北京化工大学
实验报告
课程名称：化工原理实验实验日期：2010 年10 月28 日班级：化工0808 学生姓名：
一、实验名称：
离心泵性能曲线
二、组员介绍：
实验时间：2010年10月28日
报告人：
三、报告摘要：
本实验以水为流动介质，实验装置主要由水槽、离心泵、真空表、压力表、控制阀以及孔板流量计等组成，在常温常压下测定了离心泵在恒定转速下的特性
与效率 随流量Q的变化关系，通曲线，并探讨了离心泵的扬程e
H、轴功率N
轴
上升，而泵的总效率先增过实验可知随着流量增大，扬程e
H下降，轴功率N
轴
C随雷诺数Re的变化大后减小。依据孔板流量计的测量原理测定了其孔流系数
C约为0.845347。在测定管路特性曲线时，通过调节离心泵的工关系，并测得
作频率调节流量，并由孔板流量计测定，得到在不同开度下的管路特性曲线，有图得知随着流量的增加，管路的压头递增。在整个实验过程中，进展顺利，基本达到了预期的实验目的。
四、实验目的及任务：
①了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。
②测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围。
③熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。
④测定孔板流量计的孔流系数。
⑤测定管路特性曲线。
五、基本理论：
1. 离心泵特性曲线测定
离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。其中理论压头与流量的关系，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到，如图1所示。由于液体流经泵时，不可避免地会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此通常采用实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He Q -、N Q -和Q η-三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，根据此曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。
图1
(1)泵的扬程He
0e H H H H =++压力表真空表
式中 H 压力表——泵出口处的压力，2m H O ；
H 真空表——泵入口处的真空度，2m H O ；
0H ——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，00.85H m =。
(2) 泵的有效功率和效率
由于泵在运转过程中存在种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为
低，而输入泵的功率又比理论值为高，所以泵的总效率为
Ne
N η=
轴
e 102
QHe N ρ
=
式中 e N ——泵的有效功率，kW ； Q ——流量，3/m s ； He ——扬程，m ； ρ——流体密度，3/kg m 。
由泵轴输入离心泵的功率N 轴为N N ηη=电电轴转 式中 N 电——电机的输入功率，kW ； η电——电机效率，取0.9；
η转——传动装置的传动效率，一般取1.0。 2. 孔板流量计孔流系数的测定 孔板流量计的构造原理如图2所示
图2
在水平管路上装有一块孔板，其两侧接测压管，分别与压差传感器的两端相连。孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减少，造成
孔板前后压强差，作为测量的依据。若管路直径为1d ，孔板锐孔直径为0d ，流体流经孔板前后所形成缩脉的直径为2d ，流体密度为ρ，孔板前侧压导管截面处和缩脉截面处的速度和压强分别为1u 、2u 与1p 、2p ，根据伯努利方程，不考虑能量损失，可得
222112
2u u p p gh ρ
--== 或
=由于缩脉的位置随流速的变化而变化，故缩脉处截面积2S 难以知道，孔口的面积为已知，且测压口的位置在设备制成后也不改变，因此，可用孔板孔径处的0u 代替2u ，考虑到流体因局部阻力而造成的能量损失，用校正系数C 校正后，则有
= 对于不可压缩流体，根据连续性方程有
1
1
S u u
S = 经过整理可得
0u C
=
令0C =
，则又可以简化为
0u C =根据0u 和2S ，即可算出流体的体积流量s V 为
00s V u S g h
==或
0s V C S =
式中 s V ——流体的体积流量，3/m s ；
p ?——孔板压差，Pa ；
0S ——孔口面积，2
m ；
ρ——流体的密度，3/kg m ；
0C ——孔板系数。
孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由实验测定。当01/d d 一定，雷诺数Re 超过某个数值后，0C 就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在0C 为常数的流动条件下使用。
六、 实验装置图及主要测试仪器仪表
图3
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
七、 实验操作要点：
本实验通过调节阀门改变流量，测得不同流量下的离心泵的各项性能参数。流量可通过计量槽和秒表测量。
①检查电机和离心泵是否正常运转。打开电机的电源开关，观察电机和离心泵的运转情况，如无异常，就可切断电源，准备在实验时使用。
②在进行实验前，首先要灌泵（打开灌泵阀），排出泵内的气体（打开流量
调节阀）。灌泵完毕后，关闭调节阀及灌水阀即可启动离心泵，开始实验。
③实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，并用计量槽计量液体流量。当流量大时，应注意及时按动秒表和迅速移动活动接管，并多测取几次数据。
④为防止因水面波动而引起的误差，测量时液位计高度差值应不小于200mm 。
⑤测取10组数据并验证其中几组数据，若基本吻合后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号、额定流量、扬程和功率等）。
⑥测定管路特性曲线时，固定阀门开度，改变频率，测定8～10组数据，并记录。
⑦实验完毕，停泵，记录相关数据，清理现场。 八、 实验数据整理：
压力表和真空表测压口之间的垂直距离：00.85H m = 计算水槽的底面积：495495mm mm ? 电机功率：0.9η=电
传动装置的传动效率： 1.0
η=轴
泵铭牌数据：流量：4.5 3/m h 配用功率：0.75kW 扬程：20m 转速：2900/min r
1. 离心泵特性曲线和孔板流量计孔流系数的测定
2.管路特性曲线的测定
以下数据为在3个不同开度下，调整频率所测得
九、 实验结果和讨论：
1．离心泵特性曲线的绘制
离心泵的特性曲线分为三条，均以流量Q 为横坐标，而纵坐标分别为扬程
e H 、效率η、轴功率N 轴。
其中取温度为16.3C ?，通过查表可知，此温度下的密度998.8933kg /m ，粘度为1.10261310Pa s -??。则由上述关系式可求得：
用Origin 软件作图4得：
图4
图中以圆点为代表的是扬程，以正方形为代表的是效率，而以三角形为代表的是轴功率。
结果分析：
①从图4中可以看出，随着流体流量的增加，扬程（e
H）呈现下降的趋势；而轴功率（N
）呈现上升的趋势。
