1、第三節泵汽蝕余量的計算方法汽蝕余量對于泵的設計試撿和使用都是十分重要的汽蝕基本參數設計泵時根據對 汽蝕性能的要求設計泵，如果用戶給定r具體使用條件則設計泵的汽蝕余量npsh必 須小于按便用條件確定的裝置汽蝕余量NPSH”欲提高泵的汽蝕性能，應盡筮減小 NPSHh泉試驗時，通過汽蝕試驗驗證NPSHr.這是確定NPSHr唯一可靠的方法-它一 方面可以驗證泵是否達到設計的NPSH,值，另一方面，寺慮一個安全余量得到許用汽 蝕余量NPSH、作為用戶確定幾何安裝高度的依據。可見，正確地理解和確定汽蝕余最 是十分重要的.為了深入理解汽蝕的概念.應區分以下幾種汽蝕余量：1. NPSHa裝置汽蝕余量又叫有效的

2、汽蝕余量< 是由吸人裝置提供的-NPSHa 越大泵越不容易發生汽蝕；2. NPSHr泵汽蝕余量又叫必需的汽蝕余髭，是規定泵要達到的汽蝕性能參數.NPSHr越小，系的抗汽蝕性能罐好；3. NPSHt試驗汽蝕余世，是汽蝕試瑜時算出的值，試稔汽蝕余最有任意多個， 但對應泵性能F降一定值的試驗汽蝕余量只有一個稱為臨界汽蝕余最，用NPSHC表 示.4. INPSH許用汽蝕余星這是確定泵使用條件（如安裝高度）用的汽蝕余最-它應大于搶界汽蝕余量以保證泵運行時不發生汽蝕，通常取NPSII=NPSHt 或NPSH=NPSHe+Jt 化是安全值.這些汽蝕余量有如下關系：NPSHc<NPSHf<N

3、PSH<NPSHa下面講述汽蝕余量的計算方法.一、泵汽蝕余量的計算NPSH(4- 10)式中 .一-Ft片進口植前的絕對速度;H 片進口稍前的相而速度;/ U十片進口壓降系數"/值用k點和葉片誑口帶前的相對速度比值來表示|<(4- 11)2值和葉片進口前后的速度比值有關也就是說與泵進口處的幾何形狀（葉片效 沖 角葉片厚度及分布）有關.對于葉輪進口幾何相似的泵、在相似工況下，因為速度比值 相等故；,值為常數.值越小，說明泵進口壓力降小越不容易發生汽成，所以泵的抗 汽蝕性能好 目前尚無精確計算/值的公式，主要依靠試驗求:亭一臺比轉數,=106的 離心泵，在不同流最下，改變吸入

4、裝直參數，促使爰汽蝕，求得NPSH”而后根據葉片 進口速度* ”“求得的，值，示于圖4-6。/對于/,< 120的泵 2值可近似地用下面經驗公式計算5。一 0.615)(4 一 12)圖4-6汽蝕系數/.隨流笛的變化）450f / min，、 106式中 嘰前蓋板流線葉片進曰稍前（不考慮排擠）的相對液流角皿=）/,zo如3ga 片進口厚度和最大厚度.泵設計完了之后，可以估算設計泵的 NPStL值，J般按汽蝕危險性最大的前蓋 板流線進行計算，設計流量下的2值齦小 隨著流筮與設計流量的偏離，因沖角增大. 脫流嚴重二值增大.尤其是大于設計流昱時,2值增加的比率很大（圖4-6）, 7,值通 常為

5、0.20.3.二、汽慎相似定律由上述可知 NPSHr表示某一臺既定泵的汽蝕性能。在此基礎上可以找到一系列幾 何相似的菜在相似工況下汽蝕性能之間的關系，這種關系就是汽蝕相似定律,汽蝕相似定律用來解決相似泵（不同轉速.尺寸）間汽蝕余量NPSHr之間的換算問題.對于幾何相似.在相似工況下工作的模型杲（用下林M表示）和實型泵對應點的速度比值大相同由NPSH產可以寫成 r 2g 2gM m d2(4- )3)<npsh ) 逖 * <NPSH, 2,癡：/(NPSH ) MCM M MlNPSH, 式（4-13）是汽蝕相似定律的表達式，即是說幾何相似的泵在相似工況下，模 型某和實型菜的汽蝕余

