泵与风机气蚀PPT课件

-,1,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,一、汽蚀及危害,二、汽蚀余量,离心泵的汽蚀,三、汽蚀特性曲线,四、防止汽蚀的措施,-,2,汽蚀英文为cavitation，它来源于拉丁文cavitas，cavitas是空的意思，故汽蚀现象又称空蚀现象或空泡现象。汽泡也称为空泡，空泡聚集的空泡团称为汽穴或空穴。,-,3,水力机械中发生的汽蚀归类,移动汽蚀，它是指单个瞬态汽泡和小的空穴，在液体中形成，并随液体流动而增长、溃灭时造成的汽蚀。汽泡量多时形成云雾状。固定汽蚀，它是指附着于绕流体固定边界上的汽穴造成的汽蚀，也称附着汽蚀。水力机械中起主要作用的就是这种汽蚀。,-,4,旋涡汽蚀，它是指在液体旋涡中心产生的汽泡，旋涡中心处的速度大、压强低，易使液体气化发生汽泡。旋涡汽蚀可能是移动型的，也可能是固定型的。振动汽蚀，它是指由于液体中连续的高振幅、高频率的压强波动所形成的汽蚀。固壁振动时，在液体中产生压强脉动，振动达到一定强度时，在液体和固壁交界处将产生汽泡而引起振动汽蚀。,-,5,汽蚀对泵工作的影响,在流动过程中，如果出现了局部的压力降，且该处压力降低到等于或低于水温对应下的汽化压力时，则水发生汽化。随着工况的变化，汽化先后发生的部位也不同。一般在小于设计工况下运行时，压力最低点发生在靠近前盖板叶片进口处的工作面上。,-,6,开始发生汽化时，因为只有少量汽泡，叶轮流道堵塞不严重，对泵的正常工作没有明显影响，泵的外部性能也没有明显变化。这种尚未影响到泵外部性能时的汽蚀称为潜伏汽蚀。,-,7,泵长期在潜伏汽蚀工况下丁作时，泵的材料仍要受到剥蚀，影响它的使用寿命。当汽化发展到定程度时，汽泡大量聚集，叶轮流道被汽泡严重堵塞，致使汽蚀进一步发展，影响到泵的外部特性，导致泵难以维持正常运行。综上所述，汽蚀对泵产生了诸多有害的影响。,-,8,-,9,2产生噪声和振动在汽蚀发生的过程中，汽泡溃灭的液体微团互相冲击，会产生各种频率范围的噪音，一般频率为60025000Hz，也有更高频的超声波。汽蚀严重时，可听到泵内有劈劈啪啪的声音。汽蚀过程本身是一种反复冲击、凝结的过程，伴随着很大的脉动力。如果这些脉动力的某一频率与机组的固有频率相等，就会引起机组的振动，机组的振动又将促使更多的气泡发生和溃灭，两者互相激励，最后导致机组的强烈振动，称之为汽蚀共振现象，机组在这种情况下就应该停止工作。,-,10,3影响泵的运行性能当泵内液体中含有少量汽泡时，不会影响到外性能的变化，这种“潜伏”性汽蚀往往不被人们所注意，以致经过一段时间运行才发现部件的汽蚀损坏；当汽泡大量发生时，叶轮流,-,11,危害：产生60025000Hz的噪音和振动；流量、扬程、效率降低；金属疲劳破坏；汽泡凝结放热引起化学腐蚀(出口压力升高使气泡溶解，所以泵出口液体不会带气泡)。,-,12,这种变化还和泵的比转速有关，图2-2示出了不同比转速的泵汽蚀时其性能曲线的变化情况。图中虚线为汽蚀时泵的性能曲线的偏移变化。对低比转速的离心泵来讲，由于叶片数较多，叶片宽度较小，流道窄而长，在发生汽蚀后，大量汽泡很快就布满流道，造成断流，使泵的扬程、功率、效率均迅速下降，出现“断裂”工况；对高比转速的轴流泵，由于叶片数少，具有相当宽的流道，当气泡发生后，气泡不可能布满流道，不会造成断流，故在轴流泵的性能曲线上不会出现断裂工况点，但仍有“潜伏”汽蚀的存在；对中比转速的混流泵，由于其结构上介于离心泵和轴流泵两者之间，因而汽蚀对泵性能的影响也介于两者之间，在性能曲线上出现比较缓和的“断裂”工况。,-,13,影响泵的运行性能,当泵内液体中含有少量汽泡时，不会影响到外性能的变化，这种“潜伏”性汽蚀往往不被人们所注意，以致经过一段时间运行才发现部件的汽蚀损坏；当汽泡大量发生时，叶轮流道被气泡严重“阻塞”，汽蚀破坏了泵内液流的连续性，使泵的扬程、功率和效率均会显著下降，出现“断裂”工况。,-,14,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,一、汽蚀及危害,泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时，发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板、涡壳或导轮处，不会发生在叶片进口处。例如流量大于设计流量时发生在叶片进口靠近前盖板的叶片正面处(K1)。,-,15,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,二、汽蚀余量,汽蚀余量h：是指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头(pv/g)之差。国外称净正吸上水头NPSH。,-,16,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,有效汽蚀余量ha：是泵工作时实际具有的汽蚀余量，取决于吸入条件和液体饱和压力，与泵无关。它表示液体在泵进口处水头超过汽化压头的富裕能量。,必需汽蚀余量hr：是指泵为了避免汽蚀所必需的汽蚀余量。取决于泵进口部分的几何形状、转速和流量，反映液体进泵后压力进一步降低的程度，与吸入条件及所吸液体的pv值无关。hr越小，泵的汽蚀性能越好。,-,17,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,泵说明书给出hr值。由图可见，hr随Q的增大而增大，因为流量增大，液体进泵后的压降也增加。,hr很难计算，用汽蚀试验确定：逐步增大吸入真空度，扬程或效率下降(2+K/2)%时的汽蚀余量称为临界汽蚀余量hc。hc加上不小于0.3m的余量定为必需汽蚀余量hr。