第四章__泵的汽蚀

1、 有一台吸入口径为有一台吸入口径为600mm的双吸的双吸 单级泵，输送常温水，其工作参数单级泵，输送常温水，其工作参数 为为:qv=880 ，吸水管路阻力损失，吸水管路阻力损失 为为0.4m，试问该泵装在离吸水池，试问该泵装在离吸水池 液面高液面高2.8m处时，是否能正常工处时，是否能正常工 作。作。 /L s 第四章 泵的汽蚀 第一节 汽蚀现象及其对泵工作的影响 18731873年雷诺在理论上预言。年雷诺在理论上预言。 18931893年，在英国皇家海军驱逐舰年，在英国皇家海军驱逐舰“勇敢号勇敢号”螺旋浆上首螺旋浆上首 次观察到汽蚀现象。次观察到汽蚀现象。 一、汽蚀现象一、汽蚀现象 1.形成

2、形成 机械侵蚀机械侵蚀 化学腐蚀化学腐蚀 内向爆炸性冷凝冲击，微细射流内向爆炸性冷凝冲击，微细射流疲劳破坏疲劳破坏 汽泡溃灭汽泡溃灭活性气体活性气体凝结热凝结热腐蚀性破坏腐蚀性破坏 点蚀点蚀蜂窝状汽蚀蜂窝状汽蚀 2、什么是：什么是： 汽泡形成汽泡形成发展发展溃灭溃灭 过流壁面破坏的全过程过流壁面破坏的全过程 二、汽蚀对泵工作的影响二、汽蚀对泵工作的影响 1.材料破坏材料破坏 2.噪声和振动噪声和振动 电厂循环水泵叶轮汽蚀电厂循环水泵叶轮汽蚀 工人正使用高分子钛合金涂料做叶轮涂层工人正使用高分子钛合金涂料做叶轮涂层 3.性能下降性能下降 断裂工况（汽泡堵塞流道）断裂工况（汽泡堵塞流道） 潜伏性汽

3、蚀（易被忽视）潜伏性汽蚀（易被忽视） 为什么随着比转速的增大，汽蚀现象越来越不明显？为什么随着比转速的增大，汽蚀现象越来越不明显？ 1、几何安装高度、几何安装高度 吸水池液面吸水池液面e-e 泵吸入口真空计或压强计泵吸入口真空计或压强计 中小型卧式中小型卧式 第二节吸上真空高度第二节吸上真空高度H Hs s 离心泵的几何安装高度离心泵的几何安装高度 （a）立式泵；（）立式泵；（b）大型卧式泵；（）大型卧式泵；（c）大型立式泵）大型立式泵 大型大型水泵的水泵的 几何安装高几何安装高 度度Hg值，值， 应以吸水池应以吸水池 液面至叶轮液面至叶轮 入口边最高入口边最高 点距离来计点距离来计 算算 中

4、小型中小型立式立式 离心泵的几离心泵的几 何安装高度何安装高度 Hg是指第是指第 一级工作叶一级工作叶 轮进口边的轮进口边的 中心线至吸中心线至吸 水池液面的水池液面的 垂直距离垂直距离 2、几何安装高度与吸上真空高度的确定、几何安装高度与吸上真空高度的确定 列吸水池液面列吸水池液面e-e及泵入口断面及泵入口断面s-s之间的能量方程式有：之间的能量方程式有： 22 eess gw 2ggg2g pp Hh 泵吸入口真空计或压强计泵吸入口真空计或压强计 吸水池液面吸水池液面e-e 2 ess gw gg2g pp Hh 几何安装高度几何安装高度Hg与与液面液面 压力、入口压力、入口平均速度压力、

5、入口压力、入口平均速度以以 及及吸入管道中的流动损失吸入管道中的流动损失有关。有关。 在标准大气压下，由于在标准大气压下，由于 1atm=10.33mH2O，所以泵的，所以泵的 几何安装高度几何安装高度Hg总是小于总是小于 10.33mH2O 泵吸入口真空计或压强计泵吸入口真空计或压强计 吸水池液面吸水池液面e-e 2 ess gw gg2g pp Hh 吸水池液面为吸水池液面为大气压大气压pamb 时，令时，令 ss ggg ambamb s pppp H 称为称为吸上真空高度吸上真空高度。 2 s gsw 2g HHh 当当qV=C时，时， ( Hs ) Hg ，存在存在 Hsmaxpsm

6、inpV时时，泵，泵 内开始发生汽蚀。内开始发生汽蚀。Hsmax(断裂工况时的称为最大吸上真空高度断裂工况时的称为最大吸上真空高度 或临界吸上真空高度或临界吸上真空高度)值由制造厂用试验方法确定。值由制造厂用试验方法确定。 为保证泵不发生汽蚀，把为保证泵不发生汽蚀，把Hsmax减去一个安全量减去一个安全量K，作为，作为 而载入泵的产品样本中，并用而载入泵的产品样本中，并用Hs表示，即：表示，即： Hs=Hsmax0.3 2 s gsw 2g HHh s gg amb s pp H 2 s gsw 2g HHh （1） (qV ) Hs 。确定。确定Hg 时，必须以泵在时，必须以泵在 运行中可能