6、量之比等于模型泵和實型泵的轉速和尺寸乘積的平方比.當轉速和尺寸相差木大時，相似定律換算結果牧為準確.當轉速和尺寸相差較大時 換尊的NPSH,與實際誤親皎大.三，汽蝕比轉敷CQ蓼與比轉數類似，可以推導出泵汽蝕相似準則一蝕比轉數。對于幾何相似的菜，在相似工況下由汽蝕相似定律.1NPSH=常數（a） （加）/ A另一方面由泵相似定律巴-=常數（b）由（&） （b）狀式.加以造當變化.消去尺寸參數.得10'D nI NPSH3 TD常令常數為c、并稱為汽蝕比轉數，則C約嗯對雙吸泵c= £62家NPSH；NPS%與無因次比轉數類似.最近提出了無因次汽燭比轉數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).雙吸泵取車4NPSH,泵汽蝕余量(m): g一一重力加速度(m/s2 ).由上述推導可知，當泵是幾何相似和運動相似時，C值等于常數.所以，C值可以 作為汽曲相似準數，并標志抗汽蝕性能的好壞.C值越大(相應NPSHr ta越小)，泵的 抗汽蝕性能越好，不同流量、對應不同的(？值，所以C值和.一樣，通常星指最高效 率工況下的值.C和，一樣、都是相似準數，其不同點在于汽蝕比轉數強調泵的進口部 分(吸水室和葉輪進口)的相似，且用汽蝕基本參數哀示.C值的大致范圍是：對抗汽蝕性能高的系對兼顧效率和抗汽蝕性能的案

8、對抗汽蝕性能不作要求主要考虎提高效率的泵一些國家，一般使用吸入比轉數一詞，并用S表示.C - 1000- 1600C = 800-1000C-600 -800吸入比轉數和汽蝕比轉數C的實質和意義相同，只差一常數值，即，=一算7 NPSH；計機C值的單位如式(4-15)所述而計算S值不同國家采用的單位不同，得出的 S值各不相同.C僚和用不同單位算得的S值的換算關系如衰4-1所列.表4-1汽燭比轉敷值和不同單位的吸入比轉敷值的換鼻if參致NPSH；八S框一NPSH 尸中蘇日廠英美Qm-/$m' / minImp.galU.S.galnr/ minr/ minr/ minr/ minNPSH

9、,mmmmV1.388.49.21面 8 4 9.21。四、托馬汽蝕系散。由汽蝕相似定律NPSHr(NPSHJmNPSH rs'const、NPSH因為 »2D2oc M*oc 2gH.所以=constH令"等于該常數，并禰。為托馬(Thcmn)汽蝕系數.即,NPSH* L(4 一 16)rt式中H一最高效率點下的單級揚程；NPSHr一 高玫率點下的泵汽蝕余適,圖4-7在最高效率I：況下汽蝕 系數與比轉速七的關系因為。和七稱是從相似理論推得的.所以.。和七之間有一定的關系.由2>j<1 IV" NPSH =白 + A k.D T 2g 2g 2

10、g2Q ,.、/ Q 3?3.65h/q-=幻1>=(號)、=hDA/H,3NPSH. kji /T 匕 2十(咨)七金渣(*)'»:“ 5 式中的幻、k- k,. k是系*。和L的關系曲線表示在圖4一7中.圖中的曲線可以 用下面方程表木：對單吸泵 b= 2】6x 10*： ' 對雙吸泵 0=137x1。-、： '7取：夫于，但對于相同的.的泵.由于難以彼到誑口完全相似.所以.實際 的a值可能不同.五、關于汽蝕相似的修正，、¥藍)實踐證明當與模型相似的實型泵尺寸變大，轉速變離時對實型泵進行試驗得到的 抗汽蝕性能要比換算得到的性能好，同一臺泵，轉

11、速越商試驗仍5 .史枕汽蝕性能亦較換算 的性能越好.前面推導的相似定律('值和值為常敏只能適合于尺寸和轉速相差不 大的依 反之誤族較大、但是、對此目前尚無精確的計算方法-是正在研究的重要課地， F述內容可供參考彳伏一、泵汽蝕性呢相以主耍指案卅口相似但是僅就對汽濁性能具有重要影響的葉片厚度而 言尺寸不同的泵就難以得到相似、所以要使系做刊進口完全相似是辦不到的-同一臺泵、當轉速不同時,做到運動即工況相似也是不太可能的。因面，按相似理論推得的相似 準則勢必員有一定的近似性，尺寸大的菜比尺寸小的泵相對相糙度小，吸水室和葉輪進口的曲率半徑大，對速度不 均勾分布的影響小，這些都將漩小靈進口部分的壓

