实验四离心泵特性曲线测定实验

实验四 离心泵特性曲线测定实验

一、实验目的：

1、熟悉离心泵的结构与操作方法，了解压力、流量的测量方法。

2、掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解。

二、实验内容：

1、熟悉离心泵的结构与操作。

2、手动（或计算机自动采集数据和过程控制）测定某型号离心泵在一定转速下，Q（流量）与H（扬程）、N（轴功率）、（效率）之间的特性曲线。

一、 实验原理：

A、离心泵性能的测定：

离心泵是最常见的液体输送设备。对于一定型号的泵在一定的转速下，离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q的改变而改变。通常通过实验测出Q-H、Q-N及Q-η关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。本实验中使用的即为测定离心泵特性曲线的装置，具体测定方法如下：

1、H的测定：

在泵的吸入口和压出口之间以1N流体为基准列柏努利方程

P出u2出P入u2入

Z入HZ出Hf入出

g2gg2gH(Z出Z入）

P出P入u

g

2出

u2g

2

（4-1）

入

Hf入出

上式中Hf入出是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力(不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失)，当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较，Hf入出值很小，故可忽略。于是上式变为：

H(Z出Z入）

P出P入

g

u2出u2入

（4-2） 

2g

将测得的高差(Z出Z入）和P入的值以及计算所得的u入，u出代入式4-2即可出P

求得H的值。

2、 N的测定：

功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视

为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即： 泵的轴功率N＝电动机的输出功率，kw

电动机的输出功率＝电动机的输入功率×电动机的效率。 泵的轴功率＝功率表的读数×电动机效率，kw。 3、η的测定



Ne

％ N

HQgHQNe

1000102

式中：η— 泵的效率，％； N— 泵的轴功率，kw Ne— 泵的有效功率，kw H— 泵的压头，m Q— 泵的流量，m/s ρ— 水的密度，kg/m

3

3

b、计算机数据采集及自动控制原理

所谓计算机采集,就是将工程中的某些物理量如温度、压力、流量等通过传感器转化

为直流电信号, 这些电信号经过放大转化为 0 - 5 V 的直流电压信号,通过A／D 转换器将直流电压转化为数字量输入计算机,在计算机上编制程序将采集的物理量显示出来或进行计算,画图等.

信号加工放大器的作用① 将弱电信号转化为 0 - 5 V 的直流电压.② 抑制干扰和

降低噪音.

A／D 转换器,从信号加工放大器输入的0 - 5 V 的直流电信号通常称之为模拟量,

其可用无限长的数字来表示,如 3.5281……(∨),计算机及其他数字处理这些模拟量,其只能处理有限长度的量,我们称之为数字量.因此,必须将模拟量转化为数字量,此转换装置称之为模／数转换器即 A／D 转换器.而 D／A 转换器将数字量转化为模拟量.

自动控制系统由被测系数,调节对象,执行机构,传感器等部件组成.

根据被测对象的工艺条件确定给定值(在计算机软件内)由计算机通过通讯接口传递

给智能仪表。智能仪表对给定值与被测参数进行比较,然后执行机构对被调节对象进行调节和控制,使被测参数测量值与给定值的偏差在允许范围内为止. 二、 实验流程及设备主要技术参数：

1、 实验流程：

水泵将储水槽中的水抽出,送入实验系统,由出口调节阀控制流量，经涡轮流量计

计量流量后经流回储水槽循环使用

流量公式：Q=F/K*3600/1000，其中F为频率数，K为涡轮流量计仪表常数。 泵入口，出口测压点间的距离(Z2-Z1)=0.180米 泵入口，出口管内径d1、d2=0.050米

