离心泵特性曲线测定实验使用说明书

一、流体输送操作单元简介:
液体和气体统称为流体。流体的特征是具有流动性，即其抗剪和抗张的能力很小，无固定形状，随容器的形状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。
化工生产中所处理的原料及产品，大多为流体。按照生产工艺的要求，制造产品时往往需要把他们依次输送到各设备内，进行反应；产品又常需输送到贮罐内贮存。如果欲达到上述所规定的条件，把流体从一个设备输送到另一个设备，首先，设备之间需用管道联接，其次，需要输送设备给流体以一定的速度。化工生产中，由于各种因素的制约，如场地、设备费用、工艺要求等等；各设备之间流体流动需要消耗能量，流体以一定速度在管内流动亦需要能量。这样，就必须有一能给流体提供能量的输送设备。我们把为液体提供能量的输送设备称为泵，为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。泵种类很多，按照工作原理的不同，分为离心泵、往复泵、旋转泵、旋涡泵等几种；风机及压缩机有通风机、鼓风机、压缩机、真空泵等。其作用均是：对流体做功，提高流体的压强。本实验介绍离心泵。
离心泵一般用电机带动，在启动前需向壳内罐满被输送的液体，启动电机后，泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着转动，在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时增加了液体的动能。液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，一部分动能转化为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高，于是液体以较高的压强，从泵的排出口进入管路，输送至所需的场所。
化工生产中，流体流动的基本原理及其流动规律被广泛应用，主要有以下几个方面的应用：
1）流体的输送；
2）压强、流速和流量的测量；
3）为强化流体的传热、传质提供适宜的流动条件
一个完整的流体输送系统所必须包括的主要设备及仪表有：
1）泵（或风机、压缩机）：对流体作功，提高流体压强：
2）进、出口阀门；控制流体流量；
3）压力表；测量流体的压强；
4）管道；流体流动的通道。
二、设备性能与主要技术参数：
1、本实验装置主要是由离心泵、不锈钢水箱、压力传感器、涡轮流量计、功率表、不锈钢框架等组成。
2、离心泵采用25SG2.5-15G型管道离心泵，额定功率：0.37KW，转速：2800r/min，吸程：8m，效率：34%，流量：2.5m3/h，扬程：15m，必须汽蚀余量：2.3m。
3、压力表压力传感器量程为（0-0.6Mpa）,真空表采用负压传感器量程为（-0.1-0Mpa）。
4、流量测量采用涡轮流量计：0.6～6 m3 /h。
5、蓄水箱容积约80L，不锈钢材质。
6、金属操作台架上装有一电控箱，除开关指示灯外，还装有功率表、压力显示仪、流量显示仪。
三、实验目的：
1、了解离心泵的结构和特性，熟悉离心泵的操作；
2、掌握离心泵主要参数的测定方法，测量一定转速下的离心泵特性曲线；
3、了解并熟悉离心泵的工作原理。
四、实验原理及要求：
1、离心泵的特性曲线
离心泵是化工生产中应用最广的一种流体输送设备。
它的主要特性参数包括：流量Q，扬程He，功率N，和效率η。这些特性参数之间是相互联系的，在一定转速下，He、N、η都随着输液量Q变化而变化；离心泵的压头He、轴功率N、效率η与流量Q之间的对应关系，若以曲线H~Q、N~Q、η~Q表示，则称为离心泵的特性曲线，可由实验测定。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。
离心泵在出厂前均由制造厂提供该泵的特性曲线，供用户选用。泵的生产部门所提供的离心泵的特性曲线一般都是在一定转速和常压下，以常温的清水为介质测定。在实际生产中，所输送的液体多种多样，其无论性质（如密度、粘度等）各异，泵的性能亦将发生变化，厂家提供的特性曲线将不再适用，如泵的轴功率随液体密度变化而改变，随粘度变化，泵的压头、效率轴功率等均发生变化。此外，改变泵的转速或叶轮直径，泵的性能也会发生变化。因此，用户在使用时要根据介质的不同，重新校正其特性曲线后选用。
2、曲线的测定
（1）流量Q的测定
转速一定，用泵出口阀调节流量，管路中流过的液体量通过涡轮流量计或用压差式流量计读出的压差值来确定流量；
（2）扬程（压头）He的测定
根据泵进出口管上安装的真空表和压力表读数可计算出扬程：

其中：出P、入P—— 分别为泵出口压力表和入口真空表测得的读数（P_a）
ρ ——输送液体密度（Kg/3m）
h₀──两测压口间的垂直距离，（m）
（3）功率N的测定
由三相功率表直接测定电机功率N（Kw）；
（4）功率η的测定
Ne=HeQρg/102
η_泵=Ne/N_轴×100%
或：η_总=Ne/N_电×100%
η_总=η_电η_传η_泵
其中:He──扬程，m；
u1、u2──泵进、出口管内流体流速，m/s。
Ne──离心泵有效功率，Kw。
Q──泵的流量，m3/s；
ρ──流体密度，Kg/m3。
N_轴、N_轴──泵的轴功率，电机的输入功率；
η_电、η_传、η_泵──电机效率、传动效率、泵的效率。
3、离心泵的工作点与调节
（1）管路特性曲线与泵的工作点：
当离心泵安装在特定的管路系统中时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，即在输送液体的过程中，泵和管路是相互制约的，对一特定的管路系统，可得出：He=K+BQ²。
其中：操作条件一定时，K为常数。由上式看出，在固定管路中输送流体时，管路所输送的流体的压头He随被输送流体的流量Q的平方而变（湍流状态），该关系标在相应坐标纸上，即为管路特性曲线，该线的形状取决于系数K、B，即取决于操作条件和管路的几何条件，与泵的性能无关。
将离心泵的特性曲线H~Q与其所在管路的特性曲线绘于同一坐标图上，两线交点M称为泵在该管路上的工作点，该点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。
（2）离心泵的流量调节：
离心泵在指定的管路上工作时，当生产任务发生变化，或已选好的泵在特定管路中运转所提供的流量不符合要求的，都需要对离心泵进行流量调节，实质上是改变泵的工作点，因此，改变两种特性曲线之一均可达到调节流量的目的。调节流量最直接的方法是：改变离心泵出口管路上调节阀门的开度，阀门开大，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦，工作点流量加大，扬程减小，反之亦然；调节流量的另一方法时：改变泵的转速以改变泵的特性曲线，以达到调节流量的目的。
五、实验流程图

六、实验操作步骤与注意事项
1、检查水槽内的水是否保持在一定的液位，水不能太少，必要时应向水槽加水；
2、泵启动前，泵壳内应注满被输送的液体（本实验为水）；并且泵的出口阀需关闭，避免泵刚启动时的空载运转。若出现泵无法输送液体，则说明泵未灌满或者其内有空气，气体排尽后必然可以输送液体。
3、泵启动后，待泵的出口有一定的压力后再开启泵出口阀但幅度不要太大。记录下泵在一定转速下的压力、流量等于原始记录表格中。
4、关泵时，应注意泵的出口阀门必须关闭，再停泵。
5、须定期清洗水箱，以免污圬过多。
七、实验数据记录表

序号	涡轮流量计（m³/h）	压力表（MPa）	真空表（MPa）	功率表 W

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