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1、汽蚀余量欧阳学文编辑本段 基本概念泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会 产生汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下，对叶轮 等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶轮等金属，此时真空压 力叫汽化压力，汽蚀余量是指在泵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。单位用米标注，用（N PSH）r。吸程即为必需汽蚀余量Ah:即泵允许吸液休的真 空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。 吸程=标准大气压（10.33 米）临界汽蚀余量安全量（0.5 米）标准大气压能压管路真空高度 10.33米。编辑本段 汽蚀现象液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力 时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的
2、现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破 灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀 溃灭。泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮 叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压 力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开 始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液 体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气 泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质 点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作 用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几 百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会 将壁厚击穿。
3、在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏 的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过 流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导 致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工 作。编辑本段 汽蚀余量指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力 头之差，单位用米（水柱）标注，用（NPSH）表示，具休 分为如下几类：NPSHa装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越 不易汽蚀；NPSHr泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口 动压降，越小抗汽蚀性能越好；NPSHc临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定 值的汽蚀余量；NPSH许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀 余量，通常
4、取NPSH二（1.11.5） NPSHc。NPSH实际汽 蚀余量。NPSHNPSHr+0.5m 离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降， 在叶片入口附近的IK点上，液休压力pK最低。此后由于 叶轮对液体作功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附 近的压力pK小于液休输送温度下的饱和蒸汽压力pv时， 液体就汽化。同时，使溶解在液体内的气体逸出。它们形 成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外 面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡又重新凝结 溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲 来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加（有的可达 数百个大气压）。这样，不仅阻碍
5、液体正常流动，尤为严重 的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无 数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高（有的可达20003000Hz），于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。如若汽泡内夹杂某种活性气体（如氧气等），它们借助汽泡凝结时放出的热量（局部温度可达200300C）,还会形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属 剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成 高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与 电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。离心泵最易发生气蚀的部位有：a叶轮曲率最大的前盖板处，靠近叶片进口边缘的低压侧；b.压出室中蜗壳隔舌和导叶的靠近
6、进口边缘低压侧；c无前盖板的高比转数叶轮的叶梢外圆与壳休之间的密 封间隙以及叶梢的低压侧；d多级泵中第一级叶轮。编辑本段提高离心泵抗气蚀性能措施a.提高离心泵本身抗气蚀性能的措施(1) 改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计。增大过流 面积；增大叶轮盖板进口段的曲率半径，减小液流急剧加 速与降压；适当减少叶片进口的厚度，并将叶片进口修 圆，使其接近流线形，也可以减少绕流叶片头部的加速与 降压；提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻力损 失；将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液流提前接受作 功，提高压力。(2) 采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提前作 功，以提高液流压力。(3) 采用双吸叶轮，让液