五、实验操作：

实验前，向储水槽加入蒸馏水，合上电源总开关。 手动操作：离心泵性能特性曲线的测定。

将出口调节阀关到零位。

1、按照变频调速器说明设定（Fn-11为0；Fn- 10为0）后在并设定变频调速器的频率（50）。

2、 启动离心泵；改变流量调节阀的位置，分别记录稳定后各流量下的流量、泵进

出口压力和电机输入功率值，测8--10组数据（流量调节阀的位置从零位到最大）。处理数据后可以得到离心泵特性曲线。

3、把流量调至零位后，停泵。 六、 使用实验设备应注意的事项：

1. 实验前应检查水槽水位，流量调节阀关闭到零位。

2. 注意变频调速器的使用方法。严格按照实验操作中给出的变频器参数进行调节，在计算机自动控制时不要手动改变变频器的频率。变频器其它参数不要改动。

七、实验报告要求

1．原始实验数据记录表格

2．写出所测离心泵的类型、规格、设备编号。

3．把原始数据及计算结果用表格列出，并选一组数据作为计算示例。

4．在坐标纸上绘出离心泵特性曲线，并指出这台泵的适宜操作范围及设计点。 5．对实验现象及结果进行讨论并回答思考题。 八、思考题

1．离心泵为什么可以用阀门开度大小来调节？往复泵是否也可以这样做，为什么？ 2．如泵的转速改变，则相应的Q、H、N、η、是否变化？如何计算？

3．试从理论上分析，用本次实验的泵输送密度位1200Kg/m3的盐水（忽略粘度的影

响），在同一流量下你认为泵的压头是否变化？同一温度下吸入高度是否变化？同一流量下的功率是否变化？

九、 附录

1、数据处理方法：

计算举例：

测量频率（流量）138HZ、电机输入功率0.65（Kw）

泵出口处压强P2=0.132(MPa)、泵入口处压强P1=0.012(MPa)，

3

液体温度17.5℃ 液体密度ρ=1000.8kg/(m) 、泵进口高度=0.18米

流量公式：Q=F/K*3600/1000，其中仪表常数K=76.724, F=138 Q=138/76.724*3600/1000 =6.48M/H 泵的扬程H

3

(P2P1)u2u1

(Z2Z1) g2g

(0.1320.012)106

0.18 

1000.89.81

=14.9（m）

泵的轴功率Ｎ轴＝Ｎ电×η电 =650×60％ =0.390（Kw）

泵的效率: 

HQg

N1000



14.96.489.811000.8

=67.5％

0.3910003600

附表：实验记录表格 基本数据：

室温： 大气压强：

实验四 离心泵特性曲线测定实验

一、实验目的：

1、熟悉离心泵的结构与操作方法，了解压力、流量的测量方法。

2、掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解。

二、实验内容：

1、熟悉离心泵的结构与操作。

2、手动（或计算机自动采集数据和过程控制）测定某型号离心泵在一定转速下，Q（流量）与H（扬程）、N（轴功率）、（效率）之间的特性曲线。

一、 实验原理：

A、离心泵性能的测定：

离心泵是最常见的液体输送设备。对于一定型号的泵在一定的转速下，离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q的改变而改变。通常通过实验测出Q-H、Q-N及Q-η关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。本实验中使用的即为测定离心泵特性曲线的装置，具体测定方法如下：

1、H的测定：

在泵的吸入口和压出口之间以1N流体为基准列柏努利方程

P出u2出P入u2入

Z入HZ出Hf入出

g2gg2gH(Z出Z入）

P出P入u

g

2出

u2g

2

（4-1）

入

Hf入出

上式中Hf入出是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力(不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失)，当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较，Hf入出值很小，故可忽略。于是上式变为：

H(Z出Z入）

P出P入

g

u2出u2入

（4-2） 

2g

将测得的高差(Z出Z入）和P入的值以及计算所得的u入，u出代入式4-2即可出P

求得H的值。

2、 N的测定：

功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视

为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即： 泵的轴功率N＝电动机的输出功率，kw

电动机的输出功率＝电动机的输入功率×电动机的效率。 泵的轴功率＝功率表的读数×电动机效率，kw。 3、η的测定



Ne

％ N

HQgHQNe

1000102

式中：η— 泵的效率，％； N— 泵的轴功率，kw Ne— 泵的有效功率，kw H— 泵的压头，m Q— 泵的流量，m/s ρ— 水的密度，kg/m

3

3

b、计算机数据采集及自动控制原理

所谓计算机采集,就是将工程中的某些物理量如温度、压力、流量等通过传感器转化

为直流电信号, 这些电信号经过放大转化为 0 - 5 V 的直流电压信号,通过A／D 转换器将直流电压转化为数字量输入计算机,在计算机上编制程序将采集的物理量显示出来或进行计算,画图等.

