 4）
式中：
电 N
—— 电机的输入功率。 [KW]
K—— 用标准功率计校功率表的校正系数
—— 电机效率取 0.9；电?
传?
—— 传动装置的传动效率，一般取 1.0。
轴N — 由电机输入离心泵的功率,
2．孔板流量计孔流系数的测定
孔板流量计的构造原理如图所示在管路上装有一块孔板。孔板两侧接侧压管，分别与 U
型压差计相连接。
Ⅰ Ⅱ
孔板流量计构造原理图
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 。
若管路直径为 d 1,流体流经孔板后所形成缩脉的直径为ｄ２,流体密度 为 。
1u
、
2u
与
1p
、
2p
在截面 Ⅰ,Ⅱ 处的 速度、压强 分别为孔板测压导管处和缩脉处的根据 柏努利方程式,不考虑能量损失可得
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1
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（２ —— ５）
或
2122 uu?
=
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1
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（ 2— 7）
由于缩脉的位置因流速而变，截面积,
又难知道，而孔口的面积,是已知的，
测压口的位置在设备一旦制成后也是不变的。
0S
2S
0u
2u
因此用孔板孔径流速,来代替式
（ 2— 6）中的,又考虑到实际流体因局部阻力所造成的能量损失，故需用系数 C加以校正，式（ 2-6）可改写为：
对于不可压缩流体，根据连续性方程式又可得：
1u
=
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1
0
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将式（ 2— 8）代入式（ 2— 7）整理后得：
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根据
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和
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式中,R— U型压差计的读数 [m]；
R? — 压差计中指示液的密度 [ ]；sm3
就接近与
0 c
—— 孔流系数。它由孔板锐孔的形状，
测压口的位置、孔径与管径比和雷诺准数所决定。具体数值由实验确定。当
1
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一定,Re准过 某个数值后，
0 c
定值工业上定型的孔板流量计都规定在 c为常数的流动条件下使用。
三、装置和流程电源开关及功率表电机离心泵底阀水池吸入管
48 35mm
真空表自来水出口阀
42.25 3.25mm?
水银压差计排气阀孔板孔径 18.61mm调节阀活动接管液面计计量槽 49.5 4 95mm?
排水阀压力表离心泵性能实验装置四,操作要点
1,检查电机及 离心泵 是否能正常运转。一般是先用手盘车看是否转动轻快，如轻快随即按下电动机的电源开关，观察电机及离心泵的转动情况，如无异常，切断电源以各实验使用
2．灌水、排气、关闭出口阀门后即可 启动
3,关闭旁路管线的 调节阀,使泵输出的液体全部通过孔板流量计,当该调节阀全部打开后,
若流量不够大,需将另一路管线的阀门也打开 。
当 大流量 时,计量槽显得不够大,在操作上应注意及时按秒表和迅速移动活动接管,并 多取几组数据 。
4,测取十组数据并再验证其中几组数据,若基本重合后,交指导教师审查后停车,清理现场,记下设备各 有关数据 。
五、报告要求
1,画出离心泵的特性曲线,判断该泵的较为适宜的工作范围；
2,在双对数坐标纸上,作出孔板流量计的校正曲线；
3,在单对数坐标纸上作出 C—Re曲线 。
六,讨论题
1,根据离心泵的 工作原理,说明离心泵启动前需要灌水,以及关闭出口阀的原因 。
2,当调节出口阀时,压力表和真空表 的读数按什么规律变化？ 为什么？
3,用孔板流量计测流量时,应根据什么选择孔板流量计的 孔口尺寸 以及相应的 压差计尺寸 和指示液？
4,试分析 气缚和气蚀 现象的区别 。
5,根据什么条件来选择离心泵？
*6,从你所测定的特性曲线中分析,如果 增加 该泵的流量范围,你认为可采取哪些措施 。
*7,试分析允许吸上真空高度与泵的安装高度的区别 。
*8,允许吸上真空高度 Hs=7m,若选用密度比水轻的苯作介质,允许吸上真空高度将如何变化？
为什么？
制作人 杨小伟 周坤牛娅丽 贾海峰
单位 九九化工系
指导教师 梁英华 李国江
