2.11 离心泵吸水性能

1第十一节离心泵吸水性能要点：汽蚀、水泵最大安装高度、允许吸上真空高度、汽蚀余量2前言1、叶片泵正常工作性能←吸水性能（前提：不发生汽蚀）2、水泵安装高度影响汽蚀性能3、安装高程计算原则：即不发生汽蚀，又充分利用吸水性能提高水泵安装高程，节省土建投资3一、吸水管中压力的变化及计算41、定性分析（泵壳外）吸水池液面大气压与叶轮进口处的绝对压力之差，转化成位置水头、流速水头、水力损失，即（泵壳内）从叶轮进口O到叶片背面压力最低点K，压力继续下降ssshgVH22156建立吸水池液面与K点的能量方程物理意义：左边——吸水井中能量余裕值，即吸水池液面与K点之间大气压力高于汽化压力的能量右边——表示右式所具备的能量用于支付：液体提升、克服吸水管损失、产生速度水头、产生流速水头差值、供应叶片背面K点压力下降值小结：前三项属泵壳外压力下降值、后两项为泵壳进口内部压力下降值gwgVChgVHPPssska22)2(202120212、定量分析（建立能量方程）7二、气蚀现象及其危害1、气穴现象和气蚀气穴现象：泵内局部位置压力下降至汽化（气化）压力以下，使液体汽化（气化）形成含气液流，当汽穴（气穴）随液流到达泵内高压区发生破裂时，即产生强烈的局水锤和噪音气蚀：对泵体造成的破坏2、汽蚀危害（1）破坏水流条件→对水泵工作性能的破坏大量气泡破坏了水流运动规律，破坏叶轮与水流之间能量交换的稳定性，损失增加并引起流量、扬程、轴功率及效率迅速下降，甚至断流；8（2）对过流部件材料的破坏机理:机械剥蚀、化学腐蚀、电解作用气泡空化——高压溃灭——质点相撞作用效果：产生水锤冲击频率达到每分钟几万次，并以瞬时几十兆帕的压力作用于极小的金属表面上，引起叶轮塑性变形和局部硬化，产生裂纹和剥落；气体空化——汽泡凝结——释放热量——氧化金属局部汽蚀——温度差导——热电偶——电位差——金属表面电解——加速机械剥蚀93、汽蚀发生部位（1）水泵安装过高时，在叶片背面流速最高部位出现汽蚀（2）当流量偏离设计值叶片正面进出口处产生负压区，发生气蚀叶片背面低压区加重发生气蚀（3）间隙汽蚀：在巨大的压力差下产生高速回流而引起0QQ0QQ泵的流量小于设计流量时，压力最低的部位在此。泵的流量大于设计流量时，压力最低的部位在此。1011三、水泵最大安装高度定义：水泵不发生气蚀情况下，吸水液面与泵轴的最大高差。122、讨论（1）离心泵样本Q-Hs曲线是在标况下测得，对实际工况修正公式（2）Q-Hs曲线并非实际工况曲线，而是一条限度曲线（3）↑抗汽蚀性能越好)24.0()33.10(vaasshhHHHs海拔高度，米大气压，水柱米海拔高度与大气压关系1314四、气蚀余量（NPSH）1、定义：水泵进口处，单位重量的水具有的大于汽化压力的剩余能量。2、用途：对淹没式叶轮或安装高度为负值的水泵采用NSPH衡量水泵吸水性能3、推导：总气蚀余量注意：水泵为抽吸式工作取负号，为自灌式工作取正号（相当于有效汽蚀余量或实际气蚀余量，其数值大小由吸水管路系统的参数和管路中的流量所决定，与泵结构无关。）实际气蚀余量(NPSHA)=必要气蚀余量(NPSHR)+0.4～0.6msssvaasvHhhhH15吸入式工作的泵气蚀余量图示△h绝对压力零线HSS∑hs10.33m（1atm）压力压力下降△hQAA流量（Q)∑hs压力进口冲击损失及进口附近叶片背面压头差入口摩损流速水头气蚀发生点HSV(NPSH)Hshahva避免气蚀的余裕量（0.3mH2O左右）20°C时饱和蒸汽压（0.24m）速度水头增加引起压力下降真空表断面流速水头结论：汽蚀余量与允许吸上真空高度的换算关系gvhhHHvaassv2)(2116五、气蚀防治的措施１．避免发生气蚀的措施１）降低液体温度（使对应的液体饱和压力降低）；２）减小吸上高度或变净正吸入为灌注吸入（使吸口压力增大）；３）降低吸入管阻力（采用粗而光滑的吸管，减少管路附件等）；４）关小排出阀或降低泵转速（降低流量）。２．提高泵抗蚀性能的措施１）改进叶轮入口处形状（加大进口直径、加大叶片进口边的宽度、增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径、采用扭曲叶片、加设诱导轮）；２）采用抗蚀材料（铝铁青铜、2Gr13、稀土合金铸铁、高镍铬合金）；３）叶轮表面光滑，叶片流道圆滑。