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离心泵性能与流量计校正研究型综合实验装置

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第 39卷,第 5期2013年 10月安 徽 化 工ANHUI CHEMICAL INDUSTRYVo1.39,No.5 910ct.2013 ‘离心泵性能与流量计校正研究型综合实验装置王 刚 ,王 瑶 ,匡国柱(大连理工大学化工与环境生命学部 ,辽宁 大连 1 16024 )摘要:应用变频调速、高精度压力测控等新技术于离心泵性能与流量计校正研究型综合实验装置 ,率先实现了测试数据数字化。使用该装置可以进行离心泵特性曲线测定 、管路特性曲线测定 、孑L板流量计和文氏管流量计孔流系数测定 ,离心泵串、并联操作及其特性曲线的测定和离心泵气蚀现象的观察。利用该综合实验装置可完成多项实验研究内容,降低了设备的制造和维修成本,有效地利用了实验室面积。同时,学生可根据所学知识 ,设计实验内容,有利于学生创新能力的培养。

关键词:离心泵特性曲线;管路特性曲线;串、并联操作;流量计校正;气蚀现象doi:10.3969~.issn.1008—553X.2013.05.031中图分类号:TH311 文献标识码 :A 文章编号:1008—553X(2013)05—0091—04化工原理实验课程是化工原理理论课程教学的重要补充和实践教学环节,具有典型的工程实际特点。学生通过实验可了解化工设备的结构 、特点,掌握化工实验的基本方法和实验技能。实验通常是按各单元操作原理设置,其中的离心泵性能曲线测定和流量计校正分别用两套不同的实验装置完成。近几年来,随着创新型人才培养的需要,化工原理实验也不断从基础的、单一功能的基本实验向综合型和研究型实验发展。通过综合型和研究型实验研究 ,学生可利用已有的理论知识 自行设计实验内容,从而发挥学生的主观能动性 ,让学生积极进行创新性思维,提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力。

为适应新的教育形势,根据本校原有离心泵性能曲线测定实验装置和流量计校正实验装置的特性,我们设计并制造了一套将离心泵性能曲线测定和流量计校正实验整合在一起的实验装置。在其原有功能的基础上,还增加了离心泵的串、并联操作及其特性曲线测定和管路特定曲线的测定功能以及离心泵气蚀现象的观察。

1实验装置流程图和实验设备参数1.1实验装置流程图实验装置流程图如图 1和图 2所示。实验装置为两套对称的实验设备,两套设备之间配有管线和阀门。每个单套设备中,离心泵用三相异步电动机带动,并加设变频调速装置,电动机功率由功率表测定。在吸人口侧安装有单向底阀、过滤网、阀门、加水漏斗和真空度测量装置。泵的出口侧安装压力测量装置 、出口调节阀和三个流量计(分别为标准孔板流量计、被标定文氏管流量计和孔板流量计)。关闭两套设备间的阀门,可分别独立完成单泵特性曲线测定、管路特性曲线测定和流量计校正实验;开启两套设备间的阀门,可实现两台泵的串、并联操作。

1.单向底阀及滤框 2.吸人管 3.进口阀 4.加水漏斗5.真空度测量装置 6.离心泵 7.电动机 8.压力测量装置9.出口阀 10.文氏管流量计 11-孑L板流量计 12.排出管13.水槽 l4.压差测量装置 15.串联阀 16.并联阀 l7.孑L板流量计 18.电动机调频器实验介质为自来水,离心泵将水从水槽中吸人,经滤网、单向阀进入吸人管段。吸入管线上的阀门可调节泵吸入 口侧的阻力,观察离心泵的气蚀现象。在离心泵的吸人口和排出口处安装的真空与压力测量装置可测量水的进口真空度和出口压力。出口阀门用来调节水的流量,标准孔板流量计用来测量系统中水的流量。

1.2实验设备参数离心泵 :型号为 32—125。

三相异步电动机:型号为 Y802—2。

变频器:型号为vFD—A。

管线:不锈钢钢管内径为 25mm。

孔板流量计:标准孔板流量计孔径为 1 8.OOmm;被标定孔板流量计孔径为 14.OOmm。

文氏管流量计:文氏管喉径为 13.96mm。

2实验数据和结果2.1离心泵单泵特性曲线测定收稿 日期:2013—08—21作者简介:IN,J(1958-),男,工程师,从事化工原理实验教学工作 ,13009418158,wanggang###dlut.edu.cn。