轴
②随着流体流量的增加，泵的总效率呈现先增大后减小的趋势，存在着最大功率。由效率曲线得知，在流量约为5.13/
m h时，对应的最大功率约为0.31。
③查阅资料得知，离心泵的优先工作范围在最佳效率点流量的70﹪~120﹪，所以由此确定离心泵的最佳工作范围是 3.57~6.123/
m h。铭牌上的标示3
，恰好在这个范围之内，验证了实验结果的正确性。
4.5/
Q m h
2．孔板流量计空流系数的测定
根据所测数据得到的计算量如下：
用Origin软件作图5得：
图5
结果分析：
从图5中分析看出，孔流系数C0随雷诺数Re的变化并不明显，一开始，C0随Re的增加呈现微弱震荡，但当雷诺数超过某个数值后，C0就接近于某个定值了，说明此时管路中流体已处于完全湍流状态。从数据结果分析来看，所求的C0的定值约为0.845347。
3．管路特性曲线的绘制
根据所测数据得到的计算量如下：
开度1 开度2 开度3
用Origin软件作图得：
图6
其中正方形对应的是第一个开度的数据，而三角形对应的是第二个开度的数据，圆形对应的是第三个开度的数据。
结果分析：
①由图6可看出，随着流体流量的增加，管路的压头呈现递增的趋势。
②管路特性方程表明，管路中流体的流量与所需补加能量的关系。由图6
可分析，第三个开度对应的曲线阻力损失较大，第一个开度对应的曲线阻力损失较小。由此，可得出结论：低阻管路系统的特性曲线较为平坦（开度1），高阻管路的特性曲线较为陡峭（曲线3）。所以，可判断，为减少能量损失，在管路中，应尽量减少不必要的阀门等器件。
十、 分析讨论：
①误差分析
1．在读取水的流速时，由于秒表的起止与流体的起止很难做到同步，因此在此过程中有一定的误差。
2．在读取液面起止示数的时候，因为俯视或仰视或带来细微的误差。而且液面的刻度线不够精确，也将带来一定的误差。
3．显示器的示数并未稳定，便读数，也将带来一定的误差。
②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？
2.当改变流量调节阀开度时，压力表和真空表的读数按什么规律变化？
3.用孔板流量计测流量时，应根据什么选择孔口尺寸和压差计的量程？
4.试分析气缚现象与汽蚀现象的区别。
5.根据什么条件选择离心泵?
6.从所得的特性曲线中分析，如果要增加该泵的流量范围，可以采取哪些措施？
7.试分析允许汽蚀余量与泵的安装高度的区别。
8.允许汽蚀余量7S H m ，若选用密度比水轻的苯作介质，允许汽蚀余量将如何变化？为什么？
9.若要实现计算机在线测控，应如何选用测试传感器及仪表。
1.答：离心泵的压头是以被输送流体的流体柱高度表示的。在同一压头下，泵进、出口的压差与流体的密度成正比。如果泵启动时，泵体内是空气，而被输送的是液体，则启动后泵产生的压头虽为定值，但因空气密度太小，造成的压差或泵吸入口的真空度很小而不能将液体吸入泵内，因此离心泵启动前要灌泵；如果启动泵时，不关闭流量调节阀，那么泵刚开始时就对流体做功，而此时电机的转速很低，电流很大，很容易使电机烧毁，因此，启动前，应关闭流量调节阀。
2.答：由柏努力方程可推知，当改变流量调节阀开度，使流量逐渐增大时，压力表和真空表的读数都逐渐减小。
3.答：应根据测量所要求的精度值和能量损失的要求，以及使孔流系数0C 不随雷诺数Re 改变这三个方面来选择孔口尺寸和压差计的量程。
4.答：泵在运转时，吸入管路和泵的轴心常处于负压状态，若管路及轴封密封不良，则因漏入空气而使泵内流体的平均密度下降。若平均密度下降严重，泵将无法吸上液体，此成为气缚现象；而汽蚀现象是指泵的安装位置过高，使叶轮进口处的压强降至液体的饱和蒸汽压，引起液体部分气化的现象，汽蚀现象会使
泵体振动并发生噪声，流量、扬程和效率都明显下降，严重时甚至吸不上液体。
5.答: 选择原则是，使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。
6.答：可以减少泵所需要传送的量程，还可以减少液体的黏度，改变液体，使用比重较小的液体。
7.答：汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能力，单位用米标注，即()r NPSH 。吸程即为必需汽蚀余量h ?，即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。而离心泵安装高度＝水泵的允许真空值－吸水管的流速水头－吸水管的沿程水头损失－局部水头损失。
8.答：允许汽蚀余量（有效汽蚀余量）将变大，因为根据公式
2112v
p p u NPSH g g g
ρρ=+-，当密度降低时，有效汽蚀余量将变大。
9.答：本实验测量的量有流量、压强，所以可选用磁力转子流量计和压力传感器，使用同一的电脑终端进行控制流量调节阀，并自动记录不同流量条件下压强差，经过计算即可得到实验结果。
水泵的性能曲线图分析： 泵的特性曲线均在一定转速下测定，故特性曲线图上注出转速n值。 水泵的性能曲线图上水平座标标示流量，垂直座标标示压力（扬程），其中有根流量与压力曲线，一般情况下当压力升高时流量下降，你可以根据压力查到流量，也可从流量查到压力；还有根效率曲线，其这中间高，两边低，标明流量与压力在中间段是效率最高，因此我们选泵时要注意泵运行时的压力与流量，处于效率曲线最高附近；再有一个功率（轴功率）曲线，其一般随流量增加而增加。注意其轴功率不应超过电机功率。 1、曲线:Q-H,流量与扬程曲线趋势图，粗线是推荐工作范围。扬程--流量曲线 以离心式水泵为例，水泵性能曲线图包含有Q-H（流量-扬程）、Q-N（流量-功率）、Q-n（流量-效率）及Q-Hs（流量-允许吸上真空高度）。每一个流量Q都相应于一定的扬程H、轴功率N、效率n和允许吸上真空高度Hs 。扬程是随流量的增大而下降的。 Q-H（流量-扬程）是一条不规则的曲线。相应于效率最高值的（Qo，Ho）点的参数，即为水泵铭牌上所列的各数据。它将是该水泵最经济工作的一个点。在该点左右的一定范围内（一般不低于最高效率点的10%左右）都属于效率较高的区段，称为水泵的高效段。在选泵时，应使泵站设计所要求的流量和扬程能落在高效段范围内。 因无法上图，请自找一幅水泵性能曲线图对照着看。主要就这些了。 GPM :加仑/分钟,流量单位 3.=gallons per minute 加仑/分,每分钟加仑数(等于4.546升/分) 273L/h。 其中ft是英尺，表示扬程。 1英尺=12英寸, 1英寸=2.54厘米所以, 1英尺=12×2.54=30.48厘米=0.3048米. 比如说自来水管道压力为0.2Mpa，它能供到多高的高度呢转换公式是什么请大家告诉我一下！谢谢 转换公式:高度H=P/(ρg) 压力为P=0.2 Mpa=200000 Pa 高度H=P/(ρg)=200000/(1000*9.8)= 20.41 m 以上是静压转换为压力高度的计算公式，实际在使用时，水以某一流量沿管道流动，流动中有沿程水头损失和局部水头损失，水并不能供到上述高度，应是上述高度再减去水在管道流动的水头损失。 0.1个兆帕理论上能撑起10米水柱， 水泵扬程与压力有什么关系 扬程就是压力。 压力的单位是bar 巴扬程单位是m 米1巴=10米 2、功率曲线(泵轴功率与流量的关系N-Q) HP与功率的比例关系? 答:HP是英制功率的计量单位,即马力。而KW是公制功率计量单位,它们的关系:1HP=0.75KW。 首先你要明白水泵性能曲线是由管路性能曲线和扬程流量曲线构成的，其实很简单。他的交点就是工况点，两水泵并联时流量叠加，扬程基本不变。串联时扬程叠加流量不变。 cdlf2系列里面还有多级叶轮的，根据叶轮代号查看对应极数的扬程（纵坐标），X+Y 对应的那个点。压力就是扬程，1公斤=10米 汽蚀余量 Capcity m3/h H (m) N (﹪) P (kw) Speed (rymin) (NPSH)r
