1、第第2 2章章 泵的汽蝕泵的汽蝕第一節 汽蝕現象及其對泵工作的影響汽蝕現象及其對泵工作的影響第二節 吸上真空高度吸上真空高度第三節 汽蝕余量汽蝕余量第四節 提高泵抗汽蝕性能的措施提高泵抗汽蝕性能的措施第一節汽蝕現象及其對泵工作的影響汽蝕現象及其對泵工作的影響 汽蝕現象：汽蝕現象：泵內反復出現液體的汽化與凝聚過程而引起對流道金屬表面的機械剝蝕與氧化腐蝕的破壞現象稱為汽蝕現象，簡稱汽蝕。 對泵工作的危害對泵工作的危害 對比轉數不同的泵性能的影響泵內汽蝕對泵工作的危害 (1)材料的破壞汽蝕發生時，由于機械剝蝕與化學腐蝕的共同作用，致使材料受到破 壞，右圖所示為一個受汽蝕破壞的離心泵葉輪示例。 (2)

2、噪聲和振動加劇 汽泡破裂和高速沖擊會引起嚴重的噪聲。 (3)性能下降 汽蝕發展嚴重時，大量汽泡的存在會堵塞流道的截面，減少流體從葉輪獲得的能量，導致揚程下降，效率也相應降低。這時，泵的外部性能有明顯的變化。 對比轉數不同的泵性能下降的影響 ns=70的離心式泵，幾何安裝高度增加時，斷裂工況偏向流量小的方向，泵的使用范圍變窄。 ns=150 雙吸離心泵 ns=690的軸流式泵 原因分析對比轉數不同的泵性能下降的影響 ns=150的雙吸離心泵其斷裂工況比較緩和，沒有明顯的斷裂點，其揚程和效率曲線是逐漸下降的。 ns=690的軸流式泵汽蝕后的性能曲線圖上幾乎看不出汽蝕發生時的斷裂工況點。對比轉數不同

3、的泵性能下降的影響原因分析： 在低比轉數的離心泵中，由于葉片寬度小，流道窄且長，在發生汽蝕后，大量汽泡很快就布滿流道，影響流體的正常流動，造成斷流，致使揚程、效率急劇下降。 在比轉數大的離心泵中，葉片寬度大，流道寬且短，因此汽泡發生后，并不立即布滿流道，因而對性能曲線上斷裂工況點的影響就比較緩和。 在高比轉數的軸流泵中，由于葉片數少，具有相當寬的流道，汽泡發生后，不可能布滿流道，從而不會造成斷流，所以在性能曲線上，當流量增加時，就不會出現斷裂工況點。 第二節第二節 吸上真空高度吸上真空高度Hs 1、幾何安裝高度 取吸水池液面為基準面，列出水面ee和泵入門ss斷面的伯諾利方程式： 當液面壓力就是

4、大氣壓力時，pe=pamb,則有 泵的幾何安裝高度Hg與液面壓力、入口壓力、入口平均速度以及吸入管路中的流動損失有關。幾何安裝高度總是小于10m的。吸上真空高度Hs 在發生斷裂工況時的Hs，稱為最大吸上真空高度或臨界吸上真空高度，用符號Hsmax表示。最大吸上真空高度Hsmax是由試驗確定的。 為保證泵不發生汽蝕，允許吸上真空高度通常取為gPgPHSambS吸上真空高度Hg與 Hs之間的關系Hg與 Hs之間的關系 用允許吸上真空高度用允許吸上真空高度Hs計算允許幾何安裝高度計算允許幾何安裝高度Hg： (1) 一般情況下，Hg隨流量的增加而降低，所以應按樣本中最大流量所對應的Hs來計算。 (2)

5、為了提高泵允許的幾何安裝高度，應該盡量減小速度水頭和吸入管路的流動損失。為了減小速度水頭，在同一流量下，可以選用直徑稍大的吸入管路；吸入管段應盡可能的短，并盡量減少如彎頭等增加局部損失的管路附件。 允許吸上真空高度允許吸上真空高度Hs的換算的換算wsSghgvHH22允許吸上真空高度允許吸上真空高度Hs的換算的換算 泵制造廠只能給出Hs值，而不能直接給出Hg值，因為每臺泵由于使用地區不同、水溫不同，吸入管路的布置情況也各異。因此，只能由用戶根據具體條件進行計算確定Hg。 安裝地點的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就越小。輸送水的溫度越高時，所對應的汽化壓力就越高，水就越容易汽化。這時

