第4章 第八节 泵的汽蚀

1、第八节 泵的汽蚀v汽蚀涉及的范围非常广泛,在水力机械、造船和水利等方面都要对此问题的机理和防止措施进行研究。对于流体机械，特别是工作对象是液体的流体机械，汽蚀是其向高速化方向发展的一大障碍。因此，我们需对汽蚀问题持足够的重视态度。v本章重点: 汽蚀现象及其对泵工作的影响 泵几何安装高度的确定 提高泵抗汽蚀性能的措施一、汽蚀现象及其对泵工作的影响 v如果在流动过程中，某一局部地区的压力等于或低于与水温相对应的汽化压力时水就在该处发生汽化。v汽化发生后，有大量的蒸汽及溶解在水中的气体逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小汽泡。当汽泡随同水流从低压区流向高压区时，汽泡在高压的作用下，迅速凝结而破裂，在汽泡

2、破裂的瞬间，产生局部空穴，高压水以极高的速度流向这些原汽泡占有的空间，形成一个冲击力。 （一）汽蚀现象v这种在泵内反复出现的液体汽化（汽泡形成）和凝结（气泡破裂）的过程，并使金属表面受到冲击剥蚀和化学腐蚀的破坏现象称为汽蚀。 （二）产生的根本原因v某一局部地区的压力等于或低于与水温相对应的汽化压力时水就在该处发生汽化。(三) 汽蚀对泵工作的影响 v材料破坏，缩短泵的使用寿命。v噪声和振动加剧。 若水泵机组发生汽蚀共振，则必须停止水泵的运行。v工作性能下降。 汽蚀将导致泵的流量减少、扬程降低及效率下降。汽蚀严重时，大量汽泡将“堵塞”整个叶道过流断面，出现断流，造成事故。二、汽蚀性能参数 允许吸上

3、真空高度Hs 允许汽蚀余量h1.允许吸上真空高度Hs 表示泵入口处真空的程度，至泵入口的阻力损失三者之和。 吸上真空高度值越大，越易发生汽蚀。汽蚀刚好发生时所对应的吸上真空高度称为最大吸上真空高度。 为保证泵安全运行，一般规定最大吸上真空高度留0.3m的安全量作为允许吸上真空高度。 Hs=Hs,max-0.3 Hs= Hs+Ha-10.33+0.24-HvpgppHsas2.允许汽蚀余量v运行中，泵是否发生汽蚀，取决于吸入装置条件和泵本身的汽蚀性能。允许汽蚀余量h是另一个表示泵抗汽蚀性能的参数,也可用NPSH表示(Net Positive Suction Head)。v汽蚀余量又分为：有效汽蚀

4、余量ha,或NPSHa和必需汽蚀hr或NPSHr。有效汽蚀余量ha,或NPSHa指泵吸入口处，单位重量液体所具有的超过汽化压力能头的富余能头。 v由吸入装置条件所确定，ha是吸入液面上的压力能头在克服吸水管路装置中的流动损失并把水位提高Hg后，所剩余的超过汽化压头以后的富裕的能头。v有效汽蚀余量越大，泵出现汽蚀的可能性越小。gpgvgphvpssa22gphHgphvwga0必需汽蚀余量hr或NPSHr指单位重量液体从泵入口流至叶片进口压力最低点处的压力降能头。 泵内最低压力点的位置在叶片进口边稍后的K点。v计算式：gpgvgpgwgvhkssr2222202201有效汽蚀余量ha和必需汽蚀余

5、量hr的关系v流量增大，hw增大，ha变小，hr增大。vhaqV与hrqV两条曲线的交点c称为临界点。v当流量大于临界值qVC时，泵将发生汽蚀。不发生气蚀的条件： hahr。允许汽蚀余量pk=pc，泵内发生汽蚀的临界状态，此时， ha=hr=hc ，此汽蚀余量称为临界汽蚀余量，由实验得。h= hc+K K安全量，一般取0.3m。 hahr。 三、泵几何安装高度的确定 v影响泵入口压力的一个重要因素是泵的几何安装高度。因此，正确确定泵的几何安装高度是保证泵在运行时不发生汽蚀的重要条件。立式离心泵的几何安装高度是指第一级工作叶轮进口边的中心线至吸水池液面的垂直距离。大型泵的几何安装高度：应按叶轮入

6、口边最高点来决定1.由允许吸上真空高度确定v计算式：v或wssghgvHH22wssghgvHH222.由允许汽蚀余量确定v计算式：由有效汽蚀余量的计算式推倒得：v不发生汽蚀的条件：v倒灌高度：Hg0，即泵的中心线应在吸入容器液面以下。如给水泵、凝结水泵等。v 若吸入液面的压力为汽化压力时：wvpghhgppH0ggHHwghhH四、汽蚀比转数v计算公式v分析（1）汽蚀比转数越大，泵的汽蚀性能越好。（2）凡入口几何相似的泵，在相似工况下运行时，汽蚀比转数相等。（3）对抗汽蚀性能要求较高的泵，c=12001600。4/362. 5rvhqnc五、 提高泵抗汽蚀性能的措施 要提高泵的抗汽蚀性能，一

7、般采用以下的措施：v 提高泵本身的抗汽蚀性能v 提高吸入系统装置的有效汽蚀余量 加强运行管理1.提高泵本身的抗汽蚀性能降低叶轮入口部分流速，即加大叶轮进口直径，或加大叶轮入口宽度。采用双吸式叶轮。增加叶轮前盖板转弯处的曲率半径，这样可以减小局部阻力损失。采用诱导轮或双重翼叶轮。叶片进口边适当加长 即向吸入方向延伸，并作成扭曲形。首级叶轮采用抗汽蚀性能好的材料 如采用镍铬的不锈钢、铝青铜、磷青铜等。2.提高吸入系统装置的有效汽蚀余量ha（1）减小吸入管路的阻力损失。（2）合理确定两个高度： 即几何安装高度及倒灌高度。（3）设置前置泵：前置泵的转速较低，既可避免前置泵发生汽蚀，又能防止主泵发生汽蚀

8、。如火电厂的锅炉给水泵一般采用了这种形式。 3.加强运行管理（1）控制泵的流量；工作流量不应大于额定流量。工作流量也不能小于允许最小流量。（2）限制泵的转速 转速增加，泵的抗汽蚀性能恶化，因此，泵运行的工作转速不应高于规定的转速。（3）不允许采用泵的入口阀门调节流量。（4）泵启动时空载运行时间不能过长。讲解习题 4-2解:由相似定律 又因为, 所以, 又, 所以,实际流量为:2212121)(nnpp21pp min/3 .16749 . 02 . 114501212rnn2121nnqqvvmin/73. 114503 .16745 . 131212mnnqqvv讲解习题4-8解: 因为 所以,该泵不能正常工作。 smdqvvs/56. 16 . 0214. 31088044232mhgvHHwssg68. 24 . 081. 9256. 12 . 3222mHg8 . 2解：原泵比转速为相似泵的比转速为根