離心泵的氣蝕

速度三角形、歐拉方程uwccucr什么是離心泵的氣蝕？有何危害？什么是泵的有效氣蝕余量和泵必需的氣蝕余量？如何利用它們判斷是否發(fā)生氣蝕？如何提高離心泵抗氣蝕能力？第三節(jié)離心泵的汽蝕第三節(jié)離心泵的汽蝕

汽蝕也叫空化、汽穴。是水力機(jī)械，甚至凡是有液體流動(dòng)的系統(tǒng)中特有的一種現(xiàn)象，非常有害。

液體氣化的臨界條件是：液面壓力＝該溫度下的飽和蒸汽壓力。對于水：

1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1.013×105Pa），100℃汽化

0.024工程大氣壓（2.337×103Pa），20℃汽化

離心泵葉輪入口處液體壓力降到汽化壓力（飽和蒸汽壓）時(shí)液體汽化；同時(shí)溶解在液體中的氣體逸出，形成大量氣泡。氣泡與液體一起流動(dòng)，葉輪給液體能量。當(dāng)壓力等于大于時(shí)，小氣泡在四周壓力作用下重新凝聚、潰滅。

汽蝕發(fā)生的機(jī)理

在葉輪中汽化了的氣泡重新凝聚潰滅時(shí)，液體中形成空穴，周圍液體以極高速度向空化點(diǎn)沖來，形成局部水力沖擊，局部壓力可達(dá)數(shù)百大氣壓。氣泡越大，局部水擊壓強(qiáng)越大。氣泡在葉輪金屬表面附近潰滅，則液體質(zhì)點(diǎn)的沖擊就連續(xù)打在金屬表面。

水力沖擊速度快、頻率高，導(dǎo)致金屬表面剝蝕、氧化。這種汽化、潰滅、沖擊、氧化、剝蝕等綜合作用叫汽蝕或空化。汽蝕發(fā)生的機(jī)理汽蝕現(xiàn)象—葉片流道中的氣泡汽蝕現(xiàn)象—?dú)馀莸漠a(chǎn)生和潰滅汽蝕現(xiàn)象—?dú)馀莸臐缙g對泵工作的影響（1）破壞葉輪材料：剝蝕與電化腐蝕作用，葉輪材料破壞，成海綿狀、溝槽、魚鱗狀，甚至穿孔、斷裂。（汽油泵、液化汽泵等）（3）噪音和振動(dòng)：氣泡潰滅時(shí)產(chǎn)生液體沖擊，泵內(nèi)有“噼噼”“啪啪”的聲音，機(jī)組振動(dòng)。（2）使泵性能下降：開始汽蝕時(shí)影響較小，發(fā)展到一定程度時(shí)出現(xiàn)“斷裂工況”，大量氣泡堵塞流道。使之抽空、斷流，無法繼續(xù)工作。汽蝕對葉輪的損壞（1）汽蝕對葉輪的損壞（2）泵發(fā)生汽蝕時(shí)性能曲線的變化汽蝕發(fā)生的條件

一臺(tái)泵在運(yùn)行中發(fā)生汽蝕，但在相同條件下，換上另一臺(tái)泵就不會(huì)發(fā)生汽蝕；

同一臺(tái)泵用某一吸入裝置會(huì)發(fā)生汽蝕，但改變吸入裝置及位置，則泵不發(fā)生汽蝕。

由此可見，泵是否發(fā)生汽蝕是由泵本身和吸入裝置兩方面決定的。研究泵的汽蝕條件，防止泵發(fā)生汽蝕，應(yīng)從這兩方面同時(shí)考慮。汽蝕發(fā)生的條件泵與吸入裝置的分界面是吸入法蘭S-S截面。泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)，通常位于葉輪葉片進(jìn)口附近的K點(diǎn)，當(dāng)（為在該溫度下液體的飽和蒸汽壓），泵發(fā)生汽蝕。故是泵發(fā)生汽蝕的臨界條件有效汽蝕余量