92 总第 185期 2013年第 5期(第 39卷) 安 徽 化 工1.单向底阀及滤框 2.吸入管3.进 口阀4.加水漏斗 5.真空度测量装置6璃 心泵 7.电动机 8.压力测量装置 9.出口阀 10.文氏管流量计 l1.孔板流量计 12.排出管 13.水槽 14.压差测量装置15讳 联阀 16.并联阀 17.孔板流量计 18.电动机调频器图 1离心泵性能与流量计校正研究型综合实验装置图图2离心泵性能和流量计校正研究型综合实验流程图在一定转速下离心泵的压头H、轴功率P及效率1均随实际流量 q 的大小而改变。通常用水通过实验测出H—q 、P—q 和 1一q 曲线,称为离心泵的特性曲线。

该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。本实验装置测定出离心泵特性曲线的原始实验数据见表 1。

表 1离心泵单泵特性曲线测定原始数据由表 1数据计算出不同流量下离心泵的扬程 H、轴功 N和效率 1,并将其绘制在同一张坐标纸上,得到图3所示的离心泵特性曲线。

图 3 32—125离心泵的特性曲线2_2管路特性曲线测定本实验是固定管路出口阀门的开度,通过改变供电电源频率来调节流量,在不同电机转速下测量系统流量和泵所提供的压头。实验原始数据见表 2。

表2 管路特性曲线测定原始数据根据表 2数据计算得到不同频率下系统的流量 q和压头 H,绘出管路特性曲线,如图 4所示。

qJm ·h图 4 管路特性曲线将压头 H与 qv2进行数据拟合,得到实验条件下的管路特性曲线方程为:L=0.7843+0.0529qv王 刚,等 :离心泵性能与流量计校正研究型综合实验装置 932.3离心泵串联和并联操作的流量 一压头曲线测定离心泵串联或并联操作,可以增加管路系统的流量和压头。两台相同泵的串联或并联操作可视为一个整体,采取类似单泵测量特f生曲线的方法测定离心泵串联或并联的流量压头曲线。通过控制两套设备之间的阀门,实现两台泵之间的串联或并联操作。调节出口阀开度,得到串联或并联操作的原始数据如表 3和表 4所示。

表 3离心泵串联操作流量和压头关系曲线原始数据表 4 离心泵并联操作流量和压头关系曲线原始数据根据表 3和表 4的原始数据计算串联和并联操作条件下不同流量时对应的压头,并将其绘制在同一张图上,如图 5所示。为了便于比较,图中将单泵操作的压头一 流量曲线也绘制出来。

q/m3,b’’图5离心泵串联、并联操作时的流量一压头曲线2.4流量计校正实验中被标定的流量计包括孔板流量计和文氏管流量计。用标准流量计测量系统流量,得到实验原始数据如表 5所示。

表 5 流量计校正原始数据根据表 5数据计算不同流量下孔板流量计和文氏管流量计的孔流系数,并将孔流系数与雷诺数的对数作图,得到图 6。

1nRe图 6文氏管流量计和孔板流量计孔流系数和雷诺数的关系图2.5离心泵气蚀现象观察实验通过关小泵的进口阀开度,增大吸入管段的阻力,使泵发生气蚀。离心泵发生气蚀时发出噪音,泵体振动,流量不能再增大,压头和效率都明显下降,以致无法继续工作。

3结束语离心泵性能测定和流量计校正研究型综合实验装置在我校投入运行以来,运行状况良好。与以往的单功能实验设备相比,该装置不仅完成了原有的离心泵性能曲线测定和流量计校正的实验内容,还在增加少量设备、管线和阀门的基础上,增加了实验研究内容,如不同转速下离心泵的特性曲线测定、管路特性曲线测定、离心泵串、并联操作和离心泵气蚀现象的观察。一方面,降低了设备的制造和维修成本,提高了实验室面积的利用率;另一方面,对学生创新意识和创新能力的培养起到了积极作用。学生可利用所学知识,自行设计实验内容,充分发挥学生的主观能动性,帮助他们进行创新性思维,提高其分析问题和解决问题的能力。口94 总第185期2013年第5期(第39卷) 安 徽 化 工Correction Research Comprehensive Experimental Device of the Performance ofCentrifugal Pump and FlowmeterWANG Gang,WANG Yao,KUANG Guo-zhu(Environmental Chemistry and Life Sciences,Dalian University of Technology,Dalian 1 1 6024,China)Abstract:Frequency convener and high-precision pressure transmitter are used in the equipment of centrifugal pumps andflow meter correction comprehensive experiment.The equipment can measure the characteristic curves of centrifugal pump,the characteristic curve of the pipeline,the flow coeficient of orifce and venturi flowmeter,the characteristic curve ofcentrifugal pump operating in se~es and parallel and can observe the phenomenon of cavitation erosion.The equipment ismuhifunctiona1.So the cost of manufacturing and maintenance are reduced.At the sarue time,it is beneficial for the students todesign an experiment and improve the students’innovative ability. 。