7、流从叶轮两侧同时进入叶轮， 则进口截面增加一倍，进口流速可减少一倍。(4) 设计工况采用稍大的正冲角，以增大叶片进口角， 减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，以增大进口面 积；改善大流量下的工作条件，以减少流动损失。但正冲 角不宜过大，否则影响效率。(5) 采用抗气蚀的材料。实践表明，材料的强度、硬 度、韧性越高，化学稳定性越好，抗气蚀的性能越强。b.提高进液装置有效气蚀余量的措施(1) 增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效气蚀余 量。(2) 减小吸上装置泵的安装高度。(3) 将上吸装置改为倒灌装置。(4) 减小泵前管路上的流动损失。如在要求范围尽量缩 短管路，减小管路中的流速，减少弯管和阀
8、门，尽量加大 阀门开度等。以上措施可根据泵的选型、选材和泵的使用现场等条 件，进行综合分析，适当加以应用。编辑本段计算公式什么叫气蚀余量？什么叫吸程？各自计量单位及表示 字母？答：泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力 下会产生液体汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下 叶轮等金属表面产生剥落，从而破坏叶轮等金属，此时真 空压力叫汽化压力，气蚀余量是指在泵吸入口处单位重量 液全所具有的超过汽化压力的富余能量。单位为米液柱， 用（NPSH） r表示。吸程即为必需气蚀余量：即泵允许吸液休的真空 度，亦即泵允许几何安装高度。单位用米。吸程=标准大气 压（10.33 米）气蚀余量安全量（0.5）标
9、准大气压能压上管 路真空高度 10.33 米例如：某泵必需气蚀余量为 4.0米，求吸程 h （早 5.67米高度内可避免汽蚀）解：=10.334.00.5=5.67 米例子：1 公斤的压力下,水的饱和温度为 100 度,超过 100 度, 部分水要气化,变成水蒸汽, $ x2 E ?* K0 2 K% ?3 X9 J+ i 此 时的水如果流进泵的入口,由于管阻力的原因,压力减少为 0.8 公斤,水将发生汽化, 为了不汽化,将进水压力由 1 公斤增压到 1.5 公斤,这时泵入 口 压 力 为 1.3 公 斤 ,! d% E,p &L; 9 g) C 4 H八0.3 公斤的富裕压头就是防止泵汽蚀的
10、汽蚀余量必需汽蚀余量：单位重量液体从泵吸入口截面至泵压强最低点的压降。这个参数反映的是泵本身的汽蚀特性。泵吸入口压强一定的话，必需汽蚀余量越大，证明泵压强最 低点压强越低，泵就越容易汽化。 W k0 d h4 n8 U1 N4 d) R 有效汽蚀余量：在泵的入口处， 单位重量液体具有的超过汽化压强的富裕能量。这个参数 越大，泵汽蚀的可能性就越小。 装置汽蚀余量=有效汽蚀余量，两者是一个意思汽蚀余量主要是衡量泵吸上能力的一个参数。我们都知道一个标准大气压约等于10m水柱，也就是说如果把泵放到一个很深的水池子上面，水面与大气是相通的，这时让泵将水向外排，泵最大的可能性是使水面下降到与泵轴线垂直距离
11、10m的地方，w0 _1 T/ & M9 E如果泵继续运转，这时的水面也不可能再下降了。泵也无法向外继续送水，其排出的将是气，这种状态，我们把它叫汽蚀。但实际上泵是无法完全让水面下降到与其轴线垂直10m距离，多少会剩下一部分。剩下这部分水如果也以m为单位来计算的话，就,K7 9 I& a9 5 H3 q5 v是这台泵的汽蚀余量，也叫泵的必需汽蚀余量NPSHr，通常这个值是泵厂以20C清水在泵的额定流量下测定的，单位是米。NPSHr越小说明泵的吸上性能越好。！ F!Q. r$ e) p+ a+ C; y V z: m# _/ U 但在现实工况中，泵不都是垂直安放在液面上的，泵入口的阻力通常是由于
12、入口管路的摩擦力、入口弯头、阀门的阻力造成的，而不是由泵吸入管内的液体的垂直重力造成的，即由泵以外的装置系统确定的。这种装置汽蚀余量NPSHa,也叫有效汽蚀3人1 a) q F! c: s! ?余量或可用汽蚀余量，单位也是米。其数值是即定的，也就是管路装置确定了，其NPSHa也就确定了。那么，既然装置汽蚀余量NPSHa确定了，如何保证泵正常工作，不发生汽蚀呢？那就必需使泵的必需汽蚀余量NPSHr和装置:H+ e M% Y0 q3 I汽蚀余量NPSHa间有一个安全裕量S,即满足NPSHaNPSHrS。7g; ?( J9 9 Z ( u Z 对于一般离心泵，S通常取0.61.0m。允许吸上真空度与
13、临界汽蚀余量的关系说明如下： 允许吸上真空度是将试验得出的临界吸上真空度换算到大 气压为 0.101325MPa 和水温为 20C 的标准状况下，减去 0.3m 的安全裕量后的数值。 临界汽蚀余量与允许吸上 真空度之间的关系按下式计算(NPSH)c=(PbPv)X106/pg+v21/2gHsc=(PbPv)X106/pg+v21/ 2g(Hsa+0.3) 式 中 ： (NPSH)c 临 界 汽 蚀 余 量 ， m ； Pb大气压力(绝对)，MPa；Pv汽化压力(绝对)，MPa；p被输送液休的密度，kg/m3 ；g自由落休加速度，m/s2 (取9.81)；V1进口断面处平均速度，m/s；Hsc
14、临界吸上真空度，m；Hsa允许吸上真空度，m。管道离心泵的安装关键技术：水泵安装高度即吸程选、离心泵的关键安装技术管道离心泵的安装技术关键在于确定水泵安装高度（即 吸程）。这个高度是指水源水面到水泵叶轮中心线的垂直距 离，它与允许吸上真空高度不能混为一谈，水泵产品说明 书或铭牌上标示的允许吸上真空高度是指水泵进水口断面 上的真空值，而且是在1标准大气压下、水温20摄氏度情 况下，进行试验而测定得的。它并没有考虑吸水管道配套 以后的水流状况。而水泵安装高度应该是允许吸上真空高 度扣除了吸水管道损失扬程以后，所剩下的那部分数值， 它要克服实际地形吸水高度。水泵安装高度不能超过计算 值，否则，水泵将
15、会抽不上水来。另外，影响计算值的大 小是吸水管道的阻力损失扬程，因此，宜采用最短的管路 布置，并尽量少装弯头等配件，也可考虑适当配大一些口 径的水管，以减管内流速。应当指出，管道离心泵安装地点的高程和水温不同于试验条件时，如当地海拔300米以上或被抽水的水温超过 20摄氏度，则计算值要进行修正。即不同海拔高程处的大 气压力和高于20摄氏度水温时的饱和蒸汽压力。但是，水 温为20摄氏度以下时，饱和蒸汽压力可忽略不计。从管道安装技术上，吸水管道要求有严格的密封性， 不能漏气、漏水，否则将会破坏水泵进水口处的真空度， 使水泵出水量减少，严重时甚至抽不上水来。因此，要认 真地做好管道的接口工作，保证管道连接的施工质量。二、离心泵的安装高度Hg计算允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达 到的最大真空度。而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的 值，而是由泵制造厂家实验测定的值，此值附于泵样本中 供用户查用。位应注意的是泵样本中给出的Hs值是用清水 为工作介质，操作条件为20C及及压力为1.013X105Pa时 的值，当操作条件及工作介质不同时，需进行换算。输送清水，但操作条件与实验条件不同，可依下式Hs1=Hs + (Ha10.
