流体机械十三章

1、流流 体体 机机 械械第十三章第十三章 泵的汽蚀性能泵的汽蚀性能一、泵内汽蚀现象一、泵内汽蚀现象汽蚀对泵叶轮的破坏汽蚀对泵叶轮的破坏电厂循环水泵叶轮汽蚀电厂循环水泵叶轮汽蚀工人正使用高分子钛合金涂料做叶轮涂层工人正使用高分子钛合金涂料做叶轮涂层ncavitation 流动着的液体因局部压力降低形成空泡而引起的不正常工况。属流体动力学现象，又称“空化”。例如液体被吸入叶轮时会出现局部压降，并在叶片进口部位的背面形成低压区，当该处压力低于液体在相应温度下的饱和蒸气压时，液体气化并出现气泡，溶解于液体的气体也会逸出。当气泡随液流进入高压区时，迅速缩小凝结，在瞬间造成小范围局部真空，周围液体急速冲来，

2、造成相互撞击，同时以高压冲击与气泡接触的零件表面，伴随着发生噪音和振动，此现象即称“气蚀”。气蚀产生的热量和冲击可使腐蚀加速，同时引起泵的扬程和效率显著下降，经过一段时期叶轮被破坏成蜂窝状或海绵状。防止气蚀的基本条件是使叶片进口低压区的压力高于液体饱和蒸气压。为此，在管路设计时应保持较高的吸入池液面压力，较小的安装高度及吸入管路损失，泵的选材和结构设计时应注意减少进口处压降，运行时应限制工作转速。表征泵的抗气蚀性能指标主要用允许吸上真空度或气蚀裕量。 流流 体体 机机 械械1 1、形、形 成：成：机械侵蚀机械侵蚀化学腐蚀化学腐蚀内向爆炸性冷凝冲击，微细射流内向爆炸性冷凝冲击，微细射流疲劳破坏疲

3、劳破坏汽泡溃灭汽泡溃灭活性气体活性气体凝结热凝结热腐蚀性破坏腐蚀性破坏2 2、什么是：汽泡形成、什么是：汽泡形成发展发展溃灭溃灭过流壁面破坏的全过程。过流壁面破坏的全过程。3 3、分、分 类：移动汽蚀、固定汽蚀、旋涡汽蚀、振动汽蚀。类：移动汽蚀、固定汽蚀、旋涡汽蚀、振动汽蚀。流流 体体 机机 械械 1、缩短泵的使用寿命：粗糙多孔、缩短泵的使用寿命：粗糙多孔显微裂纹显微裂纹蜂窝状或蜂窝状或海绵状侵蚀海绵状侵蚀呈空洞。呈空洞。二、对泵运行的危害二、对泵运行的危害 2、产生噪声和振、产生噪声和振动：若振动产生汽泡，动：若振动产生汽泡，汽蚀产生振动汽蚀产生振动互相互相激励激励汽蚀共振。汽蚀共振。 3、

4、影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜、影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜伏性汽蚀（易被忽视）。伏性汽蚀（易被忽视）。流流 体体 机机 械械三、泵的吸上真空高度三、泵的吸上真空高度Hs将泵进口将泵进口1-1截面上真空表显示的真空高度定义截面上真空表显示的真空高度定义为为吸上真空高度。吸上真空高度。1ppHas极限吸上真空高度：极限吸上真空高度：泵内泵内K点发生气蚀时的点发生气蚀时的吸上真空高度，称为极限吸上真空高度，用吸上真空高度，称为极限吸上真空高度，用Hsmax表示，表示，它是由泵的制造厂用实验方法它是由泵的制造厂用实验方法确定的。确定的。流流 体体 机机 械械允许吸上

5、真空高度允许吸上真空高度Hs：为了避免气蚀，泵的吸上：为了避免气蚀，泵的吸上真空高度应留有一定安全值，真空高度应留有一定安全值，即即Hs=Hsmax0.3 m允许吸上真空高度允许吸上真空高度Hs是泵抗气蚀性能的指标。是泵抗气蚀性能的指标。Hs愈大，泵的抗气蚀性能愈好。它随泵的流量愈大，泵的抗气蚀性能愈好。它随泵的流量增大而减小，在泵的性能曲线中有一条增大而减小，在泵的性能曲线中有一条Hs-Q曲曲线。线。流流 体体 机机 械械四、泵的安装高度四、泵的安装高度Hg与吸上真空高度与吸上真空高度Hs的关系：的关系：泵在实际运行中，进口的泵在实际运行中，进口的1-1截面上的真空值与截面上的真空值与泵的安

6、装高度有关。泵的安装高度有关。Hg愈高，愈高，1-1截面真空高度愈大，当达到允许吸截面真空高度愈大，当达到允许吸上真空高度时，便是不发生气蚀的极限。因此泵上真空高度时，便是不发生气蚀的极限。因此泵的安装高度受允许吸上真空高度的限制。的安装高度受允许吸上真空高度的限制。流流 体体 机机 械械对吸水池水面对吸水池水面0-0截面和泵截面和泵的吸入口的吸入口1-1截面列伯努利截面列伯努利方程，基准面取在方程，基准面取在0-0截面截面w21g102hgvHppw21g102hgvHppw2110g2hgvppH流流 体体 机机 械械如果吸水池水面压强为大气压如果吸水池水面压强为大气压,则式的右侧第一项恰

