第四章-泵的汽蚀

有一台吸入口径为600mm的双吸单级泵，输送常温水，其工作参数为:qv=880，吸水管路阻力损失为0.4m，试问该泵装在离吸水池液面高2.8m处时，是否能正常工作。汽轮机系统循环水泵凝结水泵疏水泵补给水泵锅炉给水泵锅炉系统送风机一次风机排粉机引风机灰渣泵冲灰水泵液压泵升压泵生水泵射水泵工业水泵第四章泵的汽蚀第一节汽蚀现象及其对泵工作的影响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。一、汽蚀现象1.形成

机械侵蚀化学腐蚀内向爆炸性冷凝冲击，微细射流→疲劳破坏汽泡溃灭→活性气体→凝结热→腐蚀性破坏→点蚀蜂窝状汽蚀2、什么是：汽泡形成→发展→溃灭→过流壁面破坏的全过程二、汽蚀对泵工作的影响

1.材料破坏2.噪声和振动

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

3.性能下降断裂工况（汽泡堵塞流道）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？1、几何安装高度

吸水池液面e-e

泵吸入口真空计或压强计

中小型卧式第二节吸上真空高度Hs离心泵的几何安装高度（a）立式泵；（b）大型卧式泵；（c）大型立式泵大型水泵的几何安装高度Hg值，应以吸水池液面至叶轮入口边最高点距离来计算中小型立式离心泵的几何安装高度Hg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2、几何安装高度与吸上真空高度的确定

列吸水池液面e-e及泵入口断面s-s之间的能量方程式有：泵吸入口真空计或压强计

吸水池液面e-e

几何安装高度Hg与液面压力、入口压力、入口平均速度以及吸入管道中的流动损失有关。

在标准大气压下，由于1atm=10.33mH2O，所以泵的几何安装高度Hg总是小于10.33mH2O

泵吸入口真空计或压强计

吸水池液面e-e

吸水池液面为大气压pamb

时，令称为吸上真空高度。

当qV=C时，(Hs)→Hg，存在

HsmaxpsminpV时，泵内开始发生汽蚀。Hsmax(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)值由制造厂用试验方法确定。

为保证泵不发生汽蚀，把Hsmax减去一个安全量K，作为允许吸上真空高度而载入泵的产品样本中，并用[Hs]表示，即：[Hs]=Hsmax―0.3

在计算[Hg]中必须注意以下三点：

（1）(qV)→[Hs]。确定[Hg]时，必须以泵在运行中可能出现的最大流量所对应的[Hs]为准。

（2）[Hs]值是泵制造厂在pa=1.013×105Pa，t

=20℃

的清水下由试验得出的。当使用条件变化时，应对样本的[Hs]值进行修正。

大气压头饱和蒸汽压头最大几何安装高度允许几何安装高度说明：

[Hs]随流量的增加而降低，为了保证泵的安全运行，[Hg]应按样本中最大流量所对应的计算。为了提高[Hg]，应尽量减小

和。

在海拔500m某地安装一台水泵，其输水量qV=135L/s输送水温t=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∑hs=0.878m.求[Hg]应为多少？

解:由表4-1查得海拔500m时大气压强pa=9.51×104Pa，由表4-2查得水温为t=30℃时的饱和蒸汽压强pV

=4246.0Pa。查表得30℃水的密度=995.6㎏/m3。又因为：所以，泵的几何安装高度应为：第三节汽蚀余量

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工作性能的一个重要因素。那么，泵内汽蚀的产生还与那些因素有关？又如何防止呢？

泵内流体汽蚀现象理论：液体汽化压力（pV）为初生汽蚀的临界压力。当泵内刚发生汽蚀时，必有：ps>pK=pV把泵吸入口液流的总能头高于汽化压力的的富余能头称为汽蚀余量，以符号NPSH表示。汽蚀余量可分为有效汽蚀余量和必需汽蚀余量。

《泵与风机》1、有效汽蚀余量——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

将泵吸入管路能量方程式：代入上式得：NPSHa=f吸水管路系统结构参数，流量，而与泵的结构无关，故又称为装置汽蚀余量；NPSHa越大，表明该泵防汽蚀的性能越好。影响因素:，故当qVNPSHa。

而且由于2、必需汽蚀余量——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液体从泵吸入口到泵内压力最低点处的压降。影响因素:

NPSHr=f(泵吸入室和叶轮进口的结构参数,流速大小),即，NPSHr只与泵的结构有关，而与吸入管路无关，故又称之为泵的汽蚀余量。

在泵的正常工作范围内，由于NPSHr具有流动损失的属性，某泵NPSHr越小，表明该泵防汽蚀的性能越好。NPSHr由泵制造厂通过试验测出。当qV↑→NPSHr↑。利用能量方程可以推得：

泵运行中,NPSHa-qV和NPSHr-qV的变化关系如图所示。3.对汽蚀余量NPSH的几点说明(1)泵运行中NPSHa与NPSHr的关系

即NPSHr≥NPSHa，泵内将产生汽蚀。

NPSHr-qVNPSHa-qVH-qV汽蚀区非汽蚀区qVHNPSHOqVCC[NPSH]=NPSHc+0.3m

[NPSH]=（1.1～1.3）NPSHc求得容许几何安装高度：(2)[NPSH]与[Hg]的关系

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，则下式

即，凝结水泵和给水泵均应采用倒灌高度安装。Hg

＜0，

应注意的是：Hg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。

应注意的是：Hg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。倒灌高度

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，则下式

即，凝结水泵和给水泵均应采用倒灌高度安装。可改写为：NPSHa=－Hg－hw>0

【例】有一单吸单级离心泵，流量qV=68m3/h，NPSHc=2m，从封闭容器中抽送温度为40℃清水，容器中液面压强为8.829kPa，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40℃时的密度为992㎏/m3。

【解】[NPSH]=NPSHc+0.3=2+0.3=2.3（m）

查表4-2得40℃的水相对应的饱和蒸汽压强为pV=7374Pa，于是可得：

计算结果[Hg]为负值,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：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？第四节汽蚀相似定律及汽蚀比转速（一）汽蚀相似定律即：转速提高，NPSHr将成平方增加。因此，泵的抗汽蚀性能将大大下降，故泵在实际运行中不得超速。

1、问题的提出：必需汽蚀余量只能反映某一台泵汽蚀性能的好坏，而不能对不同泵进行汽蚀性能的比较，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，并称之为汽蚀比转速，其构造方法和泵的比转速的推导过程类似。（二）汽蚀比转速

目前,国内习惯使用的有量纲的汽蚀比转速用符号c表示，其表达式如下：式中，NPSHr、qV

和n的单位分别为：m、m3/s和r/min

。

2、对汽蚀比转速的几点说明

（1）c值依max值确定。

c值越大，泵抗汽蚀性能越好。

（2）c值是一个综合性汽蚀相似特征数,同H值无关。若两台泵入口通流部分几何和运行工况相似，则c值相等，表示两台泵具有相同的抗汽蚀性能。

（3）要提高泵的抗汽蚀性能，只需研究泵入口通流部分的几何参数关系。

（4）对于双吸叶轮，应以其qV/2代入c值的表达式中。

（5）汽蚀比转速的大致范围如下：考虑因素主要考虑效率的泵兼顾汽蚀和效率的泵对汽蚀性能要求高的泵C值范围600～800800～12