汽蝕余量計算方法和例子

1、.汽蝕余量 編輯本段基本概念泵在工作時液體在葉輪的進口處因一定真空壓力下會產(chǎn)生汽體，汽化的氣泡在液體質(zhì)點的撞擊運動下，對葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝蝕，從而破壞葉輪等金屬，此時真空壓力叫汽化壓力，汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。單位用米標注，用（NPSH）r。吸程即為必需汽蝕余量h：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。 吸程=標準大氣壓（10.33米）-臨界汽蝕余量-安全量（0.5米） 標準大氣壓能壓管路真空高度10.33米。 編輯本段汽蝕現(xiàn)象液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產(chǎn)生汽泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕時產(chǎn)

2、生的氣泡，流動到高壓處時，其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕潰滅。 泵在運轉(zhuǎn)中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時，液體質(zhì)點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達每秒幾萬次，嚴重時會將壁厚擊穿。 在水泵中產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受

3、到破壞的過程就是水泵中的汽蝕過程。水泵產(chǎn)生汽蝕后除了對過流部件會產(chǎn)生破壞作用以外，還會產(chǎn)生噪聲和振動，并導致泵的性能下降，嚴重時會使泵中液體中斷，不能正常工作。 編輯本段汽蝕余量指泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差，單位用米（水柱）標注，用（NPSH）表示，具體分為如下幾類： NPSHa裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，越大越不易汽蝕； NPSHr泵汽蝕余量，又叫必需的汽蝕余量或泵進口動壓降，越小抗汽蝕性能越好； NPSHc臨界汽蝕余量，是指對應泵性能下降一定值的汽蝕余量； NPSH許用汽蝕余量，是確定泵使用條件用的汽蝕余量，通常取NPSH=（1.11.5）NPSHc。 NPSH-

4、實際汽蝕余量。NPSHNPSHr+0.5m離心泵運轉(zhuǎn)時，液體壓力沿著泵入口到葉輪入口而下降，在葉片入口附近的K點上，液體壓力pK最低。此后由于葉輪對液體作功，液體壓力很快上升。當葉輪葉片入口附近的壓力pK小于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力pv時，液體就汽化。同時，使溶解在液體內(nèi)的氣體逸出。它們形成許多汽泡。當汽泡隨液體流到葉道內(nèi)壓力較高處時，外面的液體壓力高于汽泡內(nèi)的汽化壓力，則汽泡又重新凝結(jié)潰滅形成空穴，瞬間內(nèi)周圍的液體以極高的速度向空穴沖來，造成液體互相撞擊，使局部的壓力驟然增加(有的可達數(shù)百個大氣壓)。這樣，不僅阻礙液體正常流動，尤為嚴重的是，如果這些汽泡在葉輪壁面附近潰滅，則液體就像無數(shù)

5、個小彈頭一樣，連續(xù)地打擊金屬表面。其撞擊頻率很高(有的可達20003000Hz)，于是金屬表面因沖擊疲勞而剝裂。如若汽泡內(nèi)夾雜某種活性氣體(如氧氣等)，它們借助汽泡凝結(jié)時放出的熱量(局部溫度可達200300)，還會形成熱電偶，產(chǎn)生電解，形成電化學腐蝕作用，更加速了金屬剝蝕的破壞速度。上述這種液體汽化、凝結(jié)、沖擊、形成高壓、高溫、高頻沖擊負荷，造成金屬材料的機械剝裂與電化學腐蝕破壞的綜合現(xiàn)象稱為氣蝕。 離心泵最易發(fā)生氣蝕的部位有： a.葉輪曲率最大的前蓋板處，靠近葉片進口邊緣的低壓側(cè)； b.壓出室中蝸殼隔舌和導葉的靠近進口邊緣低壓側(cè)； c.無前蓋板的高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的葉梢外圓與殼體之間的密封間隙以及

