循环泵的性能参数与特性曲线实验

2.1 性能参数：
表征循环泵性能的主要参数有流量、压头、轴功率和效率，这些参数是评价其性能和正确选用循环泵的主要依据。
2.1.1 流量：
循环泵的流量表示泵输送液体的能力，是指循环泵单位时间内输送到管路系统的液体体积，以Q表示，单位为 或 ，其大小取决于泵的结构、尺寸（主要为叶轮直径和叶片宽度）、转速以及所输送液体的黏度等。
2.1.2 压头：
压头又称为扬程（head），是指单位重量的液体经循环泵后所获得的有效能量，以H表示，单位为 ，或 。其值主要取决于泵的结构（叶轮的直径、叶片弯曲程度等）、转速和流量，也与液体的黏度有关。
对于特定的循环泵， 在一定转速下，压头与流量之间存在着明确的关系。但由于流体在泵内流动复杂，无法进行理论计算，因此，二者的关系一般由实验测定。 
注意：循环泵的扬程与升扬高度是完全不同的概念，升扬高度是指循环泵将流体从低位送至高位时两液面的高度差，而扬程表示的则是能量概念。
2.1.3 效率：
由于泵内有各种能量损失，泵轴从电机获得的功率并没有全部传给液体，体现在以下3个方面：
2.1.3.1容积损失 叶轮出口处高压液体由于机械泄漏返回叶轮入口造成泵实际排液量减小。
2.1.3.2 水力损失 由于实际流体在泵内流动时有摩擦损失，液体与叶片及液体与壳体的冲击也会造成能量损失，从而使泵实际压头减少。
2.1.3.3 机械损失 泵在运转时，机械部件接触处（如泵轴与轴承之间，泵轴与填料密封中的填料之间或机械密封中的密封环之间等）由于机械摩擦造成的能量损失。
以上3种损失通过循环泵的总效率 反映。循环泵的总效率与泵的类型、大小、制造精度及输送液体的性质有关。一般小型泵的效率为50%～70%，大型泵可达90%左右，本套装置采用循环泵效率可高达80%。
2.1.4 轴功率：
循环泵的轴功率是指由电机输入循环泵泵轴的功率，以N表示；有效功率是指液体实际上泵获得的功率，以 表示，单位均为W或KW。二者的关系为
=                            （2-1）
泵的有效功率计算公式：
式中： ——泵的有效功率， ；Q——泵的流量， ；H——泵的压头， ； ——流体的密度， 。
2.2.2 特性曲线：
循环泵的特性曲线（characteristic curve）是指循环泵的压头H、轴功率N和效率 与流量Q之间的关系曲线，通常由实验测定。本套装置循环泵因体积较小，因其轴均为密闭式机构，所以在测量轴功率即相应的效率方面比较困难，在出厂前生产厂家测定给出了压头（扬程）与流量的特性曲线，本套装置循环泵的特性曲线见循环泵使用说明书。
2.2.3 影响循环泵特性曲线的主要因素：
泵生产厂所提供的特性曲线均是在一定转速和常压下以20℃水作为实验介质进行测定的。若所输送液体的性质（密度及黏度）与水相差较大，或者泵使用时采用不同的转速或叶轮直径，则泵的性能将发生变化，应对泵原特性曲线进行修正。
2.2.3.1 密度对特性曲线的影响  循环泵的流量与叶轮的几何尺寸及液体在叶轮周边处的径向速度有关，这些因素均不受液体密度的影响，因此，当输送液体的密度变化时，循环泵的流量不变。
循环泵的压头也与液体的密度无关。这是因为液体在一定转速下产生的循环力与液体的质量成正比，故在泵内由循环力作用所增加的压力（P1-P2）也与密度成正比，而由此升高的压头也是以 的形式表示的，因此密度对压头的影响可以抵消。由此可知，当被输送液体的密度变化时，循环泵的扬程与流量曲线不变。
2.2.3.2 黏度对特性曲线的影响  当被输送液体的黏度较大时，液体在泵内的能量损失随之增大，结果导致泵的流量、扬程、效率均下降，而轴功率上升，从而使泵的特性曲线发生变化。通常当液体的运动黏度 > 时，需对泵的特性曲线进行修正。