过程流体机械2-叶片泵

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1、2.1.5汽蚀现象及成因汽蚀的概念汽蚀余量改善汽蚀性能的途径2.1.5.1离心泵的汽蚀现象图2－33吸入装置1.汽蚀的概念泵吸入口截面S处的液体压头（2－49）汽蚀——这种汽泡不断形成，生长和破裂崩溃以致材料受到破坏的过程，总称为汽蚀现象。图2－35液流低压部位泵发生汽蚀时，伴随有噪声，汽蚀严重时可听到泵内有“劈劈”“啪啪”的爆炸声，甚至连泵体都会产生振动，使泵的寿命大大缩短，同时泵的性能也发生变化，严重时大量汽泡使叶轮通道堵塞，液流的连续性遭到破坏，泵的扬程、流量和效率显著下降，出现所谓“断裂”工况，如图2－34所示。

2、图2－34汽蚀断裂工况对离心泵来说，真正的低压区不在泵的入口，而在叶轮进口部位因此要控制叶轮入口附近低压区K点的压力，使，才不会出现汽蚀现象。2.1.5.2汽蚀余量在实际工作中，我们会遇到这种情况，即如果某台泵在运行中发生了汽蚀，但是，在完全相同的使用条件下，换了另一种型号的泵，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运转中是否发生汽蚀和泵本身的汽蚀性能有关。泵本身的汽蚀性能通常用必需的汽蚀余量Δhr表式，它是指从泵入口到叶轮内最低压力点k处的静压能头降低值，也可用(NPSH)r表示。另一种情况是，对同一台泵来说，在某种吸入装置条件

3、下运行时会发生汽蚀，当改变吸入装置条件下，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运转中是否发生汽蚀和泵的吸入装置情况也有关系。按照泵的吸入装置情况所确定的汽蚀余量称为有效汽蚀余量Δha。（1）装置的有效汽蚀余量△ha有效汽蚀余量（也可用NPSHa表示）是指液体进入泵前，液体本身所具有的避免泵发生汽蚀的能量，即液体自吸液池经吸入管路到达吸入口后，高出液体饱和蒸汽压Pst的那部分能头。其大小取决于泵的吸入系统装置，而与泵本身无关。2009-9-15（2－50）对于液体被吸上的情况，将式（2－49）代入上式，得（2－51a）对于液体倒灌

4、入泵的情况，Zs取负值，（2－51b）图2－36汽蚀余量变化曲线（2）必需汽蚀余量Δhr自S－S截面至K处产生压力降的原因如下：①一般从吸入管至叶轮进口断面稍有收缩，因之液流有加速损失。另外液流从吸入口S－S截面流向K处截面时有流动损失；②从S－S截面流向K处截面时，由于液流速度方向和大小都发生变化，引起绝对速度分布的不均匀，压力也会有所变化；③由于液体进入叶轮流道时，要绕流叶片的进口边缘，从而造成相对速度的增大和分布的不均匀，引起压力下降。（2－52a）第一项可忽略分析此图再写出S－S和I－I截面的柏努利方程(图2－3

5、3)并忽略两截面之间的阻力将上式代入式(2－52a)并移项，得（2－52b）如果式(2－52b)中叶轮内的压力PK降低到Pst时，则式(2－52b)可写为（2－52c）因为式(2－52c)等号的左边就是有效汽蚀余量Δha，见式(2－50)，而等号右边则是必需汽蚀余量Δhr，所以并不表示有效=必须必须汽蚀余量有效汽蚀余量（2－53a）考虑到绝对速度分布的不均匀，在式(2－53a)等号右边第一项乘以系数λ1（2－53b）由式(2－52c)可知，当有效汽蚀余量Δha等于或小于必需汽蚀余量Δhr时，就会发生汽蚀。当二者相等时，则

6、是开始发生汽蚀的临界情况。Δhr和流量Q的关系曲线如图2－36所示。要想使泵不发生汽蚀,必须使Δha>Δhr。为了保证离心泵良好运转，一般规定允许汽蚀余量（2－54）泵的允许安装高度：（2－55）同样，泵样本上查出的[Δh]是用20℃的水实测出的。如果泵输送的介质为非水的其他液体，其[Δh]应进行修正，可参考有关资料。图2－37为对碳氢化合物求法，即式中——用20℃的水实测出的允许汽蚀余量；——碳氢化合物的允许汽蚀余量；——修正系数。图2－37允许汽蚀余量修正系数离心泵汽蚀性能曲线和泵的其他性能曲线一样，也随泵的工作转速

7、n的不同而改变。根据离心泵的汽蚀相似，离心泵必需汽蚀余量间的关系为：2.1.5.3改善离心泵汽蚀性能的途径离心泵的汽蚀由泵本身的必需汽蚀余量Δhr和吸入装置系统的有效汽蚀余量Δha决定。（1）提高泵本身抗汽蚀性能措施①适当加大叶轮入口直径D0和叶片进口边宽度b1。增大D0和b1可降低叶轮入口平均速度v0和叶片进口平均相对速度W1，使Δhr减小。②采用双吸叶轮。叶轮每边进入二分之一的流量，对整个叶轮来讲，相当于维持了原单吸泵的汽蚀性能，而流量加大一倍。③采用诱导轮。诱导轮是一种类似于轴流式的叶轮，它装在离心泵叶轮的前面，所

8、产生的扬程对叶轮的进口进行增压，从而改善汽蚀性能。④采用优质叶轮材料。从外部条件来看，当无法或很难避免轻度汽蚀时，则叶轮的材料要选择强硬材料如高铬不锈钢之类，并进行精细加工。这对减小由于汽蚀而产生的叶轮表面点蚀破坏，可起到一些缓和作用。（2）提高有效汽蚀余量Δha的措施选定合适的安装高度,尽可能减少吸入管道的水力损失