离心泵计算机数据采集及过程控制实验

计算机过程控制实验报告

实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验

1、试验方案：

水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。

直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。（可以通过智能调节仪手动给定，或者AO模块直接输出电流。）

调整水箱出口到一定的开度。

突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。

FV101

给定值

Qi

Qo h LT

103 图1 单容水箱液位数学模型的测定实验

通过物料平衡推导出的公式：

QO?kH,Qi?k??

那么

dH1?(k???kH)， dtF其中，F是水槽横截面积。在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成

RCdH?H?k?R?。 dt公式等价于一个RC电路的响应函数，C=F就是水容，R?2H0k就是水阻。

如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱

一、 离心泵的控制方案

1、离心泵工作原理

离心泵是通过离心力的原理工作的。离心泵工作原理是在泵内充满液体的情况下，叶轮旋转产生离心力，叶轮槽道中的液体在离心力的作用下被甩向外围而流进泵壳，于是叶轮中心压力降低，这个压力低于进水池液面的压力，液体就在这个压力的作用下有吸入池进入叶轮，这样泵就可以不断的吸入压出，完成液体的输送。

2、离心泵的主要参数

离心泵的主要参数包括：流量、扬程、功率、效率、转速和汽蚀余量等。 3、泵的类型

①叶片式泵：它对介质的输送是靠有叶片的叶轮高速旋转而完成的。

②容积式泵：它对介质的输送是靠泵体工作室容积的周期性变化而完成的。

③其他类型泵：只改变输送介质的位能和利用输送介质本身能量的泵。 4、离心泵特性

由于离心泵的叶轮和机壳之间存在空隙，泵的出口阀全闭，液体在泵体内循环，泵的排量为零，压头最大；随着出口阀的逐步开启，排出量随之增大，出口压力将慢慢下降。

泵的压头H，排量Q和转速n之间的函数关系:、

↑

压头

a’

n4 a

n1 n2 n3

排出量Q→

H=R1n2 – R2Q2 5、管路特性

HL=hp+hL+hf +hv

p2 4项阻力：

hv hL hf 1)管路两端的静压差引起的压头hp； 2)管路两端的

02190

如图示，用一单级悬臂式Ｂ型离心泵，将水由槽Ａ送到槽Ｂ。 试问：

（１）为了调节流量，拟装一调节阀，应装在何处？说明理由。 （２）调节阀开大时试说明装在泵进口和出口处的真空表及压力表将如何变化？

02188

下列两图为离心泵的两种安装方式，用以输送热水，在热水的温度下饱和蒸汽压为Ｐ2 ＝０．４Kgf/cm2 ，大气压可取为１０mＨ2Ｏ，两种安装方式中，管路特性视为相同，请回答：两种安装方式是否有一种能将水送到高位槽？为什么？ 02187

看图回答下列问题（用图上所标符号表示） ①泵的扬程Ｈ怎样表示？

②泵的安装高度Ｈg 怎样表示？ ③泵的升扬高度ｈ怎样表示？

④垂直管段ＡＢ和水平管段Ａ' Ｂ' 的阻力是否相同？为什么？

管路总长（包括各种局部阻力当量长度）为Ｌ。

02177

用清水泵将池中水打到高位槽中，泵的特性曲线可用Ｈ＝25－0.004Ｑ2表达，式中Ｑ的单位为ｍ3／ｈ，吸入管路的阻力损失为４ｍ水柱，泵出口处装有压力表，图中Ｃ是文氏管，其进口处直径为75ｍｍ，喉管直径为25ｍｍ（均指内径）。流体流经文氏管阻力损失可忽略不变，两Ｕ形管压差计读数Ｒ1＝

