離心泵與管路實驗

1、離心泵與管路實驗實驗報告 2013年9月離心泵與管路綜合實驗一、實驗?zāi)康?、掌握管路中管件、閥門的種類、規(guī)格、連接方法；2、熟悉管路與機泵拆裝常用工具的種類及使用方法； 3、熟悉管件的種類及在管路中的作用；4、掌握構(gòu)建功能合理單泵、雙泵串聯(lián)的連接方法；5、掌握離心泵特性曲線測定方法，并以此調(diào)試實驗裝置；6、通過實驗了解水在管路中直管和閥門的能量損失。二、實驗原理1、 離心泵的特性曲線離心泵是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種流體輸送設(shè)備。它的主要特性參數(shù)包括：流量Q，揚程He，功率N，和效率。這些特性參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，在一定轉(zhuǎn)速下，He、N、都隨著輸液量Q變化而變化；離心泵的壓頭He、軸功率N、效率

2、與流量Q之間的對應(yīng)關(guān)系，若以曲線HQ、NQ、Q表示，則稱為離心泵的特性曲線，可由實驗測定。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用離心泵的重要依據(jù)。離心泵在出廠前均由制造廠提供該泵的特性曲線，供用戶選用。泵的生產(chǎn)部門所提供的離心泵的特性曲線一般都是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為介質(zhì)測定。在實際生產(chǎn)中，所輸送的液體多種多樣，其無論性質(zhì)（如密度、粘度等）各異，泵的性能亦將發(fā)生變化，廠家提供的特性曲線將不再適用，如泵的軸功率隨液體密度變化而改變，隨粘度變化，泵的壓頭、效率、軸功率等均發(fā)生變化。此外，若改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑，泵的性能也會發(fā)生變化。因此，用戶在使用時要根據(jù)介質(zhì)的不同，重新校正其特性曲線

3、后選用。2、曲線的測定1）流量Q的測定轉(zhuǎn)速一定，用泵出口閥調(diào)節(jié)流量，管路中流過的液體量通過轉(zhuǎn)子流量計測定流量2）揚程（壓頭）He的測定根據(jù)泵進出口管上安裝的真空表和壓力表讀數(shù)可計算出揚程： He =h0 + 式中：、分別為泵出口壓力表和入口真空表測得的讀數(shù)Pa；輸送液體密度，kg/；h0兩測壓口間的垂直距離，m。3）功率N的測定由功率表直接測定電機功率N（Kw）；4）效率的測定 Ne =HeQg 泵=Ne / N軸×100% 其中：He揚程，m；Ne離心泵有效功率，Kw。 Q泵的流量，m3/s ； 流體密度，Kg/m3； N軸泵的軸功率。3、離心泵的工作點與調(diào)節(jié)1）管路特性曲線與泵的

4、工作點：當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路特性有關(guān)，即在輸送液體的過程中，泵和管路是相互制約的，對一特定的管路系統(tǒng)，可得出：He=K+BQ2其中：操作條件一定時，K為常數(shù)。由上式看出，在固定管路中輸送流體時，管路所輸送的流體的壓頭He隨被輸送流體的流量Q的平方而變（湍流狀態(tài)），該關(guān)系畫在相應(yīng)坐標(biāo)紙上，即為管路特性曲線，該線的形狀取決于系數(shù)K、B，即取決于操作條件和管路的幾何條件，與泵的性能無關(guān)。將離心泵的特性曲線HQ與其所在管路的特性曲線繪于同一坐標(biāo)圖上，兩線交點M稱為泵在該管路上的工作點，該點所對應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又

