化工原理實驗報告
（離心幫浦效能實驗）
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2023年11月
一、 報告摘要
本次實驗通過測量離心幫浦工作時，幫浦入口真空錶真p、幫浦出口壓力表壓p、孔板壓差計兩端壓差p、電機輸入功率ne以及流量q這些引數的關係，根據公式、、以及
可以得出離心幫浦的特性曲線；再根據孔板流量計的孔流係數與雷諾數的變化規律作出c0-re圖，並找出在re大到一定程度時c0不隨re變化時的c0值；最後測量不同閥門開度下，幫浦入口真空錶真p、幫浦出口壓力表壓p、孔板壓差計兩端壓差p，根據已知公式可以求出不同閥門開度下的he-q關係式，並作圖可以得到管路特性曲線圖。
二、 目的及任務
1 、了解離心幫浦的構造，掌握其操作和調節方法。
2 、測定離心幫浦在恆定轉速下的特徵曲線，並確定幫浦的最佳工作範圍。
3 、熟悉孔板流量計的構造、效能及安裝方法。
4 、測定孔板流量計的孔流係數。
5 、測定管路特徵曲線。
三、 實驗原理
1、 離心幫浦特徵曲線測定
離心幫浦的效能引數取決於幫浦的內部結構、葉輪形式及轉速。其中理論壓頭與流量的關係，可通過對幫浦內液體質點運動的理論分析得到，如圖中的曲線。由於流體流經幫浦是，不可避免的會遇到種種阻力，產生能量損失，諸如摩擦損失，環流損失等等，因此，實際壓頭比理論壓頭小，且難以通過計算求得，因此常通過實驗方法，直接測定其引數間的關係，並將測出的he-q，n-q，η-q三條曲線稱為離心幫浦的特性曲線。
另外，根據此曲線也可以求出幫浦的最佳操作範圍，作為選幫浦的依據。
（1）、幫浦的揚程he
式中 ——幫浦出口處的壓力，
——幫浦入口處的真空度，
——壓力表和真空表測壓口之間的垂直距離， =0.85m。
（2）、幫浦的有效功率和效率
由於幫浦在運轉過程中存在種種能量損失，使幫浦的實際壓頭和流量較理論值為低，而輸入幫浦的功率又比理論值為高，所以幫浦的總效率為
式中 ne——幫浦的有效功率，kw：
q——流量，；
he——揚程，m；
ρ——流體密度，。
由幫浦軸輸入離心幫浦的功率為
式中 ——電機的輸入功率，kw;
電機效率，取0.9；
傳動裝置的傳動效率，一般取1.0。
2、 孔板流量計孔流係數的測定
在水平管路上裝有一塊孔板，其兩側接測壓管，分別與壓差感測器的兩側連線。孔板流量計是利用流體通過銳孔的節流作用，使流速增大，壓強減少，造成孔板前後壓強差，作為測量的依據。若管路的直徑為，孔板銳孔直徑為，流體流經孔板後所形成縮脈的直徑為,流體密度為ρ，孔板前測壓導管截面處和縮脈截面處的速度和壓強分別為、與，，根據伯努利方程，不考慮能量損失，可得
或由於縮脈的位置隨流速的變化而變化，故縮脈處截面積難以知道，孔口面積已知，且測壓口的位置在裝置製成後也不改變，因此，可用孔板孔徑處的代替，考慮到流體因區域性阻力而造成的能量損失，用校正係數c校正後，則有
對於不可壓縮流體，根據連續性方程有
經過整理可得
，則又可以簡化為
根據和，即可算出流體的體積流量為
或式中——流體的體積流量，
——孔板壓差，pa
——孔口面積，
——流體的密度，
——孔流係數。
四、 裝置和流程
1-蓄水池 2-底閥 3-真空表 4-離心幫浦 5-管幫浦閥 6-壓力表 7-流量調節閥 8-孔板流量計 9-活動介面 10-液位計 11-計量水槽（495×495）㎜ 12-回流水槽 13-計量槽排水閥
五、 操作要點
本實驗通過調節閥門改變流量，測得不同流量下離心幫浦的各項效能引數。流量可通過計量槽和秒錶測得。
1、檢查電機和離心幫浦是否正常運轉。開啟電機的電源開關，觀察電機和離心幫浦的運轉情況，如無異常，就可切斷電源，準備在實驗時使用。
