>第五节 >离心泵的汽蚀
➢第五节 ➢离心泵的汽蚀
3-5-1离心泵的汽蚀现象及其危害 液体在从泵吸人口流到叶片进口前,还会因流速增加和 流阻损失而压力进一步下降 Q小于设计Q时,液流在进口的w撞击叶片正面,最低 压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上.如图K2处。 泵Q超过设计O时,w撞击叶片背面,最低压力部位在叶 片进口靠近前盖板的叶片正面上,如图K处 yK
3-5-1 离心泵的汽蚀现象及其危害 ➢ 液体在从泵吸人口流到叶片进口前，还会因流速增加和 流阻损失而压力进一步下降 ➢ 当Q小于设计Q时，液流在进口的wl撞击叶片正面，最低 压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上. 如图K2处。 ➢ 泵Q超过设计Q时，w1撞击叶片背面，最低压力部位在叶 片进口靠近前盖板的叶片正面上，如图K1处
3-5-1汽蚀现象及其危害 气体产生 如液体P降低到PV或更低时,液体会汽化产生汽泡 还有原来溶于液体现因P降低而逸出的气体。 气泡破灭 流到高压区,迅速凝结,气体重新溶人液体 造成局部真空,四周液体质点以极大速度冲来,互相 撞击,产生局部高达几十MPa的P,引起噪音和振动 造成后果 这时泵的Q、H和效率都将降低,严重时导致吸人中断 气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏 氧气借助汽泡凝结时的放热,对金属有化学腐蚀作用 在上述双重作用下,叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或 c)导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏
3-5-1 汽蚀现象及其危害 ➢ 气体产生 ➢ 如液体P降低到Pv或更低时，液体会汽化产生汽泡 ➢ 还有原来溶于液体现因P降低而逸出的气体。 ➢ 气泡破灭 ➢ 流到高压区，迅速凝结，气体重新溶人液体 ➢ 造成局部真空，四周液体质点以极大速度冲来，互相 撞击，产生局部高达几十MPa的P，引起噪音和振动 ➢ 造成后果 ➢ 这时泵的Q、H和效率都将降低，严重时导致吸人中断 ➢ 气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏 ➢ 氧气借助汽泡凝结时的放热，对金属有化学腐蚀作用 ➢ 在上述双重作用下，叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或 导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏
3-5-2汽蚀余量 >汽蚀余量-是指泵人口处液体所具有的总水头与 液体汽化时的压力头之差,用A表示。 汽蚀余量又有有效汽蚀余量Δha。和必需汽蚀余量 △hr。之分 △ha—指泵工作时实际所具有的汽蚀余量,取决于泵的 吸人条件和液体的P,而与泵无关 它表示液体在泵进口处水头超出Pv的富裕能量 P pg 2g 式中:z-泵吸人口位置头,Ps泵吸人口绝对压力,Pa Vs—泵吸人口流速,m/s
3-5-2 汽蚀余量 ➢ 汽蚀余量--是指泵人口处液体所具有的总水头与 液体汽化时的压力头之差，用h表示。 ➢ 汽蚀余量又有有效汽蚀余量ha。和必需汽蚀余量 hr。之分。 ➢ ha—指泵工作时实际所具有的汽蚀余量，取决于泵的 吸人条件和液体的P，而与泵无关 ➢ 它表示液体在泵进口处水头超出Pv的富裕能量 式中: z-泵吸人口位置头, Ps-泵吸人口绝对压力，Pa； Vs——泵吸人口流速，m／s。 g p z g v g p h s s v a − = + + 2 2
3-5-2汽蚀余量 Δhr必需汽蚀余量-指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量 >它取决于泵进囗部分的几何形状以及泵的转速和流 量,反映了液体进泵后压力进一步降低的程度,而 与泵的吸人条件及所吸液体的P值无关 >Δh越小,表明泵的汽蚀性能越好 >△h随Q的增大而增大 ●因为Q增大时,液体进泵后的压降也增加的缘故 Δhr用汽蚀试验来确定 在试验中逐步增大吸人真空度 △hr和H都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵 吸人性能好坏的性能参数,其性质一样,只是表示 方式不同而已
3-5-2 汽蚀余量 ➢ hr-必需汽蚀余量-指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量 ➢ 它取决于泵进口部分的几何形状以及泵的转速和流 量，反映了液体进泵后压力进一步降低的程度，而 与泵的吸人条件及所吸液体的Pv值无关 ➢ hr越小，表明泵的汽蚀性能越好。 ➢ hr随Q的增大而增大 ⚫ 因为Q增大时，液体进泵后的压降也增加的缘故。 ➢ hr 用汽蚀试验来确定 ⚫ 在试验中逐步增大吸人真空度 ➢ h r和Hs都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵 吸人性能好坏的性能参数，其性质一样，只是表示 方式不同而已