5、為離心泵所能提供。4、離心泵串并聯(lián)操作在實際生產(chǎn)中，當(dāng)單臺離心泵不能滿足輸送任務(wù)要求時，可采用幾臺離心泵加以組合。離心泵的組合方式原則上有兩種：串聯(lián)和并聯(lián)。并聯(lián)操作：設(shè)將兩臺型號相同的離心泵并聯(lián)操作，而且各自的吸入管路相同，則兩臺泵的流量和壓頭必相同，也就是說具有相同的管路特性曲線和單臺泵的特性曲線。在同一壓頭下，兩臺并聯(lián)泵的流量等于單臺泵的兩倍，但由于流量增大使管路流動阻力增加，因此兩臺泵并聯(lián)后的總流量必低于原單臺泵流量的兩倍。由此可見，并聯(lián)的臺數(shù)越多，流量增加得越少，所以三臺泵以上的泵并聯(lián)操作，一般無實際意義。串聯(lián)操作：將兩臺型號相同的泵串聯(lián)工作時，每臺泵的壓頭和流量也是相同的。因此，在同

6、一流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺泵的兩倍，但實際操作中兩臺泵串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺泵壓頭的兩倍。應(yīng)當(dāng)注意，串聯(lián)操作時，最后一臺泵所受的壓力最大，如串聯(lián)泵組臺數(shù)過多，可能會導(dǎo)致最后一臺泵因強度不夠而受損壞。三、實驗主要使用管件用于管子相互連接的管件有：法蘭、活接、管箍、卡套、喉箍等。改變管子方向的管件：彎頭（不同角度）、彎管改變管子管徑的管件：變徑（異徑管）、異徑彎管、支架臺、補強管增加管路分支的管件：三通、四通、五通用于管路密封的管件：墊片、生料帶、線麻、法蘭盲板、管賭、封頭、焊接堵頭。常見管路連接方式：螺紋連接、法蘭連接、焊接、填料密封擠壓、熱脹、管件連接、快速接頭連接等方式。常見的閥門：截

7、止閥、球閥、閘閥管路的材料：鍍鋅鋼管、鋼管、不銹鋼管、PPR管、PVC管、膠管等。四、實驗過程1、認識了解管路、管件、工具等的使用方法，安裝實驗支架及面板、設(shè)計單泵特性曲線的裝置圖 高1m 寬0.6m 面板的位置可以稍微低點，距桌面約10cm.固定支架用到14套螺釘（不包括桌面鉆孔固定用到的螺釘）2、單泵特性曲線的測定 （1）單泵組件：設(shè)備及儀表：泵1個 轉(zhuǎn)子流量計1個 真空表1個 壓強表1個水桶1個 鋼尺1 把閥門和管件： 快接三通2個 快接直通1個 四分補芯 1個 四分外絲轉(zhuǎn)快接4個 球閥1個止回閥1個管道：16 軟管6cm 14蛇皮管15cm 12軟管1m 12硬管 1m(2)單泵實驗組

8、裝圖 （3）實驗數(shù)據(jù)結(jié)果流量計讀數(shù)（L/h）壓力表（MPa) 真空表 （MPa） 功率表 （W）壓頭He（m）效率%1160.021015.402.36672400.020015.422.26693600.019015.572.16724800.018015.652.057651000.017015.721.957961200.016015.871.858171400.015016.001.758381600.014016.101.6586單泵特性曲線圖（4）壓頭計算示例(第一組數(shù)據(jù))：進出口管路口徑皆為0.78cm u1=u2=4Q/d2測得兩測壓口的垂直距離為Z2-Z1=0.22m =0.

9、22+=2.36m則在流量為16L/h時，壓頭為2.36m。效率計算示例：=67%（5）單泵特性曲線圖的實驗結(jié)果分析a.在實驗中，可能由于電磁泵泵的功率較小，發(fā)現(xiàn)真空表的讀數(shù)幾乎為零，所以應(yīng)選用功率較大的泵進行實驗才能得到好的實驗結(jié)果。b.經(jīng)過計算得到的泵的效率非常低，出現(xiàn)這種結(jié)果可能有兩個原因，一是真空表的讀數(shù)太小，無法讀取。二是忽略了管路阻力，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差。C從圖上可以看出，軸功率隨流量增大二增大，壓頭隨流量的增大而減小，這是符合理論的。但是，效率隨流量的增大也在增大，這與效率隨流量的增大先增大，后減小的理論并不符合。出現(xiàn)這種情況，可能是實驗數(shù)據(jù)太少，沒有完全反應(yīng)效率的變化趨勢。d.接

