1、,第四章 泵的汽蝕 第一節(jié) 汽蝕現(xiàn)象及其對(duì)泵工作的影響 第二節(jié) 吸上真空高度Hs 第三節(jié) 汽蝕余量h 第四節(jié) 汽蝕相似定律及汽蝕比轉(zhuǎn)速 第五節(jié) 提高泵抗汽蝕性能的措施,第一節(jié) 汽蝕現(xiàn)象及其對(duì)泵工作的影響,一 泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象 汽化： 0.1MPa，100 2.4kPa，20 有汽化核心：汽化壓力會(huì)升高，更易汽化 雜質(zhì)、邊角：更易汽化 腐蝕：汽泡破裂 機(jī)械侵蝕： 高頻振蕩，沖擊波：幾百幾千MPa 化學(xué)腐蝕: 汽泡潰滅活性氣體凝結(jié)熱與壓縮熱 汽蝕： 汽化產(chǎn)生汽泡，汽泡進(jìn)入高壓區(qū)破裂 引發(fā)液體高頻振蕩及材料破壞,二、對(duì)泵運(yùn)行的危害 汽蝕的部位： 葉片，K1，K2，K3，K5 前蓋板，K4 流量小時(shí)向前蓋

2、板進(jìn)口處靠近 潛伏汽蝕： 少量汽泡產(chǎn)生 性能影響不嚴(yán)重 材料破壞 斷裂工況： 大量汽泡產(chǎn)生 性能影響嚴(yán)重 材料破壞,發(fā)生汽蝕的部位,汽蝕破壞的葉輪,汽蝕對(duì)泵的危害 1）材料破壞 局部侵蝕顯微裂紋蜂窩狀或海綿狀侵蝕蝕穿 2）噪聲和振動(dòng) 汽泡凝結(jié)沖擊脈動(dòng)力 材料破壞靜平衡及靜平衡破壞機(jī)械振動(dòng) 3）性能下降 嚴(yán)重汽化 汽泡堵塞流道 揚(yáng)程下降 斷裂工況,Ns70單級(jí)離心泵,Ns150雙吸離心泵 Ns690軸流泵 無(wú)明顯斷裂點(diǎn) 無(wú)明顯斷裂工況 揚(yáng)程和效率曲線逐漸下降,比轉(zhuǎn)速與斷裂工況 低比轉(zhuǎn)速斷裂工況明顯 比轉(zhuǎn)速增加，斷裂工況逐漸模糊 斷裂工況消失 低比轉(zhuǎn)速離心泵 葉片寬度小，流道窄而長(zhǎng) 汽化后易堵塞流

3、道 高比轉(zhuǎn)速軸流泵 葉片寬度大，流道寬而短 汽化后不易堵塞流道,第二節(jié) 吸上真空高度Hs,幾何安裝高度 Hg 中小型臥式離心泵：泵軸心線距液面的垂直距離 立式離心泵：葉輪進(jìn)口邊中心線至液面的距離 大型泵：葉輪入口最高點(diǎn),中小型臥式離心泵 立式離心泵 大型泵,吸上真空高度Hs,吸上真空高度,幾何安裝高度,允許幾何安裝高度Hg 流量增加，Hs降低 Hg取最大流量的Hs來(lái)計(jì)算,允許吸上真空高度Hs,最大吸上真空高度（臨界吸上真空高度）Hsmax 發(fā)生斷裂工況時(shí)的Hs 允許吸上真空高度Hs,泵安裝與防汽蝕,1） 安裝高度 Hg Hg 2） 計(jì)算Hg 應(yīng)取最大流量的Hs Hs是常態(tài)下的參數(shù)，使用時(shí)需換算

4、 Hamb，當(dāng)?shù)卮髿鈮侯^；Hv，實(shí)際流體溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓頭 3）提高Hg 選直徑大的管路 選直徑大的吸入管 吸入管盡量短 減少?gòu)濐^等增加阻力的部件,例：離心泵 Hs=7m, 海拔500m，水溫40C hw=1m, 速度水頭0.2m 求：當(dāng)?shù)?Hs和Hg 解： 查表得 Hamb=9.7m, Hv=0.752m,第三節(jié) 汽蝕余量,汽蝕與兩個(gè)方面的損失有關(guān) 1) 泵 入口至壓力最低點(diǎn)的損失 必需汽蝕余量NPSHr 泵的汽蝕余量 2) 吸入管路 吸入液面至入口的損失 有效汽蝕汽蝕余量NPSHa 裝置的汽蝕余量,一、有效汽蝕余量 1、有效汽蝕余量NPSHa 在泵吸入口截面s-s上，單位重力液體所具有的超

5、過(guò)汽化壓強(qiáng)能頭的富余能量水頭,圖 5-11 泵的倒灌高度,有效汽蝕余量的影響因素 1）安裝不變時(shí)，流量越大損失hw越大，NPSHa越小 2）輸送液體溫度越高，pv越大，NPSHa越小 倒灌安裝 水泵安裝在液面以下 安裝高度稱為倒灌高度 凝結(jié)水泵和給水泵液面壓力為飽和壓力 均應(yīng)采用倒灌高度安裝,二、必需汽蝕余量 泵吸入口(s-s)處單位重量液體的能量水頭對(duì)壓力最低點(diǎn)(k-k)的靜壓能水頭的富余能量水頭 吸入口至壓力最低點(diǎn)的壓降 1）流動(dòng)損失； 2）局部損失； 3）收縮加速導(dǎo)致壓力下降； 4）相對(duì)速度分布不均導(dǎo)致壓力 下降。,0-0截面（壓力最低點(diǎn)前）和k-k截面,令,s-s截面和0-0截面,考慮