7、则式的右侧第一项恰好是吸上真空高度。为了确保泵不发生气蚀，泵的好是吸上真空高度。为了确保泵不发生气蚀，泵的允许安装高度允许安装高度为：为：w21sg2hgvHH流流 体体 机机 械械1.由于流量增加时，由于流量增加时，1-1截面到截面到K点的流动能量损失点的流动能量损失增加，使增加，使K点压强降低。故点压强降低。故Hs值随流量增加而减值随流量增加而减小。小。因此，因此，用上式确定安装高度时，应以泵运行中用上式确定安装高度时，应以泵运行中可能的最大流量及相应的可能的最大流量及相应的Hs值为准。值为准。说明说明2.为提高泵的安装高度，应尽量减小为提高泵的安装高度，应尽量减小v12/2g和和hw。为

8、此，。为此，可选用直径稍大的吸水管；使吸水管可选用直径稍大的吸水管；使吸水管尽可能短；尽量减少弯头等局部损失管件。尽可能短；尽量减少弯头等局部损失管件。水泵水泵流量调节阀一定装在压水管上，而不要装在吸水流量调节阀一定装在压水管上，而不要装在吸水管上。管上。流流 体体 机机 械械3.允许吸上真空高度允许吸上真空高度Hs是制造厂在大气压为是制造厂在大气压为101.325kPa和温度为和温度为20清水条件下，实验得清水条件下，实验得到的。到的。当泵的使用条件与上述情况不符时，当泵的使用条件与上述情况不符时，Hs值应进行修正。值应进行修正。vAss24. 033.10hhHH式中式中 hA当地大气压当

9、地大气压(mH2O)； hv与水温相应的汽化压强与水温相应的汽化压强(mH2O)。流流 体体 机机 械械 不同海拔高度的大气压不同海拔高度的大气压海拔高海拔高度度(m)0200400600800100015002000300040005000大气压大气压 (mH2O)10.3310.19.89.69.49.28.68.17.26.35.5不同水温的汽化压强不同水温的汽化压强水水 温温()()5 5101020203030404050506060707080809090100100汽化压强汽化压强(mH2O)0.070.070.10.12 20.20.24 40.40.43 30.70.75 5

10、1.21.25 52.02.02 23.13.17 74.84.82 27.17.14 410.310.33 3流流 体体 机机 械械五、泵的气蚀余量五、泵的气蚀余量 1、泵的气蚀余量的定义：、泵的气蚀余量的定义：v211)2(pgvphh表示当表示当K点达到汽化压强时，泵的吸入口具有点达到汽化压强时，泵的吸入口具有的能量余量。的能量余量。流流 体体 机机 械械 气蚀余量气蚀余量h取决于泵的吸入室与叶轮进口的取决于泵的吸入室与叶轮进口的几何形状和流速，由泵的结构决定。几何形状和流速，由泵的结构决定。h的数值的数值无法精确计算，无法精确计算，通常由制造厂通过实验确定。通常由制造厂通过实验确定。临

11、界气蚀余量：临界气蚀余量：开始发生气蚀的气蚀余量称为开始发生气蚀的气蚀余量称为临界气蚀余量，用临界气蚀余量，用hmin表示。表示。必须气蚀余量必须气蚀余量h：为确保安全运行为确保安全运行,需要留需要留有一定安全值，规定为：有一定安全值，规定为：h=hmin0.3 m流流 体体 机机 械械必须气蚀余量必须气蚀余量h也是水泵抗气蚀性能的指标。也是水泵抗气蚀性能的指标。h愈小，抗气蚀性能愈好。愈小，抗气蚀性能愈好。对于同一台水泵，对于同一台水泵，h随流量而变化，在泵的性能曲线中绘有随流量而变化，在泵的性能曲线中绘有h-Q曲线。当流量增大时，曲线。当流量增大时，h将急剧上升。将急剧上升。2、泵的安装高度与气蚀余量的关系：、泵的安装高度与气蚀余量的关系：w2110g2hgvppH流流 体体 机机 械械根据气蚀余量的定义，有根据气蚀余量的定义，有v2112phgvp并考虑防止发生气蚀，采用必须气蚀余量，则泵的并考虑防止发生气蚀，采用必须气蚀余量，则泵的允许安装高度允许安装高度为为wv0ghhppH式中式中 p0为吸液池为吸液池液面压强；液面压强；pv为汽为汽化压强；化压强；hw为吸为吸水管的水头损失。水管的水头损失。流流 体体 机机 械械必须气蚀余量必须气蚀余量h和允许吸上真空高度和允许吸上真空高度Hs都是水泵抗气都是水泵抗气蚀的性能参数。有的制造厂给出蚀的性能参数。有的制造厂给出Hs，有