离心泵特性曲线测定实验装置说明书

  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了解并熟悉离心泵的工作原理。

  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升，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。

  流体在流动过程中要消耗能量以克服流动阻力。因此，流动阻力的测定颇为重要。测定流体阻力的基础原理如图2-1所示，水从贮槽由离心泵输入管道，经流量计计量后回到水槽，循环利用。改变流量并测定直管与管件的相应压差，即可测得流体流动阻力。

  局部阻力主要是由于流体流经管路中管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部位置时所引起的阻力损失，在局部阻力件左右两侧的测压点间列柏努利方程有：

  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同时稍开泵入口压差计的连通阀；记录下泵在一定转速下的进出口压力、流量等于原始记录表格中。（注意若开始就将流量开得很大则可能会使文丘里管压差计变成流体的另一通道而不能测压。）

  3、流量的测量以流量计的读数为准，孔板的安装是为了加深学生对孔板流量计的印象，同时也可以用它的结果与转子流量计做比较。喉颈处的通径为15mm，孔流系数CV为0.5。

  4、压差计均采用L为1000mm和800mm型。指示液为四氯化碳或水银，须避免溅出有害人体健康。

  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=KBQ2

  流体在流动过程中为克服流动阻力必定要消耗能量。流体流动阻力产生根本的原因是流体具有粘性，流动时存在着内磨擦，管壁或其它形状固体壁面，促使流动流体的内部发生相对运动，为流体流动阻力的产生提供了条件，因此液体阻力的大小与流体的物性、流动状况及壁面等因素有关。

  通常将流体在管路中流动时的阻力分成直管阻力和局部阻力两部分，直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内磨擦力（即粘性力）产生的阻力。局部阻力（形体阻力）主要是由于流体经管路中管件、阀门及管截面形状和尺寸突然扩大缩小等局部地方引起流体边界层分离造成的阻力。

  3、湍流时流量由小（大）到大（小）测8~10组数据，计算λ、ζ、Re值。

  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，泵的性能亦将发生明显的变化，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明显的变化。此外，改变泵的转速或叶轮直径，泵的性能也会发生明显的变化。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。

  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。

  1、本实验装置主要是由离心泵、PVC水箱、压力表、流量计、孔板、U型压力计等组成。

  2、离心泵采用20－110型小流量离心管道泵，流量为2.5 /hr,扬程为15m，输入功率为370W，必需汽蚀余量（NPSH）r为2.3m。

  由式（1 - 1）可知，欲测定λ，需知道I、d、（P1- P2）、u、ρ、μ等。

  离心泵在指定的管路上工作时，当生产任务发生明显的变化，或已选好的泵在特定管路中运转所提供的流量不符合标准要求的，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。

  流体阻力产生的根源是流体具有粘性，流动时存在内摩擦。而壁的形状则促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件，流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素相关。流动阻力可分为直管阻力和局部阻力。

  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。

  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；

  化工生产中所处理的原料及产品，大多为流体。按照生产的基本工艺的要求，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，由于各种各样的因素的制约，如场地、设备费用、工艺技术要求等等；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。

  化工生产中，流体流动的基础原理及其流动规律被大范围的应用，主要有以下几个方面的应用：

  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。