12、力降,因而大泵NPSH值小，C值高 （和技相似換算值相比）.系的轉速增高，流速加快，宙諾數增加水力損失減小另外流速加快會改變流速 分布的均勻性，使液體通過泵進口的時間變短，從而減小氣泡的發生“這些都將改善泵的 抗汽蝕性能。所以、轉速增高，NPSH,值小，7值高（和按相似換算值相比）.呂齊（Rulschi）等提出在計算。（C）值時-應計及水力效率，1.3346X 10 4/ 'o=（呂齊）（4- 18）L1.5659X !0-4;4 3。=（普夫萊德爾）（4- 19）h汽蝕參數的試臉值和換算值不一致的另一種解釋是 汽蝕相似只適合于性能開始下降點8（圖4-8）. B點之后. 性能下降.汽性

13、已發展到相當嚴重的程度流動狀態發生 變化、從而破壞了相似理論的前提條件，因為在臨界點 B,性能尚未下降.目前還誰以通過試驗和計算求得，而 汽蝕試驗確定的參敦J5U寸應性能下降（如AH= H3%）的值 ，故按相似理論和試驗求礙的值不符。圖4-9和圖4-10 所示曲線是克里薩姆（Krisam）對兩臺泵在不同轉速下試驗 的結果.由圖可見、施昔轉速增高.NPSH,的試驗值較按 ，=常數的換胃值變小（BP C值大、。值小）。所以.可以GB4-8相似換算和試驗 的NPSH的比校對汽蝕系數G的影響時汽蝕系數G的影響得出結論：低軸速（小尺寸）泵向襠轉速（大尺寸）泵按相微刖論換算所得的抗汽蝕性能偏于 安全；反之

14、.從高轉速（大尺寸）向低轉速（小尺寸腴算所得的抗汽蝕性能是不可靠的。捷諾特公式 已知泵兩個轉速試驗的汽蝕余魚可用該公式求其它轉速的汽蝕余量° 捷諾特（Tenot）認為,如果滿足下式、則模型泵和實型泵的汽蝕發生狀態相同BM式中 H(Hm) 型泵(模型泵)的第一級揚程：<r(aM)一型泵(模型泵)對應性能下降相同值(AM)時的托馬汽悅系數；%(6M) 型泵(模型泉)對應性能開始下降時的托馬汽蝕系數(臨界汽蝕系 數).另一方面.認為模型泵和實型泵8點的臨界汽蝕系數相等.即o . O a U由此.上式可寫成一" =會 a B H MNPSH考慮到L H則上式變為(NPSH,)

15、 M- (NPSHr)flM= NPSHr- (NPSHr)fi上式表明.相似的泵.即使揚程不同(HJH)、只要揚戒下降值相同.則從 以汽化壓力為基準的臨界值B點到性能下降相同那點NPSH蘿值相同.由上式可以解出 臨界汽蝕系數“ a-Ha = aH- g M M" MOgH-Wm NPSH廠(NPSHJm ,° B - H-H=constMM因為, R和轉速或尺寸比無關為一常數.所以如果通過汽蝕試驗求得構種轉速對應揚 D程下降相同的NPSH,和H值.刪可求得。進而能求得任意轉速下的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,),就二瓦皿如尸例膠：某一臺泵在w,= 2800r/ min下試臉得到(NPSH, 工5.8m, H , = 70m.在 n,= 2200i/min T 試羚得到(NPSH).=3.7皿 H. = 40m,求轉速 5 = BOOr/ mina< rlj時的(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)兩種方法的計算值相差1.96- 1.25= 0,71m.可見按相似理論從高轉速向低轉速換算 得到的栗汽蝕余量小.用起來是不可靠的.低轉速向高轉速換算則偏于安全，不會產生汽蝕.八,確定汽蝕余的標準（GB/T13006-91）本標準朗定了離心泵、混流泵和軸流泵的臨界汽蝕余如圖4-U）,因為臨界汽蝕余*能由汽蝕試驗確定，所以標準中所說的臨界汽蝕余量應理解為必需的汽蝕余fi （泵汽蝕余最）NPSH/而汽蝕余最的關系是NPSHcC NPSH.i蕓三3法= .女豪“另荷 二百*M=3er盤主W啊營二 Mxlf I bL折L*«采1（帔穿遷葉論嗔人口 ）注WnWMK-' t-*«*w