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1、泵的汽蚀泵的汽蚀Contents汽汽蚀现蚀现象及危害象及危害汽汽蚀蚀余量余量汽汽蚀类蚀类型型防止汽防止汽蚀蚀的措施的措施1234液体在从泵吸人口流到叶片进口前，会因流速增加和流阻损失而压力进一步下降当Q小于设计Q时，液流在进口撞击叶片正面，最低压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上. 如图K2处。泵Q超过设计Q时，液流撞击叶片背面，最低压力部位在叶片进口靠近前盖板的叶片正面上，如图K1处汽蚀现象汽蚀现象气体产生气体产生如液体如液体P降低到降低到Pv或更低或更低时，液体会汽化产生汽泡，时，液体会汽化产生汽泡，还有原来溶于液体现因还有原来溶于液体现因P降低而逸出的气体。降低而逸出的气体。气泡破灭气
2、泡破灭流到高压区，迅速凝结，气流到高压区，迅速凝结，气体重新溶人液体，造成局部体重新溶人液体，造成局部真空，四周液体质点以极大真空，四周液体质点以极大速度冲来，互相撞击，产生速度冲来，互相撞击，产生局部高达几十局部高达几十MPa的压力的压力由于气泡产生和凝结造成局部高温、高压、高频的冲击负荷，由于气泡产生和凝结造成局部高温、高压、高频的冲击负荷，对液道造成机械剥裂和电化学腐蚀破坏的现象称为对液道造成机械剥裂和电化学腐蚀破坏的现象称为汽蚀汽蚀低压区低压区产生气泡产生气泡高压区高压区气泡破裂气泡破裂产生局部真空产生局部真空水水力冲击力冲击发生振动、噪音，对发生振动、噪音，对部件产生麻点、蜂窝状的破
3、坏部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。现象。汽蚀过程汽蚀过程电电化化学学腐腐蚀蚀高压水击高压水击气气泡凝泡凝结结液体汽化液体汽化 汽蚀主要发生在叶轮外缘叶片及盖板、涡壳或导轮处，并产生麻点和蜂窝状的破坏，不会发生在叶片进口处汽蚀危害汽蚀危害高高温温、高、高压压、高、高频频冲冲击负击负荷及荷及电电化化学学腐腐蚀蚀作用作用泵泵汽汽蚀蚀余量余量有效汽蚀余量：是有效汽蚀余量：是指液体自吸入液面指液体自吸入液面到泵的入口法兰处，到泵的入口法兰处，单位重量液体所具单位重量液体所具有的能量比汽蚀时有的能量比汽蚀时液体的静压能所高液体的静压能所高出的那部分能量，出的那部分能量，用用NPSHa表示表示必须汽蚀余量：
4、是必须汽蚀余量：是指泵入口法兰处单指泵入口法兰处单位重量液流到达叶位重量液流到达叶轮内部压力最低点轮内部压力最低点K处的静压能的降处的静压能的降低值，用低值，用NPSHr表表示示二、汽蚀余量二、汽蚀余量ZAspAKs离心泵的安装高度离心泵的安装高度AsAsAAhzgcgpgczgpfssA2222在在A A与与s s之间列柏努利方程得：之间列柏努利方程得：sAAsAhZgcgpgpfss22整理后有整理后有其中：其中：0AAsAsc ,zzZ有效汽蚀余量有效汽蚀余量NPSHa式中：Cs、ps 泵叶轮吸口处液体流速和此处压力。 ZAs 泵吸入高度（即泵安装高度）。 hf(A-s) 泵吸入管内流动
5、阻力损失。上式可写为：avssAAsvAZPSHgcgpphZgpp22sfsAAsAhZgcgpgpfss22gcgpphZgppZPSHvssAAsvAa22sf式中 PA 吸入液面此处压力。 ZAs 泵吸入高度（即泵安装高度）。 hf(A-s) 泵吸入管内流动阻力损失。NPSHa 称为有效汽蚀余量 有效汽蚀余量的意义： 标志泵抗汽蚀性能的好坏，它与吸入管特性和液体的汽化压力有关；与泵本身无关。有效汽蚀余量越大，泵越有效汽蚀余量越大，泵越不容易发生汽蚀。不容易发生汽蚀。必需的汽蚀余量必需的汽蚀余量NPSHrNPSHr：是指泵为了避免汽蚀所必需的汽蚀余量。取决于泵进口部分的几何形状、转速和流
6、量，反映液体进泵后压力进一步降低的程度，与吸入条件及所吸液体的pv值无关,是泵的特性参数，一般由泵厂用一般由泵厂用20的清水在额定流量下的清水在额定流量下根据试验确定泵必需的汽蚀余量根据试验确定泵必需的汽蚀余量。gwgcZPSHr22202201式中：c0 、w0 液流进入液道前的绝对速度、相对速度。 1 液流自泵吸入法兰面到泵叶轮叶道之间由绝对速度及流动损失引起的压降系数，一般取1.01.3。 2 液流绕流叶片的压降系数，无冲击损失时取0.20.4。 NPSHrNPSHr越小，越小，泵泵的汽的汽蚀蚀性能越好性能越好。泵汽蚀判断：NPSHaNPSHr 不发生汽蚀NPSHa=NPSHr 开始发生