离心泵与管路实验

实验报告

2013年9月

离心泵与管路综合实验

一、实验目的

1、掌握管路中管件、阀门的种类、规格、连接方法； 2、熟悉管路与机泵拆装常用工具的种类及使用方法； 3、熟悉管件的种类及在管路中的作用；

4、掌握构建功能合理单泵、双泵串联的连接方法；

5、掌握离心泵特性曲线测定方法，并以此调试实验装置； 6、通过实验了解水在管路中直管和阀门的能量损失。

二、实验原理

1、 离心泵的特性曲线

离心泵是化工生产中应用最广的一种流体输送设备。它的主要特性参数包括：流量Q，扬程He，功率N，和效率η。这些特性参数之间是相互联系的，在一定转速下，He、N、η都随着输液量Q变化而变化；离心泵的压头He、轴功率N、效率η与流量Q之间的对应关系，若以曲线H~Q、N~Q、η~Q表示，则称为离心泵的特性曲线，可由实验测定。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。

离心泵在出厂前均由制造厂提供该泵的特性曲线，供用户选用。泵的生产部门所提供的离心泵的特性曲线一般都是在一定转速和常压下，以常温的清水为介质测定。在实际生产中，所输送的液体多种多样，其无论性质（如密度、粘度等）各异，泵的性能亦将发生变化，厂家提供的特性曲线将不再适用，如泵的轴

第一节 离心泵的结构与工作原理

一、泵的类型及应用

泵不仅使用在石油化工生产中，而且在国民经济的各个部门也都有广泛的应用，如城市的给排水、农村的灌溉和排涝、机械工业中机器的润滑和冷却及热电厂和原子能发电站等都要使用泵，所以泵也是一种通用设备。由于泵的用途极为广泛，备输送液体的性质有时差异也很大，为了满足不同场合对泵性能的要求，泵的种类也十分繁多，通常可按工作原理和用途进行分类。 （一）按泵的工作原理分类

按工作原理可分为容积式泵、叶片式泵和其他类型泵。 1、容积式泵

容积式泵是依靠泵内工作容积的大小做周期性变化来输送液体的，当工作容积增大时，泵吸入液体；工作容积减小时、泵排出液体。根据工作机构的运动特点有往复泵和回转泵两种。往复泵的工作机构作往复运动，属于这种类型的有活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等。回转泵的工作机构作定轴转动，属于这种类型的有齿轮泵、螺杆泵、滑片泵等。 2、叶片式泵

叶片式泵是依靠一个或数个高速旋转的叶轮推动液体流动、实现液体输送的。根据液体在泵内的流动方向有离心泵、轴流泵、混流泵及漩涡泵。

除了容积式泵和叶片式泵外，还有一些其他类型的泵，如喷射泵、

1

水锤泵、电磁泵等。 （二）按泵的用途分类

北 京 化 工 大 学

实 验 报 告

课程名称： 化工原理实验 实验日期： 班 级： 姓 名： 同 组 人：

离心泵性能试验 一、 摘要

本实验利用孔板流量计测量离心泵的特性曲线和管路曲线，并且用实验结果也测出了孔

板流量计的Co与雷诺数的一一对应关系，验证了孔板流量计的性质，并且后续实验的继续进行是在利用了第一次试验数据的基础上完成的。

关键词：孔板流量计 Co 特性曲线 管路曲线

二、实验目的：

1、熟悉离心泵的结构、性能铭牌及配套电机情况 2、了解孔板流量计的结构、使用及变频器的作用 3学会测绘离心泵的特性曲线和管路特性曲线。

4、掌握最小二乘法回归管路特性方程、扬程方程中的参数A、B

三、实验原理：

1. 离心泵的特性曲线

通常采用试验的方法，直接测定离心泵的性能参数，并且绘成He-Q,H-Q,η-Q三条曲线，称为离心泵的特性曲线。 （1）.泵的扬程

2p2p1u2?u12 He????Z???hf?H2?H1?H0?g?g2g上式忽略能量损失，u1=u2， ΔZ=H0=0.

