第4章第八節(jié)泵的汽蝕

1、第八節(jié) 泵的汽蝕v汽蝕涉及的范圍非常廣泛,在水力機械、造船和水利等方面都要對此問題的機理和防止措施進行研究。對于流體機械，特別是工作對象是液體的流體機械，汽蝕是其向高速化方向發(fā)展的一大障礙。因此，我們需對汽蝕問題持足夠的重視態(tài)度。v本章重點: 汽蝕現(xiàn)象及其對泵工作的影響 泵幾何安裝高度的確定 提高泵抗汽蝕性能的措施一、汽蝕現(xiàn)象及其對泵工作的影響 v如果在流動過程中，某一局部地區(qū)的壓力等于或低于與水溫相對應(yīng)的汽化壓力時水就在該處發(fā)生汽化。v汽化發(fā)生后，有大量的蒸汽及溶解在水中的氣體逸出，形成許多蒸汽與氣體混合的小汽泡。當汽泡隨同水流從低壓區(qū)流向高壓區(qū)時，汽泡在高壓的作用下，迅速凝結(jié)而破裂，在汽泡

2、破裂的瞬間，產(chǎn)生局部空穴，高壓水以極高的速度流向這些原汽泡占有的空間，形成一個沖擊力。 （一）汽蝕現(xiàn)象v這種在泵內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)的液體汽化（汽泡形成）和凝結(jié)（氣泡破裂）的過程，并使金屬表面受到?jīng)_擊剝蝕和化學腐蝕的破壞現(xiàn)象稱為汽蝕。 （二）產(chǎn)生的根本原因v某一局部地區(qū)的壓力等于或低于與水溫相對應(yīng)的汽化壓力時水就在該處發(fā)生汽化。(三) 汽蝕對泵工作的影響 v材料破壞，縮短泵的使用壽命。v噪聲和振動加劇。 若水泵機組發(fā)生汽蝕共振，則必須停止水泵的運行。v工作性能下降。 汽蝕將導致泵的流量減少、揚程降低及效率下降。汽蝕嚴重時，大量汽泡將“堵塞”整個葉道過流斷面，出現(xiàn)斷流，造成事故。二、汽蝕性能參數(shù) 允許吸上

3、真空高度Hs 允許汽蝕余量h1.允許吸上真空高度Hs 表示泵入口處真空的程度，至泵入口的阻力損失三者之和。 吸上真空高度值越大，越易發(fā)生汽蝕。汽蝕剛好發(fā)生時所對應(yīng)的吸上真空高度稱為最大吸上真空高度。 為保證泵安全運行，一般規(guī)定最大吸上真空高度留0.3m的安全量作為允許吸上真空高度。 Hs=Hs,max-0.3 Hs= Hs+Ha-10.33+0.24-HvpgppHsas2.允許汽蝕余量v運行中，泵是否發(fā)生汽蝕，取決于吸入裝置條件和泵本身的汽蝕性能。允許汽蝕余量h是另一個表示泵抗汽蝕性能的參數(shù),也可用NPSH表示(Net Positive Suction Head)。v汽蝕余量又分為：有效汽蝕

4、余量ha,或NPSHa和必需汽蝕hr或NPSHr。有效汽蝕余量ha,或NPSHa指泵吸入口處，單位重量液體所具有的超過汽化壓力能頭的富余能頭。 v由吸入裝置條件所確定，ha是吸入液面上的壓力能頭在克服吸水管路裝置中的流動損失并把水位提高Hg后，所剩余的超過汽化壓頭以后的富裕的能頭。v有效汽蝕余量越大，泵出現(xiàn)汽蝕的可能性越小。gpgvgphvpssa22gphHgphvwga0必需汽蝕余量hr或NPSHr指單位重量液體從泵入口流至葉片進口壓力最低點處的壓力降能頭。 泵內(nèi)最低壓力點的位置在葉片進口邊稍后的K點。v計算式：gpgvgpgwgvhkssr2222202201有效汽蝕余量ha和必需汽蝕余