3-53汽蚀特性曲线 >在Δhn接近△h但尚未降到很低时 汽泡虽已产生但不多 泵的性能参数没有显著变化 这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情 况称为“潜伏汽蚀” 长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏 >当泵的有效汽蚀△h降到低于△h时 汽泡已发展到一定程度,它会使叶道间的通流截面明 显减小,汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量,故泵 的流量、扬程和效率都将明显降低,同时产生噪声和 振动,这时测得的流量和扬程出现脉动,即图3-—28中 泵特性曲线上画有斜线段的部分,称为不稳定汽蚀区 泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏
3-5-3汽蚀特性曲线 ➢ 在ha 接近hr, 但尚未降到很低时 ➢ 汽泡虽已产生但不多 ➢ 泵的性能参数没有显著变化 ➢ 这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情 况称为“潜伏汽蚀”。 ➢ 长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏。 ➢ 当泵的有效汽蚀ha降到低于hr时 ➢ 汽泡已发展到一定程度，它会使叶道间的通流截面明 显减小，汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量，故泵 的流量、扬程和效率都将明显降低，同时产生噪声和 振动，这时测得的流量和扬程出现脉动，即图3—28中 泵特性曲线上画有斜线段的部分，称为不稳定汽蚀区。 泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏
3-53汽蚀特性曲线 当Ah进一步降低 H 液流在叶片进口处出现 脱流,形成汽水两相区 由于含汽量增加,汽泡 破灭时所引起的液压冲 EK 击就会明显减轻,Q和H 2 脉动消失 这时降低管路阻力只能 减小H,使两相区的长度 增加,而Q几乎不再增大, △h 在特性曲线上表现为近 △h 似一条下垂线,称为 △h3 “断裂工况”,曲线上 2开始陡降的那一点K称断
3-5-3汽蚀特性曲线 ➢ 当hr进一步降低 ➢ 液流在叶片进口处出现 脱流，形成汽水两相区 ➢ 由于含汽量增加，汽泡 破灭时所引起的液压冲 击就会明显减轻，Q和H 脉动消失 ➢ 这时降低管路阻力只能 减小H，使两相区的长度 增加，而Q几乎不再增大, 在特性曲线上表现为近 似一条下垂线，称为 “断裂工况”，曲线上 开始陡降的那一点K称断 裂点
3-53汽蚀特性曲线 >在断裂工况线上工作时 振动和噪声并不强烈, 部件的汽蚀破坏也不明 显,这种工况也称为 “稳定汽蚀” EK 2 图上给出了不同z时的 QH曲线和AhQ曲线 泵的吸高z越大,有效 汽蚀余量Ah越小,断裂 △h 工况就越向小Q方向移 △h a动,泵不发生汽蚀的Q △h3 范围也就越小
3-5-3 汽蚀特性曲线 ➢ 在断裂工况线上工作时 振动和噪声并不强烈， 部件的汽蚀破坏也不明 显，这种工况也称为 “稳定汽蚀”。 ➢ 图上给出了不同z时的 Q—H曲线和hr一Q曲线 ➢ 泵的吸高z1越大，有效 汽蚀余量hr越小，断裂 工况就越向小Q方向移 动，泵不发生汽蚀的Q 范围也就越小
3-53汽蚀特性曲线 n不同的泵受汽蚀影响的情况不同,汽蚀特性曲 线也有差异。 中、低n的离心泵叶片流道比较窄长,发生汽蚀后汽 泡很快就会布满流道,使扬程、效率急剧下降,其特 性曲线具有明显的断裂点 其中低n的泵发生汽蚀后很快就会造成断流,难以出 现稳定汽蚀的工况 高n的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性 能离心泵,叶片间的流道短而宽,所以汽泡发生后不 会迅即布满流道,从而使特性曲线在达到断裂点之前 有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分
3-5-3 汽蚀特性曲线 ➢ ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲 线也有差异。 ➢ 中、低ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽 泡很快就会布满流道，使扬程、效率急剧下降，其特 性曲线具有明显的断裂点 ➢ 其中低ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出 现稳定汽蚀的工况 ➢ 高ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性 能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不 会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前 有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分
3-5-4防止汽蚀的措施 大多数离心泵都要避免工作中出现汽蚀 考虑到工况可能变化和潜伏汽蚀的危害,泵在使用时 要求ha110%Ah,(两者差值≥0,5m) >在船用泵中,比较容易发生汽蚀的主要是: 所输送的液体温度较高的泵,如锅炉给水泵、热水循环 泵等 或工作中流注高度会显著降低的泵,如货油泵等 还有那些吸人液面真空度较大的泵,如冷凝器及海水 淡化装置的凝水泵
3-5-4 防止汽蚀的措施 ➢ 大多数离心泵都要避免工作中出现汽蚀 ➢ 考虑到工况可能变化和潜伏汽蚀的危害，泵在使用时 要求ha≥110％ hr ，(两者差值≥0，5m)。 ➢ 在船用泵中，比较容易发生汽蚀的主要是: ➢ 所输送的液体温度较高的泵,如锅炉给水泵、热水循环 泵等 ➢ 或工作中流注高度会显著降低的泵，如货油泵等 ➢ 还有那些吸人液面真空度较大的泵，如冷凝器及海水 淡化装置的凝水泵