离心泵的性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。它们之间的关系常用特性曲线来表示。特性曲线是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。 （一）离心泵的性能参数 1、流量 离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。 2、压头（扬程) 离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。压头的影响因素在前节已作过介绍。 3、效率 离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使泵的实际（有效）压头和流量均低于理论值，而输入泵的功率比理论值为高。反映能量损失大小的参数称为效率。 离心泵的能量损失包括以下三项，即 (1)容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。 (2)水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。这种损失可用水力效率ηh来反映。额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。 (3)机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。机械损失可用机械效率ηm来反映，其值在0.96～0.99之间。离心泵的总效率由上述三部分构成，即 η=ηvηhηm（2-14） 离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等因素有关。通常，小泵效率为50～70％，而大型泵可达90％。 4、轴功率N 由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为W或kW。离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有 Ne = HgQρ（2-15） 式中 Ne------离心泵的有效功率，W； Q--------离心泵的实际流量，m3/s； H--------离心泵的有效压头，m。 由于泵内存在上述的三项能量损失，轴功率必大于有效功率，即 （2-16） 式中 N ----轴功率，kW。 （二）离心泵的特性曲线 离心泵压头H、轴功率N及效率η均随流量Q而变，它们之间的关系可用泵的特性曲线或离心泵工作性能曲线表示。在离心泵出厂前由泵的制造厂测定出H－Q、N－Q、η－Q
离心泵知识、性能参数与特性曲线要正确地选择和使用离心泵，就必需了解泵的性能和它们之间的相互关系。离心泵的主要性能参数有流量、压头、轴功率、效率等。离心泵性能间的关系通常用特性曲线来表示。 一、离心泵的概念：水泵是把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机器。来增加液体的位能、压能、动能。原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸入口经水泵的过流部件输送到要求的高处或要求压力的地方。 二、离心泵的基本构造 离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮，吸液室，泵壳，转轴，托架，轴承及轴承箱，密封装置，基础台板等。 1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上
的的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 2、泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3、转轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。轴承的依托为轴承箱。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出，不利于散热；太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！ 5、密封装置。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封装置，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。
北京化工大学 实验报告 课程名称：化工原理实验实验日期：2010 年10 月28 日班级：化工0808 学生姓名： 一、实验名称： 离心泵性能曲线 二、组员介绍： 实验时间：2010年10月28日 报告人： 三、报告摘要： 本实验以水为流动介质，实验装置主要由水槽、离心泵、真空表、压力表、控制阀以及孔板流量计等组成，在常温常压下测定了离心泵在恒定转速下的特性 与效率 随流量Q的变化关系，通曲线，并探讨了离心泵的扬程e H、轴功率N 轴 上升，而泵的总效率先增过实验可知随着流量增大，扬程e H下降，轴功率N 轴 C随雷诺数Re的变化大后减小。依据孔板流量计的测量原理测定了其孔流系数 C约为0.845347。在测定管路特性曲线时，通过调节离心泵的工关系，并测得 作频率调节流量，并由孔板流量计测定，得到在不同开度下的管路特性曲线，有图得知随着流量的增加，管路的压头递增。在整个实验过程中，进展顺利，基本达到了预期的实验目的。 四、实验目的及任务： ①了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法。 ②测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围。 ③熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 ④测定孔板流量计的孔流系数。 ⑤测定管路特性曲线。 五、基本理论：
1. 离心泵特性曲线测定 离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。其中理论压头与流量的关系，可通过对泵内液体质点运动的理论分析得到，如图1所示。由于液体流经泵时，不可避免地会遇到种种阻力，产生能量损失，诸如摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此通常采用实验方法，直接测定其参数间的关系，并将测出的He Q -、N Q -和Q η-三条曲线称为离心泵的特性曲线。另外，根据此曲线也可以求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。 图1 (1)泵的扬程He 0e H H H H =++压力表真空表 式中 H 压力表——泵出口处的压力，2m H O ； H 真空表——泵入口处的真空度，2m H O ； 0H ——压力表和真空表测压口之间的垂直距离，00.85H m =。 (2) 泵的有效功率和效率 由于泵在运转过程中存在种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为