2、在進行實驗前首先要進行灌幫浦（開啟灌幫浦閥），排出幫浦內的氣體（開啟流量調節閥）。
灌幫浦完畢後，關閉調節閥和灌水閥即可啟動離心幫浦，開始實驗。
3、實驗時，逐漸開啟調節閥以增大流量，並用計量槽計量液體流量。當流量大時，應注意及時按動秒錶和迅速移動活動接管，並多測量幾次資料。
4、為防止因水面波動引起的誤差，測量時液位計高度差值應不小於200mm。
5、測取10組資料並驗證其中幾組資料，若基本吻合後，可以停幫浦，同時記錄下裝置的相關資料（如離心幫浦型號、額定流量、揚程和功率等）
6、測定管路特性曲線時，固定閥門開度，改變頻率，測取8-10組資料，並記錄。
7、實驗完畢，停幫浦，記錄相關資料，清理現場。
六、 資料處理
水溫t=17.5℃，水密度ρ=998.2 kg/ m3，粘度μ=1.005mp·s
管道48×3mm，孔板銳孔直徑d0=24.2mm
1． 離心幫浦特性曲線資料處理與繪製
表一離心幫浦特性曲線資料表
以序號1的資料為例，處理如下：
揚程 軸功率
效率如此計算得出流量、揚程、軸功率、效率，再根據表一中的相關資料繪製離心幫浦特性曲線如下：
2. 孔板流量計的流量係數的描繪
以第1資料為例，處理如下：
雷諾數孔流係數
如此計算得出雷諾數、孔流係數，再根據表二中的資料繪製孔流係數與雷諾數的關係曲線如下：
3. 管路特性曲線資料處理與繪製
由不同轉速下的流量和所需壓頭，再根據表三中的資料繪製出管路特性曲線如下：
六、實驗結論及誤差分析
1.從圖中可以看出，隨著流體流量的增加，揚程呈現下降的趨勢；而軸功率呈現上公升的趨勢。
2.隨著流體流量的增加，幫浦的總效率呈現先增大後減小的趨勢，存在著最大功率。由效率曲線得知，在流量約為5.8時，達到了最大效率。
3.查閱資料得知，離心幫浦的優先工作範圍在最佳效率點流量的70﹪~120﹪，所以由此確定離心幫浦的最佳工作範圍是4.0~7.0。
4.孔流係數c0隨雷諾數的變化逐漸減小，但是依然有幅度，依據理論當雷諾數達到一定程度後後孔板係數會趨於定值，因為達到了完全湍流。實驗可能因為出現誤差而使得結果和理論有偏差，考慮到我們做實驗的過程，我們在測量流量時，選取的時間範圍過小，容易產生誤差。
5.①由管路特性曲線可看出，隨著流體流量的增加，管路的壓頭呈現遞增的趨勢。②管路特性方程表明，管路中流體的流量與所需補加能量的關係。
由圖可分析，第四個開度對應的曲線阻力損失較大，第乙個開度對應的曲線阻力損失較小。由此，可得出結論：低阻管路系統的特性曲線較為平坦，高阻管路的特性曲線較為陡峭。
所以，可判斷，為減少能量損失，在管路中，應儘量減少不必要的閥門等器件。
七、 思考題
2. 當改變流量調節閥開度時，壓力表和真空表的讀數按什麼規律變化？ 答：真空表負壓變大，壓力表逐漸減小。
3．用孔板流量計測流量時，應根據什麼選擇孔徑尺寸和壓差計的量程？ 答：根據液體的湍流程度，包括液體種類，溫度粘度，流速和管道直徑。
4. 試汽縛現象和氣蝕現象的區別？ 答：
汽縛現象是因為未灌幫浦或幫浦內空氣過多，離心力不夠，不能輸送液體的現象。氣蝕現象是因為安裝高度太高或液體溫度過高，飽和蒸汽壓過大造成葉輪出現點蝕的現象。
離心幫浦特性曲線測定實驗報告
實驗報告 課程名稱 指導老師 成績 實驗名稱 實驗型別 同組學生姓名 一 實驗目的和要求 1 了解離心幫浦結構與特性，熟悉離心幫浦的使用 2 測定離心幫浦在恆定轉速下的操作特性，做出特性曲線 3 了解壓差變送器 渦輪流量計等儀器儀表的工作原理和使用方法。二 實驗內容和原理 對離心幫浦的特性曲線是選擇...
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