使用时ha比hr具有大于10%(不小于0.5m)的余量。,-,18,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,必需汽蚀余量hr和允许吸上真空高度Hs都是表示泵吸入性能好坏的性能参数，性质一样，只是表示方式不同。,ha减小到等于hr时，吸上真空度达到Hs。,-,19,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,有效汽蚀余量ha下降接近hr但未降到很低时，汽蚀已经发生但尚未明显影响到泵性能的状态称为潜伏汽蚀。,三、汽蚀特性曲线,图中画斜线部分为不稳定汽蚀，最容易破坏部件。,垂直线断裂工况，K为断裂点，断裂工况形成汽、水两相区，振动和噪音不强烈，破坏不明显，称为稳定汽蚀。,吸高zs3zs2zs1，可见吸高越大，ha越小，断裂工况越向小流量方向移动，不发生汽蚀的流量范围越小。,-,20,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,中、低ns的泵叶片流道窄长，气泡容易布满流道，扬程、效率急剧下降，特性曲线有明显断裂点。低ns的泵发生汽蚀后很容易断流。高ns的泵叶片流道短宽，达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分。,-,21,船舶辅机第3章离心泵CentrifugalPump,四、防止汽蚀的措施,容易发生汽蚀的泵(ha小)：,预防措施：()提高ha；减小hr；用抗汽蚀材料制造叶轮，提高光洁度,管理中的措施：()降低温度；减小吸高或增加流注高度；减小吸入阻力(清洗滤器)；关小排出阀(不能关小吸入阀)或降低转速减小流量。,-,22,2.2.4离心泵的安装高度,汽蚀现象是有害的，必须加以避免。从上面的分析可知，泵的安装高度不能太高，以保证叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。我国的离心泵规格中采用下述两种指标来表示泵的吸上性能，下面简述其意义，并说明如何利用该指标来确定泵的不致与发生汽蚀现象。,-,23,2.2.4离心泵的安装高度,（2）最大安装高度、最大允许安装高度与实际要安装的高度时发生汽蚀现象，此时的安装高度最大,=,由泵的厂家提供，故,可以计算。,-,24,为安全起见，通常是将,减去一定量作为安装高度的,上限，称为最大允许安装高度,称为必需汽蚀余量，,。对照解题指南P182式（11-18）可知：,=,（称为允许汽蚀余量）,2.2.4离心泵的安装高度,-,25,吸入管路应短（靠近液源）而直（少拐弯）；,b.吸入管路应省去不必要的管件，调节阀应装在排出管路上；,c.吸入管径大于排出管径。,（3）临界汽蚀余量,与必需汽蚀余量,可通过实验测定，不是改变,发生汽蚀，而是设法在泵的,不变的条件下逐次降低,（例如关小吸入管路中的阀），当泵内刚,较正常值下降3%作为发生汽蚀的标志）时测取,由上式计算,，,+安全余量，,列在泵的,好发生汽蚀（以泵,性能表上。,2.2.4离心泵的安装高度,-,26,为安全，实际安装高度,注意：,允许汽蚀余量的校正。,2.2.4离心泵的安装高度,泵性能表上列出的,值也是按,值应按下,输送20oC的清水测定出来的，当输送其它液体时，,式校正。,式中,输送其它液体时的允许汽蚀余量，m；,校正系数，为输送温度下液体的密度与饱和蒸汽,压的函数，其值小于1。,-,27,与,有关，,，因此在确定,时必须使用过程可能达到的最大流量进行计算。,，应尽可能使,。措施：,2.2.4离心泵的安装高度,值可由有关手册查得，但通常,1，,，则按,计算的允许安装高度,故为简便起见，,也可不校,正，而把它作为外加的安全因数。,（4）由允许吸上高度（真空度）,求安装高度,-,28,-,29,p1pa,p1有一定真空度，真空度越高，吸力越大,Hg越大。当p1小于一定值后(p1pv,pv为环境温度下液体的饱和蒸汽压)，将发生气蚀现象。,pv100=760mmHg,pv40=55.32mmHg,五、离心泵的安装高度和气蚀现象1气蚀现象,-,30,为避免发生气蚀现象，应限制p1不能太低，或Hg不能太大，即泵的安装高度不能太高。,安装高度Hg的计算方法一般有两种：允许吸上真空高度法；气蚀余量法。,2安装高度,-,31,允许吸上真空高度Hs,泵入口处压力p1所允许的最大真空度。mH2O,Hs与泵的结构、液体的物化特性等因素有关。一般，Hs57mH2O.,-,32,如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？,-,33,Hg泵的安装高度；u2/2g进口管动能；Hf进口管阻力;Hs允许吸上真空高度，由泵的生产厂家给出。,提高Hg的方法,取截面0-0，1-1，并以截面0-0为基准面，在两截面间柏努利方程，可得,若贮槽为敞口，则p0为大气压pa，则有,（2-9）,（2-10）,-,34,泵制造厂只能给出Hs值，而不能直接给出Hg值。因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，有不同的u2/2g和Hf值，所以，只能由使用单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定Hg。,问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？,-,35,原因：在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为10mH2O，水温为20状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不同时，则应把样本上所给出的Hs值，按下式换算成操作条件下的Hs值。,泵允许