7、汽蚀NPSHaNPSHr 严重汽蚀一般而言，当NPSHa=NPSHr 开始发生汽蚀。在实际应用中为了安全起见，通常采用许用汽蚀余量NPSH作为汽蚀发生的判据，一般许用汽蚀余量的取值范围为：许用汽蚀余量：NPSH=（1.11.3）NPSHr安全系数：n=1.11.3离心泵不发生汽蚀的条件：离心泵不发生汽蚀的条件：NPSHaNPSH泵泵的安装高度计计算前面导出公式：avssAAsvAZPSHgcgpphZgpp22sf安装高度：AsgZH 则：sAavAAshZPSHgppZf许用安装高度：sAvAghZPSHgppHfsArvAghZPSHgppHf讨论：（1） NPSHr允许由实验测定，不同型
8、号的泵其值不同，由厂家出厂前由实验测定；测定条件为：液面压力为标准大气压，流体为水，水温20 ；（2）当进口管路无阻力，液面压力为标准大气压，uA=0，不考虑饱和蒸汽压影响时，zs=10.33m是泵安装高度的极限；（3）当进口管路阻力增大时，允许安装高度降低，故应尽可能减小吸入管路的阻力；如： * 吸入管路尽量短，少走弯路； * 进口管路直径一般大于出口管路直径； * 进口管路上避免不必要的管件，如泵装于液面下可免装止逆阀（并且启动前不用灌泵），流量调节阀装于出口管路； （4）实际生产过程中，管路的流量有可能发生变化，那么此时吸入管路的阻力也发生变化；若流量增大则允许安装高度减小，所以为避免在
9、实际操作中由于流量的提高或其他参数（如液体温度，液面压力等）的变化而出现汽蚀现象，允许安装高度按可能出现的最大流量计算并且实际安装高度应低于允许安装高度： 0150.HzgS（5）对油泵通常给出允许汽蚀余量，当实际操作条件与允许汽蚀余量测定条件不同时，应进行校正： 对于油品zs2 zs1 ，可见吸高越大， ha越小，断裂工况越向小流量方向移动，不发生汽蚀的流量范围越小。 ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲线也有差异。 中、低ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽泡很快就会布满流道，使扬程、效率急剧下降，其特性曲线具有明显的断裂点 其中低ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出现
10、稳定汽蚀的工况 高ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分NPSHaNPSHrH当有效气蚀当有效气蚀NPSHa降到低于必需气蚀余量NPSHr时，产生噪音、振动、压头明显降低，称不稳定气蚀区。当有效气蚀当有效气蚀NPSHa进一步降低，噪音和振动并不强烈，压头和流量脉动消失，特性曲线呈一条下垂线，称“断裂工况”，也称“稳定气蚀”。HQNPSHa3NPSHrHHQNPSHa2NPSHa1Z Zs3s3Z Zs2s2Z Zs1s1不同的吸高Zs（Zs3 Zs2 Zs1）
11、吸高Zs越大，有效气蚀余量NPSHa越小，断裂工况向小流量的方向移动泵，不发生气蚀的流量范围越小。有效气蚀有效气蚀NPSHa图a图b叶型汽蚀叶型汽蚀图c四、防止汽蚀的措施四、防止汽蚀的措施两种方法：改进泵的结构形式或尺寸。两种方法：改进泵的结构形式或尺寸。 设计吸入管及吸入条件。设计吸入管及吸入条件。 （一）改进泵的结构形式或尺寸（一）改进泵的结构形式或尺寸 增大泵吸入口直径及叶轮叶片入口宽度和结构。增大泵吸入口直径及叶轮叶片入口宽度和结构。 采用前置诱导轮，提高叶轮进口处吸入压力。采用前置诱导轮，提高叶轮进口处吸入压力。 采用双吸式叶轮，使进口截面增大，流速减小。采用双吸式叶轮，使进口截面增大，流速减小。 合理设计叶片进口角度，减小流动损失。合理设计叶片进口角度，减小流动损失。 采用抗汽蚀的材料，如不锈钢、稀土合金铸铁、采用抗汽蚀的材料，如不锈钢、稀土合金铸铁、高镍铬合金等。高镍铬合金等。 前置诱导轮诱导轮： 前置诱导轮诱导轮式叶轮轮 降低泵安装高度，缩短吸入管线。降低泵安装高度，缩短吸入管线。 用大直径吸入管，去掉闸阀、弯头等，减少吸入管用大直径吸入管，去掉闸阀、弯头等，减少吸入管阻力。阻力。 增大液面压力，采用倒灌方式或其它灌注形式。增大液面压力，采用倒灌方式或其它灌注形式。（二）合理设计吸入管及吸入条件（二）合理设计吸入管及吸入条件