几种常见的离心泵性能曲线形式 几种常见的离心泵性能曲线形式： (1)平坦的性能曲线 这种性能曲线适用于流量调节范围较大，而压力要求变化较小的系统中。例如，对需要用调节阀调节流量。 而又必须维持一定液面或一定压力的系统中(如锅炉)，采用具有平坦性能曲线的泵，可以在一定范围内起到自动维持液面和压力的作用。 (2)陡降的性能曲线 这种性能曲线适用于在流量变化不大时要求压头变化较大的系统中，或在压头有波动时，要求流量变化不在的系统中。例如，在输送纤维浆液的系统中，为了避免在流速减慢时纤维浆液在管道中堵塞，也就是希望无论管路系统中的阻力增大多秒，而流速(流量)变化不大，因此，用具有陡降性能的泵比较合适。另外。轧钢过程中的除磷泵。对泵的曲线也有此种要求。 (3)有驼峰的性能曲线 具有这种曲线的泵在运行过程中可能出现不稳定工况。泵运行工况点由泵性能曲线与装置性能曲线交点确定，而有驼峰的泵性能曲线却常常与泵的装置特性曲线交于两点，使泵处于不稳定工况，影响泵的安全运行。因此，对有驼峰的性能曲线，
一般规定工作点扬程必须小于关死扬程(即出口阀门关闭，流量等于零时的扬程)，以免泵在不稳定工况运行。目前，常要用以下方法来消除性能曲线中的驼峰。 1)用减小叶片出口安放角的方法，可以得到平坦下降的性能曲线，从而消除驼峰。 2)使进入叶轮的液体有预旋，这样可以促使获得完全下降的性能曲线。液体有预旋后，泵的大流量区域性能曲线下降。具有半螺旋形吸入室泵，液体在进入叶轮时也有预旋，故泵的性能曲线也有同样现象。虽然有预旋后能促使获得完全下降的，陆能曲线，但负作用是泵的扬程减少了。 3)泵压出室(包括涡室和导叶的入口)面积不但影响关死扬程的大小，而且影响性能曲线的形状，压出室面积减少可使泵的关死扬程略有提高，使性能曲线变陡，并使最佳工况点向小流量方向移动;增大压出室面积能使关死扬程略有降低，使性能曲线平坦，最佳工况点向大流量方向移动。但需要注意的是，过分的增大或缩小压出室入口面积都要引起泵效率的降低。 4)有时，采用斜切叶轮外径的方法，使前后流线长度之差减小，来消除曲线的驼峰。
离心泵特性曲线的测定 一、 实验目的 1、了解离心泵的结构与特性，熟悉离心泵的使用。 2、测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围。 3、熟悉孔板流量计的构造、性能及安转方法。 4、测量孔板流量计的孔流系数C 随雷若数Re 变化的规律。 5、测定管路特性曲线。 二、 基本原理 离心泵的主要性能参数有流量Q 、压头H 、效率和轴功率N ，在一定转速下，离心泵的送液能力（流量）可以通过调节出口阀门使之从零至最大值间变化。而且，当期流量变化时，泵的压头、功率、及效率也随之变化。因此要正确选择和使用离心泵，就必须掌握流量变化时，其压头、功率、和效率的变化规律、即查明离心泵的特性曲线。 1、扬程H 的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2截面，列机械能衡算方程： ∑+++=+++f h g u g p H g u g p 2z 2z 2 2 222111ρρ 因两截面间的管长很短，通常将其阻力项∑f h 归并到泵的损失中，且泵的进出口为等径 管则有 式中 H 0 ：泵出口和进口的位差，对于磁力驱动泵32CQ-15装置，H 0= ρ：流体密度，kg/m 3 ； p 1、p 2：分别为泵进、出口的压强，Pa ； u 1、u 2：分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2：分别为真空表、压力表的安装高度，m 。 2、轴功率N 的测量与计算 N=N 电k 式中—N 电为泵的轴功率，k 为电机传动效率，取k= 3、效率η的计算 泵的效率η是泵的有效功率N e 与轴功率N 的比值。反映泵的水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率N e 可用下式计算： 故泵的效率为 %100g ?=N HQ ρη 4、泵转速改变时的换算 在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n? 下（可取离心泵的额定转
一、水泵的调速性能 水泵在改变转速时，其内部几何尺寸没有改变，所以，据水泵的相似原理可知：当转速变化时，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，得出：同一台水泵当转速变化时，水泵的主要性能参数将按上述比例定律而变化，并且，在变化过程中可保持效率基本不变，若水泵机组转速可调，我们就可以改变某台水泵的转速以适应当时需水量的变化，这样就可以避免水泵机组在低效率区域运转造成的电动机过载，另一方面，也可以避免供水压力偏高所造成的浪费。同时，水泵随着转速的变慢而使轴功率大为减少，电动机输入功率也随之减少，这就是调速水泵在供水系统中所起的节能作用。 二、变频恒压供水的节能原理 所谓恒压供水方式，就是针对离心泵“流量大时扬程低，流量小时扬程高”的特性，通过自控变频系统，无论流量如何变化，都使水泵运行扬程保持不变，即等于设计扬程。若采用关阀调节，当流量由Q2→Q1时，则工况点由A2变为A1，浪费扬程△H=H1-H3=△H1+△H2。若采用变频恒压供水，则自动将转速调至n1，工况点处于B1点（参见图1）。由于变频调速是无级变速，可以实现流量的连续调节，所以，恒压供水工况点始终处于直线H=H2上，在控制方式上，只需在水泵出口设定一个压力控制值，比较简单易行。显然，恒压
供水节约了H1－H2。而没有考虑△H2。因此，它不是最经济的供水调节方式，尤其在管路阻力大，管路特性曲线陡曲的情况下，△H2所占的比重更大，其局限性就显而易见。 图1 三、 四、减速的基本原理 根据交流电动机工作原理中的转速关系，n=60f(1-s)/p,从公式中得出：均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少，这就是水泵调速的节能作用。
主要是由三条特性曲线组成，分别是： H-qv曲线，表示泵的扬程与流量关系。 P-qv曲线，表示泵的轴功率与流量的关系。 η-qv曲线，表示泵的效率与流量的关系。 扬程随流量的增加而减少，轴功率随流量的增加而增加； 流量为零时，效率为零； 流量增加，效率增加，但当流量增大到某一标准值时，流量在增大，效率反而下降 1、特性曲线主要是用于选泵使用，不同曲线会极大影响泵的效率，泵并联运行也需要性能 曲线，合理配备水泵的台数。 2、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大， 会烧坏电机。 3、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题 或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 4、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好 用的。 5、当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线 影响造成的。 6、合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。 7、这个问题的条件不充分，如果选用的是同一台水泵，同样的电机功率，外网不变的情况 下，那么压力不会变化，轴功率会增加。 8、问题的本身就是错误的，有效压头并不一定随着流量的增加而下降，这与叶轮安装角有关，还有可能增加。但就通常使用的泵而言这个问题也是有问题的，扬程随着流量的增加可以大幅度降低的，这与泵的种类，也就是泵的性能曲线有关。 离心泵的特性曲线是将由实验测定的Q、H、N、η等数据标绘而成的一组曲线。此图由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。
