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实验教学

流体输配管网

实验指导书

李军编

广东海洋大学

目录

离心泵特性曲线的测定——————————————————1

离心式风机性能实验———————————————————6

热网水力工况实验————————————————————9

离心泵特性曲线的测定

一、实验目的

在化工厂或实验室中，经常需要各种输送机械用来输送流体。根据不同使用场合和操作要求，选择各种类型的流体输送机械。离心泵是其中最常用的一类液体输送机械。离心泵的特性由厂家通过实验直接测定，并提供给用户在选择和使用泵时参考。

本实验采用单级单吸离心泵装置，实验测定在一定转速下泵的特性曲线。通过实验了解离心泵的构造、安装流程和正常的操作过程，掌握离心泵各项主要特性及其相互关系，进而加深对离心泵的性能和操作原理的理解。

二、实验原理

离心泵主要特性参数有流量、扬程、功率和效率。这些参数不仅表征泵的性能，也是选择和正确使用泵的主要依据。

1．泵的流量

泵的流量即泵的送液能力，是指单位时间内泵所排出的液体体积。泵的流量可直接由一定时间t内排出液体的体积V或质量m来测定。

即m3/s

或m3/s

若泵的输送系统中安装有经过标定的流量计时，泵的流量也可由流量计测定。当系统中装有孔板流量计时，流量大小由压差计显示，流量Vs与倒置U形管压差计读数R之间存在如下关系：

m3/s

式中C0——孔板流量系数；

S0——孔板的锐孔面积。

2．泵的扬程

泵的扬程即总压头，表示单位重量液体从泵中所获得的机械能。

若以泵的压出管路中装有压力表处为B截面，以及入管路中装有真空表处为A截面，并在此两截面之间列机械能衡算式，则可得出泵扬程He的计算公式：

式中PB——由压力表测得的表压强，Pa；

PA——由真空表测得的真空度，Pa；

H0——A、B两个截面之间的垂直距离，m；

UA——A截面处的液体流速，m/s；

UB——B截面处的液体流速，m/s。

3．泵的功率

在单位时间内，液体从泵中实际所获得的功，即为泵的有效功率。若测得的流量Vs[m3/s]，扬程为He[m]，被输送液体的密度为[kg/m3]，则泵的有效功率可按下式计算：

W

泵轴所作的实际功率不可能全部为被输送液体所获得，其中部分消耗于泵内的各种能量损失。电动机所消耗的功率又大于泵轴所做出的实际功率。电机所消耗的功率可直接由输入电压U和电流I测得，即

W

4．泵的总效率

泵的总效率可由测得的泵有效功率和电机实际消耗功率计算得出，即

这时得到的泵的总效率除了泵的效率外，还包括传动效率和电机的效率。

5．泵的特性曲线

图1离心泵特性曲线上述各项泵的特性参数并不是孤立的，而是相互制约的。因此，为了准确全面地表征离心泵的性能，需在一定转速下，将实验测得的各项参数即：He、N、η与Vs之间的变化关系标绘成一组曲线。这组关系曲线称为离心泵特性曲线，如图1所示。离心泵特性曲线对离心泵的操作性能得到完整的概念，并由此可确定泵的最适宜操作状况。

图1离心泵特性曲线

通常，离心泵在恒定转速下运转，因此泵的特性曲线是在一定转速下测得的。若改变了转速，泵的特性曲线也将随之而异。泵的流量Vs、扬程He和有效功率Ne与转速n之间，大致存在如下比例关系：

；；

三、实验装置

本实验装置主体设备为一台单级吸离心水泵。为了便于观察，泵壳端盖用透明材料制成。电动机直接连接半敞式叶轮。离心泵与循环水槽、分水槽和各种测量仪表构成一个测试系统。实验装置及其流程如图2的所示。

图2离心泵实验仪流程图

1．循环水槽；2．底阀；3．离心泵；4．真空表；5．注水槽；6．压力表；7．调节阀；

8．孔板流量计；9．分流槽；10．电流表；11．调压变压器；12．电压表；13．倒置U形管压差计

泵将循环水槽中的水，通过吸入导管吸入泵体的，在吸入导管上端装有真空表，下端装有底阀(单向阀)，底阀的作用是当注水槽向泵体内注水时，防止水的漏出。

水由泵的出口进入压出导管。压出导管沿程装有压力表、调节阀和孔板流量计。由压出导管流出的水，用转向弯管送入分流槽。分流槽分为二格，其中一格的水可流出用以计量，另一格的水可流回循环水槽。根据实验内容不同可用转向弯管进行切换。

四、实验方法

在离心泵性能测定前，按下列步骤进行启动操作：

(1)充水。打开注水槽下的阀门，将水灌入泵内。在灌水过程中，需打开调节阀，将泵内空气排除。当从透