信号加工放大器的作用① 将弱电信号转化为 0 - 5 V 的直流电压.② 抑制干扰和

降低噪音.

A／D 转换器,从信号加工放大器输入的0 - 5 V 的直流电信号通常称之为模拟量,

其可用无限长的数字来表示,如 3.5281……(∨),计算机及其他数字处理这些模拟量,其只能处理有限长度的量,我们称之为数字量.因此,必须将模拟量转化为数字量,此转换装置称之为模／数转换器即 A／D 转换器.而 D／A 转换器将数字量转化为模拟量.

自动控制系统由被测系数,调节对象,执行机构,传感器等部件组成.

根据被测对象的工艺条件确定给定值(在计算机软件内)由计算机通过通讯接口传递

给智能仪表。智能仪表对给定值与被测参数进行比较,然后执行机构对被调节对象进行调节和控制,使被测参数测量值与给定值的偏差在允许范围内为止. 二、 实验流程及设备主要技术参数：

1、 实验流程：

水泵将储水槽中的水抽出,送入实验系统,由出口调节阀控制流量，经涡轮流量计

计量流量后经流回储水槽循环使用

流量公式：Q=F/K*3600/1000，其中F为频率数，K为涡轮流量计仪表常数。 泵入口，出口测压点间的距离(Z2-Z1)=0.180米 泵入口，出口管内径d1、d2=0.050米

五、实验操作：

实验前，向储水槽加入蒸馏水，合上电源总开关。 手动操作：离心泵性能特性曲线的测定。

将出口调节阀关到零位。

1、按照变频调速器说明设定（Fn-11为0；Fn- 10为0）后在并设定变频调速器的频率（50）。

2、 启动离心泵；改变流量调节阀的位置，分别记录稳定后各流量下的流量、泵进

出口压力和电机输入功率值，测8--10组数据（流量调节阀的位置从零位到最大）。处理数据后可以得到离心泵特性曲线。

3、把流量调至零位后，停泵。 六、 使用实验设备应注意的事项：

1. 实验前应检查水槽水位，流量调节阀关闭到零位。

2. 注意变频调速器的使用方法。严格按照实验操作中给出的变频器参数进行调节，在计算机自动控制时不要手动改变变频器的频率。变频器其它参数不要改动。

七、实验报告要求

1．原始实验数据记录表格

2．写出所测离心泵的类型、规格、设备编号。

3．把原始数据及计算结果用表格列出，并选一组数据作为计算示例。

4．在坐标纸上绘出离心泵特性曲线，并指出这台泵的适宜操作范围及设计点。 5．对实验现象及结果进行讨论并回答思考题。 八、思考题

1．离心泵为什么可以用阀门开度大小来调节？往复泵是否也可以这样做，为什么？ 2．如泵的转速改变，则相应的Q、H、N、η、是否变化？如何计算？

3．试从理论上分析，用本次实验的泵输送密度位1200Kg/m3的盐水（忽略粘度的影

响），在同一流量下你认为泵的压头是否变化？同一温度下吸入高度是否变化？同一流量下的功率是否变化？

九、 附录

1、数据处理方法：

计算举例：

测量频率（流量）138HZ、电机输入功率0.65（Kw）

泵出口处压强P2=0.132(MPa)、泵入口处压强P1=0.012(MPa)，

3

液体温度17.5℃ 液体密度ρ=1000.8kg/(m) 、泵进口高度=0.18米

流量公式：Q=F/K*3600/1000，其中仪表常数K=76.724, F=138 Q=138/76.724*3600/1000 =6.48M/H 泵的扬程H

3

(P2P1)u2u1

(Z2Z1) g2g

(0.1320.012)106

0.18 

1000.89.81

=14.9（m）

泵的轴功率Ｎ轴＝Ｎ电×η电 =650×60％ =0.390（Kw）

泵的效率: 

HQg

N1000



14.96.489.811000.8

=67.5％

0.3910003600

附表：实验记录表格 基本数据：

室温： 大气压强：