6、流動(dòng)損失與絕對(duì)速度分布不均勻的修正,汽蝕基本方程式,代入,得,汽蝕基本方程式中的系數(shù),壓降系數(shù)： 1=11.2，低比轉(zhuǎn)速的泵取大值 2=0.20.3，低比轉(zhuǎn)速的泵取大值 ns120的低比轉(zhuǎn)速泵,三、有效汽蝕余量與必需汽蝕余量的關(guān)系,有效汽蝕余量NPSHa 泵吸入口防汽蝕的富余能量 越大抗汽蝕性能越強(qiáng) 必需汽蝕余量NPSHr 泵吸入口至壓力最低點(diǎn)的壓力降 越小抗汽蝕性能越強(qiáng) 流量增加 NPSHa減小 NPSHr增加 臨界汽蝕狀態(tài)點(diǎn)qVc NPSHa NPSHr,臨界流量qVc,qVqVc pk NPSHa qVpv NPSHr NPSHa 泵不發(fā)生汽蝕的條件 NPSHr NPSHa qVqVc

7、pkpv NPSHr NPSHa NPSHc NPSHc由汽蝕試驗(yàn)得到，允許汽蝕余量NPSH NPSH=(1.11.3) NPSHc NPSH=NPSHc+K K=0.3m,四、汽蝕余量與吸上真空高度的關(guān)系,由 得 汽蝕時(shí),由 得 Hs： 我國(guó)過(guò)去常采用 NPSH：目前較多采用 更能說(shuō)明汽蝕的物理意義,例題,離心水泵：NPSH=3.29m 海拔500m工作，水溫40 流動(dòng)損失水頭為 1m，吸水管速度水頭0.2m 求：Hg 解： 500m的大氣壓amb=9.7m 40C飽和水壓力v=0.752m,第四節(jié) 汽蝕相似定律及汽蝕比轉(zhuǎn)速,一、汽蝕相似定律 設(shè)有兩臺(tái)幾何相似的泵，由運(yùn)動(dòng)相似得 汽蝕相似定律

8、： 兩臺(tái)幾何相似的泵，在相似的運(yùn)行工況下，必需汽蝕余量之比等于葉輪進(jìn)口直徑的平方比和轉(zhuǎn)速的平方比的乘積。,對(duì)同一臺(tái)泵，即D1m=D1p ，則上式變?yōu)?轉(zhuǎn)速提高:必需汽蝕余量將成平方增加 泵的抗汽蝕性能將大大下降,二、汽蝕比轉(zhuǎn)速 1) 在設(shè)計(jì)泵時(shí)，應(yīng)考慮抗汽蝕性能 2）需要一個(gè)包括性能參數(shù)及汽蝕性能參數(shù)的綜合相似特征數(shù)，即汽蝕比轉(zhuǎn)速。,由,消去D得,吸入比轉(zhuǎn)速,我國(guó)叫汽蝕比轉(zhuǎn)速,三、 對(duì)汽蝕比轉(zhuǎn)速的幾點(diǎn)說(shuō)明： 1）汽蝕比轉(zhuǎn)速按最高效率點(diǎn)計(jì)算； 2）汽蝕比轉(zhuǎn)速的值越大，說(shuō)明泵的抗汽蝕性能越好； 3）相似的泵有相同的汽蝕比轉(zhuǎn)速,對(duì)幾何相似可只要求葉輪進(jìn)口部分相似，出口部分可以不相似； 4）汽蝕比轉(zhuǎn)速

9、同泵的揚(yáng)程無(wú)關(guān)，同葉輪的出口參數(shù)無(wú)關(guān)； 5）對(duì)于雙吸葉輪，汽蝕比轉(zhuǎn)速表達(dá)式中的流量應(yīng)以雙吸葉輪流量的一半代入。 6）汽蝕比轉(zhuǎn)速的大致范圍如下： 主要考慮效率的泵：c =600800； 兼顧汽蝕和效率的泵：c =8001200； 對(duì)汽蝕性能要求高的泵：c =12001600。 7）無(wú)量綱汽蝕比轉(zhuǎn)速,四、托馬(Thoma)汽蝕系數(shù),托馬汽蝕系數(shù)與揚(yáng)程有關(guān) 取決于出口參數(shù) 未能與影響汽蝕關(guān)鍵的入口參數(shù)聯(lián)系 國(guó)外仍有沿用,托馬汽蝕系數(shù),第五節(jié) 提高泵抗汽蝕性能的措施,提高有效汽蝕余量NPSHa 降低必需汽蝕余量NPSHr 。 一 提高泵本身的抗汽蝕性能 降低葉輪入口部分流速 a適當(dāng)增加入口直徑，b適當(dāng)增大葉片入口寬度 采用雙吸式葉輪。流量可用設(shè)計(jì)值的一半，必需汽蝕余量降至0.63倍 增加葉輪前蓋板轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑?？梢詼p少局部阻力損失 葉輪進(jìn)口邊適當(dāng)增加 首級(jí)葉輪采用抗汽蝕性能好的材料,二 提高吸入系統(tǒng)裝置的有效汽蝕余量NPSHa 1、減少吸入管路的阻力損失 減少?gòu)濐^等附件，并不設(shè)閥門等 合理加大吸入管徑，減小流速、縮短吸入管道長(zhǎng)度 2、合理的選擇泵的幾何安裝高度Hg 降低幾何安裝高度，增加入口壓力 給水泵和凝結(jié)水泵必須采取倒灌安裝 3、加裝誘導(dǎo)輪 類似于軸流式的葉輪 螺旋形葉片 旋轉(zhuǎn)升壓 凝結(jié)水泵有誘導(dǎo)輪,帶有誘導(dǎo)輪的離心泵,4、采用雙重翼葉輪,1 前置葉片 2 主葉片 3 主葉輪 4