10.24-泵的汽蚀

1、,第四章 泵的汽蚀 第一节 汽蚀现象及其对泵工作的影响 第二节 吸上真空高度Hs 第三节 汽蚀余量h 第四节 汽蚀相似定律及汽蚀比转速 第五节 提高泵抗汽蚀性能的措施,第一节 汽蚀现象及其对泵工作的影响,一 泵内汽蚀现象 汽化： 0.1MPa，100 2.4kPa，20 有汽化核心：汽化压力会升高，更易汽化 杂质、边角：更易汽化 腐蚀：汽泡破裂 机械侵蚀： 高频振荡，冲击波：几百几千MPa 化学腐蚀: 汽泡溃灭活性气体凝结热与压缩热 汽蚀： 汽化产生汽泡，汽泡进入高压区破裂 引发液体高频振荡及材料破坏,二、对泵运行的危害 汽蚀的部位： 叶片，K1，K2，K3，K5 前盖板，K4 流量小时向前盖

2、板进口处靠近 潜伏汽蚀： 少量汽泡产生 性能影响不严重 材料破坏 断裂工况： 大量汽泡产生 性能影响严重 材料破坏,发生汽蚀的部位,汽蚀破坏的叶轮,汽蚀对泵的危害 1）材料破坏 局部侵蚀显微裂纹蜂窝状或海绵状侵蚀蚀穿 2）噪声和振动 汽泡凝结冲击脉动力 材料破坏静平衡及静平衡破坏机械振动 3）性能下降 严重汽化 汽泡堵塞流道 扬程下降 断裂工况,Ns70单级离心泵,Ns150双吸离心泵 Ns690轴流泵 无明显断裂点 无明显断裂工况 扬程和效率曲线逐渐下降,比转速与断裂工况 低比转速断裂工况明显 比转速增加，断裂工况逐渐模糊 断裂工况消失 低比转速离心泵 叶片宽度小，流道窄而长 汽化后易堵塞流

3、道 高比转速轴流泵 叶片宽度大，流道宽而短 汽化后不易堵塞流道,第二节 吸上真空高度Hs,几何安装高度 Hg 中小型卧式离心泵：泵轴心线距液面的垂直距离 立式离心泵：叶轮进口边中心线至液面的距离 大型泵：叶轮入口最高点,中小型卧式离心泵 立式离心泵 大型泵,吸上真空高度Hs,吸上真空高度,几何安装高度,允许几何安装高度Hg 流量增加，Hs降低 Hg取最大流量的Hs来计算,允许吸上真空高度Hs,最大吸上真空高度（临界吸上真空高度）Hsmax 发生断裂工况时的Hs 允许吸上真空高度Hs,泵安装与防汽蚀,1） 安装高度 Hg Hg 2） 计算Hg 应取最大流量的Hs Hs是常态下的参数，使用时需换算

4、 Hamb，当地大气压头；Hv，实际流体温度对应的饱和压头 3）提高Hg 选直径大的管路 选直径大的吸入管 吸入管尽量短 减少弯头等增加阻力的部件,例：离心泵 Hs=7m, 海拔500m，水温40C hw=1m, 速度水头0.2m 求：当地 Hs和Hg 解： 查表得 Hamb=9.7m, Hv=0.752m,第三节 汽蚀余量,汽蚀与两个方面的损失有关 1) 泵 入口至压力最低点的损失 必需汽蚀余量NPSHr 泵的汽蚀余量 2) 吸入管路 吸入液面至入口的损失 有效汽蚀汽蚀余量NPSHa 装置的汽蚀余量,一、有效汽蚀余量 1、有效汽蚀余量NPSHa 在泵吸入口截面s-s上，单位重力液体所具有的超

5、过汽化压强能头的富余能量水头,图 5-11 泵的倒灌高度,有效汽蚀余量的影响因素 1）安装不变时，流量越大损失hw越大，NPSHa越小 2）输送液体温度越高，pv越大，NPSHa越小 倒灌安装 水泵安装在液面以下 安装高度称为倒灌高度 凝结水泵和给水泵液面压力为饱和压力 均应采用倒灌高度安装,二、必需汽蚀余量 泵吸入口(s-s)处单位重量液体的能量水头对压力最低点(k-k)的静压能水头的富余能量水头 吸入口至压力最低点的压降 1）流动损失； 2）局部损失； 3）收缩加速导致压力下降； 4）相对速度分布不均导致压力 下降。,0-0截面（压力最低点前）和k-k截面,令,s-s截面和0-0截面,考虑

