第五章 水泵的汽蝕與安裝高度

第五章水泵的汽蝕與安裝高度內容：本節(jié)主要介紹了水泵的汽蝕、吸水性能及安裝高度。

目的：要求學生熟練掌握水泵最大安裝高度的計算，掌握允許吸上真空高度、汽蝕余量的概念，了解汽蝕現(xiàn)象、類型及危害。

第五章水泵的汽蝕與安裝高度5.1水泵的汽蝕及其危害5.2吸水管路壓力的變化與泵內最低壓力值的推算5.3汽蝕余量5.4水泵安裝高度第五章水泵的汽蝕與安裝高度5.1.1汽蝕現(xiàn)象水泵運行時，由于某些原因而使泵內局部位置的壓力降低到水的該溫度下的飽和汽化壓力時，水產生汽化，并產生大量汽泡。從水中離析出來的大量汽泡隨著水流向前運動，達到高壓區(qū)時受到周圍液體的擠壓而潰滅，氣泡又重新凝結成水，氣泡破滅時，水流質點從四周以高速向氣泡中心沖擊，產生強烈的局部水錘。這種現(xiàn)象就是水泵的汽蝕現(xiàn)象。

5.1水泵汽蝕現(xiàn)象及其危害

5.1.2水泵發(fā)生汽蝕時的危害

1）輕微汽蝕時，泵外殼出現(xiàn)振動和噪聲，這可注入少量空氣，以緩沖噪聲，振動；

2）嚴重汽蝕時，（Q-H)特性曲線下降，汽蝕擴大時，H、Q、N急劇下，最后停止出水；

3）汽蝕長期作用，泵的過流部分會出現(xiàn)蜂窩狀缺陷甚至出現(xiàn)裂縫。低比轉數(shù)的離心泵中、高比轉數(shù)的離心泵和混流泵高比轉數(shù)的軸流泵圖1離心泵汽蝕產生部位1、5—葉片正面汽蝕；4—前蓋板汽蝕；2、3—葉片背面汽蝕。5.1.3汽蝕發(fā)生的位置

1）葉面汽蝕

2）間隙汽蝕

3）渦帶汽蝕

4）粗糙汽蝕1——葉片正面汽蝕；

2——葉片背面汽蝕；3——間隙汽蝕；

4——輪轂體表面汽蝕；5——導葉表面汽蝕。圖2軸流泵汽蝕發(fā)生部位5.2吸水管路壓力的變化與泵內最低壓力值的推算水泵能夠正常的工作，是建立在正確選擇吸水條件的基礎上。所謂正確的吸水條件，是指在抽水過程中，泵內不產生氣蝕情況下的最大吸水高度。吸水條件:繪出從水泵吸水管的吸入口至水泵葉輪葉片進口葉片背面K點的吸水管線。以吸水井水面為基準面，當忽略行近流速時。吸水管路壓力變化與泵內最低壓力計算

吸水井水面與1-1斷面（真空表承接處）的能量方程式可寫為：吸水井水面與0~0斷面（葉片吸入口處）的能量方程式可寫為：

（1）（2）吸水管路壓力變化與泵內最低壓力計算

0~0斷面（吸入口處）中心點O與葉片背面靠近吸水口的斷面K點相對運動的能量方程可寫為：令：，入稱氣穴系數(shù)，則得：將上式代入（2）式可得：（3）（4）吸水管路壓力變化與泵內最低壓力計算

將（4）式改寫為：式中：

----吸水線中壓力最低點的壓頭(m)；

---流速水頭差值。(m)

---葉輪進口和進口附近葉片背水面的壓力下降值。與水泵的構造與運行工況有關，但通常不小3m。

（5）吸水管路壓力變化與泵內最低壓力計算

注：（1）最低壓力Pk是一個條件值。即該點的壓力至少不得低于輸送液體該水溫下相應的汽化壓力Pva

。（2）吸水管線中壓力降落為泵外壓力降落與泵內壓力降落之和。

對運行的水泵裝置可由真空表直接讀出Hv

，工藝設計中的水泵裝置可通過計算后確定。

是很難進行實測和計算的。吸水管路壓力變化與泵內最低壓力計算

在一定的外界條件下，不會改變，對于一定的泵通過某一流量時，泵內的壓力水頭降是一定的，要提高值，只有降低水泵安裝高度HSS

，或降低吸水管路的水頭損失∑hs

，因此，正確確定水泵安裝高度，減少吸水管路的水頭損失，對改善水泵的吸水條件，減少泵站的投資有很重要的意義。5.3.1裝置汽蝕余量(NPSH])a

定義：指水泵吸入口處，單位重量液體必須具有的超過相應溫度下的飽和汽化壓力的富余能量。其大小用換算到水泵基準面的米水柱高度表示。根據定義如圖可知5.3汽蝕余量各水泵基準面5.3.2水泵必需的汽蝕余量（NPSH）r如圖列出集水池水面與水泵進水口斷面1-1的能量方程將上式代入式得：當pK降至臨界壓力點pva時上式寫成：5.3.2水泵必需的汽蝕余量（NPSH）r

方程式右側是水泵臨界汽蝕余量（NPSH）r，也稱必需汽蝕余量，方程表明，裝置提供的汽蝕余量等于水泵需要的汽蝕余量，即供給水泵內部產生的壓力水頭下降值。水泵樣本中標明的“汽蝕余量”是水泵必需的汽蝕余量，為了保證水泵正常運行時不發(fā)生汽蝕。實際應用中，裝置汽蝕余量應大于必需的汽蝕余量水泵廠提供的是額定轉速下的值，若水泵的轉速變則：汽蝕基本方程式Hs

5.4水泵安裝高度

5.4.1、水泵允許吸上真空高度HS

定義:指水泵在標準況下運轉時，水泵吸入口處所允許的最大吸上真空值。是表示離心泵和臥室混流泵吸水性能的一種方式。由式則：為了運行安全，水泵廠將上式引入了安全值0.5mH2O,則表示為：5.4水泵安裝高度

5.4.1、水泵允許吸上真空高度HS水泵樣本中給出的HS是標準狀態(tài)下確定的值。在一定的外界條件下，Hs值反映了水泵自身的吸水性能，它與允許汽蝕余量的關系為：

5.4水泵安裝高度5.4.2計算水泵安裝高度HSS

水泵進水口處的真空值如果小于等于水泵的允許吸上真空高度Hs，水泵不會發(fā)生汽蝕，因此得到水泵的最大安裝高度為：以吸水池水面為基準面,列出0-0與1-1斷面的能量方程。水泵廠給出的HS值，是在標準狀況下得出的，即大氣壓力為10.33mH2O、水溫為20℃時，以清水在額定轉速下通過汽蝕試驗得出的。當使用條件改變，對HS應該進行修正。（1）轉速改變，HS可按下式進行近似修正

HS‘=10-（10–HS）（）2

（2）大氣壓和溫度改變，HS可按下式進行修正

HS‘=HS+（ha-10.33）-（hv-0.24）5.4.2計算水泵安裝高度HSS例題：12Sh-9型水泵的允許吸上真空高度Hs=4.5m，水泵運行時的流量為Q=0.2m3/s，吸水井最低水位為13.85m，