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离心泵H—Q特性曲线仿真测定 　　摘 要：研究了分别在两个不同的电机转速下，测定一系列流量条件下的离心泵的进、出口压力和电机的电功率，计算出相应的离心泵压头H，标绘出两个转速下的H-Q图，取得了比较好的结果。 　　关键词：电机转速 压头 流量 H-Q图 　　离心泵的H、N，η 与Q之间的关系曲线，称为特性曲线 。其数值通常是指额定转数与标准状态下的数值，可用实验测得。H-Q曲线表示H与Q的关系，通常H随Q的增大而减小。不同型号的离心泵，H-Q曲线的形状有所不同。有的离心泵H-Q曲线较平坦，其特点是流量变化较大而压头变化不大；而有的离心泵H-Q曲线陡降，当流量变动很小时，扬程变化很的大，适用于扬程变化大而流量变化小的情况。 　　一、实验研究 　　1.实验原理 　　离心泵是化工生产中应用最为广泛的液体输送机械.对于一定型号的离心泵，当叶轮直径D和转速n一定的情况下，离心泵的压头H，轴功率N和效率η随泵的输送液体量Q的大小而变化，其变化关系可以用曲线表征，称为离心泵的特性曲线。在工程实际应用中，根据H-Q曲线可以确定离心泵在给定管路条件下的输送能力.因此离心泵的特性曲线是表征离心泵技术性能的基础资料.离心泵的特性曲线目前还不能用解析方法进行准确计算，只能通过实验来测定。 　　如果用以下的函数关系表示离心泵的特殊曲线： 　　H=f（Q） （1.1） 　　则运用本装置实验测定这些函数关系的方法如下。 　　1.1流量Q的测定 　　测定流量的方法很多，如可以用孔板流量计，文丘里流量计，转子流量计等，而在本实验中采用倒U形管差压计测量一段管路中的总压力损失 hf 来计算管路中的流量。 　　根据流动阻力表达式和流体静力学原理，总压头损失 hf 与流量Q和压差计读数R之间存在以下关系： 　　（1.2） 　　由于上式中的 总阻力系数 亦是流量Q的函数，式（1.2）所代表的Q-R关系相当复杂，难以用简单的解析函数式表达，因而采用由实验室预先通过实验方法标定出Q与R的一系列对应数值，在用最小二乘法拟合为以下幂函数关系式供实验者使用： 　　Q=ARn （1.3） 　　式中 R-测a-b段的倒U形管差压计读数，cmH2O； 　　A，n-装置参数，其???体数值取决于各套装置的实际结构，由实验室提供。 　　1.2 压头H的测定 　　取离心泵的进口真空表和出口压力表为1.2两截面，列机械能守衡方程： 　　而 ，所以 　　式中， -表示压力真空表的垂直距离，本装置是0.1 m ； 　　-压力表处的截面的静压力， ； 　　-真空表处的接年的静压力， ； 　　-泵进出口处的流速， 。 　　1.3 比例定律的验证 　　比例定律由以下公式表示： 　　其推导条件为在转速改变前后，n保持不变.而实际应用中，影响泵效率的因素很多，如操作条件，离心泵的结构，输送液体的物性等都会造成在不同专速下泵内泄露和涡流损失的变化，不可能保持离心泵的效率完全不变.因而当离心泵转速变化时比例定律难以精确保持，通常在 ≤20%的范围内符合较好.本实验选择两个不同的转速测定N，故而可以实验考查比例定律的符合程度。 　　2.实验方法 　　2.1装置和仪器 　　本实验装置的主要设备有进水口底阀1（止逆阀），离心泵2，电磁调速电机5，电磁调速控制器6，功率计短路开关8，流量调节阀10，引水管截止阀11，管路系统和循环水槽，流量仪表有泵进口真空表3，泵出口压力表4，倒U形管差压计9以及三相功率计7。 　　装置运行时，水从循环水槽经进水口底阀和吸入管路进入离心泵，经离心泵提高压力后，流经出口管路再返回循环水槽.通过离心泵的流量通过调节出口处的流量调节阀控制。 　　在出口管路中段设有引压点a.b，与一倒U形管压差计（水-空气体系）相连.通过测量a-b段管路的压头损失，可以计算通过管路的水流量，根据连续性方程，此流量即为离心泵的流量。 　　三相功率计旁有功率计短路开关8，用于以保护功率计不受电动机启动峰值电流的冲击而损坏。 　　2.2流程及操作 　　离心泵特性曲线测定实验装置的流程见图（3）所示。 　　在仿真实验主界面中选择“离心泵实验”，回车；点击“仿真操作”按钮，进入实验操作界面： 　　2.3 实验装置开车 　　点击“开始实验”按钮，按以下步骤操作： 　　2.3.1给离心泵和进水管路充水 打开因水阀，再打开水龙头，当泵充满水后，关闭水龙头和引水阀。 　　2.3.2启动离心泵 首先接通功率计短路开关使电动机启动分、峰值电流不通过功率计，再打开总电源启动电动机使离心泵进入工作状态，然后关闭功率计短路开关使功率计进入测试状态。 　　（3） 调节电动机转速 点击电磁调速控制器弹出转速调节放大图，用“+”，“-”按钮或从键盘直接输入数