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離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)使用說明書
2022-09-08
離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)使用說明書
一、流體輸送操作單元簡(jiǎn)介:
液體和氣體統(tǒng)稱為流體。
流體
的特征是具有流動(dòng)性,即其抗剪和抗張的能力很小,無固定形狀,隨容器的形狀而變化;在外力作用下其內(nèi)部發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
化工生產(chǎn)中所處理的原料及產(chǎn)品,大多為流體。按照生產(chǎn)工藝的要求,制造產(chǎn)品時(shí)往往需要把他們依次輸送到各設(shè)備內(nèi),進(jìn)行反應(yīng);產(chǎn)品又常需輸送到貯罐內(nèi)貯存。如果欲達(dá)到上述所規(guī)定的條件,把流體從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備,首先,設(shè)備之間需用管道聯(lián)接,其次,需要輸送設(shè)備給流體以一定的速度;どa(chǎn)中,由于各種因素的制約,如場(chǎng)地、設(shè)備費(fèi)用、工藝要求等等;各設(shè)備之間流體流動(dòng)需要消耗能量,流體以一定速度在管內(nèi)流動(dòng)亦需要能量。這樣,就必須有一能給流體提供能量的輸送設(shè)備。我們把為液體提供能量的輸送設(shè)備稱為泵,為氣體提供能量的輸送設(shè)備稱為風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)。泵種類很多,按照工作原理的不同,分為離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵等幾種;風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)有通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵等。其作用均是:對(duì)流體做功,提高流體的壓強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)介紹離心泵。
離心泵一般用電機(jī)帶動(dòng),在啟動(dòng)前需向殼內(nèi)罐滿被輸送的液體,啟動(dòng)電機(jī)后,泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn),充滿葉片之間的液體也隨著轉(zhuǎn)動(dòng),在離心力的作用下,液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量,使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高,同時(shí)增加了液體的動(dòng)能。液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后,由于泵殼中流道逐漸加寬,
液體
的流速逐漸降低,一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能,使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提高,于是液體以較高的壓強(qiáng),從泵的排出口進(jìn)入管路,輸送至所需的場(chǎng)所。
化工生產(chǎn)中,流體流動(dòng)的基本原理及其流動(dòng)規(guī)律被廣泛應(yīng)用,主要有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用:
1)流體的輸送;
2)壓強(qiáng)、流速和流量的測(cè)量;
3)為強(qiáng)化流體的傳熱、傳質(zhì)提供適宜的流動(dòng)條件
一個(gè)完整的流體輸送系統(tǒng)所必須包括的主要設(shè)備及儀表有:
1)泵(或風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)):對(duì)流體作功,提高流體壓強(qiáng):
2)進(jìn)、出口閥門;控制流體流量;
3)壓力表;測(cè)量流體的壓強(qiáng);
4)管道;流體流動(dòng)的通道。
二、設(shè)備性能與主要技術(shù)參數(shù):
1、本實(shí)驗(yàn)裝置主要是由離心泵、不銹鋼水箱、壓力傳感器、渦輪流量計(jì)、 功率表、不銹鋼框架等組成。
2、離心泵采用25SG2.5-15G型管道離心泵,額定功率:0.37KW,轉(zhuǎn)速:2800r/min,吸程:8m,效率:34%,流量:2.5m3/h,揚(yáng)程:15m,必須汽蝕余量:2.3m。
3、壓力表壓力傳感器量程為(0-0.6Mpa),真空表采用負(fù)壓傳感器量程為(-0.1-0Mpa)。
4、流量測(cè)量采用渦輪流量計(jì):0.6~6 m3 /h。
5、蓄水箱容積約80L,不銹鋼材質(zhì)。
6、金屬操作臺(tái)架上裝有一電控箱,除開關(guān)指示燈外,還裝有功率表、壓力顯示儀、流量顯示儀。
三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
1、了解離心泵的結(jié)構(gòu)和特性,熟悉離心泵的操作;
2、掌握離心泵主要參數(shù)的測(cè)定方法,測(cè)量一定轉(zhuǎn)速下的離心泵特性曲線;
3、了解并熟悉離心泵的工作原理。
四、實(shí)驗(yàn)原理及要求:
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(yáng)程He,功率N,和效率η。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、η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η與流量Q之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,若以曲線H~Q、N~Q、η~Q表示,則稱為離心泵的特性曲線,可由實(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)定。在實(shí)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,改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑,泵的性能也會(huì)發(fā)生變化。因此,用戶在使用時(shí)要根據(jù)介質(zhì)的不同,重新校正其特性曲線后選用。
2、曲線的測(cè)定
(1)流量Q的測(cè)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渦輪流量計(jì)或用壓差式流量計(jì)讀出的壓差值來確定流量;
(2)揚(yáng)程(壓頭)He的測(cè)定
根據(jù)泵進(jìn)出口管上安裝的真空表和壓力表讀數(shù)可計(jì)算出揚(yáng)程:
其中:出P、入P—— 分別為泵出口壓力表和入口真空表測(cè)得的讀數(shù)(P
a
)
ρ ——輸送液體密度 (Kg/3m)
h
0
──兩測(cè)壓口間的垂直距離,(m)
(3)功率N的測(cè)定
由三相功率表直接測(cè)定電機(jī)功率N(Kw);
(4)功率η的測(cè)定
Ne=HeQρg/102
η
泵
=Ne/N
軸
×100%
或:η
總
=Ne/N
電
×100%
η
總
=η
電
η
傳
η
泵
其中:He──揚(yáng)程,m;
u1、u2──泵進(jìn)、出口管內(nèi)流體流速,m/s。
Ne──離心泵有效功率,Kw。
Q──泵的流量,m3/s;
ρ──流體密度,Kg/m3。
N
軸
、N
軸
──泵的軸功率,電機(jī)的輸入功率;
η
電
、η
傳
、η
泵
──電機(jī)效率、傳動(dòng)效率、泵的效率。
3、離心泵的工作點(diǎn)與調(diào)節(jié)
(1)管路特性曲線與泵的工作點(diǎn):
當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中時(shí),實(shí)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(duì)一特定的管路系統(tǒng),可得出:He=K+BQ
2
。
其中:操作條件一定時(shí),K為常數(shù)。由上式看出,在固定管路中輸送流體時(shí),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)系標(biāo)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H~Q與其所在管路的特性曲線繪于同一坐標(biāo)圖上,兩線交點(diǎn)M稱為泵在該管路上的工作點(diǎn),該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求,又為離心泵所能提供。
(2)離心泵的流量調(diào)節(jié):
離心泵在指定的管路上工作時(shí),當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)發(fā)生變化,或已選好的泵在特定管路中運(yùn)轉(zhuǎn)所提供的流量不符合要求的,都需要對(duì)離心泵進(jìn)行流量調(diào)節(jié),實(shí)質(zhì)上是改變泵的工作點(diǎn),因此,改變兩種特性曲線之一均可達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。調(diào)節(jié)流量最直接的方法是:改變離心泵出口管路上調(diào)節(jié)閥門的開度,閥門開大,管路局部阻力減小,管路特性曲線變得平坦,工作點(diǎn)流量加大,揚(yáng)程減小,反之亦然;調(diào)節(jié)流量的另一方法時(shí):改變泵的轉(zhuǎn)速以改變泵的特性曲線,以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。
五、實(shí)驗(yàn)流程圖
六、實(shí)驗(yàn)操作步驟與注意事項(xiàng)
1、檢查水槽內(nèi)的水是否保持在一定的液位,水不能太少,必要時(shí)應(yīng)向水槽 加水;
2、泵啟動(dòng)前,泵殼內(nèi)應(yīng)注滿被輸送的液體(本實(shí)驗(yàn)為水);并且泵的出口閥 需關(guān)閉,避免泵剛啟動(dòng)時(shí)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)。若出現(xiàn)泵無法輸送液體,則說明泵未灌滿或者其內(nèi)有空氣,氣體排盡后必然可以輸送液體。
3、泵啟動(dòng)后,待泵的出口有一定的壓力后再開啟泵出口閥但幅度不要太大。 記錄下泵在一定轉(zhuǎn)速下的壓力、流量等于原始記錄表格中。
4、關(guān)泵時(shí),應(yīng)注意泵的出口閥門必須關(guān)閉,再停泵。
5、須定期清洗水箱,以免污圬過多。
七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表
序號(hào)
渦輪流量計(jì)(m
3
/h)
壓力表(MPa)
真空表(MPa)
功率表 W
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