5、量hr的關(guān)系v流量增大，hw增大，ha變小，hr增大。vhaqV與hrqV兩條曲線的交點c稱為臨界點。v當流量大于臨界值qVC時，泵將發(fā)生汽蝕。不發(fā)生氣蝕的條件： hahr。允許汽蝕余量pk=pc，泵內(nèi)發(fā)生汽蝕的臨界狀態(tài)，此時， ha=hr=hc ，此汽蝕余量稱為臨界汽蝕余量，由實驗得。h= hc+K K安全量，一般取0.3m。 hahr。 三、泵幾何安裝高度的確定 v影響泵入口壓力的一個重要因素是泵的幾何安裝高度。因此，正確確定泵的幾何安裝高度是保證泵在運行時不發(fā)生汽蝕的重要條件。立式離心泵的幾何安裝高度是指第一級工作葉輪進口邊的中心線至吸水池液面的垂直距離。大型泵的幾何安裝高度：應(yīng)按葉輪入

6、口邊最高點來決定1.由允許吸上真空高度確定v計算式：v或wssghgvHH22wssghgvHH222.由允許汽蝕余量確定v計算式：由有效汽蝕余量的計算式推倒得：v不發(fā)生汽蝕的條件：v倒灌高度：Hg0，即泵的中心線應(yīng)在吸入容器液面以下。如給水泵、凝結(jié)水泵等。v 若吸入液面的壓力為汽化壓力時：wvpghhgppH0ggHHwghhH四、汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)v計算公式v分析（1）汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)越大，泵的汽蝕性能越好。（2）凡入口幾何相似的泵，在相似工況下運行時，汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)相等。（3）對抗汽蝕性能要求較高的泵，c=12001600。4/362. 5rvhqnc五、 提高泵抗汽蝕性能的措施 要提高泵的抗汽蝕性能，一

7、般采用以下的措施：v 提高泵本身的抗汽蝕性能v 提高吸入系統(tǒng)裝置的有效汽蝕余量 加強運行管理1.提高泵本身的抗汽蝕性能降低葉輪入口部分流速，即加大葉輪進口直徑，或加大葉輪入口寬度。采用雙吸式葉輪。增加葉輪前蓋板轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑，這樣可以減小局部阻力損失。采用誘導輪或雙重翼葉輪。葉片進口邊適當加長 即向吸入方向延伸，并作成扭曲形。首級葉輪采用抗汽蝕性能好的材料 如采用鎳鉻的不銹鋼、鋁青銅、磷青銅等。2.提高吸入系統(tǒng)裝置的有效汽蝕余量ha（1）減小吸入管路的阻力損失。（2）合理確定兩個高度： 即幾何安裝高度及倒灌高度。（3）設(shè)置前置泵：前置泵的轉(zhuǎn)速較低，既可避免前置泵發(fā)生汽蝕，又能防止主泵發(fā)生汽蝕

8、。如火電廠的鍋爐給水泵一般采用了這種形式。 3.加強運行管理（1）控制泵的流量；工作流量不應(yīng)大于額定流量。工作流量也不能小于允許最小流量。（2）限制泵的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速增加，泵的抗汽蝕性能惡化，因此，泵運行的工作轉(zhuǎn)速不應(yīng)高于規(guī)定的轉(zhuǎn)速。（3）不允許采用泵的入口閥門調(diào)節(jié)流量。（4）泵啟動時空載運行時間不能過長。講解習題 4-2解:由相似定律 又因為, 所以, 又, 所以,實際流量為:2212121)(nnpp21pp min/3 .16749 . 02 . 114501212rnn2121nnqqvvmin/73. 114503 .16745 . 131212mnnqqvv講解習題4-8解: 因為 所以,該泵不能正常工作。 smdqvvs/56. 16 . 0214. 31088044232mhgvHHwssg68. 24 . 081. 9256. 12 . 3222mHg8 . 2解：原泵比轉(zhuǎn)速為相似泵的比轉(zhuǎn)速為根