7、出现的最大流量所对应的运行中可能出现的最大流量所对应的Hs 为准。为准。 （2） Hs值是泵制造厂在值是泵制造厂在 pa=1.013105 Pa，t =20 的的清水清水下由试验得出的。当下由试验得出的。当使用条件变化时使用条件变化时，应对样本，应对样本 的的Hs 值进行修正。值进行修正。 ss 10.330.24 gg ambV pp HH 大气压头大气压头 饱和蒸汽压头饱和蒸汽压头 24.033.10 g ss Va pp HH 最大几何安装高度最大几何安装高度 允许几何安装高度允许几何安装高度 说明：说明： Hs随流量的增加而降低，随流量的增加而降低， 为了保证泵的安全运行，为了保证泵的

8、安全运行，Hg 应按样本中最大流量所对应的应按样本中最大流量所对应的 计算。为了提高计算。为了提高Hg，应尽量，应尽量 减小减小 和和 。 2 2 s gsw v HHh g w s sg h g v HH 2 2 maxmax 2 2 s v g w h 在海拔在海拔500m某地安装一台水泵，其输水量某地安装一台水泵，其输水量qV=135L/s输送水温输送水温 t =30，该泵样本上提供的允许吸上真空高度，该泵样本上提供的允许吸上真空高度Hs =5.5m,吸水吸水 管内径管内径 d=250mm, 设吸入管路总损失设吸入管路总损失hs=0.878m.求求Hg应为多应为多 少？少？ 解解:由表由

9、表4-1查得海拔查得海拔500m时大气压强时大气压强 pa= 9.51104Pa，由由表表 4-2查得水温为查得水温为 t =30时的饱和蒸汽压强时的饱和蒸汽压强 pV =4246.0Pa。查查 表得表得30水的密度水的密度 =995.6/m3。 24.033.10 g ss Va pp HH )m(67. 424. 033.10 806. 96 .995 0 .42461051. 9 5 . 5 4 又因为：又因为： 3 s 22 44 135 10 2.752(m /s) 3.140.25 VV qq Ad )m(385. 0 806. 92 752. 2 g2 2 2 s 所以，泵的几何

10、安装高度应为：所以，泵的几何安装高度应为： )m(41. 3878. 0385. 067. 4 g2 s 2 s sgg hHHH 第三节第三节 汽蚀余量汽蚀余量 泵的几何安装高度与吸上真空高度的确定问题只是影响泵泵的几何安装高度与吸上真空高度的确定问题只是影响泵 工作性能的一个重要因素。那么，工作性能的一个重要因素。那么， 泵内流体汽蚀现象理论：液体汽化压力泵内流体汽蚀现象理论：液体汽化压力（pV）为初生汽为初生汽 蚀的临界压力。蚀的临界压力。 当泵内刚发生汽蚀时，必有：当泵内刚发生汽蚀时，必有： ps pK=pV把把泵吸入口液流的总泵吸入口液流的总 能头高于汽化压力的的富余能头高于汽化压力

11、的的富余 能头称能头称为汽蚀余量，以符号为汽蚀余量，以符号 NPSH NPSH 表示。表示。 汽蚀余量可分为汽蚀余量可分为 和和。 2 2 ssv a pvp h ggg 泵与风机泵与风机 1、有效汽蚀余量有效汽蚀余量泵在吸入口处，单位重量液体所具有泵在吸入口处，单位重量液体所具有 的超过汽化压力的富余能量的超过汽化压力的富余能量 2 ss a NPSH g2gg V pp 将泵吸入管路能量方程式：将泵吸入管路能量方程式： 2 ess gw 00 gg2g pp Hh 代入上式得：代入上式得： e agw NPSH0 g V pp Hh NPSHa=f ， ，而与泵的结，而与泵的结 构无关，故

12、又称为构无关，故又称为装置汽蚀余量装置汽蚀余量；NPSHa 。 2 wV hq，故当，故当qVNPSHa。 而且由于而且由于 2、必需汽蚀余量必需汽蚀余量液体在泵吸入口的能头对压力最液体在泵吸入口的能头对压力最 低点低点k k处静压能头的富余能头处静压能头的富余能头 液体从泵吸入口到泵内液体从泵吸入口到泵内压力最低点处压力最低点处的压降。的压降。 2 ss r NPSH g2gg k pp NPSHNPSHr r= =f f ( (泵吸入室和叶轮进口的结构参数泵吸入室和叶轮进口的结构参数, , 流速大小流速大小),), 即，即，NPSHNPSHr r 只与泵的结构有关 只与泵的结构有关，而与吸

