化工0903黄翔离心泵特性曲线实验报告Word文档格式.docx
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Δp—孔板压差,Pa;
S0—孔口面积,m2;
ρ—流体的密度,kg/m3;
C0—孔流系数。
孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压头的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定,具体数值由实验测定。
当d0/d1一定时,雷诺数Re超过某个数值后,C0就接近于定值。
通常工业上定型的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用。
3,管路的特性曲线
离心泵工作在工作点上时,有
又
测定不同频率下,H与
的值,即可求得k及
的值。
四,装置和流程
离心泵性能实验装置与流程图
1—蓄水池;
2—底阀;
3—真空表;
4—离心泵;
5—灌泵阀;
6—压力表;
7—流量调节阀;
8—孔板流量计;
9—活动接口;
10—液位计;
11—计量水槽(495×
495)mm;
12—回流水槽;
13—计量槽排水阀
五,实验步骤
本实验通过调节阀门改变流量,测得不同流量下离心泵的各项性能参数。
流量可通过计量槽和秒表测量。
检查电机和离心泵是否正常运转。
打开电机电源开关,观察电机和电源泵的运转情况,如无异常,则可切断电源,准备在实验时使用。
灌泵。
打开灌泵阀,排出泵内气体。
当有连续液体流出时,灌泵结束,关闭排气阀和灌泵阀。
关闭流量调节阀,点击电源绿色按钮启动,开始实验。
从小到大依次调节流量调节阀,待稳定后,读取压力表、真空表、功率表以及孔流计压降示数,而后用计量槽计量液体流量,记录读数前、读数后的标尺刻度以及所用时间。
共测10组。
为防止因水面波动而引起的误差,测量时液面计高度差应不小于200mm。
调节流量至使压力表示数为0.16MPa左右固定不动,改变频率,分别记录压力表、真空表及孔流计压降示数。
共测7组。
调节流量至使压力表示数为0.09MPa左右固定不动,改变频率,分别记录压力表、真空表及孔流计压降示数。
关闭流量调节阀,停泵,记录相关数据,整理现场。
六,实验数据记录及处理
1,离心泵性能曲线测定及孔板流量计孔流系数测定原始数据表(频率f=50Hz)
序号
水流量L/h
水流量m3/s
水温℃
出口压力m
入口压力m
电机功率
1
5860
0.00162778
25.3
7.9
-0.4
0.4
2
5580
0.00155
8.3
0.39
3
5240
0.00145556
8.9
-0.3
4
4450
0.00123611
25.4
10
-0.1
0.36
5
3530
0.00098056
25.5
11.2
0.1
0.34
6
2970
0.000825
25.7
11.7
0.2
0.32
7
2660
0.00073889
12
0.31
8
2410
0.00066944
12.2
0.3
9
2260
0.00062778
12.3
1860
0.00051667
12.6
0.28
11
1570
0.00043611
12.9
1350
0.000375
13.1
0.27
13
1010
0.00028056
13.4
0.26
14
840
0.00023333
13.5
0.25
15
640
0.00017778
13.6
0.24
16
460
0.00012778
13.7
17
14.2
0.23
扬程
有效功率
轴功率
效率η
7.290851905
0.115956
0.322101
7.729017264
0.117052
0.351
0.33348
8.472849284
0.120498
0.343299
9.864057964
0.119134
0.324
0.367696
11.35153137
0.108755
0.306
0.355407
11.99490109
0.096688
0.288
0.335722
12.31569592
0.088912
0.279
0.31868
12.53079788
0.081962
0.303564
12.63914417
0.077526
0.287132
13.0587797
0.065923
0.252
0.261598
13.37063131
0.056973
0.226084
13.57828535
0.04975
0.243
0.204735
13.98784575
0.038343
0.234
0.163861
14.09159295
0.032126
0.225
0.142783
14.19511971
0.024657
0.216
0.114152
14.29747884
0.01785
0.082638
14.8
0.207
以第一组数据为例,计算过程如下:
t=20oC时,ρ=998.2kg/m3,μ=1.305mPa.s
t=30oC时,ρ=995.7kg/m3,μ=1.005mPa.s