6、，泵的允許吸上真空高度也就越小。 第三節第三節 汽蝕余量汽蝕余量 有效汽蝕余量ha 必需汽蝕余量hr 有效汽蝕余量和必需汽蝕余量的關系 汽蝕余量h與吸上真空高度Hs的關系 汽蝕余量h與安裝高度Hg的關系有效汽蝕余量NPSHa 有效汽蝕余量NPSHa指泵在吸入口處，單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。 即液體所具有的避免泵發生汽化的能量。 有效汽蝕余量NPSHa，由吸入系統的裝置條件確定，與泵本身無關。g2ggg2sssaVVpppENPSH必需汽蝕余量NPSHr 必需汽蝕余量NPSHr是由泵本身的汽蝕性能所確定的。是指液體從泵吸人口至壓力最低k點的壓力降。 泵吸入口處的壓力并非泵內液體

7、的最低壓力。而最低壓力點通常在葉片進口邊稍后的k點，因為液體從泵吸入口(一般指泵進口法蘭ss截面處)至葉輪進口有能量損失，因而致使壓力繼續降低到k點。g2gg2ssrKKsppgpENPSH影響壓力降有以下原因 (1)吸入口ss截面至kk截面間有流動損失，致使液體壓力下降。 (2)從ss至kk截面時，由于液體轉彎等引起絕對速度分布不均勻，導致流體壓力下降。 (3)吸入管一般為收縮形，因速度改變而導致壓力下降。 (4)流體進入葉輪流道時，以相對速度繞流葉片進口邊，從而引起相對速度的分布不均勻，致使壓力下降。有效汽蝕余量NPSHa和必需汽蝕余量NPSHr的關系 有效汽蝕余量NPSHa是吸入系統所提

8、供的，在泵吸入口大于飽和蒸汽壓力的富余能量。NPSHa越大，表示泵抗汽蝕性能越好。 必需汽蝕余量NPSHr是液體從泵吸入口至k點的壓力降，NPSHr越小，則表示泵抗汽蝕性能越好 泵不發生汽蝕的條件為NPSHa NPSHr。例：20sh-13型離心泵，吸水管直徑d1=500mm，樣本上給出的允許吸上真空高度Hs=4m，吸水管的長度L1=6m，局部阻力的當量長度Le=4m，沿程阻力系數=0.025。試問當泵在流量qv=2000m3/h、安裝高度H=3m時能否正常工作？設水溫為30C，使用水泵處的海拔高度為600m。第四節第四節 提高泵抗汽蝕性能的措施提高泵抗汽蝕性能的措施 泵是否發生汽蝕，是由泵本

9、身的汽蝕性能和吸入系統的裝置條件來確定的。 提高泵本身的抗汽蝕性能，盡可能減小必需汽蝕余量NPSHr，以及合理的確定吸入系統裝置，以提高有效汽蝕余量NPSHa。 提高泵本身的抗汽蝕性能措施 提高吸入系統裝置的有效汽蝕余量提高吸入系統裝置的有效汽蝕余量提高泵本身的抗汽蝕性能 (1) 降低葉輪入口部分流速降低葉輪入口部分流速， 改進入口幾何尺寸，一般采用兩種方法： （a）適當增大葉輪入口直徑D0； （b）增大葉片入口邊寬度b1。（2）采用雙吸式葉輪采用雙吸式葉輪 ，雙吸式葉輪的必需汽蝕余量是單吸式葉輪的63。（3）增加葉輪前蓋板轉彎處的曲率半徑增加葉輪前蓋板轉彎處的曲率半徑， 可以減小局部阻力損失

10、。（4）葉片進口邊適當加長葉片進口邊適當加長， 即向吸入方向延伸，并作成扭曲形。（5）首級葉輪采用抗汽蝕性能好的材料首級葉輪采用抗汽蝕性能好的材料 ，如采用鎳鉻的不銹鋼、鋁青銅、磷青銅等。 二、提高吸入系統裝置的有效汽蝕余量二、提高吸入系統裝置的有效汽蝕余量 (1)減小吸入管路的流動減小吸入管路的流動損失損失 (2)合理確定兩個高度合理確定兩個高度 幾何安裝高度及倒灌高度。 (3)采用誘導輪采用誘導輪 (4)采用雙重翼葉輪采用雙重翼葉輪 (5)采用超汽蝕泵采用超汽蝕泵 (6)設置前置泵設置前置泵（3）采用誘導輪 誘導輪是與主葉輪同軸安裝的一個類似軸流式的葉輪，其葉片是螺旋形的，葉片安裝角小，一般取1012，葉片數較少，僅23片，而且輪轂直徑較小，因此流道寬而長。 主葉輪前裝誘導輪，使液體通過誘導輪升壓后流入主葉輪(多級泵為首級葉輪)，因而提高了主葉輪的有效汽蝕余量，改善了泵的汽蝕性能。 目前國內的凝結水泵一般都裝有誘導輪。(4)采用雙重翼葉輪 雙重翼葉輪由前置葉輪和后置離心葉輪組成，如左圖所示，前置葉輪有23個葉片，呈斜流形。 與誘導輪相比，其主要優點是軸向尺寸小，結構簡單，且不存在誘導輪與主葉輪配合不好，而導致效率下