1实验目的与学时45 分钟›
  • 知识目标〔记忆 · 理解〕：陈述离心泵扬程 H、轴功率 P、效率 η 的定义与测算式，解释三条特性曲线各自的工程含义。
  • 能力目标〔运用 · 分析〕：计算各工况下的 H、P、η，图解 H–Q、P–Q、η–Q 三条曲线，并判定最高效率点（高效区）所在的流量。
  • 素养目标〔评价 · 创造〕：评估效率测量偏差的主要来源，为给定输水任务制定方案（选泵、定工况），权衡偏离高效区运行的电耗代价。

重点与难点

重点：特性曲线的测定方法、三条曲线的读法、高效区的确定。
难点：压力表 / 真空表读数向水柱高的换算、效率偏低时的原因分析。

课前预习前测

先别翻书，凭现在的理解选。这是前测 —— 不会很正常，学完第 ⑦ 段再回来，你会发现都懂了。

1. 出口阀门全关（流量 Q = 0）时，离心泵的扬程 H 是多少？
Q=0 时叶轮照样旋转，出口照样能建立压力，H 达到最高（关死扬程）；但没有流量输出，有效功率 ρgQH = 0，输入的轴功率全部变成热，所以效率为 0，也不能长时间关阀运行。
本实验不测这个点（泵关阀空转会发热，⑤ 段起动后就要略开出口调节阀）—— 它是 H–Q 曲线向左延伸的极限，理解到就行。
2. 泵的效率 η 随流量 Q 怎么变？
η–Q 是一条上凸曲线：小流量时有效功率小、大流量时水力损失大，中间某个流量效率最高 —— 那就是"设计工况"，选泵要让常用工况落在它附近。
3. 功率表测出的电功率 P电 与泵的轴功率 P 是什么关系？
电机把电能变成轴功也有损耗（发热、摩擦）。指导书取电机效率 η电 = 0.85，所以 P = 0.85·P电。能量只会越传越少，选 c 违反能量守恒。
2为什么要学这个0–5 分钟 · 工程情境›
小区高层的二次供水泵为什么要配变频器？农田灌溉站选泵时，铭牌上"流量 12.5 m³/h、扬程 32 m"是什么工况下的值？同一台泵，阀门开大开小，电表走字的速度差多少？—— 答案全在三条特性曲线上。

先想三个问题

  1. 泵铭牌上标定的流量与扬程，是它"能达到的最大值"，还是某个特定工况下的值？
  2. 把出口阀门关小，泵出口压力升高了 —— 电机是更费电了还是更省电了？
  3. 两台同型号的泵，一台常年在高效区运行、一台常年偏离高效区，一年的电费差多少？

板书核心：扬程 H、轴功率 P、效率 η 都随流量 Q 变化 → 三条曲线 → 选泵 = 让常用工况落在 η 最高点附近。

工厂里的它 · 案例与视频

城市供水加压泵站水厂与二次供水泵房里成排的离心泵，选型依据就是本实验测的这三条曲线：把管网常用工况点画到 H–Q 曲线上，落在高效区附近才中标。工况点偏离高效区 20%，电耗能多出一到两成 —— 供水是城市耗电大户，这笔账非常可观。
矿山排水矿井排水用多级离心泵把水从几百米深处提到地表。水里含泥砂，叶轮磨损后 H–Q 曲线整体下移、效率下降 —— 检修班定期实测特性曲线，和出厂曲线一对比就知道该不该换叶轮。测法与本实验完全相同。
化工流程泵化工装置里泵是数量最多的转动设备。工艺流量常要调：用阀门节流最简单但把能量白白耗在阀上；用变频调速让整条 H–Q 曲线下移，才是节能改造的主流做法 —— 判断改造省多少电，靠的还是特性曲线。
📺 B站搜索：离心泵特性曲线 📺 B站搜索：离心泵工作原理 📺 B站搜索：水泵选型
泵进了空气怎么办多级离心泵进空气了怎么办（厂商讲解） · 1分27秒
看之前先想一想：泵的吸水侧漏气、把空气吸进泵里，扬程 H 和效率 η 会怎么变？屏幕上的压力读数会是什么样子？做完实验回到 ⑦ 段误差溯源，对照「吸水侧吸入空气」那一条。
注意：视频（及其简介）把进空气的后果叫「汽蚀 / 空化」，这是通俗叫法；严格讲，进空气是空气从外面漏进来，汽蚀是局部压强低到饱和蒸汽压以下、水自己汽化 —— 症状相似、成因与对策不同。
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上面是视频站搜索页，内容会更新。

