泵汽蚀余量的计算方法

1、第三节泵汽蚀余量的计算方法汽蚀余量对于泵的设计试捡和使用都是十分重要的汽蚀基本参数设计泵时根据对 汽蚀性能的要求设计泵，如果用户给定r具体使用条件则设计泵的汽蚀余量npsh必 须小于按便用条件确定的装置汽蚀余量NPSH”欲提高泵的汽蚀性能，应尽筮减小 NPSHh泉试验时，通过汽蚀试验验证NPSHr.这是确定NPSHr唯一可靠的方法-它一 方面可以验证泵是否达到设计的NPSH,值，另一方面，寺虑一个安全余量得到许用汽 蚀余量NPSH、作为用户确定几何安装高度的依据。可见，正确地理解和确定汽蚀余最 是十分重要的.为了深入理解汽蚀的概念.应区分以下几种汽蚀余量：1. NPSHa装置汽蚀余量又叫有效的

2、汽蚀余量< 是由吸人装置提供的-NPSHa 越大泵越不容易发生汽蚀；2. NPSHr泵汽蚀余量又叫必需的汽蚀余髭，是规定泵要达到的汽蚀性能参数.NPSHr越小，系的抗汽蚀性能罐好；3. NPSHt试验汽蚀余世，是汽蚀试瑜时算出的值，试稔汽蚀余最有任意多个， 但对应泵性能F降一定值的试验汽蚀余量只有一个称为临界汽蚀余最，用NPSHC表 示.4. INPSH许用汽蚀余星这是确定泵使用条件（如安装高度）用的汽蚀余最-它应大于抢界汽蚀余量以保证泵运行时不发生汽蚀，通常取NPSII=NPSHt 或NPSH=NPSHe+Jt 化是安全值.这些汽蚀余量有如下关系：NPSHc<NPSHf<N

3、PSH<NPSHa下面讲述汽蚀余量的计算方法.一、泵汽蚀余量的计算NPSH(4- 10)式中 .一-Ft片进口植前的绝对速度;H 片进口稍前的相而速度;/ U十片进口压降系数"/值用k点和叶片诳口带前的相对速度比值来表示|<(4- 11)2值和叶片进口前后的速度比值有关也就是说与泵进口处的几何形状（叶片效 冲 角叶片厚度及分布）有关.对于叶轮进口几何相似的泵、在相似工况下，因为速度比值 相等故；,值为常数.值越小，说明泵进口压力降小越不容易发生汽成，所以泵的抗 汽蚀性能好 目前尚无精确计算/值的公式，主要依靠试验求:亭一台比转数,=106的 离心泵，在不同流最下，改变吸入

4、装直参数，促使爰汽蚀，求得NPSH”而后根据叶片 进口速度* ”“求得的，值，示于图4-6。/对于/,< 120的泵 2值可近似地用下面经验公式计算5。一 0.615)(4 一 12)图4-6汽蚀系数/.随流笛的变化）450f / min，、 106式中 叽前盖板流线叶片进曰稍前（不考虑排挤）的相对液流角皿=）/,zo如3ga 片进口厚度和最大厚度.泵设计完了之后，可以估算设计泵的 NPStL值，J般按汽蚀危险性最大的前盖 板流线进行计算，设计流量下的2值龈小 随着流筮与设计流量的偏离，因冲角增大. 脱流严重二值增大.尤其是大于设计流昱时,2值增加的比率很大（图4-6）, 7,值通 常为

5、0.20.3.二、汽慎相似定律由上述可知 NPSHr表示某一台既定泵的汽蚀性能。在此基础上可以找到一系列几 何相似的菜在相似工况下汽蚀性能之间的关系，这种关系就是汽蚀相似定律,汽蚀相似定律用来解决相似泵（不同转速.尺寸）间汽蚀余量NPSHr之间的换算问题.对于几何相似.在相似工况下工作的模型杲（用下林M表示）和实型泵对应点的速度比值大相同由NPSH产可以写成 r 2g 2gM m d2(4- )3)<npsh ) 逖 * <NPSH, 2,痴：/(NPSH ) MCM M MlNPSH, 式（4-13）是汽蚀相似定律的表达式，即是说几何相似的泵在相似工况下，模 型某和实型菜的汽蚀余