10、件過程中要注意將快接口扣緊，以免漏水。同時給外絲和補芯纏生料帶時，要順著旋緊方向，防漏效果較好。4.兩泵串聯(lián)（1）串聯(lián)泵組件：設(shè)備及儀表：泵2個 轉(zhuǎn)子流量計1個 真空表1個 玻璃管3根 水桶1個 鋼尺1把閥門和管件： 快接三通2個 四分補芯 1個 四分外絲轉(zhuǎn)快接4個 球閥1個 止回閥1個管道：16 軟管6cm 14蛇皮管25cm 12軟管1m 12硬管 1.5m（2）兩泵串聯(lián)裝置圖（3）實驗數(shù)據(jù)結(jié)果流量計讀數(shù)（L/h）壓力表（MPa) 真空表 （MPa）功率表1W功率表2W壓頭(m)1160.045015.60 15.304.592400.042015.7015.234.503600.0400

11、15.79 15.19 4.304800.038015.92 15.29 4.0951000.035015.98 15.25 3.7961200.031015.75 15.40 3.3871400.030015.82 15.50 3.2981600.028016.00 15.78 3.07（4）壓頭計算示例(第一組數(shù)據(jù))：(5)兩泵串聯(lián)實驗結(jié)果分析 a.從圖中觀察發(fā)現(xiàn)，在相同的流量下，兩泵串聯(lián)的壓頭為單泵的兩倍，這與理論是符合的。b.真空表的讀數(shù)與單泵時一樣，任然為零。 5.兩泵并聯(lián)（1）并聯(lián)泵組件：設(shè)備及儀表：泵2個 轉(zhuǎn)子流量計1個 真空表1個 玻璃管3根 水桶1個 鋼尺1把閥門和管件： 快

12、接三通2個 四分補芯 1個 四分外絲轉(zhuǎn)快接4個 球閥1個 止回閥1個 快接五通1個 死堵一個管道：16 軟管6cm 14蛇皮管25cm 12軟管1m 12硬管 1.5m（2）兩泵并聯(lián)裝置圖（3）實驗數(shù)據(jù)結(jié)果兩泵并聯(lián)流量(L/h)壓力表1（Mpa）壓力表2（Mpa）功率表1(w)功率表2（w）真空表（Mpa）壓頭(m)300.0210.02115.4515.4202.36730.0200.02015.6415.6102.261120.0200.01915.8215.7802.161470.0190.01815.9715.9402.051600.0180.01716.0115.9801.95（4）

13、壓頭計算過程同上單泵（5）兩泵并聯(lián)實驗結(jié)果分析a.從上圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓頭相同時，兩泵并聯(lián)的流量幾乎是單泵的兩倍，這與理論也是相符的。但在流量逐漸增大時，實驗誤差也逐漸增大了，在壓頭為1.95m時，兩泵并聯(lián)只有單泵的1.6倍。b.真空表依舊為零，導(dǎo)致實驗存在較大誤差。6. 直管能量損失（1）組件設(shè)備及儀表：泵1個 轉(zhuǎn)子流量計1個 真空表1個 玻璃管2根 水桶1個 鋼尺1 把閥門和管件： 快接三通2個 快接直通1個 四分補芯 1個 四分外絲轉(zhuǎn)快接4個 球閥1個止回閥1個管道：16 軟管6cm 14蛇皮管15cm 12軟管1m 12硬管 1m 直管160cm（2）直管能量損失裝置圖（1） 實驗數(shù)據(jù)