实验三、离心泵性能实验

姓名：杨梦瑶 学号：1110700056 实验日期：2014年6月6日 同组人：陈艳月 黄燕霞 刘洋 覃雪 徐超 张骏捷 曹梦珺 左佳灵

预习问题：

1. 什么是离心泵的特性曲线？ 为什么要测定离心泵的特性曲线？

答：离心泵的特性曲线：泵的He、P、η与QV的关系曲线，它反映了泵的基本性能。要测定离心泵的特性曲线是为了得到离心泵最佳工作条件，即合适的流量范围。

2. 为什么离心泵的扬程会随流量变化？

答：当转速变大时，，沿叶轮切线速度会增大，当流量变大时，沿叶轮法向速度会变大，所以根据伯努力方程，泵的扬程：

H=（u22- u12）/2g + (p2- p1) / ρg + (z2- z1) +Hf

沿叶轮切线速度变大，扬程变大。反之，亦然。

3. 泵吸入端液面应与泵入口位置有什么相对关系？

答：其相对关系由汽蚀余量决定，低饱和蒸气压时，泵入口位置低于吸入端液面，流体可以凭借势能差吸入泵内；高饱和蒸气压时，相反。但是两种情况下入口位置均应低于允许安装高度，为避免发生汽蚀和气缚现象。

4. 实验中的哪些量是根据实验条件恒定的？哪些是每次测试都会变化，需要记录的？哪些

是需要最后计算得出的？

答：恒定的量是：泵、流体、

离心泵填空题

2在离心泵的运转过程中， 是将原动机的能量传递给液体的部件，而 则是将动能转变为静压能的部件。

3．离心泵的流量调节阀应安装在离心泵 的位置上，而正位移泵调节阀只能安装在 位置上。

4、用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送密度为 1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流量 ，扬程 ，功率 。（增大，不变，减小，不能确定）

3、用一台离心泵输送某液体，当液体温度升高，其它条件不变，则离心泵所需的扬程 ，允许安装高度 。

2、产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 3、用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg.m-3 的某液体(该溶液的其它性质与水相同)，与输送水相比，离心泵的流量 ,扬程 ,泵出口压力 ,轴功率 。(变大,变小,不变,不确定)

3、在离心泵性能测定实验中，当水的流量由小变大时，泵入口处的压强 。 3、泵的扬程的单位是

离心泵填空题

2在离心泵的运转过程中， 是将原动机的能量传递给液体的部件，而 则是将动能转变为静压能的部件。

3．离心泵的流量调节阀应安装在离心泵 的位置上，而正位移泵调节阀只能安装在 位置上。

4、用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送密度为 1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流量 ，扬程 ，功率 。（增大，不变，减小，不能确定）

3、用一台离心泵输送某液体，当液体温度升高，其它条件不变，则离心泵所需的扬程 ，允许安装高度 。

2、产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 3、用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg.m-3 的某液体(该溶液的其它性质与水相同)，与输送水相比，离心泵的流量 ,扬程 ,泵出口压力 ,轴功率 。(变大,变小,不变,不确定)

3、在离心泵性能测定实验中，当水的流量由小变大时，泵入口处的压强 。 3、泵的扬程的单位是

离心泵填空题

2在离心泵的运转过程中， 是将原动机的能量传递给液体的部件，而 则是将动能转变为静压能的部件。

3．离心泵的流量调节阀应安装在离心泵 的位置上，而正位移泵调节阀只能安装在 位置上。

4、用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送密度为 1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流量 ，扬程 ，功率 。（增大，不变，减小，不能确定）

3、用一台离心泵输送某液体，当液体温度升高，其它条件不变，则离心泵所需的扬程 ，允许安装高度 。

2、产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 3、用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg.m-3 的某液体(该溶液的其它性质与水相同)，与输送水相比，离心泵的流量 ,扬程 ,泵出口压力 ,轴功率 。(变大,变小,不变,不确定)

3、在离心泵性能测定实验中，当水的流量由小变大时，泵入口处的压强 。 3、泵的扬程的单位是