6、量之比等于模型泵和实型泵的转速和尺寸乘积的平方比.当转速和尺寸相差木大时，相似定律换算结果牧为准确.当转速和尺寸相差较大时 换尊的NPSH,与实际误亲皎大.三，汽蚀比转敷CQ蓼与比转数类似，可以推导出泵汽蚀相似准则一蚀比转数。对于几何相似的菜，在相似工况下由汽蚀相似定律.1NPSH=常数（a） （加）/ A另一方面由泵相似定律巴-=常数（b）由（&） （b）状式.加以造当变化.消去尺寸参数.得10'D nI NPSH3 TD常令常数为c、并称为汽蚀比转数，则C约嗯对双吸泵c= £62家NPSH；NPS%与无因次比转数类似.最近提出了无因次汽烛比转数S 2皿=60(NP

7、SHr)J/4式中一速(r / min);(4- 14)(4一 15)Q流ft(n? / s).双吸泵取车4NPSH,泵汽蚀余量(m): g一一重力加速度(m/s2 ).由上述推导可知，当泵是几何相似和运动相似时，C值等于常数.所以，C值可以 作为汽曲相似准数，并标志抗汽蚀性能的好坏.C值越大(相应NPSHr ta越小)，泵的 抗汽蚀性能越好，不同流量、对应不同的(？值，所以C值和.一样，通常星指最高效 率工况下的值.C和，一样、都是相似准数，其不同点在于汽蚀比转数强调泵的进口部 分(吸水室和叶轮进口)的相似，且用汽蚀基本参数哀示.C值的大致范围是：对抗汽蚀性能高的系对兼顾效率和抗汽蚀性能的案

8、对抗汽蚀性能不作要求主要考虎提高效率的泵一些国家，一般使用吸入比转数一词，并用S表示.C - 1000- 1600C = 800-1000C-600 -800吸入比转数和汽蚀比转数C的实质和意义相同，只差一常数值，即，=一算7 NPSH；计机C值的单位如式(4-15)所述而计算S值不同国家采用的单位不同，得出的 S值各不相同.C僚和用不同单位算得的S值的换算关系如衰4-1所列.表4-1汽烛比转敷值和不同单位的吸入比转敷值的换鼻if参致NPSH；八S框一NPSH 尸中苏日厂英美Qm-/$m' / minImp.galU.S.galnr/ minr/ minr/ minr/ minNPSH

9、,mmmmV1.388.49.21面 8 4 9.21。四、托马汽蚀系散。由汽蚀相似定律NPSHr(NPSHJmNPSH rs'const、NPSH因为 »2D2oc M*oc 2gH.所以=constH令"等于该常数，并祢。为托马(Thcmn)汽蚀系数.即,NPSH* L(4 一 16)rt式中H一最高效率点下的单级扬程；NPSHr一 高玫率点下的泵汽蚀余适,图4-7在最高效率I：况下汽蚀 系数与比转速七的关系因为。和七称是从相似理论推得的.所以.。和七之间有一定的关系.由2>j<1 IV" NPSH =白 + A k.D T 2g 2g 2

10、g2Q ,.、/ Q 3?3.65h/q-=幻1>=(号)、=hDA/H,3NPSH. kji /T 匕 2十(咨)七金渣(*)'»:“ 5 式中的幻、k- k,. k是系*。和L的关系曲线表示在图4一7中.图中的曲线可以 用下面方程表木：对单吸泵 b= 2】6x 10*： ' 对双吸泵 0=137x1。-、： '7取：夫于，但对于相同的.的泵.由于难以彼到诳口完全相似.所以.实际 的a值可能不同.五、关于汽蚀相似的修正，、¥蓝)实践证明当与模型相似的实型泵尺寸变大，转速变离时对实型泵进行试验得到的 抗汽蚀性能要比换算得到的性能好，同一台泵，转

11、速越商试验仍5 .史枕汽蚀性能亦较换算 的性能越好.前面推导的相似定律('值和值为常敏只能适合于尺寸和转速相差不 大的依 反之误族较大、但是、对此目前尚无精确的计算方法-是正在研究的重要课地， F述内容可供参考彳伏一、泵汽蚀性呢相以主耍指案卅口相似但是仅就对汽浊性能具有重要影响的叶片厚度而 言尺寸不同的泵就难以得到相似、所以要使系做刊进口完全相似是办不到的-同一台泵、当转速不同时,做到运动即工况相似也是不太可能的。因面，按相似理论推得的相似 准则势必员有一定的近似性，尺寸大的菜比尺寸小的泵相对相糙度小，吸水室和叶轮进口的曲率半径大，对速度不 均勾分布的影响小，这些都将漩小灵进口部分的压

