《流体输配管网》实验指导书

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1、教学实验2012-10流体输配管网实验指导书湘潭大学土木工程工程与力学学院建筑环境与设备工程专业2012年10月内部使用目录实验一离心泵综合实验实验一离心泵综合实验一、实验目的掌握离心泵主要工作运行特性；通过对水泵汽蚀现象的观察，加深对水泵汽蚀产生原因的理解；通过对水泵串并联运行时相互之间的关系及其特性曲线的测定方法，进而加深对多台离心水泵联合运行性能的理解。二、实验原理离心泵的重要特性参数有流量、扬程、功率和效率。这些参数不仅表征泵的性能，也是选择和使用泵的主要依据。1、泵的流量泵的流量即泵的输送液体

2、的能力，是指单位时间内泵所排出的液体体积。泵的流量可直接有一定时间内排出液体的体积V或m来测定。（1）若泵的输送系统中安装有流量计时，泵的流量可由流量计直接测出。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1截面，以吸入管路中装有真空压力表处为2截面，在离心泵的入口和出口压力表处分别取1－1和2－2过水断面，列伯诺里方程如下：（2）式中，H为离心泵的扬程，z2－z1＝Δz为离心泵进、出口的高差，即位置水头；为离心泵出口的测压管高度；为离心泵入口的真

3、空度，即泵入口真空表读数；由于泵的进出口管径相同，由连续性方程可知v1=v2，为1－1和2－2过水断面之间的沿程阻力，因很小可忽略。于是式中：由压力表读值P1直接求得，由真空压力表读值P2直接求得，Δz为仪器常数，当进出口表安装位置等高时，Δz=0。（3）3、泵的功率11在单位时间内液体从泵中实际所获得的功，为泵的有效功率。即（4）式中：—液体从泵中实际所获得的功，W；—泵的流量，m3/s；—泵的扬程，m；—所输送液体的密度，Kg/m3；g—重力加速度。泵轴所作的实际功率不可能全部为被输送的液体所获得，

4、其中部分消耗于泵内的各种能量损失。而电动机所消耗的功率又大于泵轴所作的实际功率。电动机所消耗的功率可由输入的电压和电流测得，或直接由功率表测得：=W[W]（5）式中：I—电流，A；U—电压，V。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（6）5、泵的汽蚀离心泵的叶轮旋转工作时，在入口处的压强会低于大气压，于是后续液体才不断的导入泵内。如果泵内某处压强低至该处液体温度下的气化压力，部分液体就开始气化，形成气泡；与此同时由于压强的降低，原来溶解于液体的某些活泼气体，如水中的氧

5、也会逸出而成为气泡。这些气泡随液流进入泵内高压区，由于该处压强高，气泡迅即破灭。于是在局部地区产生高频率、高冲击力的水击，不断打击泵内部件，使其表面部位蜂窝状或海绵状。此外，在凝结热的助长下，活泼气体还会对金属发生化学腐蚀，以致金属表面逐渐脱落而破坏，这种现象就是气蚀。气蚀如持续发展，气泡大量产生，就会影响正常流动，噪声和振动剧增，甚至造成断流现象。此时，泵的扬程、流量和效率都显著下降。因此，泵在运行中应当严格防止气蚀。7、泵的特性曲线上述各项泵的特性参数并不是孤立的，而是互相制约的。因此，为了准确全面

6、的表征离心泵性能，须在一定的转速下，将实验测得的各项参数即：、N、11与Q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。图1离心泵特性曲线以同样的方式测出离心式水泵联合运行工况下的工作特性曲线，对离心泵操作性能具有十分重要的意义，由此曲线可确定泵的最适宜操作状况。8、泵的并联特性曲线当需要增加系统中的流量时，宜采用并联方式运行。见图2。图2离心泵并联特性曲线两台水泵分别单独运行时所提供的的流量及都小于两机联合运行的11流量，说明联合运行可以满足增加流量的要求。同时，，单机运行

7、的压头均低于联合运行的压头值。所以联合运行一般不能充分发挥两泵的能力。并联运行是否经济合理，要研究各机的效率才能决定。9、泵的串联特性曲线当管路系统的性能曲线较陡，单机不能提供所需扬程时，应当按串联方式运行。见图3。图3离心泵并联特性曲线这时第一台泵的出口与第二台泵的吸入口相连。两台水泵串联运行的特点是通过两台泵的流量相等，而扬程或压头等于两台设备的扬程或压头之和。三、实验装置本实验装置可以进行离心泵特性曲线测定实验、离心泵汽蚀实验和离心泵串并联实验的一种多功能综合实验台。试验台的系统如图4所示。11图

8、4实验台系统图Zs—转速传感器；M1、M2—水泵电机（1）、水泵电机（2）；B1、B2—水泵（1）、水泵（2）；F1—水泵（1）入口阀门；F2—水泵（2）串、并联管路切换阀阀门；F3—水泵串联管路切换阀门；F4—水泵（1）出口阀门；F5—流量工况调节阀门；F7—方水箱与圆水箱之间的联通阀门；F8—排气阀；P1—水泵（1）入口真空压力表；P2—水泵（1）出口压力表；P3—水泵（2）入口真空压力表；P4—水泵（2）出口压力表；L1、L2—泵1流