6、葉梢的低壓側(cè)； d.多級泵中第一級葉輪。 編輯本段提高離心泵抗氣蝕性能措施a.提高離心泵本身抗氣蝕性能的措施(1)改進泵的吸入口至葉輪附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計。增大過流面積；增大葉輪蓋板進口段的曲率半徑，減小液流急劇加速與降壓；適當減少葉片進口的厚度，并將葉片進口修圓，使其接近流線形，也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓；提高葉輪和葉片進口部分表面光潔度以減小阻力損失；將葉片進口邊向葉輪進口延伸，使液流提前接受作功，提高壓力。 (2)采用前置誘導輪，使液流在前置誘導輪中提前作功，以提高液流壓力。 (3)采用雙吸葉輪，讓液流從葉輪兩側(cè)同時進入葉輪，則進口截面增加一倍，進口流速可減少一倍。 (4)設(shè)計工況采用

7、稍大的正沖角，以增大葉片進口角，減小葉片進口處的彎曲，減小葉片阻塞，以增大進口面積；改善大流量下的工作條件，以減少流動損失。但正沖角不宜過大，否則影響效率。 (5)采用抗氣蝕的材料。實踐表明，材料的強度、硬度、韌性越高，化學穩(wěn)定性越好，抗氣蝕的性能越強。 b.提高進液裝置有效氣蝕余量的措施(1)增加泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效氣蝕余量。 (2)減小吸上裝置泵的安裝高度。 (3)將上吸裝置改為倒灌裝置。 (4)減小泵前管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路，減小管路中的流速，減少彎管和閥門，盡量加大閥門開度等。 以上措施可根據(jù)泵的選型、選材和泵的使用現(xiàn)場等條件，進行綜合分析，適當加以應

8、用。 編輯本段計算公式什么叫氣蝕余量？什么叫吸程？各自計量單位及表示字母？ 答：泵在工作時液體在葉輪的進口處因一定真空壓力下會產(chǎn)生液體汽體，汽化的氣泡在液體質(zhì)點的撞擊運動下葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝落，從而破壞葉輪等金屬，此時真空壓力叫汽化壓力，氣蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液全所具有的超過汽化壓力的富余能量。單位為米液柱，用（NPSH）r表示。 吸程即為必需氣蝕余量/h：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許幾何安裝高度。單位用米。吸程=標準大氣壓（10.33米）-氣蝕余量-安全量（0.5）標準大氣壓能壓上管路真空高度10.33米 例如：某泵必需氣蝕余量為4.0米，求吸程h （早5.67米高度內(nèi)可避

9、免汽蝕）解：h=10.33-4.0-0.5=5.67米例子：1公斤的壓力下,水的飽和溫度為100度,超過100度,部分水要氣化,變成水蒸汽, M: x/ I! _& M+ 2 P1 b* P4 n8 _$ x2 E ?* K0 2 K% ?3 X9 J+ i此時的水如果流進泵的入口,由于管阻力的原因,壓力減少為0.8公斤,水將發(fā)生汽化,: e: f: r1 z$ r1 W% w4 f N1 yx4 M/ H6 D2 Y, $ Q為了不汽化,將進水壓力由1公斤增壓到1.5公斤,這時泵入口壓力為1.3公斤,! d% E, p& L; 9 g) C4 H , * h1 d: n; u- x0.3公斤

10、的富裕壓頭就是防止泵汽蝕的汽蝕余量必需汽蝕余量：單位重量液體從泵吸入口截面至泵壓強最低點的壓降。這個參數(shù)反映的是泵本身的汽蝕特性。泵吸入口壓強一定的話，必需汽蝕余量越大，證明泵壓強最低點壓強越低，泵就越容易汽化。 W k0 d- h4 n8 U1 N4 d) R有效汽蝕余量：在泵的入口處，單位重量液體具有的超過汽化壓強的富裕能量。這個參數(shù)越大，泵汽蝕的可能性就越小。) k9 L! K3 y# P, s: L) Z裝置汽蝕余量=有效汽蝕余量，兩者是一個意思汽蝕余量主要是衡量泵吸上能力的一個參數(shù)。我們都知道一個標準大氣壓約等于10m水柱，也就是說如果把泵放到一個很, u% P+ q$ ?7 u4