一、离心泵的特性曲线定义 当转速n为常量时，列出扬程（H）、轴功率（N）、效率（η）以及允许吸上真空高度（HS）等随流量（Q）变化的函数关系，即：H=f（Q）；N=F（Q）；Hs= Ψ（Q）；η = φ（Q），我们把这些方程关系用曲线来表示，就称这些曲线为离心泵的特性曲线。 离心泵的特性曲线是液体在泵内运动规律的外在表现形式，这三条曲线需要根据试验的方法（采用离心泵特性曲线的测定装置，逐渐开启水泵出口阀门改变其流量，测得一系列的流量及相应的扬程和轴功率，然后将H-Q、N-Q、η一Q曲线绘制在同一张坐标纸上，即为一定型式离心泵在一定转速下的特性曲线），不同的水泵特性曲线不同，水泵的特性曲线由设备生产厂家提供。严格意义上讲，每一台水泵都有特定的特性曲线。 在水泵特性曲线上，对应任意流量点都可以找到一组与其相对应的扬程、轴功率和效率值，通常把这一组相对应的参数称为工况，其对应最高效率点的一组工况称为最佳工况。 在生产实践中，水泵的运行工况点是通过管路的特性曲线与水泵的特性曲线确定的（M工况点，见下图）。在选择和使用泵时，使水泵在高效区运行，以保证运转的经济和安全。 二、影响离心泵特性曲线的因素 离心泵的特性曲线与很多因素有关，如液体的粘度与密度、叶轮出口宽度、叶片的出口安放角与叶片数及离心泵的压出室形状等均会对离心泵的特性曲线产生影响。 1、叶轮出口直径对性能曲线的影响 在叶轮其他几何形状相同的情况下，如果改变叶轮的出口直径，则离心泵的特性曲线平行移动，见下图。
根据这一特性，水泵制造厂和使用单位可采用车削离心泵叶轮外径的方法改变一台泵的性能范围，以使泵的性能更适合实际运行需要。例如，某厂的一台离心式循环泵，其运行压力偏高，为降低压力，将叶轮外径由270mm车削到250mm后，在流量相同的情况下，压力下降，给水泵的电机电流减小，满足了运行的要求。 2、转速与性能曲线的关系 同一台离心泵输送同一种液体，泵的各项性能参数与转速之间的关系式为： Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=（n1/n2）2 N1/N2=（n1/n2）2
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* ２－４离心泵的特性曲线 一、离心泵的特性曲线 压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。这些参数之间的关系，可通过实验测定。离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线（characteristic curves）。以供使用部门选泵和操作时参考。 特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值，图2-6为国产 4B20型离心泵在n=2900r/min时特性曲线。图上绘有三种曲线，即 １．Ｈ－Q曲线 Ｈ－Q曲线表示泵的流量Q和压头Ｈ的关系。离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。如有的曲线较平坦，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；有的曲线比较陡峭，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。 ２．Ｎ－Q曲线 Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ随Q的增大而增大。显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。因此，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。 ３．η－Q曲线 η－Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。该曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。所以该点为离心泵的设计点。
选泵时，总是希望泵在最高效率工作，因为在此条件下操作最为经济合理。但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，如图2-6波折线所示。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。泵在铭牌上所标明的都是最高效率下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。 二．离心泵的转数对特性曲线的影响 离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为 , , (2-6) 式（2-6）称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。 三．叶轮直径对特性曲线的影响 当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为 , , (2-7) 式（2-7）称为切割定律。 四．液体物理性质的影响 泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。 １．粘度的影响所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大，所以特性曲线改变。 ２．密度的影响离心泵的压头与密度无关，这可以从概念上加以说明。液体在一定转速下，所受的离心力与液体的密度成正比。但液体由于离心力的作用而取得的压头，相当于由离心力除以叶轮出口截面积所形成的压力，再除以液体密度和重力加速度的乘积。这样密度对压头的影响就
水泵变频运行的图解分析方法 作者：变频器世界 1 引言 水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。 2 水泵变频运行分析的误区 2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律 流量比例定律Q1/Q2=n1/n2 扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2 轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3 并由此得出结论：水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。 以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题： (1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？ (2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？ 2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线 很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。 图1 水泵的特性曲线 图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工