内插得:
t=25.5oC时,ρ=997kg/m3,μ=1.1111mPa.s
流量Q=A*Δh/t=5860/1000/3600=0.00163m3/s
扬程He=H压力表+H真空表+H0=(P压力表‐P真空表)/ρg+ΔZ+(U2^2-U1^2)/2/9.8=7.29
由泵轴输入离心泵的功率N轴=N电*η电*η转=0.4Kw
泵的有效功率Ne=Q*He*ρ/102=0.116Kw
泵的总效率η=Ne/N轴=0.116/0.36=32.3%
离心泵特性曲线
(2)
7500
0.00208333
21.7
11.6
-1
0.68
7290
0.002025
22.1
-0.9
0.67
6220
0.00172778
22.3
-0.5
0.62
5730
0.00159167
22.5
0.61
5340
0.00148333
22.6
15.6
0.59
4570
0.00126944
22.9
16.8
0.56
4210
0.00116944
23
17.3
0.54
3750
0.00104167
23.2
17.9
0.52
3270
0.00090833
18.5
0.49
2780
0.00077222
23.4
18.9
0.47
2370
0.00065833
23.5
19.4
0.44
2220
0.00061667
233.5
19.6
2050
0.00056944
23.6
19.8
0.43
1840
0.00051111
23.7
20
0.42
1510
0.00041944
23.8
20.4
1210
0.00033611
820
0.00022778
21
0.37
18
390
0.00010833
21.4
19
21.9
0.35
10.12979475
0.206196
0.612
0.336922
10.6668008
0.211048
0.603
0.349996
13.239037
0.223494
0.558
0.400527
14.40880387
0.224079
0.549
0.408159
15.06024347
0.218269
0.531
0.411053
16.65116143
0.206528
0.504
0.409778
17.1888216
0.196402
0.486
0.40412
17.93244869
0.182511
0.468
0.389981
18.67259666
0.165719
0.441
0.375779
19.20791797
0.144925
0.423
0.342613
19.73307598
0.126929
0.396
0.320529
19.9412793
0.12015
0.30341
20.24992822
0.112667
0.387
0.291129
20.45966139
0.102173
0.378
0.270298
20.87283316
0.085542
0.237615
22.1825556
0.072848
0.207543
21.59198852
0.048054
0.333
0.144305
21.99818776
0.023285
0.071866
0.315
2,管路特性曲线测定数据处理表
(1)
1870
0.00051944
24.1
19.9
1670
0.00046389
24.2
16.2
1490
0.00041389
1360
0.00037778
24.3
11.1
1280
0.00035556
1070
0.00029722
7.4
860
0.00023889
5.2
650
0.00018056
3.4
440
0.00012222
140
3.8889E-05
入口压力
电机频率
50
20.35833528
0.103324
45
16.66677093
0.075542
40
13.37354804
0.054082
37
11.57796246
0.042736
35
10.48047886
0.036409
30
7.986358791
0.023193
25
5.791187843
0.013517
3.994966014
0.007048
2.597693302
0.003102
1.599766471
0.000608
0.6
流量Q=A*Δh/t=1870/1000/3600=0.0052m3/s
H=He=H压力表+H真空表+H0=(P压力表‐P真空表)/ρg+0.85
=20.35
So=π*(0.0242/2)2=0.00046m2,Δp=7.6*103Pa
3,管路特性曲线测定数据处理表
出口压力
24.5
3360
0.00093333
24.6
14.6
2980
0.00082778
2590
0.00071944
9.1
2190
0.00060833
24.7
6.7
1800
0.0005
4.7
1410
0.00039167
24.8
3.1
870
0.00024167
1.9
560
0.00015556
1.3
330
9.1667E-05
0.9
14.76548712