11、k C# v深的水池子上面，水面與大氣是相通的，這時讓泵將水向外排，泵最大的可能性是使水面下降到與泵軸線垂直距離10m的地方，- w0 _1 T/ & M9 E如果泵繼續(xù)運轉(zhuǎn)，這時的水面也不可能再下降了。泵也無法向外繼續(xù)送水，其排出的將是氣，這種狀態(tài)，我們把它叫汽蝕。但0 F( L0 H6 k! E& e/ x實際上泵是無法完全讓水面下降到與其軸線垂直10m距離，多少會剩下一部分。剩下這部分水如果也以m為單位來計算的話，就, K7 9 I& a9 5 H3 q5 v是這臺泵的汽蝕余量，也叫泵的必需汽蝕余量NPSHr，通常這個值是泵廠以20清水在泵的額定流量下測定的，單位是米。, |2 w/ c

12、4 z* 1 nNPSHr越小說明泵的吸上性能越好。2 L u y$ Y8 b Y! F! Q. r$ e) p+ a+ C; yVz: m# _/ U 但在現(xiàn)實工況中，泵不都是垂直安放在液面上的，泵入口的阻力通常是由于入口管路的摩擦力、入口彎頭、閥門的阻力造 O o$ 2 y$ j% # S3 B% : b成的，而不是由泵吸入管內(nèi)的液體的垂直重力造成的，即由泵以外的裝置系統(tǒng)確定的。這種裝置汽蝕余量NPSHa，也叫有效汽蝕3 1 a) q F! c: s! ?余量或可用汽蝕余量，單位也是米。其數(shù)值是即定的，也就是管路裝置確定了，其NPSHa也就確定了。+ o8 z; d; X* v* k0 P

13、) r+ h% ; M* U9 _* d% m 那么，既然裝置汽蝕余量NPSHa確定了，如何保證泵正常工作，不發(fā)生汽蝕呢？那就必需使泵的必需汽蝕余量NPSHr和裝置: H+ eM% Y0 q3 I汽蝕余量NPSHa間有一個安全裕量S，即滿足NPSHa-NPSHrS。7 g; ?( J9 9 Z ( u Z 對于一般離心泵，S通常取0.61.0m。允許吸上真空度與臨界汽蝕余量的關(guān)系說明如下：允許吸上真空度是將試驗得出的臨界吸上真空度換算到大氣壓為0.101325MPa和水溫為20C的標準狀況下，減去0.3m的安全裕量后的數(shù)值。臨界汽蝕余量與允許吸上真空度之間的關(guān)系按下式計算：(NPSH)c=(P

14、b-Pv)106/pg+v21/2g-Hsc=(Pb-Pv)106/pg+v21/2g-(Hsa+0.3) 式中：(NPSH)c臨界汽蝕余量，m； Pb大氣壓力（絕對），MPa； Pv汽化壓力（絕對），MPa； p被輸送液體的密度，kg/m3； g自由落體加速度，m/s2（取9.81）； V1進口斷面處平均速度，m/s； Hsc臨界吸上真空度，m； Hsa允許吸上真空度，m。 管道離心泵的安裝關(guān)鍵技術(shù)：水泵安裝高度即吸程選用 一、離心泵的關(guān)鍵安裝技術(shù)管道離心泵的安裝技術(shù)關(guān)鍵在于確定水泵安裝高度(即吸程)。這個高度是指水源水面到水泵葉輪中心線的垂直距離，它與允許吸上真空高度不能混為一談，水泵產(chǎn)品

15、說明書或銘牌上標示的允許吸上真空高度是指水泵進水口斷面上的真空值，而且是在1標準大氣壓下、水溫20攝氏度情況下，進行試驗而測定得的。它并沒有考慮吸水管道配套以后的水流狀況。而水泵安裝高度應該是允許吸上真空高度扣除了吸水管道損失揚程以后，所剩下的那部分數(shù)值，它要克服實際地形吸水高度。水泵安裝高度不能超過計算值，否則，水泵將會抽不上水來。另外，影響計算值的大小是吸水管道的阻力損失揚程，因此，宜采用最短的管路布置，并盡量少裝彎頭等配件，也可考慮適當配大一些口徑的水管，以減管內(nèi)流速。 應當指出，管道離心泵安裝地點的高程和水溫不同于試驗條件時，如當?shù)睾０?00米以上或被抽水的水溫超過20攝氏度，則計算值