3实验原理5–15 分钟 · 理论回顾与预测›
🔮 先预测再动手：把出口阀门逐渐开大（流量增大），泵的扬程 H 会怎么变？
做完实验，第 ⑦ 段会用你自己的 H–Q 数据对账。

先凭直觉选一个、锁定，再往下读原理 —— 读完再选就不是预测了。

泵的扬程 = 单位重量的水流过泵后获得的能量。在泵进出口各装一块表，两表读数换算成水柱高相加，再加上两表的高差：

H = hM + hV + Z压力表与真空表读数各自换算成米水柱后相加，再加两表接出点高差 Z；进出口管径相同，速度水头相消（指导书原文）

屏幕上的压力读数是 kPa，换算成水柱高：h = p×10³/(ρg)。记住这个换算：1 kPa ≈ 0.102 m 水柱。
例：出口读 180 kPa → hM = 180 × 0.102 ≈ 18.4 m；进口读 20 kPa → hV ≈ 2.0 m。
屏幕上进口压力显示的是正值 —— 直接 ×0.102 填进 ⑥ 段，不要自己添负号。

流量在屏幕上是 m³/h，填进数据组要换成 m³/s：÷ 3600（例：18 m³/h = 0.005 m³/s）。

P = η电 · P电 = 0.85 · P电屏幕上那个「输入功率」是电机的输入电功率 P电；泵轴功率还要乘电机效率 η电＝0.85（指导书）。η 算的是泵的效率，不是整机效率
η = ρgQH / P泵效率 = 有效功率 ÷ 轴功率；ρ 取 1000 kg/m³

理论预测（做完实验回来对照）

H–Q 曲线随流量增大而下降；Q=0 时最高（关死扬程）
P–Q 曲线一般随流量增大而上升 —— 所以离心泵要关阀起动，起动电流最小
η–Q 曲线先升后降，最高点对应"设计工况"；选泵就是让常用工况落在它附近
4实验装置15–20 分钟 · DYT021Ⅱ 离心泵实验台›

本实验使用独立的 DYT021Ⅱ 数字型离心泵特性曲线测定实验台（不是前三个实验的 THXZH-1 综合台）。

离心泵实验台结构图：编号 1~16 见下表

▲ 实验台结构（编号对照见下表）

1蓄水箱
2蓄水箱液位计
3离心泵进口压力测点
4离心泵
5离心泵出口压力测点
6离心泵出口调节阀
7进口压力传感器
8出口压力传感器
9涡轮流量计
10电箱
11回水箱
12计量水箱
13回水箱截止阀
14计量水箱截止阀
15放空阀
16温度传感器
进 / 出口压力由传感器 7、8 测得，电箱 10 的屏幕上直接读数，单位 kPa —— 换算成米水柱后即 hV（进口）与 hM（出口）
涡轮流量计 9流量 Q 屏幕直读，单位 m³/h（台上的计量水箱 12 本实验用不到）
输入功率屏幕直读，单位 W。它是电机的输入电功率 P电， 不是泵轴功率 —— 轴功率还要乘电机效率（见 ③ 段）
高差 Z进出口两个压力测点（3 与 5）之间的高度差（m），按装置实测 / 教师课堂给定
出口调节阀逐次改变开度 = 逐次改变工况点，一条曲线就是一串工况点连出来的
转速 n在屏幕上给定（额定 2800 r/min）。各组转速可能不同 —— 不同转速的曲线不能直接比， 所以 ⑥ 段要把本组转速填上
要画全三条曲线，每个工况要同时读哪些量？—— 进口压力、出口压力（换算得 H）、流量 Q、输入功率。缺一个，这个工况点就画不上图。
5操作步骤20–45 分钟 · 边做边打钩 0 / 0›
泵严禁长时间关阀空转（水在泵腔里打转会发热）—— 起动后尽快略开出口调节阀。每组必须等屏幕数据稳定再读；进口压力、出口压力、流量、输入功率四个值必须属于同一工况，中途动了阀就作废重测。
目标是课上测满 12 组。下课时没测满的，测到几组就照实提交几组：系统评分的「完整性」一项按实际测到的组数计（少一组少一组的分），不用课后补测；数据只录本小组在台上实测的，不拿别的小组的数据来凑。
6数据录入与计算录一组算一组，⑦ 段三条曲线实时更新›
数据组只填 4 个量：hM、hV（m）、Q（m³/s）、P电（W）。换算自己做：压力 kPa × 0.102 → m（出口→hM，进口→hV）；流量 m³/h ÷ 3600 → m³/s，保留 3 位有效数字（写成四位小数，小流量组会差 28%）。
没填时按 0 计，H 会整体偏低一个常数 —— 曲线形状不受影响，但请尽量实测填上

