单操实验-离心pump-实验介绍与数据处理

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1、1實驗名稱:離心泵(幫浦)2一、目的1.測定離心泵的壓差與流量之關係。2.測定離心泵的效率與流量之關係。3.測定離心泵的比速率。二、理論1.0簡介:現代化工廠中有一主要程序，是將流體由一處傳送至他處。流體的傳送相較於固體均較為方便且經濟，所以在化工廠中材料儘可能以液體、溶液或泥漿形式傳送。泵即是為傳送流體所設計出來的單元，也成為化工程序中的一個重要的單元操作。3泵的形式有很多種:如離心式、活塞式、齒輪式及螺旋式等，每一種的設計原理及適用的傳送流體均不相同。在設計及選擇前，先瞭解傳送流體的性質和傳送程序的條件，才能選擇適用的泵。離心泵在使用上大約佔

2、80﹪。因為可以平順地傳送流體而不是間斷式的，而且在操作及維護上均較為容易，在電機配置及自動控制的操作上也相對簡單許多，同時離心泵也適合用來傳送大量的流體。41.1實驗目標學習如何選擇適當的泵？如何決定泵設備的大小及所需馬力？如何安排泵在程序管路中的位置等。5為了將流體傳送至他處，泵必須傳遞能量至流體上，用來克服（1）吸入槽及排出槽兩端的靜壓差（2）摩擦力損失（3）吸入槽及排出槽兩端的壓力差（4）入口及出口的損失有許多方法可以製造管線中流體流動：(a)重力(b)離心力(c)機械衝擊(d)體積的置換(e)由其他流體的動量轉移(f)電磁力本次實驗中將

3、利用到（b）、（c）、（d）三種驅動力62.0離心泵：泵通常由一泵室及在其中旋轉的扇葉所組成。流體由扇葉中心處進入，並由離心力的關係向外排出。由於高速旋轉的關係，流體得到的大量動能，可以轉換至造成入口端及出口端的壓力差，而達到傳送流體的目的。7優點:（1）簡單建造－許多材料均可以使用（2）完全不必要使用閥（3）可以直接和電機馬達組合（4）定速傳送（5）低維護費用（6）從零壓差啟動很短的時間（7）相對小的設備體積（8）高比例的懸浮固體可操作（9）傳送量可達到3000m3/h缺點:（1）單一泵無法傳送至高壓力差，一般約10bar（2）僅有在小操作範圍

4、內有高效率（3）不是都能自行引灌（4）在排出端不需要安裝逆止閥，所以當停機時無法防止流體逆流（5）傳送高粘度流體時效率差83.0離心泵原理3.1離心泵造成的壓差離心泵所造成的最大壓差是將所有對流體造成的動能全部轉換為位能。如圖所示，考慮泵中距離中心r至r＋dr處的流體旋轉，此一部分的質量dM可以表示為2πrbdrρ，其中ρ是流體的密度，b是r至r＋dr流體的寬度。流體以速度u及角度θ對切線方向運動，此小體積的角動量為dM(urcosθ)。作用在流體dz的應力等於流體通過泵時角動量對時間的變化量。910dM=2πrbdrρ角動量=dM(urcosθ

5、)11流體通過泵的體積流率為假設1代表泵入口處而2代表泵出口處，則總壓力可以表示為泵的功率P可由τ和角速度ω的乘積得到功率也可以表示成Ghg，其中G是流體的質量流率，g是重力加速度，h是泵造成的虛擬壓差（單位高度），所以12因為u1趨近於零，所以h可以近似於圖二圖二為泵中的葉片示意圖，由其中速度圖形可以看出流經泵的體積流量Q，等於葉片在出口流過的面積及速度的徑向分量的乘積，亦即12由上式可發現離心泵所造成的虛擬壓差和流體密度無關，但壓力會和密度成正比。因此，標準的離心泵是無法自行引灌。例如，如果開始時，泵內充滿空氣，此時壓力會減至空氣和流體的比例

6、的比值，其並無法足以傳送流體至出口管線。133.2離心泵的操作特性（1）泵最大壓差在零流量時，當流量增大時，壓差先緩慢下降後快速下降。（2）增加流量會使功率增加，反之功率降低至零流量為止。若出口封住，流量將會變成零而功率隨之減少，不至於造成過載。（3）效率隨流量增加而達一最大值，隨即效率下降，因此僅有一小範圍操作內能接近最大效率。143.3比速度泵的比速度是一無因次量，比速度可由下列式子計算:153.4離心泵的效率泵的效率(η)=(泵作功÷外界對泵所作功)×100﹪16三、實驗裝置1.0操作原理：(1)氣體分離瓶添加的方法：閥V3連接至真空管線閥

7、V4連接至流體來源閥V1、V2關閉閥V4打開，閥V3慢慢打開，使流體進入氣體分離瓶至2/3滿。關閉閥V3、V4，在大氣壓力操作時打開閥V2。(2)閥V4用來排除流體閥V1用來控制流體的流量172.0操作指示：2.1啟動前檢查(1)確認氣體分離瓶內有添加適量流體至適當水位，若無請用氣體分離瓶添加法。(2)管線有破損或洩漏，請通知老師。(3)完成所有閥檢查。opencloseV1VV2VV3VV4V182.2啟動離心泵啟動離心泵前，確認閥V1是關閉且泵內填滿流體。2.3正常下關機(1)檢查(2)關閉馬達2.4緊急時關機(1)檢查(2)關閉馬達open

8、closeV1VV2VV3VV4VopencloseV1VV2VV3VV4V19四、實驗步驟1.檢查分離瓶內水位是否在正確位置，約2/3