有效汽蝕余量是指：液體自吸入罐經(jīng)吸入管路到達(dá)泵入口(S-S截面)時(shí)高出汽化壓力pv的能頭(或壓頭)，用NPSHa表示,(NetPositiveSuctionHeadavailable的縮寫，“凈正吸上頭”)有效汽蝕余量由伯努利方程可得：一般，cA0,zS-zA=zg有效汽蝕余量因此，NPSHa又稱為“泵吸入裝置的有效汽蝕余量”，該值越大，越不易發(fā)生汽蝕。泵必需的汽蝕余量泵必需的汽蝕余量NPSHr(NetPositiveSuctionHeadrequired的縮寫），表示液流從泵入口(S截面)到泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)(K處)的全部能頭損失，即S截面處液體的總能頭與K處靜壓能頭之差。式中，cO和wO為葉片進(jìn)口稍前的O截面上的液體的絕對流速和相對流速，1為絕對流動(dòng)損失引起的壓降能頭系數(shù)，2為液體繞流葉片的壓降能頭系數(shù)NPSHr越小，泵越不易發(fā)生汽蝕。汽蝕判別式泵發(fā)生汽蝕的條件：汽蝕判別式如下：提高離心泵抗汽蝕的措施提高離心泵抗汽蝕性能有兩種措施：一是合理地設(shè)計(jì)泵的吸入裝置及其安裝位置，使泵入口處具有足夠大的有效汽蝕余量(NPSHa);另一是改進(jìn)泵本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)或結(jié)構(gòu)型式，使泵具有盡可能小的必需汽蝕余量(NPSHr)提高吸入裝置有效汽蝕余量的措施1、增加吸入罐液面壓力pA2、減少泵的吸上真空度Hs3、減小泵的安裝高度zg4、減少泵吸入管路阻力損失hA-S5、降低液體飽和蒸汽壓pv吸上真空度若吸入罐液面上的壓力pA為大氣壓pa時(shí)，令，Hs稱為吸上真空度，代表泵入口法蘭處的真空表讀數(shù)（以液柱高度表示）。在泵發(fā)生臨界汽蝕時(shí)(即NPSHa=NPSHr)，可求得最大吸上真空度為：為保證泵不發(fā)生汽蝕，一般取“允許吸上真空度［Hs］”作為泵的汽蝕特性參數(shù)。吸上真空度通常泵樣本上的［Hs］值,是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,抽送20℃

清水時(shí)測得的。若泵的運(yùn)行條件不同，則應(yīng)換算成現(xiàn)場條件下的［Hs］然后換算其他參數(shù)泵的安裝高度若吸入罐液面上的壓力為大氣壓，即pA＝pa時(shí)，得：將代入或故減小泵的安裝高度zg，就是減小泵入口的吸上真空度，是防止汽蝕的重要措施之一泵前裝置示意圖提高離心泵抗汽蝕性能的措施1、改進(jìn)泵入口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使cO、wO、1、和2盡量小2、采用前置誘導(dǎo)輪3、采用超汽蝕葉形的誘導(dǎo)輪4、采用雙吸葉輪5、采用抗汽蝕材料改進(jìn)的葉輪形狀前置誘導(dǎo)輪超汽蝕泵特殊液體氣蝕性能參數(shù)的計(jì)算若若泵抽送碳?xì)浠衔飼r(shí)汽蝕余量的修正值hL例題1-1用一臺(tái)水泵從湖中將水泵送到水池，流量為0.2m3/s，湖面高程（海拔）500m，水池水面高程530m，吸水管和排水管直徑為500mm，長度分別為10m和100m，沿程摩阻系數(shù)=0.22

，水泵允許吸上真空度[Hs]＝4.5m，已知底閥的局部阻力系數(shù)e=2.5，90°彎頭的局部阻力系數(shù)

b=0.3，水泵入口前變徑的局部阻力系數(shù)g=0.1

，設(shè)水溫為10℃，試確定水泵允許幾何安裝高度和水泵揚(yáng)程。

海拔高度（m）0200300500600800900100015002000大氣壓（mH2O）10.310.110.0