数据组 0 组

7结果分析与思考题课后›

三条特性曲线

对照 ③ 段的理论预测看三条曲线。

误差溯源 · 你的 η 偏差从哪里来？

自动算出的 η 只告诉你"是多少"，工程上更有价值的是判断"偏差谁造成的、方向朝哪"。结合你自己的数据勾选最可能起作用的来源，已选 0 项。

零点偏了，每一组的 H 都差同一个数：H–Q 曲线整体上移或下移，η 跟着整体偏大或偏小。⚠ 停泵时管路里是满的，两个读数里含测点以上的静水压，不为 0 是正常的 —— 不能拿停泵读数当零点去扣；查零点要在测点排空、通大气时看。
点挤在一段流量里，η–Q 的峰定不出来、H–Q 的走向也被读数噪声盖住；12 组要在全开范围内大致均匀拉开。
压力：1 kPa ≈ 0.102 m 水柱；流量：m³/h ÷3600 才是 m³/s（忘了除，Q 会大 3600 倍）；功率若按 kW 记却当 W 填，η 会离谱地大 —— 单位错是本实验第一大错源。
开大阀门后压力、流量要几秒才稳；抄了瞬时值，这一组的 H、Q、P 不属于同一工况，点会偏离曲线。
H ∝ n²、Q ∝ n：各组转速不一致，点会散在几条曲线之间；没记转速，报告与全班散点也没法对比。
真实电机效率随负载变化（轻载偏低）；按常数 0.85 算，小流量段的轴功率 P 偏大、η 偏低 —— 这是随工况变化的系统误差，η–Q 的形状和峰位都会被带偏。
泄漏让计量到的 Q 偏小；吸入空气（密封或吸水口漏气、掺气）会让压力读数剧烈抖动、扬程骤降。它和汽蚀（进口压力低到饱和蒸汽压以下、水就地汽化）症状相似，成因与对策不同 —— 前者是空气从外面漏进来，后者是水自己汽化（② 段视频里叫「汽蚀」是通俗说法）。
Z 是常数，漏了它 H 整体偏低一个定值、η（∝ H）跟着偏低 —— 与铭牌的设计点对不上。

工程迁移：偏离高效区一年多花多少电费？ ↓ 算完写进课后反思第 3 格

课堂导入问过：两台一样的泵，一台在高效区、一台偏离高效区，一年电费差多少？现在你有自己实测的 η 了 —— 算一算。

工程估算常用工业泵高效区的典型值，这里先用你测到的数感受量级。

思考题

1. 泵铭牌上标定的"额定流量、额定扬程"指的是？
铭牌工况＝设计工况≈η–Q 曲线的最高点。选泵就是把管路需要的工况点，对到某台泵特性曲线的高效区附近 —— 这正是本实验三条曲线的用途。
2. 把出口阀门关小，下列哪组变化符合离心泵特性？
关阀＝工况点沿 H–Q 曲线向左上移动：Q 降、H 升；而 P–Q 随 Q 减小而下降 —— 所以离心泵用关阀起动，起动电流最小。
把你最小流量那一组往左延伸，就是这条规律的极端情形。
3. 某泵站的水泵常年在远离高效区的小流量工况运行，最直接的后果是？
η 低意味着同样的有效功率 ρgQH 要花更多的轴功率去换。长年累月电费差距非常可观 —— 工程上用变频调速或换泵把工况拉回高效区，这就是 ⑦ 段那台计算器算的账。

回到前测 · 看自己的变化

第 ① 段的三道前测在这里回看：用一句话把正确答案讲给没做实验的同学听，再勾上"我懂了"。

8提交与导出交给老师（底栏「正式提交」）· 下载 PDF · 导出数据›

课后即时反馈表

误差来源分析与结论 · 写在这里，报告里自动带上

课后反思 · 三格，随提交一起交给老师

提交前自评 · 五个维度，交之前自己先过一遍（系统自动评分看的是完整性 / 准确性 / 结论 / 问题分析）

数据完整性
计算正确
图表质量
误差分析
结论表述

交之前核对一下 · 实时更新，点一行就跳过去

下载的报告会自动带上：实验目的、装置与原理、原始数据表、计算过程、曲线图、思考题作答、POE 对账、自评与评分 —— 这些不用另写。CSV / Word 是选用的导出，不用交；PDF 报告自己留存，老师要求时再打印（纸质版不能代替底栏的「正式提交」）。

未登录
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