DB-JD56熱水供暖循環(huán)系統(tǒng)綜合實訓裝置
循環(huán)泵的性能參數(shù)與特性曲線實驗
2.1 性能參數(shù):循環(huán)泵的性能參數(shù)與特性曲線實驗
表征循環(huán)泵性能的主要參數(shù)有流量、壓頭、軸功率和效率,這些參數(shù)是評價其性能和正確選用循環(huán)泵的主要依據(jù)。
2.1.1 流量:
循環(huán)泵的流量表示泵輸送液體的能力,是指循環(huán)泵單位時間內(nèi)輸送到管路系統(tǒng)的液體體積,以Q表示,單位為 或 ,其大小取決于泵的結(jié)構(gòu)、尺寸(主要為葉輪直徑和葉片寬度)、轉(zhuǎn)速以及所輸送液體的黏度等。
2.1.2 壓頭:
壓頭又稱為揚程(head),是指單位重量的液體經(jīng)循環(huán)泵后所獲得的有效能量,以H表示,單位為 ,或 。其值主要取決于泵的結(jié)構(gòu)(葉輪的直徑、葉片彎曲程度等)、轉(zhuǎn)速和流量,也與液體的黏度有關(guān)。
對于特定的循環(huán)泵, 在一定轉(zhuǎn)速下,壓頭與流量之間存在著明確的關(guān)系。但由于流體在泵內(nèi)流動復雜,無法進行理論計算,因此,二者的關(guān)系一般由實驗測定。
注意:循環(huán)泵的揚程與升揚高度是完全不同的概念,升揚高度是指循環(huán)泵將流體從低位送至高位時兩液面的高度差,而揚程表示的則是能量概念。
2.1.3 效率:
由于泵內(nèi)有各種能量損失,泵軸從電機獲得的功率并沒有全部傳給液體,體現(xiàn)在以下3個方面:
2.1.3.1容積損失 葉輪出口處高壓液體由于機械泄漏返回葉輪入口造成泵實際排液量減小。
2.1.3.2 水力損失 由于實際流體在泵內(nèi)流動時有摩擦損失,液體與葉片及液體與殼體的沖擊也會造成能量損失,從而使泵實際壓頭減少。
2.1.3.3 機械損失 泵在運轉(zhuǎn)時,機械部件接觸處(如泵軸與軸承之間,泵軸與填料密封中的填料之間或機械密封中的密封環(huán)之間等)由于機械摩擦造成的能量損失。
以上3種損失通過循環(huán)泵的總效率 反映。循環(huán)泵的總效率與泵的類型、大小、制造精度及輸送液體的性質(zhì)有關(guān)。一般小型泵的效率為50%~70%,大型泵可達90%左右,本套裝置采用循環(huán)泵效率可高達80%。
2.1.4 軸功率:
循環(huán)泵的軸功率是指由電機輸入循環(huán)泵泵軸的功率,以N表示;有效功率是指液體實際上泵獲得的功率,以 表示,單位均為W或KW。
泵的有效功率計算公式:
式中: ——泵的有效功率, ;Q——泵的流量, ;H——泵的壓頭, ; ——流體的密度, 。
2.2.2 特性曲線:
循環(huán)泵的特性曲線(characteristic curve)是指循環(huán)泵的壓頭H、軸功率N和效率 與流量Q之間的關(guān)系曲線,通常由實驗測定。本套裝置循環(huán)泵因體積較小,因其軸均為密閉式機構(gòu),所以在測量軸功率即相應(yīng)的效率方面比較困難,在出廠前生產(chǎn)廠家測定給出了壓頭(揚程)與流量的特性曲線,本套裝置循環(huán)泵的特性曲線見循環(huán)泵使用說明書。
2.2.3 影響循環(huán)泵特性曲線的主要因素:
泵生產(chǎn)廠所提供的特性曲線均是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下以20℃水作為實驗介質(zhì)進行測定的。若所輸送液體的性質(zhì)(密度及黏度)與水相差較大,或者泵使用時采用不同的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑,則泵的性能將發(fā)生變化,應(yīng)對泵原特性曲線進行修正。
2.2.3.1 密度對特性曲線的影響 循環(huán)泵的流量與葉輪的幾何尺寸及液體在葉輪周邊處的徑向速度有關(guān),這些因素均不受液體密度的影響,因此,當輸送液體的密度變化時,循環(huán)泵的流量不變。
循環(huán)泵的壓頭也與液體的密度無關(guān)。這是因為液體在一定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的循環(huán)力與液體的質(zhì)量成正比,故在泵內(nèi)由循環(huán)力作用所增加的壓力(P1-P2)也與密度成正比,而由此升高的壓頭也是以 的形式表示的,因此密度對壓頭的影響可以抵消。由此可知,當被輸送液體的密度變化時,循環(huán)泵的揚程與流量曲線不變。
2.2.3.2 黏度對特性曲線的影響 當被輸送液體的黏度較大時,液體在泵內(nèi)的能量損失隨之增大,結(jié)果導致泵的流量、揚程、效率均下降,而軸功率上升,從而使泵的特性曲線發(fā)生變化。通常當液體的運動黏度 > 時,需對泵的特性曲線進行修正。
2.2.3.3 循環(huán)泵轉(zhuǎn)速對特性曲線的影響 循環(huán)泵的特性曲線都是在一定轉(zhuǎn)速下測定的,當泵的轉(zhuǎn)速改變時,泵的流量、壓頭及軸功率也隨之改變。當液體的黏度不大,且轉(zhuǎn)速變化小于20%時,可認為泵的效率不變,此時泵的流量、壓頭、軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系,上式稱為比例定律,據(jù)此式可將某一轉(zhuǎn)速下的特性曲線轉(zhuǎn)換為另一轉(zhuǎn)速下的特性曲線。
2.2.3.4 循環(huán)泵葉輪直徑對特性曲線的影響 當循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速一定時,對同一型號的循環(huán)泵,切削葉輪直徑也會改變泵的特性曲線。當葉輪直徑的切削量不超過5%時,認為泵的效率不變,泵性能參數(shù)變化同樣有近似關(guān)系
上式稱切削定律。