14、結(jié)果直管能量損失流量(L/h)玻璃管1高度（mm）玻璃管2高度(mm)（J/Kg）摩擦系數(shù)4047200.2650.043848104700.3340.0418601801270.5200.0417803952950.9810.04411006474951.4910.04301209107052.0110.040214012059602.4030.0413(4)和計算示例（以第一組數(shù)據(jù)為例）根據(jù)伯努利方程=0 = =0 =9.81×0.047-9.81×0.02=0.2649(J/Kg)U=由得=×2d=0.0437（5）直管能量損失實驗結(jié)果分析a.該實驗中采用直

15、玻璃管測壓強，減小了實驗誤差，得到較好的結(jié)果。b從圖上可以看出，能量損失隨流量的增大而增大，這與理論是符合的。摩擦系數(shù)幾乎不隨流量的變化而發(fā)生變化，說明摩擦系數(shù)是直管本身性質(zhì)，與流量的大小無關(guān)。7.閥門能量損失（1）組件設(shè)備及儀表：泵1個 轉(zhuǎn)子流量計1個 真空表1個 玻璃管2根水桶1個 鋼尺1 把閥門和管件： 快接三通2個 快接直通1個 四分補芯 1個 四分外絲轉(zhuǎn)快接4個 球閥2個 止回閥1個管道：16 軟管6cm 14蛇皮管15cm 12軟管1m 12硬管 1m（2）閥門能量損失裝置圖（3）實驗數(shù)據(jù)結(jié)果閥門能量損失流量(L/h)玻璃管1高度（mm）玻璃管2高度(mm)（J/Kg）阻力系數(shù)28

16、6736100.61844.26347365891.44240.04567925532.34541.97648465173.22844.24929234744.40539.2110010164255.79832.5511211613737.73034.6012013053569.33936.41（4）和計算示例（以第一組數(shù)據(jù)為例）和u的計算同直管能量損失。由，得=44.26（5）閥門能量損失實驗結(jié)果分析a.當(dāng)將閥門固定在某一開度時，閥門的能量損失隨流量的增大而增大。阻力系數(shù)隨流量稍有變化，但并無明顯的趨勢。五、思考題1、試分析實驗數(shù)據(jù)，看一看，隨著泵出口流量調(diào)節(jié)閥開度的增大，泵入口真空表讀數(shù)是

17、減少還是增加，泵出口壓強表讀數(shù)是減少還是增加。為什么?答：流量增大,是泵的入口真空度讀數(shù)增大，是因為流量增大后吸入管的阻力增大；泵出口的壓強表讀數(shù)隨著流量調(diào)節(jié)閥開度的增大而減小，因為閥門開度增加管路阻力減小。2、 離心泵的流量，為什么可以通過出口閥來調(diào)節(jié)?往復(fù)泵的流量是否也可采用同樣的方法來調(diào)節(jié)。為什么?答：離心泵可以通過旁路調(diào)節(jié)，離心泵的流量隨揚程（或壓力）的增加而下降，關(guān)小閥門阻力上升，泵的揚程需增加，則流量下降，反之開大閥門流量增加；往復(fù)泵的排液能力和活塞位移有關(guān)，與管路特性無關(guān)，不能靠改變管路的阻力情況來改變流量，阻力增加僅僅是泄露大點，流量只有微小變化。3、 什么情況下會出現(xiàn)“汽蝕”現(xiàn)象?答：當(dāng)泵的吸收高度過高，使泵內(nèi)壓力等等于或低于輸送液體溫度下的飽和蒸汽壓時，液體氣化，氣泡形成，破裂等過程中引起的剝蝕現(xiàn)象，稱為“汽蝕”現(xiàn)象。5、 管路特性曲線的形狀與泵的性能有關(guān)嗎?它取決于哪些因素?改變管路特性曲線的方法有哪些?答：管路特性曲線的形狀與泵的性能無關(guān)，它取決于管路阻力，可以通過調(diào)解閥門大小，管路局部阻力加