离心泵气蚀现象与允许吸上真空高度

。离心泵的汽蚀现象及允许真空高度(一)离心泵的气蚀现象根据离心泵的工作原理，在离心泵叶轮中心(叶片进口)附近形成低压区，这与泵的吸入高度密切相关。如图2-15所示，当容器上方的压力恒定时，如果泵吸入口附近的压力较低，吸入高度将较高。然而，吸入口的低压是有限的，因为当叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在那里气化并产生气泡，这些气泡与液体一起从低压区流向高压区；气泡在高压作用下迅速凝结或破裂。此时，周围的液体以非常高的速度冲向原始气泡所占据的空间，以非常高的冲击频率在冲击点产生大的冲击压力。由于冲击，泵体振动并产生噪音，叶轮和泵壳部分受到大冲击力的反复作用，使材料表面疲劳。从点蚀到裂纹形成，叶轮或泵壳都已损坏。这种现象被称为空化现象。当发生气蚀时，由于大量气泡的产生，它占据了液体流动通道的部分空间，导致泵的流量、扬程和效率降低。当气蚀严重时，泵不能正常运行。因此，为了使离心泵正常运行，应避免气穴现象，气穴现象要求叶片群附近的最小压力必须保持在一定值以上，通常将输送温度下液体的饱和蒸汽压作为最小压力。应该指出的是，在实际操作中，确定泵中最低压力的位置并不容易，但测量的泵组中的最低压力通常是标准值。图2-15离心泵吸入示意图(2)离心泵的允许吸入高度离心泵的允许吸入高度也称为允许安装高度，它是指泵的吸入口和吸入罐中的液位之间的最大允许垂直距离，以Hg表示。显然，为了避免气蚀，必须限制泵的安装高度。在图2-15中，假设离心泵在允许的安装高度下运行，伯努利方程可以在储罐中的液位0-0和泵入口1-1之间得到。(2-19)其中Hg-泵的允许安装高度，m；高频，0-1-流经吸入管的液体水头损失，m；P1-泵入口处的最小允许压力也可以写成P1，min，Pa。如果储罐的上部与大气相通，则加值为大气压力c，上述公式可表示为(2-20)为了确定离心泵的允许安装高度，采用了两个指标(允许吸入真空度和汽蚀余量)来表示待生产离心泵标准中泵的汽蚀阻力(即吸入性能)。以下的力量。讨论了它们的意义和计算方法。1.离心泵允许吸入真空如前所述，为了避免气穴现象，泵组的压力应该是允许的最低绝对压力。然而，p1通常表示为真空度。如果当地大气压力为帕，泵组的最大真空度为(帕-P1)，单位为帕。如果真空度是通过输送液体的液柱高度来测量的，真空度称为离心泵的允许吸入真空度，用Hs表示，即(2-21)式中-离心泵的允许吸入真空是指泵组的最大允许真空，m液柱；pa-当地大气压力。P1吸入口允许的最小绝对压力，帕；-待运输液体的密度，kg/m3。应该指出的是，由于它是真空，它的单位应该是压力的单位，通常用m液柱表示。在水泵性能表中，其单位一般写为m(实际上应该是mH20)，为了避免计算中的误差，应特别注意。然而，静态水头的物理概念也用m液柱来表示。因此，公式2-21可以由公式2-20导出Hg=-(2-22)以上公式是离心泵允许吸入高度(即允许安装高度)的计算公式，使用时必须知道允许吸入真空表的值。该值越高，在某些运行条件下泵的抗气蚀性越好，安装高度件Hg越高。它与泵的结构、流速、待输送液体的物理性质和当地大气压力等因素有关，通常由泵制造厂通过实验确定。实验在常压10mh 20(9.81104 pa)和20清水下进行。实验值列在泵样品性能表或说明书中，有时也在一些泵的特性曲线上画出a-q曲线(见图2-16)，以显示流量的变化。它随着Q的增加而减小，所以在确定离心泵的安装高度时，应以泵的最大流量进行计算。图2-16协调制度-质量和质量关系曲线示意图如果输送了其他液体，并且操作条件与上述实验条件不一致，则泵性能表上的值可根据以下公式进行转换。(2-23)式中，h为操作条件下液体输送过程中允许的抽吸真空，m为液柱；-在实验条件下输送水时允许的吸入真空度，即泵性能表上的值，mH20；ha-泵安装区域的大气压力，mH20，随海拔高度变化，见表2-1；工作温度下液体的饱和蒸汽压，帕；10-实验条件下的大气压力，mH20；水在0.24-20的饱和蒸气压，mH20；1000-实验温度下的水密度，kg/m3；工作温度下的液体密度，kg/m3。如果公式2-22被替换，则可以获得在操作条件下输送液体时泵的允许安装高度。