过程流体机械2—叶片泵2.ppt

* 2.1.5汽蚀现象及成因 汽蚀的概念 汽蚀余量 改善汽蚀性能的途径 2.1.5.1离心泵的汽蚀现象 图2－33 吸入装置 1.汽蚀的概念 泵吸入口截面S处的液体压头 （2－49） 汽蚀——这种汽泡不断形成，生长和破裂崩溃以致材料受到破坏的过程，总称为汽蚀现象。 图2－35 液流低压部位 泵发生汽蚀时，伴随有噪声，汽蚀严重时可听到泵内有“劈劈”“啪啪”的爆炸声，甚至连泵体都会产生振动，使泵的寿命大大缩短，同时泵的性能也发生变化，严重时大量汽泡使叶轮通道堵塞，液流的连续性遭到破坏，泵的扬程、流量和效率显著下降，出现所谓“断裂”工况，如图2－34所示。 图2－34 汽蚀断裂工况 对离心泵来说，真正的低压区不在泵的入口，而在叶轮进口部位因此要控制叶轮入口附近低压区K点的压力，使 ，才不会出现汽蚀现象。 2.1.5.2汽蚀余量 在实际工作中，我们会遇到这种情况，即如果某台泵在运行中发生了汽蚀，但是，在完全相同的使用条件下，换了另一种型号的泵，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运转中是否发生汽蚀和泵本身的汽蚀性能有关。泵本身的汽蚀性能通常用必需的汽蚀余量Δhr表式，它是指从泵入口到叶轮内最低压力点k处的静压能头降低值，也可用(NPSH)r表示。 另一种情况是，对同一台泵来说，在某种吸入装置条件下运行时会发生汽蚀，当改变吸入装置条件下，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运转中是否发生汽蚀和泵的吸入装置情况也有关系。按照泵的吸入装置情况所确定的汽蚀余量称为有效汽蚀余量Δha。 （1）装置的有效汽蚀余量△ha 有效汽蚀余量（也可用NPSHa表示）是指液体进入泵前，液体本身所具有的避免泵发生汽蚀的能量，即液体自吸液池经吸入管路到达吸入口后，高出液体饱和蒸汽压Pst的那部分能头。其大小取决于泵的吸入系统装置，而与泵本身无关。 2009-9-15 （2－50） 对于液体被吸上的情况，将式（2－49）代入上式，得 （2－51a） 对于液体倒灌入泵的情况，Z s取负值， （2－51b） 图2－36 汽蚀余量变化曲线 （2）必需汽蚀余量Δhr 自S－S截面至K处产生压力降的原因如下： ①一般从吸入管至叶轮进口断面稍有收缩，因之液流有加速损失。另外液流从吸入口S－S截面流向K处截面时有流动损失； ②从S－S截面流向K处截面时，由于液流速度方向和大小都发生变化，引起绝对速度分布的不均匀，压力也会有所变化； ③由于液体进入叶轮流道时，要绕流叶片的进口边缘，从而造成相对速度的增大和分布的不均匀，引起压力下降。 （2－52a） 第一项可忽略 分析此图 再写出S－S和I－I截面的柏努利方程(图2－33)并忽略两截面之间的阻力 将上式代入式(2－52a)并移项，得 （2－52b） 如果式(2－52b)中叶轮内的压力PK降低到Pst时，则式(2－52b)可写为 （2－52c） 因为式(2－52c)等号的左边就是有效汽蚀余量Δha，见式(2－50)，而等号右边则是必需汽蚀余量Δhr，所以 并不表示有效=必须 必须汽蚀余量 有效汽蚀余量 （2－53a） 考虑到绝对速度分布的不均匀，在式(2－53a)等号右边第一项乘以系数λ1 （2－53b） 由式(2－52c)可知，当有效汽蚀余量Δha等于或小于必需汽蚀余量Δhr时，就会发生汽蚀。当二者相等时，则是开始发生汽蚀的临界情况。 Δhr和流量Q的关系曲线如图2－36所示。要想使泵不发生汽蚀,必须使ΔhaΔhr。为了保证离心泵良好运转，一般规定允许汽蚀余量 （2－54） 泵的允许安装高度： （2－55） 同样，泵样本上查出的[Δh]是用20℃的水实测出的。如果泵输送的介质为非水的其他液体，其[Δh] 应进行修正，可参考有关资料。 图2－37为对碳氢化合物求法，即 式中——用20℃的水实测出的允许汽蚀余量； ——碳氢化合物的允许汽蚀余量； ——修正系数。 图2－37 允许汽蚀余量修正系数 离心泵汽蚀性能曲线和泵的其他性能曲线一样，也随泵的工作转速n的不同而改变。根据离心泵的汽蚀相似，离心泵必需汽蚀余量间的关系为： 2.1.5.3改善离心泵汽蚀性能的途径 离心泵的汽蚀由泵本身的必需汽蚀余量Δhr和吸入装置系统的有效汽蚀余量Δha决定。 （1）提高泵本身抗汽蚀性能措施 ① 适当加大叶轮入口直径D0和叶片进口边宽度b1。增大D0和b1可降低叶轮入口平均速度v0和叶片进口平均相对速度W1，使Δhr减小。 ② 采用双吸叶轮。叶轮每边进入二分之一的流量，对整个叶轮来讲，相当于维持了原单吸泵的汽蚀性能，而流量加大一倍。 ③ 采用诱导轮。诱导轮是一种类似于轴流式的叶轮，它装在离心泵叶轮的前面，所产生的扬程对叶轮的进口进