作点为B，流量QB，扬程HB。采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。 按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。 2.3 变频泵与工频泵并联 变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？ 3 以上分析的误区 (1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来的。即两台完全相同的泵在相同的工况条件下，输送相同的流体，且泵的直径和输送流体的密度不变，仅仅转速不同时，水泵的流量、扬程和功率与转速之间的关系。 (2) 在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机的流量有关，阻力系数为常数。因此其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机的风压的影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，因此比例定律已经不再适用了。 (3) 相似定律在引风机中，如果挡板不变但介质温度和密度发生了变化时，作为特例，其形式也发生了变化，与上述比例定律不同，必须进行温度或密度的修正。 (4) 在水泵方面，比例定律仅适用于水泵的出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程的情况。比如在没有落差的同一水平面上远距离输水，水泵的输出扬程(压力)仅用来克服管道的阻力，在这种情况下，当转速降到零时，扬程(压力)也降到零，流量也正好降到零，这是理想的水泵运行工况。图1中工作点A和C就完全适合这种工况，可以使用比例定律。 (5) 但实际水泵运行工况不可能达到理想工况，水泵的出水口和进水口之间是有高度差的，有时还很大。在水泵并联运行时，水泵的出水口压力还要受到其它水泵运行压力的影响。并联运行的泵要想出水，水其扬程必须大于其他水泵当时的压力。水泵出口流量并不是总管网流量，总管网流量为所有运行的水泵的流量和。由于管网总流量增大和阻力增大，因此并联运行的水泵扬程更高，工况发生变化，因此比例定律在此也不再适用。 4 单台水泵变频运行的图解分析 (1) 单台水泵变频运行分析的关键，在于水泵进出口水位的高度差，也就是水泵的净扬程H0。水泵的扬程只有大于净扬程时才能出水。因此管网阻力曲线的起始点就是该净扬程的高度，见图2。
1 引言 水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。 2 水泵变频运行分析的误区 2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律 流量比例定律 Q1/Q2=n1/n2 扬程比例定律 H1/H2=(n1/n2)2 轴功率比例定律 P1/P2=(n1/n2)3 并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。 以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题: (1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？ (2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？ 2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线 很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。 图1 水泵的特性曲线 图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量QB，扬程HB。采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。 按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。 2.3 变频泵与工频泵并联 变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？ 3 以上分析的误区 (1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来的。即两台完全相同的泵在相同的工况条件下，输送相同的流体，且泵的直径和输送流体的密度不变，仅仅转速不同时，水泵的流量、扬程和功率与转速之间的关系。 (2) 在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机的流量有关，阻力系数为常数。因此其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机的风压的影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，因
引言 水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论 文进行论述。但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。 二、水泵变频运行分析的误区 1.有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律 流量比例定律Q I/Q2=n i/n2 扬程比例定律H i/H2=( n i/n 2)2 轴功率比例定律P i/P2=( n i/n 2)3 并由此得出结论：水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。 以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题： 1)为什么水泵变频运行时频率在30?35Hz以上时才出水？ 2)为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳， 后才随着转速的升高而升高？ 2.绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线 很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图i所示。 图i水泵的特性曲线 图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F i，额定工作点为A，额定流量Q A，额定扬程