11.89419216
9.420074598
7.142855619
5.161396177
3.576312265
2.490981718
1.896263531
1.498702483
空流系数校正:
1260
0.00035
1610
0.00044722
1970
0.00054722
2210
0.00061389
2530
0.00070278
2820
0.00078333
2990
0.00083056
3200
0.00088889
3480
0.00096667
孔板压降Kpa
孔流系数
流速m/s
雷诺数Re
1.36
0.817815
1.37541
27517.39751
2.26
0.816421
1.757468
35161.11904
3.5
0.805835
2.150442
43023.23261
4.47
0.801156
2.412425
48264.64166
5.82
0.804814
2.761736
55253.18706
7.38
0.79735
3.078298
61586.55633
8.19
0.80279
3.263869
65299.22107
9.5
0.798073
3.493104
69885.45399
11.26
0.797521
3.798751
76000.43121
13.09
0.797311
4.093482
81897.0164
以第一组数据计算为例:
Vs=Co*So*(2*Δp/ρ)^0.5
Co=Vs/So*(ρ/2/ΔP)^0.5=0.00035/(3.14/4*0.018^0.5)*(997/2/1360)^0.5=0.82
七,实验结果作图分析
1,离心泵特性曲线
离心泵特性曲线1
离心泵特新曲线2
结果分析:
1,由泵的特性曲线(红色)得,扬程He随着流量的增大而减小,且呈2次方的关系;
2,分析效率曲线可知,该泵的最大效率为37%左右,此时的流量为0.00165m3/s,所以该泵的适宜工作范围为0.0012~0.0021m3/s。
2,CO-Re曲线
由图知,当Re大于61500时C0接近于一定值0.83,使用该孔板流量计时,应使其在C0在定值的条件下。
3,管路特性曲线
(蓝色为表2的曲线,红色为表3的曲线)
1,管路的特性曲线为
,由上图可知H与Q成二次方关系(曲线为抛物线),该式成立;
2,比较两条曲线,可得在同样的频率下,关小阀门,H增大;
3,H随流量的增加而增大,当流量为0时,H为一定值。
八,思考题
1,根据离心泵的工作原理,分析为什么离心泵启动前要灌泵?
在启动前为何要关闭调节阀?
这跟“气蚀”有关系吗?
离心泵是靠叶轮旋转产生的离心力把水排出,泵内的水排出后形成真空,又把水吸进泵中,依次循环工作。
由于管道内形不成真空,且离心泵精度低,需要将内部空气排出,所以启动前要灌泵。
这和气蚀没有关系,气蚀是因为离心泵的安装高度过高,是泵里面的压强小于流体的饱和蒸汽压。
启动前关闭调节阀可以避免启动电流过大,保护电机。
2、通过阀门由小到大改变流量时,泵出口压力表和入口压力表的读数有什么变化规律?
当流量调节阀开度增大时,压力表读数减小,真空表读数增大。
3.用实验中的离心泵分别输送20℃下的水和乙醇,泵的特性曲线和安装高度有什么变化?
管路特性曲线是否有变化?
在用离心泵输送水和乙醇的时,根据泵的特性曲线方程:
He=A+BQ(A=ΔZ+ΔP/ρ/g,B=λ*8/π^2/g*(L+ξLe)/d^5可知,在流量相同的情况下,由于乙醇的密度小于水的密度,所以乙醇的He应该大于水的He,也就是说,在流量相同的情况下,输送乙醇的泵的特性曲线应该向上移动,在相同压力下,乙醇的饱和蒸汽压小于水的饱和蒸汽压,所以输送乙醇的离心泵的安装高度应该可以比输送水的离心泵的安装高度高一些。
管路特性曲线也会有变化,乙醇的粘度大于水的粘度(在相同条件下),水的密度大于乙醇的密度,所以在流量和管径相同时候,可以计算出,水的雷诺数大于乙醇的雷诺数,在相同的流量下,输送乙醇的管路特性曲线也应该较输送水的管路特性曲线上移。
4.在流体阻力实验中,想用孔板流量计代替涡轮流量计测流量。
已知不锈钢管道尺寸Ф32×
3mm,流量范围0.6~6m3/h,使用的离心泵与本实验相同。
请设计一款孔板流量计,确定孔口尺寸和压差范围。
t=20oC时,ρ=998.2kg/m3,μ=1.005mPa.s
d=32-3×
2=26mm=0.026m,
u=qv/A=qV/3600/[π×
(0.026/2)2]=0.3139~3.139m/s
Re=duρ/μ=0.026×
u×
998.2/(1.005×
10-3)=8106.2~81062
取m=0.20,则d0=
*d=0.201/2*0.026=0.01163m,
查《化工原理》教材图1-52,可知C0=0.612
由
得:
△p=(ρ/2)*[VS/(C0*S0)]2=998.2/2*[qv/0.612/π/(0.0263/2)2]2=131.3~13130Pa
则量程为0
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