16、要進行修正。即不同海拔高程處的大氣壓力和高于20攝氏度水溫時的飽和蒸汽壓力。但是，水溫為20攝氏度以下時，飽和蒸汽壓力可忽略不計。 從管道安裝技術(shù)上，吸水管道要求有嚴格的密封性，不能漏氣、漏水，否則將會破壞水泵進水口處的真空度，使水泵出水量減少，嚴重時甚至抽不上水來。因此，要認真地做好管道的接口工作，保證管道連接的施工質(zhì)量。 二、離心泵的安裝高度Hg計算允許吸上真空高度Hs是指泵入口處壓力p1可允許達到的最大真空度。而實際的允許吸上真空高度Hs值并不是根據(jù)式計算的值，而是由泵制造廠家實驗測定的值，此值附于泵樣本中供用戶查用。位應注意的是泵樣本中給出的Hs值是用清水為工作介質(zhì)，操作條件為20及及

17、壓力為1.013105Pa時的值，當操作條件及工作介質(zhì)不同時，需進行換算。(1) 輸送清水，但操作條件與實驗條件不同，可依下式換算Hs1Hs(Ha10.33) (H0.24)(2) 輸送其它液體當被輸送液體及反派人物條件均與實驗條件不同時，需進行兩步換算：第一步依上式將由泵樣本中查出的Hs1；第二步依下式將Hs1換算成Hs2 汽蝕余量h對于油泵，計算安裝高度時用汽蝕余量h來計算，即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。用汽蝕余量h由油泵樣本中查取，其值也用20清水測定。若輸送其它液體，亦需進行校正，詳查有關(guān)書籍。吸程=標準大氣壓（10.33米）-汽蝕余量-安全量（0.5米）標準

18、大氣壓能壓管路真空高度10.33米。例如：某泵必需汽蝕余量為4.0米，求吸程h？解：h=10.33-4.0-0.5=5.83米從安全角度考慮，泵的實際安裝高度值應小于計算值。當計算之Hg為負值時，說明泵的吸入口位置應在貯槽液面之下。例2-3 某離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=5.7m。已知吸入管路的全部阻力為1.5mH2O，當?shù)卮髿鈮簽?.81104Pa，液體在吸入管路中的動壓頭可忽略。試計算：(1) 輸送20清水時泵的安裝；(2) 改為輸送80水時泵的安裝高度。解：(1) 輸送20清水時泵的安裝高度已知：Hs=5.7mHf0-1=1.5mu12/2g0當?shù)卮髿鈮簽?.81104Pa，

19、與泵出廠時的實驗條件基本相符，所以泵的安裝高度為Hg=5.7-0-1.5=4.2 m。(2) 輸送80水時泵的安裝高度輸送80水時，不能直接采用泵樣本中的Hs值計算安裝高度，需按下式對Hs時行換算，即Hs1Hs(Ha10.33) (H0.24)已知Ha=9.81104Pa10mH2O，由附錄查得80水的飽和蒸汽壓為47.4kPa。Hv=47.4103 Pa4.83 mH2OHs15.7+1010.334.83+0.24=0.78m將Hs1值代入 式中求得安裝高度Hg=Hs1Hf0-1=0.781.5=0.72mHg為負值，表示泵應安裝在水池液面以下，至少比液面低0.72m。 sunpengyu1 (2008-4-30 09:39:56)PVC管上有孔，在退潮時不是有空氣么，那就吸不出水了啊 pumpvalve (2008-4-30 13:37:26)水泵的安裝高度主要有兩方面的影響,其一是影響安全性,其二是影響經(jīng)濟性。一、先說對安全性的影響,安裝高度會影響水泵入口的真空度和管路系統(tǒng)的水擊。1.安裝高度會影