H A，管网理想阻力曲线R i=KQ与流量Q成正比。采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2, 工作点为B，流量Q B，扬程H B。采用变频调速且没有节流的特性曲线F2,理想工作点为C，流量Q c，扬程H e;这里Q B=Q C。 按图i 中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零， 但这与实际情况是不相符的。实际水泵变频调速时，频率降到30?35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。 3.变频泵与工频泵并联 变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？ 4.以上分析的误区 1)相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵( 或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来的。即两台完全相同的泵在相同的工况条件下，输送相同的流体，且泵的 直径和输送流体的密度不变，仅仅转速不同时，水泵的流量、扬程和功率与转速之间的关系。 2)在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机的流量 有关，阻力系数为常数。因此其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机的风压的影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，因此比例定律已经不再适用了。 3)相似定律在引风机中，如果挡板不变但介质温度和密度发生了变化时，作为特例，其形式也发生了变化，与上述比例定律不同，必须进行温度或密度的修正。 4)在水泵方面，比例定律仅适用于水泵的出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程的情况。比如在没有落差的同一水平面上远距离输水，水泵的输出扬程（压力）仅用来克服管道的阻力，在这种情况下，当转速降到零时，扬程（压力）也降到零，流量也正好降到零，这是理想的
化工原理实验报告 实验名称：离心泵特性曲线实验报告：克川 专业：化学工程与工艺（石油炼制）班级：化工11203 学号：201202681
离心泵特性曲线实验报告 一、 实验目的 1. 了解离心泵的结构与特征，熟悉离心泵的使用。 2. 测定离心泵在恒定转速下的特征曲线，并确定离心泵的最佳工作围。 3. 熟悉孔板流量计的构造与性能以及安装方法。 4. 测量孔板流量计的孔流系数C 岁雷诺数R e 变化的规律。 5. 测量管路特性曲线。 二、 基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒 定转速下泵的扬程H 、功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵流动规律的宏观表现形式。由于泵部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。 2.1扬程H 的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： z 1+ P 1ρg +U 12 2g +H=z 2+ P 2 ρg +U 22 2g +∑h f (1-1) 由于两截面间的管子较短，通常可忽略阻力项∑h f ，速度平方差也很小，故也可忽略，则有 H=(z 1-z 2)+ p 1?p 2ρg =H 1+H 2（表值）+H 3 (1-2) 由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。 2.2轴功率N 的测量与计算 N=N 电k(w) (1-3) 其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电机传动效率，可取0.90 2.3效率η的计算 泵的效率η是泵的有效功率Ne 与轴功率N 的比值。有效功率Ne 是单位时间流体经过泵时所获得的实际功率，轴功率N 是单位时间泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。 泵的有效功率Ne 可用下式计算： N e =HQ ρg (1-4) η= HQρg N ×100％ (1-5)
水泵水轮机全特性 1．水泵水轮机全特性曲线 抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶，通过导叶调节水轮机运行时的流量，故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线，其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样，只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值，即在实际工程中实用也就是5个工况区，即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。 水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。 图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线
2．水泵水轮机全特性曲线的特点 通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出，水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点： （1）在水泵工况，大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线，说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大，开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又，说明此时的导水机构可看作是节流装置，水头损失急剧增大，从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化，使得水力损失最小，也即使得水泵的效率在此工况最高。此外，随着单位转速的增大，也即水泵扬程的减小，水泵的流量及水力矩将快速增大，所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性，电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计，并留有一定的裕量；同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性，在异常低扬程起动时（如初次向上水库异常低扬程充水时）可采取关小导叶开度来限制其水力矩，即限制水泵的入力在一定范围以内。
