流体机械原理：05第四章 泵的汽蚀

第四章

泵的汽蚀第一节汽蚀现象及其对泵工作的影响第二节吸上真空高度HS第三节汽蚀余量第四节汽蚀相似定律及汽蚀比转速第五节提高泵抗汽蚀性能的措施固－液液体固体o

三相点蒸汽A固－汽液－汽CBp气体（汽化曲线）（熔解曲线）（升华曲线）临界点Tt/℃p/MPa00.0006112200.002338400.007381600.019933800.0473761000.101325第一节汽蚀现象及其对泵工作的影响水的P-T相图1873年，雷诺在理论上预言。

1893年，在英国皇家海军驱逐舰“勇敢号”螺旋浆上首次观察到汽蚀现象。汽蚀现象汽蚀现象汽蚀现象形成原因液体，温度升高、压力降低，汽化，汽泡,高压区，凝聚、破裂，液体补充空穴冲击力：压力升高，机械剥蚀温度升高，氧化腐蚀汽蚀：由于液体汽化，汽泡形成、发展，进入高压区，凝聚、破裂，引发液体高频碰撞，对材料造成破坏的全部过程。汽蚀现象

对泵工作的影响：1、造成材料破坏2、产生噪音和振动：600~25000Hz的噪音3、性能下降：大量汽泡堵塞流道，减少流体从叶轮获得的能量，导致扬程下降、效率降低。

汽蚀对泵工作的影响性能影响：1、断裂工况（汽泡堵塞流道）

2、潜伏性汽蚀（易被忽视）汽蚀对泵工作的影响ns=690轴流泵低比转速的泵会因汽蚀引发断裂工况。第二节吸上真空高度HS汽蚀必要条件：局部压力低于液体的饱和汽化压力；影响泵入口压力的一个重要因素是泵的几何安装高度Hg。中小型离心泵的几何安装高度卧式立式中小型卧式离心泵；中小型立式离心泵：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；大型水泵：吸水池液面至叶轮入口边最高点距离。截面e-e至s-s列伯努利方程有：截面e-e通大气时：HS：吸上真空高度。第二节吸上真空高度HS泵内发生汽蚀出现断裂工况时：ps

Hs考虑安全裕量为允许吸上真空高度允许几何安装高度最大吸上真空高度第二节吸上真空高度HS达最小，HS达最大：说明一：1、汽蚀并非一定发生在s-s截面，故psmin≠

pv

；2、由试验测得psmin再换算得到[HS]，[HS]随流量增大而减小，使用时应按最大流量来选取；3、[Hs]值是厂家在pa=1.013×105Pa，t=20℃的清水下试验获得。使用条件变化时，应对[Hs]值进行修正：第二节吸上真空高度HS

第二节吸上真空高度HS【例】在海拔500m某地安装一台水泵，其输水qV=135L/s，输送水温30℃，该泵样本上提供的允许吸上真空高度[Hs]=5.5m，吸水管内径d=250mm,设吸入管路总损失hw=0.878m，求：[Hg]应为多少？

【解】查表得海拔500m力时大气压强pa=9.51×104Pa，水温为t=30℃时的饱和蒸汽压强pV

=4.2365kPa，30℃水的密度=995.6㎏/m3。修正后的吸上真空高度为：

课堂例题

有效汽蚀余量NPSHa必须汽蚀余量NPSHr第三节汽蚀余量液体汽化压强（pv）为初生汽蚀的临界压强，当泵内刚发生汽蚀时

ps>pk=pv泵的几何安装高度与吸上真空高度的确定问题是影响泵工作性能的一个重要因素，如何从理论上判断汽蚀呢？汽蚀余量NPSH：NetPositiveSuctionHead，泵吸入口液流总能头高于汽化压强能头外的富余能头。NPSHNPSHa1、

NPSHa=f吸水管路系统结构参数，流量；2、与泵的结构无关，故又称为吸水装置汽蚀余量；3、NPSHa越小，说明发生汽蚀的可能性越大。一、有效汽蚀余量NPSHa第三节汽蚀余量泵在吸入口处，单位重量液体具有的超过汽化压力的富余能量。NPSHr1、

NPSHr=f泵吸入室和叶轮进口的结构参数，流量；2、与吸入管路无关，故又称为泵的汽蚀余量；3、NPSHr越小，说明抗汽蚀性能越好。第三节汽蚀余量一、必需汽蚀余量NPSHr液体在泵吸入口的能头对压力最低点k处静压能头的富余能头。三、泵运行中NPSHa

与NPSHr

的关系泵不发生汽蚀条件NPSHr<NPSHa[NPSH]=NPSHc+0.3m

[NPSH]=（1.1～1.3）NPSHc

取允许汽蚀余量或第三节汽蚀余量NPSHr-qVNPSHa-qVqVH(m)Oc四、汽蚀余量NPSH与吸上真空高度Hs的关系第三节汽蚀余量[Hs]和[NPSH]都是表示汽蚀性能的参数。其中[NPSH]不需要换算，故目前多使用[NPSH]。在火力发电厂中,凝结水泵和给水泵吸入容器液面压强均为相应温度下的汽化压强，即：则：故：凝结水泵和给水泵均应采用倒灌方式安装。第三节汽蚀余量抗汽蚀性能由泵本身的汽蚀性能和吸入装置的特性共同决定。

NPSHa>NPSHr

不汽蚀

NPSHa<NPSHr

汽蚀因此，可从以下两个方面考虑：

1、降低NPSHr：提高泵本身的抗汽蚀性能2、提高NPSHa：提高吸入系统装置的抗汽蚀性能第五节提高泵抗汽蚀性能的措施减小吸入管流动损失适当增大吸入管直径，减少管道附件，尽量缩短管长合理安排安装高度采用双重翼叶轮采用超汽蚀泵设置前置泵第五节提高泵抗汽蚀性能的措施降低叶轮入口流速增加叶轮入口直径、增加叶轮入口宽度双吸叶轮增加前盖板转弯处曲率半径

进口边适