13、入管路无关，故又称，而与吸入管路无关，故又称 之为之为泵的汽蚀余量泵的汽蚀余量。 在泵的正常工作范围内，由于在泵的正常工作范围内，由于NPSHNPSHr r 具有流动损失的属 具有流动损失的属 性性，某，某泵泵NPSHNPSHr r 越小 越小，表明该泵，表明该泵防汽蚀的性能越好防汽蚀的性能越好。 NPSHNPSHr r 由泵制造厂通过试验测出。 由泵制造厂通过试验测出。当 当q qV VNPSHNPSHr r。 利用能量方程可以推得：利用能量方程可以推得： 22 2 00 r12 NPSH 2g2g V vw q 泵运行中泵运行中, NPSHa- -qV 和和 NPSHr-qV 的变化关系如

14、图所的变化关系如图所 示。示。 NPSHa NPSHr 即即NPSHrNPSHa，泵内将产生汽蚀。，泵内将产生汽蚀。 NPSHr-qV NPSHa- -qV H-qV 汽蚀区 非汽蚀区 qV H NPSH O qVC C NPSH=NPSHc+0.3 m NPSH=（1.11.3）NPSHc 2 2 ssv a pvp NPSH ggg anbs s pp H gg sanb s pp H gg 2 2 ambvs s ppv HNPSH ggg 2 ev gw pp HNPSHh gg 在火力发电厂中在火力发电厂中, 凝结水泵凝结水泵 和给水泵吸入容器液面压强均为和给水泵吸入容器液面压强均为

15、 相应温度下的汽化压强，则下式相应温度下的汽化压强，则下式 即，即，。 Hg 0， 应注意的是：应注意的是：Hg 值的正、负以吸入池液面为基准，当泵值的正、负以吸入池液面为基准，当泵 轴高于吸水液面时为正。轴高于吸水液面时为正。 2 ev gw pp HNPSHh gg gw Hhh 应注意的是：应注意的是：Hg 值的正、负值的正、负以吸入池液面为基准，当以吸入池液面为基准，当 泵轴高于吸水液面时为正泵轴高于吸水液面时为正。 e agw NPSH0 g V pp Hh 在火力发电厂中在火力发电厂中, 凝结水泵凝结水泵 和给水泵吸入容器液面压强均为和给水泵吸入容器液面压强均为 相应温度下的汽化压

16、强，则下式相应温度下的汽化压强，则下式 即，即，。 可改写为：可改写为： NPSHa=Hghw0 e agw NPSH g V pp Hh 【例例】 有一单吸单级离心泵，流量有一单吸单级离心泵，流量qV =68m3/h，NPSHc=2m，从封闭容，从封闭容 器中抽送温度为器中抽送温度为 40清水，容器中液面压强为清水，容器中液面压强为 8.829kPa ，吸入管路阻力为，吸入管路阻力为 0.5m，试求该泵的允许几何安装高度是多少？水在，试求该泵的允许几何安装高度是多少？水在40时的密度为时的密度为992 /m3。 【解解】 NPSH= NPSHc+0.3=2+0.3=2.3 （m） 查表查表4

17、-2得得 40的水相对应的饱和蒸汽压强为的水相对应的饱和蒸汽压强为pV = 7374Pa，于是可得：，于是可得： e gw 88297374 NPSH2.3 0.52.65 m g992 9.806 V pp Hh （ ） 计算结果计算结果Hg为负值为负值, 故该泵的叶轮进口中心应在容器液面以下故该泵的叶轮进口中心应在容器液面以下2.65m。 问题的提出：问题的提出：对几何相似的泵，在相似的运行工况下，其对几何相似的泵，在相似的运行工况下，其 必需汽蚀余量如何换算？必需汽蚀余量如何换算？ 2 p1 2 m1 rp rm )( )( NPSH NPSH nD nD 22 2 00 r12 NPS

18、H 2g2g V vw q 即：转速提高，即：转速提高， NPSHr将成平方增加。因此，泵的抗汽蚀性能将成平方增加。因此，泵的抗汽蚀性能 将大大下降，故将大大下降，故泵在实际运行中不得超速泵在实际运行中不得超速。 1、 因此需要一因此需要一 个包括设计参数在内的综合性汽蚀相似特征数，并称之为汽蚀个包括设计参数在内的综合性汽蚀相似特征数，并称之为汽蚀 比转速，其构造方法和泵的比转速的推导过程类似。比转速，其构造方法和泵的比转速的推导过程类似。 目前目前, 国内习惯使用的有量纲的汽蚀比转速用符号国内习惯使用的有量纲的汽蚀比转速用符号c表示，表示， 其表达式如下：其表达式如下： 3/4 r NPSH 62. 5 V qn c 式中，式中，NPSHr、qV 和和 n 的单位分别为：的单位分别为：m、m3/s 和和 r/min 。 （1） c