表2-1不同海拔高度的大气压力海拔，米0 100 200 300 400 500 600 700 800 100 1500 2000 2500大气压力，mH2010.3310.2 10.09 9.95 9.85 9.74 9.6 9.5 9.39 9.19 8.64 8.15 7.622.气蚀余量从以上讨论中可以看出，离心泵的允许吸入真空度随输送液体的性质和温度以及泵安装区域的大气压力而变化，使用起来不太方便。通常采用另一个抗汽蚀性参数，即允许汽蚀余量，并以h表示。该值可在离心油泵性能表中找到。允许汽蚀余量定义为：为了防止汽蚀，离心泵组中液体的静压头和动压头之和必须大于工作温度下液体饱和蒸汽压压头的某一最小值，即- (2-24)其中，工作温度下液体的饱和蒸汽压：帕；-离心泵的允许气蚀余量，m。等式2-24是气蚀余量的定义。其中p1是离心泵总体的最小允许压力。如前所述，泵中气穴现象的临界条件是叶轮入口(截面k-k)附近的最小压力等于液体的饱和蒸汽压pv，泵入口(截面1-1)处的压力必须等于某个最小值p1。如果伯努利方程列在第1-1节和第k-k节之间，可以得到=(2-25)比较公式2-24和2-25是可用的。=(2-26)从上述公式可以看出，当流量不变且流体流入阻力平方区时，汽蚀余量仅与泵的结构和尺寸有关，即泵的汽蚀阻力参数。公式2-24代按公式2-19排列Hg=- (2-27)公式中的p。吸入罐中高于液位的压力，单位为帕。如果油箱是开着的，那么p.=pa .公式2-27是离心泵允许吸入高度的另一个计算公式。离心泵的允许汽蚀余量值也是由生产该泵的厂家通过实验确定的，其值列于泵的性能表中。在一些离心油泵的特性曲线上，有时会画出与q的变化关系曲线，如图2-16中的-q曲线所示。从图中可以看出，它随着q的增加而增加。因此，应在高流速下计算允许的安装高度。例2-4使用3B33水泵将水从一个开放的水箱输送到其他地方，水箱内保持恒定液位。输水量为45-55m3/h，最大流量时吸水管道的水头损失为lm，吸水管道内液体的动态水头可忽略不计。试计算：(1)20输水时泵的安装高度；(2)输送65水时泵的安装高度。泵安装区域的大气压力为9.8升104帕解决方案：附录23中3B33水泵的部分性能如下表所示：示例2-4时间表流量qm3/hh头m速度nr/min允许吸入真空Hsm30455535.632.628.829007.05.03.0(1)泵在20输水时的安装高度按公式2-22计算，即Hg=-从问题的含义来看，从泵的性能表可以看出，它随着流量的增加而减少。因此，在确定泵的安装高度时，应以最大输送量对应的值作为保证离心泵无气蚀正常运行的依据，因此取=3m。由于输送的是20的清水，泵安装区的大气压力为9.81104帕，与泵测得的实验条件一致，不需要换算，即Hs=3m。因此.Hg=31=2m出于安全原因，泵的实际安装高度应小于2m。(2)输送65的水时，此时不能用泵性能表中的值直接计算泵的安装高度。泵的允许安装高度应按公式2-23换算，即Hs=。其中=3m ha=3m Ha=9.81x104Pa10m根据附录7，发现65水的饱和蒸汽压PV为2.554104 pa，密度为980.5 kg/m3，则Hs=0.65m米用Hs代替等式2-22来计算泵的允许安装高度Hg=Hs-=0.65-1=-0.35米Hg为负值，表明泵应安装在水面以下，至少比储罐的水面低0.35米。实施例2-5通过离心油泵将液体异丁烷从储罐输送至反应器。储罐中的异丁烷水平保持不变。高于该值的绝对压力为6.65kgf/cm2。泵位于储罐液位以下1.5m，吸入管道总水头损失为1.6m.在运输条件下，异丁烷的密度为530千克/立方米，饱和蒸汽压为6.5千克力/平方厘米。根据泵的性能表，泵在输送流量下的允许汽蚀余量为3.5m.试着确定泵是否能正常工作。解决方案：考虑到泵是否能在已知条件下正常运行，应检查泵的安装高度是否合适，即是否能避免气蚀。允许安装高度可通过公式2-27计算，以与实际安装高度进行比较。Hg=-其中P0=6.65 x 9.807 x 104帕光伏=6.5x9.807 x 104帕=1.6m h=3.5m所以Hg=-2.27米据了解，泵的实际安装高度为-1.5m，大于上述计算结果，表明泵的安装位置过高，在输