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图文解析水泵汽蚀
一、水泵产生汽蚀的过程
二、汽蚀介绍
(1)汽蚀是由于在泵内(叶轮)产生汽泡引起。
(2)汽蚀是由于在叶轮进口处压力下降而产生汽泡而引起,汽泡随叶轮叶片向高压区移动,在达到一定压力后便破裂爆炸。
(3)汽泡的破裂爆炸向叶轮或叶片形成喷射冲击。在这一点,此高速喷射冲击的峰值压力可达到100bar(1450 psi)。
三、汽蚀类型
1、叶型汽蚀
(1)水泵在设计工况运行
低压区:叶片背面流速最高处(叶片进出口背面2 、3区)。
(2)水泵在流量大于设计流量时运行
叶片前缘正面(1区)发生脱流、旋涡,导致压力降低。
(3)水泵在流量小于设计流量时运行
加重了叶片背面的低压区
2、间隙汽蚀
汽蚀发生位置:叶轮室内壁、叶片外断面。
3、涡带汽蚀
三、NPSH值是如何确定的?
NPSH,汽蚀余量,是水泵进口的水流能量相对汽化压力的富余水头。
1、泵内的压力改变
2、在设计点5.37m3/h时 NPSH 为多少?
四、泵必需汽蚀余量(NPSHr)
计算公式:
式中:vo---叶片进口前的绝对速度
wo---叶片进口前的相对速度
λ---叶片进口压降系数
(1)NPSHr即水泵吸入口处与水泵进口流道内的压力最低点处的压差,其值取决于水泵入口流道自身的阻力损失特性,显然越小越好。
(2)NPSHr近似与泵叶片进口流速平方成正比,其为泵的固有特性,不会随使用条件而改变。
(3)NPSHr表示泵的抗汽蚀性能,值越小,泵的抗汽蚀性能越好。
(4)从泵性能曲线中可查出相应流量值下NPSHr。
五、泵有效汽蚀余量(NPSHa)
有效汽蚀余量:水泵进口处液体所具有的超过当时温度下汽化压力的富裕能量。
列进水池与水泵进口断面能量方程可得:
所以:
有效汽蚀余量的大小只与水泵装置进水侧的情况有关(液面上的大气压力、水泵安装高度、进水管路损失及汽化压力),而与水泵本身的因素无关。
一台水泵是否发生汽蚀,是由泵装置的条件与泵本身条件决定的。
当NPSHa>NPSHr时,水泵不发生汽蚀;
当NPSHa<NPSHr时,水泵发生汽蚀。
六、最小进口压力
这里:NPSHR = 净正吸入压头(净实际吸入压头),米水头
Hf = 吸入管路阻力损失,米水头
Hv = 汽化压力,米水头
Hs = 安全余量 = 最小0.5~1m
计算所得的 “H” 为所需要的最小进口压力,米水头。
1、水的饱和蒸汽压力
2、水的比重和蒸气压力表
上述所列示例中的最小进口压力:
H = 1.5 m + 1.0 m + 0.5 m + 60.77×0.3048* m
H = 21.02 m
注:Hf = 1.0 m为假定—应实际计算
封闭系统–加压
进口压力的保证–吸入液位
1英尺(feet) = 0. 3048米(m)
七、产生汽蚀的原因分析
(1)水泵安装高程过高
(2)水泵偏离设计工况运行
(3)进水条件较差
(4)安装地点海拔高程较高
(5)水泵过流部件材料抗汽蚀能力较差
(6)泵本身汽蚀性能较差
不同海拔高度时的大气压力
海拔高度(m)
-600
0
100
200
300
400
500
600
大气压力(m)
11.3
10.33
10.22
10.11
9.97
9.89
9.77
9.66
海拔高度(m)
700
800
900
1000
2000
3000
4000
5000
大气压力(m)
9.55
9.44
9.33
9.22
8.11
7.47
6.52
5.57
八、水泵的吸上真空高度
1、允许吸上真空度
吸上真空度:水泵进口处的压强低于大气压强的数值。
Hs 也是反映水泵汽蚀性能的参数,Hs 越大,泵的抗汽蚀能力越好。
允许吸上真空高度([Hs]):泵刚刚发生汽蚀时的吸上真空高度值减去一个安全量。
泵的允许吸上真空高度,指海拔高度为0和环境温度为20oC的标准状况时的值。
如果使用地点的海拔高度和温度为非标准状况,则需对[Hs]进行修正:
2、吸上真空度
HSS实际上为装置提供的吸上真空高度,它的大小只与装置情况有关,与泵本身无关,故称其为装置吸上真空高度,为了区别于泵的吸上真空高度,用HSS表示。
HSS与HS的关系:
HSS=HS时,水泵处于临界汽蚀状态;
HSS>HS时,泵汽蚀;
HSS<HS时,泵不汽蚀。
根据HS和Hss也可判断水泵是否发生汽蚀:
HS>HSS时,水泵不发生汽蚀;
HS<HSS时,水泵发生汽蚀。
九、水泵汽蚀的危害
1、产生振动和噪音
水泵发生汽蚀过程中,从水泵吸入口(低压区域)到出水口(高压区域),大量的汽泡将不断地产生、发展、凝结、破裂所带来的反复不断高速的冲击和极大的脉动力,会伴随着会引起严重的噪声和剧烈的振动。
2、过流部件的腐蚀破坏
由于大量汽泡不断地产生、破裂带来高速冲击,形成极大脉动冲击力,反复不断作用在水泵流道表面,所谓“滴水穿石”,金属材料常常由于经受不起这种严峻考验而产生破坏或失效。
3、性能下降
水泵发生汽蚀时由于大量汽泡堵塞流道的过流截面而使流量下降(流道越小越严重),同时改变了水流速度和方向,降低了流体从叶轮叶片所获能量,大大减小了水泵的扬程。
(1)叶轮由于汽蚀而破坏
(2)降低或恶化水泵性能
十、水泵安装高度的确定和汽蚀防护
1、水泵的安装高度计算
安装高度——水泵的基准面到进水池水面的垂直距离。
(1)根据 [NPSHr]计算
简化计算:
(2)根据[Hs]计算
2、如何防止或减轻汽蚀
(1)提高水泵抗汽蚀能力
1. 提高水泵的汽蚀性能
2. 用抗汽蚀能力强的材料制造水泵
3. 采用高强材料喷涂过流部件表面
(2)改进装置结构
1. 加大进水管路直径
2. 减少进水管路附件
3. 及时清除拦污栅上杂物
4. 改善进水流态
(3)降低水泵安装高程
(4)降低水泵转速
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