长江大学 化工原理实验报告 实验四离心泵特性曲线的测定 1.实验目的及任务 1.1了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用。 1.2测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作范围。 1.3熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 1.4测量孔板流量计的孔流系数C随雷诺数Re变化的规律。 1.5测定管路特性曲线。 2.基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及泵的流量Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。 2.1扬程H的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： z1+p1 ρg +u12 2g +H=z2+p2 ρg +u22 2g +Σ?f (1.1) 由于两截面间的管长较短，通常将其阻力项hf归并到泵的损失中，且泵进出口为等径管，则有 H=(z2?z1)+p2?p1 ρg =H0+H1+H2 (1.2)式中H0--泵出口和进口间的位差，H=z2?z1（对于磁力驱动泵32CQ=15装置，H0=0.3m；多数情况下，H可忽略，即H并归入到泵内损失中）； ρ—流体密度， g—重力加速度， p1、p2—分别为泵进、出口的真空压和表压， H1、H2 ---分别为泵进、出口的真空压和表压对应的压头， u1、u2 ---分别为泵进、出口的流速， z1、z2---分别为真空表、压力表的安装高度， 由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。 2.轴功率N的测量与计算 N=N 电k(1.3) 式中N电 ---电功率表显示值； k---电机传动功率，可取k=0.90 2.2效率η的计算 泵的效率n是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际 功，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械能损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算: N 电 =HQρg (1.4) 故泵效率为 ρ=HQρg N ×100% (1.5) 2.3转速改变时的换算 泵的特性曲线是在恒定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变 化，这样随着流量Q的变化，多个实验点的转速n将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换 算为某一定转速n下（可取离心泵的额定转速）的数据。在n=20%的情况下其换算关系如下： 流量 Q′=Q n′ n (1.6) 扬程 H′=H(n′ n )2 (1.7) 轴功率 N′=N(n′ n )3 (1.8) 效率 η’=Q′H′ρg N′ =QHρg N =η (1.9) 2.4管路特性曲线H-Q 当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，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，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者是相互制约的。 在一定的管路上，泵所提供的压头和流量必然与管路所需的压头和流量一致。若将泵的特性曲线与管路 特性曲线绘在同一坐标图上，两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此，可通过改变泵转速来改变泵的特 性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上。 He=Δz+Δp ρg +Δu2 2g +Σhf=A+BQ2(1.10) 其中 BQ2=Δu2 2g +Σhf=Δu2 2g +(8λ π2 g )(l+Σl e d5 )Q2(1.11) 当H=He时，调节流量，即可得到管路特性曲线H?Q。 2.5孔板流量计孔流系数的测定 孔板流量计的结构如图所示。
北京化工大学 化工原理实验报告 实验名称：泵的特性曲线 班级： 学号： 姓名： 同组人： 实验日期： 2015-12-7
摘要 本实验以水为介质，使用UPRSⅢ型离心泵性能实验装置，测定了不同流速下，离心泵的性能、孔板流量计的孔流系数以及管路的性能曲线。实验验证了离心泵的扬程He随着流量的增大而减小，且呈2次方的关系；有效效率有一最大值，实际操作生产中可根据该值选取合适的工作范围；泵的轴功率随流量的增大而增大；当Re大于某值时，C o为一定值，使用该孔板流量计时，应使其在C o为定值的条件下。 关键词：性能参数（Q, H, η, N）离心泵特性曲线管路特性曲线C o
一、实验目的 1、了解离心泵的构造，掌握其操作过程和调节方法。 2、测定离心泵在恒定转速下的特性曲线，并确定泵的最佳工作 范围。 3、熟悉孔板流量计的构造、性能和安装方法。 4、测定孔板流量计的孔流系数。 5、测定管路特性曲线。 二、实验原理 1，离心泵特性曲线测定 离心泵的性能取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速。其中理论压头与流量的关系，可通过泵内液体质点运动的理论分析得到，如图中的曲线。由于流体流经泵时，不可避免的会遇到种种损失，产生能量损失和摩擦损失、环流损失等，因此，实际压头比理论压头小，且难以通过计算求得，因此通常采用实验直接测定其参数间的关系，并将测出的He—Q，N—Q，和η—Q三条曲线称为离心泵的特性曲线，根据此曲线也可求出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。 ⑴泵的扬程He He=H 压力表+H z真空表+H0 式中 H压力表------泵出口处的压力，m; H真空表------泵入口处的真空度，m; H0------压力表和真空表测压口之间的垂直距 离，H0=0.2m。 在计算中： 式中 p压力表——泵出口处的表压，Pa；（实验读 取的数据单位为kPa） 图1离心泵工作点原理图p真空表——泵入口处的真空度，Pa；(实验读取 的数据单位为kPa） H0——两个压力表之间的垂直距离，H0=0.2m。 ⑵泵的有效功率和效率 由于泵在运转过程中存在种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又比理论值为高，所以泵的总效率为
第/弋节离心泵的特性曲线 离心泵的特性曲线定义 -、理论特性曲线的定性分实 测特性曲线的讨论 离心泵的特性曲线定义 当转速n为常量时，列出H、N、n以及Hs等随渝 量变化的函数关系，即： H = f (Q) N = F (Q) Hs =屮(Q) n=
叶轮中通过的水量可用下式表示: Q T = FzCzr 也即： n - T ^2r- 式中Q T ----- 泵理论流量（nP/s ）； F2——叶轮的出口面积（in2）, C N —叶轮出口处水流绝对速度的径向（m/s ） C 一、理论特性曲线的定性分析 1、理论扬程特性曲线的定性分析 J 胪 由叫= 将 Czu = U2 ■ C2rCtgp2 代入, 可 得： Hy = KU2? C2rCtgp2) s Q 图1-22 速度三角形" Cu=Ceosa = u - C,etgf3 Cj=Csma 所以：H T = ILa (U2 - * Ctgp2)
式中卩2、F2均为常数。当水泵转速一定时，U2也为常数。 HT = A - B Q T 是一个直线方程。其斜率是用卩2来反映的 p2> 90-B^,H T = A + B QT 后弯式，上倾直线，扬程随流量的增加而减小。 02= 9()2时，径向式，是一条水平直线，扬程不随理论流量的变化。 p2< 90：时，H T = A-BQ T 前弯式，是一条下倾直线，理论扬程随理论流量的增加而增加。
二、实测特性曲线的讨论 70 40 30 20 10 J o z 1、每一个Q都对应于一定的H, N n Hs 2. Q-H曲线是一条不规则的下倾曲线 (1)设计工况点。最高效率点，水泵在该点工作效率最 高。 (2)水泵高效工作段。是水泵效率较高的工作范围，最髙效率 点10%左右范围内作为水泵的高效工作段，选泵时，应使设计流量和扬程落在高效 段内。