Key words:characteristic curves;centrifugal pump;the connection of pumps is series or parallel;flow coefficientdetermination;cavitation erosion·信 息 ·浙江力普三项粉碎设备列入浙江省 201 3新产品计划目前,浙江省科技厅发布了浙江省 2013年新产品试制计划(第一批)项 目名单,中国粉体技术领航者浙江力普粉碎设备有限公司创新研发的三项新产品纳米碳酸钙粉碎成套生产线、HwM旋风磨和 HTG系列高效涡轮超微分级机名列其 中。

纳米碳酸钙粉碎成套生产线拥有多项创新亮点:采用自动喂料,成品 自动送料、粗颗 自动回料系统,更加保证了该设备的完整性,降低劳动成本,大大提高设备使用效率。其中粉碎设备在引进德国技术基础上开发创新,具有高线速度、低升温、高稳定性等特点,通过高速气流带动冲击碰撞使纳米钙团聚体散裂,同时具有一定的干燥作用。分级设备分级精度高,切割粒径小,分级效率远高于传统鼠笼式分级机。整条生产线集粉碎、分级、集料、除尘于一体,处于封闭状态下完成,不会产生粉尘污染,清洁环保,可实现纳米钙的规模化生产。生产线的关键技术已获国家专利。

此生产线经国内纳米碳酸钙“老大”,上市公司山西兰花集团成功使用证实:能耗低、产量大、细度集中、振实密度好,是进行纳米碳酸钙的活化、分散、粉碎处理的理想设备。与国内碳酸钙企业比较,兰花生产纳米碳酸钙的电耗、煤耗分别要低 50%、40%,二氧化碳气体吸收率提高了9个百分点,年减排二氧化碳 1.5万余吨。目前,该生产线畅销山西、安徽、山东等省市,远销俄罗斯、日本、中东等国家和地区,深受客商的青睐。

HWM旋风磨是一种适合于低到中等硬度物料粉碎的超微粉碎设备,拥有独特的不拆机可调粉碎间隙功能,粉碎区产生的强烈涡流有着惊人的粉碎效果和干燥效果,广泛适用于化工、染料、塑料、非金属矿、医药、饲料、食品等行业不同物料的超微粉碎,对聚乙烯醇、PVC、PE、纤维性物料等几乎所有热敏性物料均能进行超细粉碎,也可用作连同干燥、表面改性在内的超微粉碎。从顶端将物料输入,被转子上盖板预粉碎 ,然后抛向机器内表面,物料进入定子和转子间的粉碎区。锥形的粉碎区域在转子和定子间形成通风条件。在离心力和吸力的共同作用下,适量物料以高速冲击刀片边缘、定子上的研磨轨迹,并且物料与物料间进行激烈的碰撞。通过这种反复冲击、碰撞,使物料达到超细粉碎 目的。

HTG系列高效涡轮超微分级机性能卓越,分级电机采用变频控制,不停机 自由调节转速,控制分级粒度;通过调节驱动电机的转速及二次进风量的大小,可得到最佳的分级效果。配备高转速电机,可有效提高分级精度;分级叶轮采用高强度特殊耐磨材料,并经过特殊处理,不易变形及磨损;转动部件与静止部件间采用少量压缩空气密封反吹,防止物料进入空隙形成卡死;腔体流道结构设计合理,在保证分级精度的同时提高分级效率;分级轮动平衡达到 0.

06g以内,高转速下仍运转平稳;分级机箱体采用去应力处理,以达到整机长时间运转不变形,保证分级精度精确。目前浙江力普推出的260型涡轮分级机和230型涡轮分级机均适用于医药、食品、化工、非金属等各个行业的微粉,尤其是石墨球化中的筛分,其特点是连续生产,封闭结构内自动分级筛选,无粉尘溢散 ,噪声低 ,体积小,安装简单,操作和维护方便,不易堵塞及卡死。

浙江力普联系热线:0575—83l51666、83152666、83153666、13806745288;力普网站:WWW.zjleap.com;E—mail:zjleap###l6 3.Com(丁 文 )

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