12、力降,因而大泵NPSH值小，C值高 （和技相似换算值相比）.系的转速增高，流速加快，宙诺数增加水力损失减小另外流速加快会改变流速 分布的均匀性，使液体通过泵进口的时间变短，从而减小气泡的发生“这些都将改善泵的 抗汽蚀性能。所以、转速增高，NPSH,值小，7值高（和按相似换算值相比）.吕齐（Rulschi）等提出在计算。（C）值时-应计及水力效率，1.3346X 10 4/ 'o=（吕齐）（4- 18）L1.5659X !0-4;4 3。=（普夫莱德尔）（4- 19）h汽蚀参数的试脸值和换算值不一致的另一种解释是 汽蚀相似只适合于性能开始下降点8（图4-8）. B点之后. 性能下降.汽性

13、已发展到相当严重的程度流动状态发生 变化、从而破坏了相似理论的前提条件，因为在临界点 B,性能尚未下降.目前还谁以通过试验和计算求得，而 汽蚀试验确定的参敦J5U寸应性能下降（如AH= H3%）的值 ，故按相似理论和试验求碍的值不符。图4-9和图4-10 所示曲线是克里萨姆（Krisam）对两台泵在不同转速下试验 的结果.由图可见、施昔转速增高.NPSH,的试验值较按 ，=常数的换胃值变小（BP C值大、。值小）。所以.可以GB4-8相似换算和试验 的NPSH的比校对汽蚀系数G的影响时汽蚀系数G的影响得出结论：低轴速（小尺寸）泵向裆转速（大尺寸）泵按相微刖论换算所得的抗汽蚀性能偏于 安全；反之

14、.从高转速（大尺寸）向低转速（小尺寸腴算所得的抗汽蚀性能是不可靠的。捷诺特公式 已知泵两个转速试验的汽蚀余鱼可用该公式求其它转速的汽蚀余量° 捷诺特（Tenot）认为,如果满足下式、则模型泵和实型泵的汽蚀发生状态相同BM式中 H(Hm) 型泵(模型泵)的第一级扬程：<r(aM)一型泵(模型泵)对应性能下降相同值(AM)时的托马汽悦系数；%(6M) 型泵(模型泉)对应性能开始下降时的托马汽蚀系数(临界汽蚀系 数).另一方面.认为模型泵和实型泵8点的临界汽蚀系数相等.即o . O a U由此.上式可写成一" =会 a B H MNPSH考虑到L H则上式变为(NPSH,)

15、 M- (NPSHr)flM= NPSHr- (NPSHr)fi上式表明.相似的泵.即使扬程不同(HJH)、只要扬戒下降值相同.则从 以汽化压力为基准的临界值B点到性能下降相同那点NPSH萝值相同.由上式可以解出 临界汽蚀系数“ a-Ha = aH- g M M" MOgH-Wm NPSH厂(NPSHJm ,° B - H-H=constMM因为, R和转速或尺寸比无关为一常数.所以如果通过汽蚀试验求得构种转速对应扬 D程下降相同的NPSH,和H值.删可求得。进而能求得任意转速下的NPSH,值.即(NPSH)- (NPSH). (NPSHJ- (NPSH)， r Ii &g

16、t; r ir jBH L H、H H由此 (NPSHJ= (NPSH- /)； Aj :(NPSH一(NPSH),、天=(N PS H,),就二瓦皿如尸例胶：某一台泵在w,= 2800r/ min下试脸得到(NPSH, 工5.8m, H , = 70m.在 n,= 2200i/min T 试羚得到(NPSH).=3.7皿 H. = 40m,求转速 5 = BOOr/ mina< rlj时的(npsh,)、N解."3=8/予S 70x(端S l”(m)匕(NPSHr) - 5.8-x (70- 15.1)-r，7。 40n. ，1206 ，按相似定律(NPSH,=(NPSH)(

17、 U)m5.8x (端)=1.25(m)两种方法的计算值相差1.96- 1.25= 0,71m.可见按相似理论从高转速向低转速换算 得到的栗汽蚀余量小.用起来是不可靠的.低转速向高转速换算则偏于安全，不会产生汽蚀.八,确定汽蚀余的标准（GB/T13006-91）本标准朗定了离心泵、混流泵和轴流泵的临界汽蚀余如图4-U）,因为临界汽蚀余*能由汽蚀试验确定，所以标准中所说的临界汽蚀余量应理解为必需的汽蚀余fi （泵汽蚀余最）NPSH/而汽蚀余最的关系是NPSHcC NPSH.i芸三3法= .女豪“另荷 二百*M=3er盘主W啊营二 Mxlf I bL折L*«采1（帔穿迁叶论嗔人口 ）注WnWMK-' t-*«*w