6、流动损失与绝对速度分布不均匀的修正,汽蚀基本方程式,代入,得,汽蚀基本方程式中的系数,压降系数： 1=11.2，低比转速的泵取大值 2=0.20.3，低比转速的泵取大值 ns120的低比转速泵,三、有效汽蚀余量与必需汽蚀余量的关系,有效汽蚀余量NPSHa 泵吸入口防汽蚀的富余能量 越大抗汽蚀性能越强 必需汽蚀余量NPSHr 泵吸入口至压力最低点的压力降 越小抗汽蚀性能越强 流量增加 NPSHa减小 NPSHr增加 临界汽蚀状态点qVc NPSHa NPSHr,临界流量qVc,qVqVc pk NPSHa qVpv NPSHr NPSHa 泵不发生汽蚀的条件 NPSHr NPSHa qVqVc

7、pkpv NPSHr NPSHa NPSHc NPSHc由汽蚀试验得到，允许汽蚀余量NPSH NPSH=(1.11.3) NPSHc NPSH=NPSHc+K K=0.3m,四、汽蚀余量与吸上真空高度的关系,由 得 汽蚀时,由 得 Hs： 我国过去常采用 NPSH：目前较多采用 更能说明汽蚀的物理意义,例题,离心水泵：NPSH=3.29m 海拔500m工作，水温40 流动损失水头为 1m，吸水管速度水头0.2m 求：Hg 解： 500m的大气压amb=9.7m 40C饱和水压力v=0.752m,第四节 汽蚀相似定律及汽蚀比转速,一、汽蚀相似定律 设有两台几何相似的泵，由运动相似得 汽蚀相似定律

8、： 两台几何相似的泵，在相似的运行工况下，必需汽蚀余量之比等于叶轮进口直径的平方比和转速的平方比的乘积。,对同一台泵，即D1m=D1p ，则上式变为 转速提高:必需汽蚀余量将成平方增加 泵的抗汽蚀性能将大大下降,二、汽蚀比转速 1) 在设计泵时，应考虑抗汽蚀性能 2）需要一个包括性能参数及汽蚀性能参数的综合相似特征数，即汽蚀比转速。,由,消去D得,吸入比转速,我国叫汽蚀比转速,三、 对汽蚀比转速的几点说明： 1）汽蚀比转速按最高效率点计算； 2）汽蚀比转速的值越大，说明泵的抗汽蚀性能越好； 3）相似的泵有相同的汽蚀比转速,对几何相似可只要求叶轮进口部分相似，出口部分可以不相似； 4）汽蚀比转速

9、同泵的扬程无关，同叶轮的出口参数无关； 5）对于双吸叶轮，汽蚀比转速表达式中的流量应以双吸叶轮流量的一半代入。 6）汽蚀比转速的大致范围如下： 主要考虑效率的泵：c =600800； 兼顾汽蚀和效率的泵：c =8001200； 对汽蚀性能要求高的泵：c =12001600。 7）无量纲汽蚀比转速,四、托马(Thoma)汽蚀系数,托马汽蚀系数与扬程有关 取决于出口参数 未能与影响汽蚀关键的入口参数联系 国外仍有沿用,托马汽蚀系数,第五节 提高泵抗汽蚀性能的措施,提高有效汽蚀余量NPSHa 降低必需汽蚀余量NPSHr 。 一 提高泵本身的抗汽蚀性能 降低叶轮入口部分流速 a适当增加入口直径，b适当增大叶片入口宽度 采用双吸式叶轮。流量可用设计值的一半，必需汽蚀余量降至0.63倍 增加叶轮前盖板转弯处的曲率半径。可以减少局部阻力损失 叶轮进口边适当增加 首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料,二 提高吸入系统装置的有效汽蚀余量NPSHa 1、减少吸入管路的阻力损失 减少弯头等附件，并不设阀门等 合理加大吸入管径，减小流速、缩短吸入管道长度 2、合理的选择泵的几何安装高度Hg 降低几何安装高度，增加入口压力 给水泵和凝结水泵必须采取倒灌安装 3、加装诱导轮 类似于轴流式的叶轮 螺旋形叶片 旋转升压 凝结水泵有诱导轮,带有诱导轮的离心泵,4、采用双重翼叶轮,1 前置叶片 2 主叶片 3 主叶轮 4